Osmolalita tekutin a koncentrace Na+
Je již dlouho známo, že žízeň je stimulována zvýšením extracelulární koncentrace nepropustných osmolytů, jako je Na+, které způsobuje osmotický pohyb vody z tělesných buněk. Hyperosmotické roztoky glukózy a močoviny tedy nezvyšují příjem vody, ale hypertonické roztoky NaCl nebo sorbitolu ano. Toto zvýšení efektivní osmolality plazmy (pOsm) stimuluje mozkové osmoreceptory umístěné v cévním orgánu lamina terminalis (OVLT), což je struktura v bazálním předním mozku, která nemá hematoencefalickou bariéru, a proto může snadno reagovat na změny pOsm. Zvýšení pOsm o pouhé 1 až 2 % totiž u zvířat vyvolává žízeň a další zvýšení vyvolává úměrné zvýšení příjmu vody. Žízeň je stimulována, když projekce z OVLT aktivují neurony ve střední preoptické oblasti v lamina terminalis ventrálně od přední komisury, ačkoli následný nervový obvod, který zprostředkovává žízeň a chování při pití, nebyl určen. Další projekce z OVLT do paraventrikulárního a supraoptického jádra hypotalamu stimulují sekreci VP. Chirurgické zničení OVLT eliminuje jak pití vody, tak neurohypofyzární sekreci VP v reakci na zvýšený pOsm.
Vzhledem k tomuto uspořádání byla osmoregulace původně představována jako jednosmyčkový systém negativní zpětné vazby, v němž dehydratace zvyšuje pOsm, a tím poskytuje podnět pro žízeň, zatímco příjem vody slouží ke snížení pOsm zpět k normálu, a tím způsobuje nasycení odstraněním excitačního signálu pro žízeň. Systém řízení osmoregulace žízně však nemůže být takto jednoduše organizován, protože mezi okamžikem, kdy je voda přijata, a okamžikem, kdy se objeví v oběhu (odkud může ovlivnit pOsm a mozkové osmoreceptory), dochází ke značné prodlevě. Konkrétně u psů i lidí trvá 10-20 min, než požitá voda vyvolá významný pokles pOsm, zatímco žízeň a příjem vody jsou ukončeny mnohem rychleji (stejně jako sekrece VP). Musí tedy dojít k časnému podnětu, který dá mozku signál v očekávání následné rehydratace. Takový účinek se podobá reflexům feed-forward, které se vyskytují při řízení četných autonomních funkcí (např. sekrece inzulinu v reakci na chuť potravy před jejím trávením a asimilací).
Tento anticipační prvek v řízení příjmu vody byl objasněn sérií elegantních výzkumů, o nichž informovali Ramsay a jeho kolegové. Ve svém výzkumu použili jako pokusné subjekty psy, ačkoli pozdější práce rozšířily jejich zjištění na lidi a primáty. Stručně řečeno, u dehydratovaných psů bylo pozorováno, že pijí vodu rychle, ale přestanou až po několika minutách, tedy mnohem dříve, než se projeví zředění krevní plazmy. K tomuto časnému potlačení žízně (a sekrece VP) docházelo i tehdy, když byli psi vybaveni žaludeční píštělí, která odváděla požitou vodu ze žaludku, a tím bránila možnosti rehydratace. Stejně rychlé účinky nastaly, když psi pili hypertonický roztok NaCl (i když nakonec, když se fyziologický roztok vstřebal a pOsm se zvýšil, psi byli ještě žíznivější a vylučovali více VP než předtím, jak se dalo očekávat). Tato pozorování zdůrazňují význam časného inhibičního signálu při kontrole příjmu vody a naznačují jeho základ: nervový vstup do mozku z orofaryngu, spojený s rychlým polykáním během aktu pití, který psům umožnil měřit příjem. Tento signál měl rychlý, ale dočasný inhibiční účinek na žízeň a vylučování VP. Když se následně požitá voda vstřebala a pOsm se zředil zpět na normální úroveň, došlo v důsledku rehydratace k trvalejšímu ukončení žízně a sekrece VP. Toto hypotetické uspořádání je v souladu se zjištěním, že u dehydratovaných psů nebylo pozorováno rychlé potlačení žízně a sekrece VP, když jim byl do žaludku intubován objem vody srovnatelný s objemem vody zkonzumované, čímž se obešel jejich orofarynx.
