difuzija

Od difuzija je, kadar se tekočina ali plini mešajo s Brownovimi molekularnimi gibi. Difuzija poteka v telesu za izmenjavo snovi v celicah in za izmenjavo plinov v pljučih. Difuzijske motnje v pljučih povzročajo respiratorno insuficienco.

Kaj je difuzija?

Med difuzijo naključni lastni premiki mešajo različno koncentrirane snovi, ki so med seboj v neposrednem ali posrednem stiku. Notranja gibanja difuzije so znana tudi kot Brownovi molekulski gibi. To so sunkoviti in nepravilni toplotni premiki drobnih, le mikroskopsko vidnih delcev v plinih in tekočinah. Gibanja so poimenovana po botaniku Robertu Brownu, ki jih je prvič videl v 19. stoletju.

Difuzija poteka bodisi pasivno bodisi aktivno. V primeru aktivne oblike se govori tudi o aktivnem množičnem prevozu. Od pasivne difuzije se razlikuje po tem, da porablja energijo.

V človeškem telesu ima difuzija vlogo pri izmenjavi snovi med celicami in okoljem. V celicah se redko pojavlja pasivna difuzija. Aktivna oblika je fiziološka difuzijska oblika snovi skozi celično membrano. Selektivna oblika difuzije poteka tudi v organih, kot so ledvice ali na krvno-možganski pregradi.

Funkcija in naloga

Če v kozarec z vodo vstavite posamezne kapljice črnila in jih ne mešate, lahko vidite smrečice. Čez nekaj časa pa voda postane relativno enakomerno modra in proge izginejo. Ta postopek je znan tudi kot pasivna difuzija, ki kompenzira razlike v koncentraciji med dvema tekočinama. Samo gibanje delcev odpravi razlike v koncentraciji.

Takšna difuzija lahko poteka tudi med ločenimi tekočinami.Tako je v človeškem telesu, kjer membrane ločujejo snovi drug od drugega. Membrane s prepustnostjo ene od obeh snovi selijo iz bolj koncentrirane raztopine v manj koncentrirano. Migracija poteka po tako imenovanem koncentracijskem gradientu. Število delcev v prvi tekočini še vedno kaže razlike na poti difuzije na začetku. V času difuzije se število uravnovesi na difuzijski poti in pride do ravnovesnega stanja. Ko je doseženo ravnotežje, se skozi membrano v vsako smer razprši isto število molekul. Na koncu difuzije je koncentracija enaka na obeh straneh membrane.

Velikost por membrane je še posebej odločilna za pasivno difuzijo, pri čemer manjši delci difuzirajo bolj pasivno kot večji. Hitrost difuzije ne določa le velikost por, ampak tudi viskoznost topila in temperatura.

V telesu je difuzija ključna za izmenjavo snovi med celicami. Celice telesa morajo vzdrževati koncentracijo nekaterih snovi. Popolna izravnava koncentracije v okviru pasivne difuzije bi lahko povzročila celično smrt. Snovi se zato v telesu aktivno razpršijo glede na koncentracijski gradient.

Dobro znani primer aktivne oblike lahko vidimo v črpalkah K + / Na +. S selektivno difuzijo, kot jo najdemo v različnih organih v človeškem telesu, difuzijska membrana kaže le prepustnost za izbrane snovi.

Tu lahko najdete svoja zdravila

Bolezni in bolezni

V človeških pljučih obstaja stalna izmenjava plinov. V alveoli pljuč potekajo vnos O2 in sproščanje CO2. Poleg prezračevanja, perfuzije in distribucije ima difuzija pomembno vlogo tudi pri izmenjavi. Pri respiratorni insuficienci pride do motenj enega ali več od štirih procesov, ki so vključeni v izmenjavo plinov.

Vzrokov za odpoved dihal je veliko. Možni sprožilci so tako obstrukcija dihalnih poti in depresija centralne ali periferne dihalne poti, kot tudi spremenjena morfologija pljuč. Če je delni korak difuzije moten, je to pogosto posledica podaljšane difuzijske poti. Takšna razširitev je lahko prisotna v primeru pljučnice, aspiracije ali ARDS. Vzrok so lahko tudi fibroza, pljučni edem ali sarkoid.

Včasih so difuzijske motnje in s tem povezana respiratorna odpoved povzročena tudi s krajšanjem časa stika s krvjo. Takšna skrajšanja nastanejo na primer zaradi emfizema, fibroze ali anemije. Možni vzroki pa so tudi sepsa ali povečanje srčnega utripa.

Če difuzijska motnja pljuč ni posledica skrajšanja časa stika s krvjo niti zaradi daljše difuzijske razdalje, je vzrok za odpoved dihanja verjetno posledica zmanjšane izmenjalne površine. Površina za izmenjavo gostov se lahko zmanjša na primer s fibrozo. Posegi so tudi možni glavni vzrok. Enako velja za atelektazo, plevralni izliv in hemo ali pleumototoraks. V določenih okoliščinah dvignjena diafragma tudi zmanjša površino.

Zdravnik lahko uporabi difuzijski test, da razume difuzijo v pljučih in ugotovi morebitne motnje. Kot preskusi se lahko uporabljajo metode ustaljenega, vdihavanja in enojnega vdiha. Difuzijska zmogljivost se določi le s koncentracijo plinov v izdihanem zraku ali pa se kombinira z meritvijo volumnov plimovanja.

Difuzijske motnje lahko vplivajo ne samo na izmenjavo plinov v pljučih, temveč tudi na izmenjavo snovi v telesnih celicah ali selektivno difuzijo v organih, kot so ledvice. Selektivna difuzija poteka na primer pri krvno-možganski pregradi, ki naj bi ščitila centralni živčni sistem pred škodljivimi ali neuporabnimi snovmi. Pri različnih nevroloških boleznih se krvno-možganska pregrada odpove tej selektivni funkciji in omogoči lažne ali celo vse snovi skozi.