Osmoregulation

Osmoregulation περιγράφει την εξίσωση της οσμωτικής πίεσης μέσα σε έναν ζωντανό οργανισμό. Βασίζεται στην όσμωση: μια βιολογική διαδικασία στην οποία το νερό διαχέεται μέσω μιας ημιδιαπερατής μεμβράνης. Σε περίπτωση βιοχημικής ανισορροπίας, η osmoregulation οδηγεί στην ανάπτυξη οιδήματος.

Τι είναι η osmoregulation;

Ο οσμωτικός κανονισμός περιγράφει μια βιοχημική διαδικασία που στοχεύει στην εξισορρόπηση της συγκέντρωσης των διαλυμένων ουσιών μέσα σε έναν οργανισμό. Οι μεμβράνες των ζωντανών κυττάρων αντιπροσωπεύουν τη λεγόμενη ημιπερατή (ημι-διαπερατή) επιφάνεια, πράγμα που σημαίνει ότι επιτρέπουν μια μερική ανταλλαγή υγρού μεταξύ του εσωτερικού του κυττάρου και του περιβάλλοντός του.

Η osmoregulation έχει το καθήκον να δημιουργήσει μια ισορροπημένη και σταθερή κατάσταση. Αυτή η ισορροπημένη κατάσταση ονομάζεται ομοιόσταση και αναφέρεται τόσο στην ισορροπία στο κυτταρικό επίπεδο όσο και στην ισορροπία μεταξύ ολόκληρων οργάνων και του αντίστοιχου περιβάλλοντος. Μια ανισορροπία, από την άλλη πλευρά, δημιουργεί οσμωτική πίεση, η οποία επιβάλλει μια ισορροπία βάσει των φυσικών νόμων της φύσης.

Λειτουργία & εργασία

Το Osmoregulation ακολουθεί δύο θεμελιώδεις αρχές. Κατά την εξισορρόπηση λόγω της βαθμίδας συγκέντρωσης, το νερό διαχέεται στην πλευρά της μεμβράνης που έχει υψηλότερη συγκέντρωση διαλυμένης ουσίας. Για παράδειγμα, εάν ένα κύτταρο βρίσκεται σε περιβάλλον με υψηλή συγκέντρωση αλατιού, το νερό στο κελί κινείται από αυτό λόγω της οσμωτικής πίεσης και το κύτταρο χάνει υγρό μέσα. Αυτή η κατάσταση διαρκεί μέχρι να αλλάξει η κλίση της συγκέντρωσης, αναγκάζοντας έτσι μια νέα ισορροπία: Η Osmoregulation είναι μια συνεχής διαδικασία που το ανθρώπινο σώμα δεν μπορεί να αναστείλει ή να προωθήσει.

Η δεύτερη αρχή λειτουργίας της όσμωσης είναι η ισορροπία που οφείλεται στο ηλεκτρικό φορτίο. Τα ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια, τα λεγόμενα ιόντα και ανιόντα, παίζουν σημαντικό ρόλο στη λειτουργία των κυττάρων σε βιοχημικό επίπεδο. Τα ιόντα έχουν θετικό ηλεκτρικό φορτίο, ενώ τα ανιόντα είναι αρνητικά φορτισμένα. Οι μεταβολές στην τάση στο κελί, για παράδειγμα, επηρεάζουν τη φύση της μεμβράνης και ως εκ τούτου αλλάζουν τη διαπερατότητά της για ορισμένες ουσίες.

Το Osmoregulation στοχεύει σε ένα ίδιο ηλεκτρικό φορτίο και στις δύο πλευρές της μεμβράνης. Εάν, για παράδειγμα, επικρατήσει αρνητική πόλωση εντός ενός κυττάρου, αυτό δημιουργεί μια οσμωτική πίεση, όπως με την ανισορροπία συγκέντρωσης, και το νερό διαχέεται στο κύτταρο. Σε ακραίες περιπτώσεις, η υπερβολική διάχυση νερού στο κελί μπορεί να οδηγήσει σε μη αναστρέψιμη βλάβη ή ακόμη και στην έκρηξή του. Ωστόσο, μια τέτοια ακραία κατάσταση είναι περισσότερο απίθανη στο ανθρώπινο σώμα.

Με τη βοήθεια της οσμορυθμίσεως, ο οργανισμός όχι μόνο εξισορροπεί την αναλογία διαλυμένων ουσιών εντός και εκτός των μεμονωμένων κυττάρων, αλλά ελέγχει επίσης τη διάχυση ολόκληρων ιστών σε μακροσκοπικό επίπεδο.

