Osmoregulacja opisuje wyrównywanie ciśnienia osmotycznego w żywym organizmie. Opiera się na osmozie: procesie biologicznym, w którym woda dyfunduje przez półprzepuszczalną membranę. W przypadku braku równowagi biochemicznej, osmoregulacja prowadzi do rozwoju obrzęku.
Co to jest osmoregulacja?
Regulacja osmotyczna to proces biochemiczny, którego celem jest zrównoważenie stężenia rozpuszczonych substancji w organizmie. Błony żywych komórek stanowią tak zwaną powierzchnię półprzepuszczalną (półprzepuszczalną), co oznacza, że umożliwiają częściową wymianę cieczy pomiędzy wnętrzem komórki a jej otoczeniem.
Zadaniem osmoregulacji jest stworzenie zrównoważonego i stałego stanu. Ten zrównoważony stan nazywany jest homeostazą i odnosi się zarówno do równowagi na poziomie komórkowym, jak i do równowagi między całymi narządami a ich odpowiednim środowiskiem. Z drugiej strony brak równowagi tworzy ciśnienie osmotyczne, które wymusza równowagę na podstawie fizycznych praw natury.
Funkcja i zadanie
Osmoregulacja opiera się na dwóch podstawowych zasadach. Podczas wyrównywania ze względu na gradient stężeń woda dyfunduje na tę stronę membrany, która ma wyższe stężenie substancji rozpuszczonej. Na przykład, jeśli komórka znajduje się w środowisku o wysokim stężeniu soli, woda w komórce wypływa z niej pod wpływem ciśnienia osmotycznego, a komórka traci płyn w środku. Stan ten trwa do momentu zmiany gradientu stężenia, wymuszając w ten sposób nową równowagę: osmoregulacja jest procesem ciągłym, którego organizm ludzki nie może zahamować ani pobudzić.
Drugą zasadą działania osmozy jest równowaga spowodowana ładunkiem elektrycznym. Istotną rolę w funkcjonowaniu komórek na poziomie biochemicznym odgrywają cząstki naładowane elektrycznie, tzw. Jony i aniony. Jony mają dodatni ładunek elektryczny, podczas gdy aniony są naładowane ujemnie. Na przykład zmiany napięcia w komórce wpływają na naturę membrany, a tym samym zmieniają jej przepuszczalność dla niektórych substancji.
Osmoregulacja ma na celu uzyskanie identycznego ładunku elektrycznego po obu stronach membrany. Jeśli, na przykład, w komórce panuje ujemna polaryzacja, powoduje to powstanie ciśnienia osmotycznego, jak w przypadku nierównowagi stężeń, a woda dyfunduje do komórki. W skrajnych przypadkach nadmierna dyfuzja wody do komórki może doprowadzić do nieodwracalnego uszkodzenia lub nawet do jej pęknięcia. Jednak tak ekstremalny stan jest więcej niż mało prawdopodobny w ludzkim ciele.
Za pomocą osmoregulacji organizm nie tylko wyrównuje proporcje substancji rozpuszczonych wewnątrz i na zewnątrz poszczególnych komórek, ale także kontroluje dyfuzję do całych struktur tkankowych na poziomie makroskopowym.
Narządem najważniejszym dla osmoregulacji organizmu jako całości są nerki - ponieważ decydują o wydalaniu wody w postaci moczu. Są regulowane przez różne hormony, w tym aldosteron i angiotensynę II; nerki z kolei wytwarzają hormony, które wpływają na liczne procesy metaboliczne. Odpowiadają również za regulację wartości pH krwi, filtrowanie i magazynowanie energii poprzez glukozę.
Choroby i dolegliwości
Osmoregulacja odgrywa rolę w przypadku różnych chorób podstawowych, na przykład w rozwoju obrzęku. Obrzęk to obrzęk tkanki spowodowany zwiększonym zatrzymywaniem wody. Nadmierne gromadzenie się płynu w przestrzeniach międzykomórkowych (zrębie), zwłaszcza w tkance łącznej lub podpierającej, powoduje charakterystyczny obrzęk obrzęku. Jednak obrzęki mogą również objawiać się ukryte, na przykład w mózgu, gdzie czasami powodują poważne uszkodzenia.
Z reguły obrzęk nie występuje w izolacji, ale jest wynikiem innej choroby, np. Niewydolność nerek, wątroby lub serca. Ograniczona funkcja jednego z wymienionych narządów powoduje, że w tkance powstaje niepożądane ciśnienie osmotyczne, które w tej postaci nie jest zamierzone biologicznie. Dzięki automatycznej osmoregulacji woda wpływa do przestrzeni między komórkami; układ limfatyczny nie może usunąć nadmiaru płynu i tkanka puchnie. W zależności od nasilenia i lokalizacji obrzęk może powodować ból i ograniczać mobilność.
Hipoalbuminemia jest chorobą podstawową, w wyniku której osmoregulacja powoduje takie objawy. Jest to niedobór albuminy białkowej, która jest najpowszechniejszym ze wszystkich białek ludzkiego organizmu. Potencjalnymi przyczynami niedoboru albuminy są zła dieta, uszkodzenie wątroby lub nerek oraz oparzenia lub ostre stany zapalne. Hipoalbuminemia może również pojawić się w czasie ciąży z powodów fizjologicznych.
Niedobór albuminy białkowej prowadzi do zmiany osmoregulacji organizmu: wraz z gradientem stężeń woda dyfunduje z osocza krwi i gromadzi się w znany sposób w przestrzeniach międzykomórkowych.
W krajach rozwijających się, na obszarach dotkniętych kryzysem i regionach z niewystarczającą podażą żywności, obrzęk głodowy (Kwashiorkor) często pojawia się jako szczególny wariant hipoalbuminemii. Jego terapia polega zasadniczo na dostarczaniu pokarmów bogatych w białko, aby zrekompensować brak białka.
Jednak zatrzymywanie wody niekoniecznie jest wynikiem poważnej choroby. Nadmierne spożycie soli z pożywieniem powoduje również niepożądane gromadzenie się płynów w zrębie. Przyjmowanie leków moczopędnych może zmienić osmoregulację na korzyść zwiększonego wydalania płynów.
