Living organisms are largely composed of water. In fact, approximately 70% of a cell’s weight is due to water. Additionally, most of the chemical reactions that occur in cells require an aqueous environment. Water is a critical molecule for living organisms due to its ability to act as a solvent for polar molecules such as sugars, DNA, RNA, and many proteins.

控制细胞内外的水分水平至关重要。细胞体积取决于细胞内离子和溶质与细胞外水平的比率。溶液中溶质的浓度称为渗透压。细胞对水是可渗透的，也就是说，水可以进出细胞，而许多离子和溶质则不能。许多动物细胞甚至包含一系列水通道，通过允许水自由流过细胞膜来帮助调节细胞渗透压。这些水通道被称为水通道蛋白。细胞对水的渗透性是指水根据其浓度梯度（由溶质的比率决定）流入或流出细胞。因此，如果细胞处于含有高浓度溶质的环境中，称为高渗环境，水将从高浓度（含高浓度水的稀释细胞内环境）冲出细胞，到低浓度（含高浓度溶质的细胞外环境），导致细胞收缩。同样，如果细胞暴露在非常稀释的环境中（称为低渗，水与溶质的比率很高），水将涌入细胞，导致细胞膨胀并可能破裂。

在大多数情况下，动物细胞有许多调节细胞体积和防止细胞损伤的机制。这些机制包括离子通道、泵、转运体和各种传感器，这些传感器仔细监测和调节细胞内外的溶质浓度。我们的身体还通过监测和控制血液溶质水平，在整个机体水平上控制细胞外环境的溶质浓度。这是肾脏的主要功能之一。

尽管生命需要水，但饮用过量的水实际上是致命的。过量饮水被称为水中毒或水中毒。水中毒导致电解质失衡，导致血清（血液）和细胞外钠水平迅速下降，从而导致死亡。钠水平的降低导致细胞外渗透压的下降。随着过量的水被消耗，细胞外的钠水平降低，造成急性全身低渗透压（所有细胞现在都暴露在稀释的低渗细胞外环境中）。低钠水平在医学界被称为“低钠血症”，可导致混乱、定向障碍、恶心和呕吐。严重低钠血症会导致癫痫发作、昏迷和死亡。由于水从低盐低渗环境进入脑细胞，急性低钠血症的发展可引起类似精神病的神经症状。这会导致脑肿胀和脑水肿，这是由于含水量增加导致的脑容量增加。这种肿胀可以表现为神经系统症状，随着钠水平从混乱到嗜睡再到昏迷的持续下降而进展。

那么，谁有水中毒的风险呢？在与热有关的损伤或过度劳累（如马拉松运动员）后，水中毒已被观察到。在运动和炎热的环境中，水分和电解质会随着出汗而流失，耗尽水分和盐分。仅仅补充水分会导致血液中钠含量下降，从而导致上述症状。其次，水中毒与多种精神疾病有关。心因性多饮是在一些精神疾病病例中观察到的强迫性饮水。在这些情况下，个体强迫性地喝过量的水，尽管他们喝了多少水，他们仍然觉得需要喝更多的水。最后，在虐待和酷刑儿童的情况下，强迫饮水也会导致死亡和脑损伤。

水中毒的危险不仅取决于水的消耗量，还取决于水的消耗速度。为了致命，必须在很短的时间内消耗大量的水。根据医学研究所（2005年）公布的饮食参考摄入量，成年人平均每天的充足饮水量为9-13杯（液体饮料）。这占总摄水量的80%，因为据信20%的摄水量来自食物。在个人运动、暴露于过热、怀孕或哺乳的情况下，应增加饮水量。在极端的热或运动的情况下（由于出汗而丢失了过量的水），建议个人采取额外的预防措施，并考虑补充钠和其他电解质以及水。人们观察到，当个体摄入的水量大大超过肾脏可排泄的水量时，就会出现水毒性。肾脏的最大排泄率约为每小时0.7至1.0升（约3-4杯）。因此，不建议在正常条件下大量超过该水量。

总结

总而言之，水是生命所必需的，它（按重量）构成了我们的大部分细胞。维持细胞内外水和溶质的平衡对细胞的体积和功能很重要。饮用过量的水会导致血液和细胞外环境中电解质的减少，从而导致细胞膨胀。这被称为水毒性，可能与脑肿胀引起的神经症状有关。正常饮水是防止脱水和健康生活的必要条件，但在很短的时间内过量饮水会导致大脑损伤甚至死亡。