Το όργανο που είναι πιο σημαντικό για την οσμωτική ρύθμιση του οργανισμού στο σύνολό του είναι τα νεφρά - επειδή καθορίζουν την απέκκριση του νερού με τη μορφή ούρων. Ρυθμίζονται από διάφορες ορμόνες, συμπεριλαμβανομένης της αλδοστερόνης και της αγγειοτενσίνης II. οι νεφροί με τη σειρά τους παράγουν ορμόνες που επηρεάζουν πολλές μεταβολικές διεργασίες. Είναι επίσης υπεύθυνοι για τη ρύθμιση της τιμής pH του αίματος, του φιλτραρίσματος και της αποθήκευσης ενέργειας μέσω της γλυκόζης.

Ασθένειες και παθήσεις

Το Osmoregulation παίζει ρόλο σε σχέση με διάφορες υποκείμενες ασθένειες, για παράδειγμα στην ανάπτυξη οιδήματος. Το οίδημα είναι ένα πρήξιμο του ιστού που προκαλείται από την αυξημένη κατακράτηση νερού. Η υπερβολική αποθήκευση υγρού στους ενδοκυτταρικούς χώρους (στρώμα), ειδικά στον συνδετικό ή υποστηρικτικό ιστό, προκαλεί τη χαρακτηριστική πρησμένη εμφάνιση οιδήματος. Ωστόσο, τα οιδήματα μπορούν επίσης να εκδηλωθούν κρυμμένα, για παράδειγμα στον εγκέφαλο, όπου μερικές φορές προκαλούν σοβαρή βλάβη.

Κατά κανόνα, το οίδημα δεν εμφανίζεται μεμονωμένα, αλλά είναι αποτέλεσμα μιας άλλης ασθένειας. Παραδείγματα αυτής είναι η νεφρική, ηπατική ή καρδιακή ανεπάρκεια. Η περιορισμένη λειτουργία ενός από τα αναφερόμενα όργανα έχει την συνέπεια ότι η ανεπιθύμητη ωσμωτική πίεση προκύπτει στον ιστό, ο οποίος δεν προορίζεται βιολογικά σε αυτή τη μορφή. Λόγω της αυτόματης οσμορύθμισης, το νερό ρέει στους χώρους μεταξύ των κυττάρων. το λεμφικό σύστημα δεν μπορεί να αφαιρέσει την περίσσεια υγρού και ο ιστός διογκώνεται. Ανάλογα με τη σοβαρότητα και τον εντοπισμό του, το πρήξιμο μπορεί να προκαλέσει πόνο και να περιορίσει την κινητικότητα.

Η υπολευκωματιναιμία είναι μια υποκείμενη ασθένεια λόγω της οποίας η οσμορυθμιστική ρύθμιση προκαλεί τέτοια συμπτώματα. Αυτή είναι μια ανεπάρκεια στην πρωτεΐνη αλβουμίνη, η οποία είναι η πιο κοινή από όλες τις πρωτεΐνες στον ανθρώπινο οργανισμό. Πιθανοί λόγοι για ανεπάρκεια λευκωματίνης είναι κακή διατροφή, βλάβη στο ήπαρ ή στα νεφρά και εγκαύματα ή οξεία φλεγμονή. Η υπολευκωματιναιμία μπορεί επίσης να εμφανιστεί κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης για φυσιολογικούς λόγους.

Η ανεπάρκεια της πρωτεΐνης αλβουμίνης οδηγεί σε μια αλλαγή στην οσμορυθμιστική ρύθμιση του σώματος: κατά μήκος της βαθμίδας συγκέντρωσης, το νερό διαχέεται από το πλάσμα του αίματος και συλλέγεται με τον γνωστό τρόπο στους μεσοκυτταρικούς χώρους.

Στις αναπτυσσόμενες χώρες, περιοχές κρίσης και περιοχές με ανεπαρκή τροφοδοσία τροφίμων, το οίδημα πείνας (Kwashiorkor) εμφανίζεται συχνά ως μια ειδική παραλλαγή της υπολευκωματιδαιμίας. Η θεραπεία του συνίσταται ουσιαστικά στην παροχή τροφών πλούσιων σε πρωτεΐνες για την αντιστάθμιση της έλλειψης πρωτεϊνών.

Ωστόσο, η κατακράτηση νερού δεν είναι απαραίτητα το αποτέλεσμα σοβαρής ασθένειας. Η υπερβολική πρόσληψη αλατιού μέσω της τροφής προκαλεί επίσης την ανεπιθύμητη αποθήκευση υγρών στο στρώμα. Η λήψη διουρητικών φαρμάκων μπορεί να μετατοπίσει την οσμωτική ρύθμιση υπέρ της αυξημένης έκκρισης υγρών.