diffusion

Från diffusion är när vätskor eller gaser blandas med hjälp av browniska molekylrörelser. Diffusion sker i kroppen för utbyte av ämnen i cellerna och för gasutbyte i lungorna. Diffusionsstörningar i lungorna orsakar andningsinsufficiens.

Vad är diffusionen?

Under diffusion blandar slumpmässiga rörelser av sina egna olika koncentrerade ämnen som är i direkt eller indirekt kontakt med varandra. De inneboende diffusionsrörelserna kallas också browniska molekylrörelser. Dessa är ryckiga och oregelbundna värmerörelser av små, endast mikroskopiskt synliga partiklar i gaser och vätskor. Rörelserna är uppkallad efter botanikern Robert Brown, som först såg dem på 1800-talet.

Diffusion sker antingen passivt eller aktivt. När det gäller den aktiva formen talas det också om en aktiv substanstransport. Det skiljer sig från passiv diffusion genom att den använder energi.

I människokroppen spelar diffusion en roll i utbytet av ämnen mellan celler och miljön. Passiv diffusion förekommer sällan i celler. Den aktiva formen är den fysiologiska diffusionsformen av ämnen genom ett cellmembran. En selektiv form av diffusion äger också rum i organ som njurarna eller vid blod-hjärnbarriären.

Funktion & uppgift

Om du lägger enskilda droppar bläck i ett glas vatten och inte rör om, kan du se strimlande. Efter ett tag blir vattnet dock relativt jämnt blått och ränderna försvinner. Denna process kallas också passiv diffusion, som kompenserar för skillnaderna i koncentration mellan två vätskor. Bara rätt rörelser av partiklarna avbryter skillnaderna i koncentration.

Diffusioner som denna kan också äga rum mellan separerade vätskor.Detta är fallet i människokroppen, där membran separerar ämnena från varandra. Membran med en permeabilitet för en av de två substanserna migrerar från en mer koncentrerad lösning till en mindre koncentrerad. Din migration sker längs den så kallade koncentrationsgradienten. Antalet partiklar i den första vätskan visar fortfarande skillnader längs diffusionsvägen i början. Under diffusionen balanserar antalet ut på diffusionsvägen och ett jämviktstillstånd inträffar. Efter att jämvikt har uppnåtts, diffunderar samma antal molekyler genom membranet i varje riktning. I slutet av diffusionen är koncentrationen densamma på båda sidorna av membranet.

Membranets porstorlek är avgörande för passiv diffusion, med mindre partiklar mer passivt diffunderande än större. Diffusionshastigheten bestäms inte bara av porstorleken utan också av lösningsmedlets viskositet och temperaturen.

I kroppen är diffusion avgörande för utbyte av ämnen mellan celler. Kroppens celler måste upprätthålla koncentrationen av vissa ämnen. Den fullständiga koncentrationsutjämningen i samband med passiv diffusion skulle inducera celldöd. Ämnen tenderar därför att spridas aktivt i kroppen mot koncentrationsgradienten.

Ett välkänt exempel på den aktiva formen kan ses i K + / Na + -pumparna. Med selektiv diffusion, som finns i olika organ i människokroppen, visar diffusionsmembranet bara permeabilitet för utvalda substanser.

Du hittar din medicin här

Sjukdomar och sjukdomar

Det finns ett permanent gasutbyte i de mänskliga lungorna. O2-upptag och CO2-frisättning sker i lungorna i lungorna. Förutom ventilation, perfusion och distribution spelar diffusion också en viktig roll i utbytet. Vid andningsinsufficiens finns det störningar i en eller flera av de fyra processerna som är involverade i gasutbyte.

Det finns många orsaker till andningsfel. Både en hindring av luftvägarna och en central eller perifer andningsdepression samt en förändrad lungmorfologi, till exempel, är möjliga triggers. Om det partiella diffusionssteget störs beror detta ofta på en utökad diffusionsväg. En sådan förlängning kan finnas i samband med lunginflammation, aspiration eller ARDS. Fibros, lungödem eller sarkoid kan också vara orsaken.

Ibland orsakas diffusionsstörningar och en tillhörande andningsfel också av en förkortning av blodkontaktiden. Sådana förkortningar uppstår till exempel genom emfysem, fibros eller anemi. Sepsis eller en ökning av hjärtutmatningen är dock också möjliga primära orsaker.

Om en diffusionsstörning i lungorna varken beror på en förkortning av blodkontaktstiden eller av ett längre diffusionsavstånd beror troligen på andningsfelen på en minskad utbytesyta. Ytan för gästutbytet kan till exempel reduceras genom fibros. Resektioner är också en möjlig primär orsak. Detsamma gäller för atelektas, pleural effusion och en hema eller pleumotothorax. Under vissa omständigheter minskar också ett upphöjd membran ytan.

Med hjälp av ett diffusionstest kan läkaren förstå diffusionen i lungorna och identifiera eventuella störningar. Både steady-state, intra-breath and single-breath-metoder kan användas som tester. Diffusionskapaciteten bestäms antingen endast via koncentrationen av gaserna i utandningsluften eller kombineras med en mätning av tidvattenvolymerna.

Diffusionsstörningar kan påverka inte bara gasutbyte i lungorna utan också utbytet av ämnen i kroppens celler eller selektiv diffusion i organ som njurarna. En selektiv diffusion sker till exempel vid blod-hjärnbarriären, som är tänkt att skydda centrala nervsystemet från skadliga eller oanvändbara ämnen. Vid olika neurologiska sjukdomar ger blod-hjärnbarriären upp denna selektiva funktion och tillåter falska eller till och med alla ämnen att passera.