Ισορροπία νερού-ηλεκτρολυτών

Απο Ισορροπία νερού-ηλεκτρολυτών των οργανισμών είναι ζωτικής σημασίας για την κανονική πορεία όλων των βιοχημικών διεργασιών. Οι χημικές αντιδράσεις που είναι απαραίτητες για τη ζωή λαμβάνουν χώρα μόνο σε ένα υδατικό περιβάλλον. Η κατανομή υγρών στο σώμα ρυθμίζεται από ηλεκτρολύτες. Η ισορροπία νερού-ηλεκτρολύτη περιλαμβάνει νερό και τους ηλεκτρολύτες διαλυμένους σε αυτό.

Ποια είναι η ισορροπία νερού-ηλεκτρολύτη;

Η ζωή προέκυψε στη θάλασσα, η οποία από την αρχή είχε κάποια συγκέντρωση και σύνθεση ηλεκτρολυτών. Ακόμα και αφού οι οργανισμοί εγκατέλειψαν τον ωκεανό ως μέρος της εξέλιξης, το νερό και τα διαλυμένα άλατα συνέχισαν να διαδραματίζουν ουσιαστικό ρόλο στις βιοχημικές διεργασίες.

Ο ανθρώπινος οργανισμός αποτελείται από περίπου 60 τοις εκατό νερό. Διάφορα άλατα διαλύονται στο νερό, τα οποία είναι γνωστά ως ηλεκτρολύτες.

Το σώμα αποτελείται από κύτταρα. Επομένως, ολόκληρος ο οργανισμός χωρίζεται σε διαφορετικά δωμάτια. Το πιο γνωστό είναι η διαίρεση στον εσωτερικό-κυτταρικό και στον εξωκυτταρικό χώρο. Και οι δύο χώροι χωρίζονται μεταξύ τους από κυτταρικές μεμβράνες. Υπάρχουν σημαντικές διαφορές στη σύνθεση των ηλεκτρολυτών μεταξύ του ενδοκυτταρικού χώρου (ενδοκυτταρικού χώρου) και του εξωκυτταρικού χώρου (εξωκυτταρικός χώρος). Αυτές οι διαφορές διατηρούνται μόνιμα με ενεργές διαδικασίες μεταφοράς μέσω των κυτταρικών μεμβρανών.

Δεδομένου ότι το νερό μπορεί να διαχέεται μέσω των κυτταρικών μεμβρανών, αλλά τα ιόντα των ηλεκτρολυτών περνούν μόνο μέσω των μεμβρανών μέσω ενεργών αντλιών, δημιουργείται η λεγόμενη οσμωτική πίεση. Παρά τη διαφορετική σύνθεση του υγρού στα διάφορα δωμάτια (διαμερίσματα), η οσμωτική πίεση εξισώνεται.

Λειτουργία & εργασία

Υπάρχει συνεχής ανταλλαγή μεταξύ των διαφόρων διαμερισμάτων. Με μια ισορροπημένη ισορροπία νερού-ηλεκτρολύτη, υπάρχουν σταθερές πιθανές διαφορές μεταξύ του εσωτερικού-κυτταρικού χώρου και του εξωκυτταρικού χώρου, καθώς η σύνθεση ηλεκτρολύτη είναι διαφορετική σε αυτούς τους δύο χώρους.

Οι ηλεκτρολύτες περιλαμβάνουν τα θετικά φορτισμένα κατιόντα νατρίου, καλίου, ασβεστίου ή μαγνησίου και τα αρνητικά φορτισμένα ανιόντα φωσφορικού, διττανθρακικού ή χλωριδίου. Υπάρχουν άλλα αρνητικά φορτισμένα ιόντα οργανικών ενώσεων όπως οι πρωτεΐνες.

Η διαφορετική σύνθεση του υγρού μέσα και έξω από τα κύτταρα διασφαλίζει ότι οι σημαντικές αντιδράσεις λειτουργούν ομαλά, κάτι που μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο υπό ορισμένες συνθήκες. Μέσω του λεγόμενου καναλιού νατρίου εντός των μεμβρανών, τα ιόντα νατρίου και χλωριδίου μεταφέρονται κυρίως στον εξωκυτταρικό χώρο και ιόντα καλίου και φωσφορικού άλατος ή αρνητικά φορτισμένες πρωτεΐνες μεταφέρονται στον εσωτερικό κυτταρικό χώρο. Μόνο με αυτόν τον τρόπο μπορούν να πραγματοποιηθούν οι κυριότερες βιοχημικές διεργασίες εντός του κυττάρου. Υπάρχουν κυτταρικά οργανίδια στο κύτταρο, τα οποία με τη σειρά τους σχηματίζουν τους δικούς τους χώρους και διαχωρίζονται από το κυτταρόπλασμα με μεμβράνες.

Συνολικά, αναπτύσσεται μια πιθανή διαφορά μεταξύ του εσωτερικού κυτταρικού χώρου και του εξωκυτταρικού χώρου λόγω της διαφορετικής κατανομής συγκέντρωσης. Οι αλλαγές στη συγκέντρωση διασφαλίζουν την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ των κυττάρων. Με αυτόν τον τρόπο μπορούν να μεταδοθούν πληροφορίες που είναι σημαντικές για την αλληλεπίδραση των κυττάρων.