Potkani také využívají časné zpětné vazby signálů z pití, i když jiným mechanismem. Když byl potkanům intravenózně podán hypertonický roztok NaCl ke stimulaci sekrece VP, 5 minut příjmu vody způsobilo rychlý pokles plazmatické hladiny VP bez znatelných změn pOsm. Tyto účinky nebyly spojeny s aktem pití, protože příjem stejného objemu izotonického roztoku neměl na plazmatické hladiny VP žádný vliv. Zdá se tedy, že zvířata reagovala na složení přijaté tekutiny, nikoli na její objem. Z předchozích zjištění navíc vyplynulo, že žízniví potkani vypili zvýšené množství vody, když byl podvázán pylorický svěrač (čímž se zabránilo vyprazdňování žaludku), a že zatížení žaludku vodou u potkanů způsobilo rychlý pokles plazmatických hladin VP, než došlo k podstatnému snížení pOsm. Tato pozorování společně naznačují existenci viscerálního osmo- nebo Na+ receptoru, který detekuje požitou vodu poté, co tekutina opustí žaludek a než se dostane do celkové cirkulace.
Vlákna bloudivého nervu vystupují z břišních vnitřností do area postrema a přilehlého jádra solitárního traktu (AP/NTS) v mozkovém kmeni. V souladu s možností, že tato vlákna slouží ke zprostředkování časných účinků požité vody, došlo u žíznivých potkanů ke značnému nadměrnému pití, když byla tato senzorická nervová vlákna zničena systémovou injekcí neurotoxinu kapsaicinu. Nadměrné pití bylo také pozorováno, když byla projekční místa eliminována lézí AP/NTS. V obou případech se zvířata chovala tak, jako by již nedostávala včasnou zprávu o tom, že voda byla spotřebována; to znamená, že pila dál. Teprve později, když se požitá voda vstřebala a zředila cirkulující plazmu, došlo k ovlivnění osmoreceptorů OVLT a snížení žízně. Viscerální osmoreceptory nebo Na+ receptory byly rovněž naznačeny na základě zjištění, že žízeň může být stimulována žaludeční zátěží hypertonickým roztokem NaCl dříve, než je zjištěno systémové zvýšení pOsm. Podobně je žízeň v důsledku noční deprivace vody výrazně zvýšena žaludeční zátěží hypertonickým solným roztokem.
Krysy s lézemi AP/NTS mají další rysy narušené osmoregulace. Kromě toho, že při žízni pijí nadměrné množství vody, mají také otupenou sekreci VP v reakci na hypertonický solný roztok podaný intravenózně a zhoršené vylučování podané dávky NaCl močí. Navíc pijí hypertonický roztok NaCl v neobvykle velkých dávkách, jako by nedostávali včasné signály dehydratačního roztoku z viscerálních Na+ receptorů. Tyto výsledky naznačují důležitou roli AP/NTS v osmoregulaci u potkanů. Protože AP postrádá hematoencefalickou bariéru, je možné, že kromě příjmu vstupů z viscerálních receptorů přímo detekuje některé relevantní vlastnosti složení tělesných tekutin. Pozorování, že potkani s lézí AP/NTS normálně vylučují VP v reakci na hypertonický roztok manitolu, ale ne v reakci na rovnoměrně osmolární fyziologický roztok, poskytují další informaci, že tato oblast mozkového kmene hraje roli spíše v regulaci Na+ než v osmoregulaci.
Shrneme-li to, je dobře známo, že mozkové osmoreceptory zprostředkovávají žízeň a sekreci VP v reakci na zvýšení pOsm. Důležité jsou však i další faktory, protože pití a neurohypofyzární sekrece mohou být ovlivněny, i když nejsou patrné žádné změny cirkulujícího pOsm. Například u potkanů k těmto regulačním reakcím významně přispívá „anticipační signál“ z viscerálních osmo- nebo Na+ receptorů. Tyto receptory se promítají do AP/NTS, což naznačuje roli těchto struktur mozkového kmene v regulaci Na+, která je v souladu s jinými nálezy, u nichž byl AP/NTS chirurgicky zničen. Organizace příslušných nervových obvodů, které řídí příjem vody a neurohypofyzární sekreci VP, musí být ještě objasněna, stejně jako rozdíl v jejich fungování v reakci na zátěž NaCl a osmotickou zátěž neobsahující Na+ a jejich samostatný příspěvek k řízení chuti k NaCl, žízně a sekrece VP.
.