Osmoregulacija

Osmoregulacija opisuje izenačitev osmotskega tlaka v živem organizmu. Temelji na osmozi: biološkem procesu, pri katerem voda difundira skozi polprepustno membrano. V primeru biokemičnega neravnovesja osmoregulacija vodi v nastanek edema.

Kaj je osmoregulacija?

Osmotska regulacija opisuje biokemični proces, katerega cilj je uravnotežiti koncentracijo raztopljenih snovi v organizmu. Membrane živih celic predstavljajo tako imenovano polprepustno (polprepustno) površino, kar pomeni, da omogočajo delno izmenjavo tekočine med notranjostjo celice in njeno okolico.

Naloga osmoregulacije je ustvariti uravnoteženo in stalno stanje. To uravnoteženo stanje imenujemo homeostaza in se nanaša tako na ravnovesje na celični ravni kot na ravnovesje med celimi organi in njihovim okoljem. Neravnovesje na drugi strani ustvarja osmotski tlak, ki sili ravnovesje na podlagi fizikalnih zakonov narave.

Funkcija in naloga

Osmoregulacija sledi dvema temeljnima načeloma. Pri izenačevanju zaradi koncentracijskega gradienta voda razprši na stran membrane, ki ima večjo koncentracijo topljenca. Na primer, če je celica v okolju, ki ima veliko koncentracijo soli, se voda v celici iz nje izseli zaradi osmotskega tlaka in celica izgubi tekočino v notranjosti. To stanje traja, dokler se koncentracijski gradient ne premakne, kar povzroči novo ravnovesje: Osmoregulacija je stalen proces, ki ga človeško telo ne more zavirati ali spodbujati.

Drugi princip delovanja osmoze je ravnovesje zaradi električnega naboja. Električno nabiti delci, tako imenovani ioni in anioni, igrajo pomembno vlogo pri delovanju celic na biokemični ravni. Ioni imajo pozitiven električni naboj, medtem ko so anioni negativno napolnjeni. Spremembe napetosti v celici na primer vplivajo na naravo membrane in s tem spremenijo njeno prepustnost za nekatere snovi.

Osmoregulacija cilja na enak električni naboj na obeh straneh membrane. Če na primer v celici prevlada negativna polarizacija, to ustvari osmotski tlak, kot pri koncentracijskem neravnovesju, in voda v celico razprši. V skrajnih primerih lahko prekomerna difuzija vode v celico privede do nepopravljive škode ali celo do njenega porušitve. Vendar je tako ekstremno stanje v človeškem telesu več kot malo verjetno.

S pomočjo osmoregulacije organizem ne samo uravnava razmerja raztopljenih snovi znotraj in zunaj posameznih celic, ampak tudi nadzoruje difuzijo za celotne tkivne strukture na makroskopski ravni.

Organ, ki je najpomembnejši za osmoregulacijo organizma kot celote, so ledvice - ker določajo izločanje vode v obliki urina. Uravnavajo jih različni hormoni, vključno z aldosteronom in angiotenzinom II; ledvice namreč proizvajajo hormone, ki vplivajo na številne presnovne procese. Odgovorni so tudi za uravnavanje pH vrednosti krvi, filtriranje in shranjevanje energije skozi glukozo.

Bolezni in bolezni

Osmoregulacija igra vlogo v povezavi z različnimi osnovnimi boleznimi, na primer pri razvoju edema. Edem je otekanje tkiva, ki ga povzroči povečano zadrževanje vode. Prekomerno skladiščenje tekočine v medceličnih prostorih (stroma), zlasti v vezivnem ali podpornem tkivu, povzroči značilen otekli videz edema. Otekline pa se lahko kažejo tudi skrito, na primer v možganih, kjer včasih povzročijo hudo škodo.

Praviloma se edemi ne pojavijo osamljeno, ampak so posledica druge bolezni. Primeri tega so odpoved ledvic, jeter ali srca. Omejena funkcija enega od omenjenih organov ima za posledico, da v tkivu nastane neželen osmotski tlak, ki v tej obliki ni biološko namenjen. Zaradi avtomatske osmoregulacije voda teče v prostore med celicami; limfni sistem ne more odstraniti odvečne tekočine in tkivo nabrekne. Glede na resnost in lokalizacijo lahko oteklina povzroči bolečino in omeji mobilnost.

Hipoalbuminemija je osnovna bolezen, zaradi katere osmoregulacija povzroča take simptome. To je pomanjkanje beljakovinskega albumina, ki je najpogostejši od vseh beljakovin v človeškem organizmu. Možni razlogi za pomanjkanje albumina so slaba prehrana, poškodbe jeter ali ledvic ter opekline ali akutno vnetje. Hipoalbuminemija se lahko med nosečnostjo pojavi tudi iz fizioloških razlogov.

Pomanjkanje beljakovinskega albumina vodi v spremembo osmoregulacije telesa: vzdolž koncentracijskega gradienta se voda razprši iz krvne plazme in se na znan način zbira v medceličnih prostorih.

V državah v razvoju, kriznih območjih in regijah z nezadostno preskrbo s hrano se edem lakote (Kwashiorkor) pogosto kaže kot posebna varianta hipoalbuminemije. Njegova terapija je v glavnem v oskrbi s hrano, bogato z beljakovinami, da nadomešča pomanjkanje beljakovin.

Vendar zadrževanje vode ni nujno posledica resne bolezni. Prekomerni vnos soli skozi hrano sproži tudi neželeno skladiščenje tekočin v stromi. Jemanje diuretičnih zdravil lahko premakne osmoregulacijo v korist povečanega izločanja tekočine.