Επιπλέον, οι ηλεκτρολύτες διασφαλίζουν τόσο την κατανομή υγρών στο σώμα όσο και την αδιατάρακτη ροή βιοχημικών διεργασιών σε επίπεδο κυττάρου. Επιπλέον, παίζουν επίσης σημαντικό ρόλο στη μετάδοση ερεθισμάτων στα νευρικά κύτταρα.

Ο εξωκυτταρικός χώρος χωρίζεται στον διάμεσο χώρο και στον ενδοαγγειακό χώρο. Ο ενδοαγγειακός χώρος περιέχει το υγρό στο αίμα και τα λεμφικά αγγεία. Ο παρενθετικός χώρος είναι ο χώρος μεταξύ των μεμονωμένων κελιών. Τα δύο τρίτα του συνολικού νερού του σώματος βρίσκονται στα κύτταρα και έτσι το ένα τρίτο έξω από τα κύτταρα. Από αυτό το τρίτο, τα τρία τέταρτα του υγρού βρίσκονται στον διάμεσο χώρο, ενώ ο ενδοαγγειακός χώρος περιέχει το ένα τέταρτο του νερού στον εξωκυτταρικό χώρο.

Η ισορροπία νερού-ηλεκτρολύτη διατηρείται μέσω της καθημερινής πρόσληψης νερού και ηλεκτρολυτών μέσω τροφίμων και ποτών. Το σώμα πρέπει να λαμβάνει περίπου 2,5 λίτρα υγρού. Η απέκκριση υγρών και ηλεκτρολυτών συμβαίνει κυρίως μέσω των νεφρών. Ωστόσο, ένα μεγάλο μέρος χάνεται επίσης μέσω της εφίδρωσης και της αναπνοής.

Η προσωπική σύνθεση των θρεπτικών συστατικών πρέπει να διασφαλίζει ότι η απαιτούμενη ποσότητα ηλεκτρολυτών απορροφάται μέσω της τροφής.

Ασθένειες και παθήσεις

Οι διαταραχές στην ισορροπία νερού-ηλεκτρολύτη μπορούν να οδηγήσουν σε σοβαρές ασθένειες. Σε περίπτωση νεφρικής νόσου ή σε ορισμένες ακραίες καταστάσεις, η ρύθμιση του ισοζυγίου νερού-ηλεκτρολύτη από τον οργανισμό μπορεί να καταρρεύσει. Εκτός από τις ασθένειες των νεφρών, αυτό συμβαίνει με σοβαρή διάρροια, έμετο, απώλεια αίματος, έντονη εφίδρωση ή αφυδάτωση λόγω δίψας.

Οι διάφορες ασθένειες μπορεί να οδηγήσουν σε αφυδάτωση, αλλά και σε υπερϋδάτωση, υπο- ή υπερολαιμία, υπο- ή υπερνατριαιμία, υπο- ή υπερκαλιαιμία και υπο- ή υπερασβεστιαιμία. Όλες αυτές οι συνθήκες προκαλούν τη διάσπαση του φυσιολογικού δυναμικού μεταξύ του εσωτερικού κυτταρικού χώρου και του εξωκυτταρικού χώρου. Μπορεί να προκύψει απειλητική για τη ζωή κατάσταση η οποία πρέπει να αντιμετωπιστεί με κατάλληλη έγχυση ηλεκτρολύτη.

Το σύστημα ισορροπίας νερού-ηλεκτρολύτη ελέγχεται από διάφορους μηχανισμούς. Αυτά περιλαμβάνουν τον μηχανισμό δίψας, το σύστημα ρενίνης-αγγειοτενσίνης-αλδοστερόνης, την αντιδιουρητική ορμόνη ή τα πεπτίδια που δρουν στους νεφρούς. Μια διαταραχή εντός αυτών των μηχανισμών μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρές διαταραχές της ισορροπίας νερού-ηλεκτρολύτη.

Το ιόν νατρίου είναι ένα από τα πιο σημαντικά ιόντα που διατηρούν ολόκληρη την ισορροπία ηλεκτρολυτών και υγρών. Με υπονατριαιμία (πολύ χαμηλή συγκέντρωση νατρίου), για παράδειγμα, μπορεί να εμφανιστούν μυϊκές κράμπες, αποπροσανατολισμός, λήθαργος ή ακόμη και κώμα. Ανάλογα με τη συγκεκριμένη αιτία, το νάτριο πρέπει να αντικατασταθεί σε αυτές τις περιπτώσεις. Τα συμπτώματα της υπερνατριαιμίας (πολύ υψηλή συγκέντρωση ιόντων νατρίου) είναι συχνά μη συγκεκριμένα και εκδηλώνονται σε αισθήματα αδυναμίας και νευρολογικά ελλείμματα. Η επεξεργασία πραγματοποιείται, για παράδειγμα, με ενυδάτωση με χαμηλό νάτριο.