Osmoregulation

Osmoregulation beskriver utjämningen av det osmotiska trycket i en levande organisme. Det är baserat på osmos: en biologisk process där vatten diffunderar genom ett semipermeabelt membran. I händelse av biokemisk obalans leder osmoregulering till utveckling av ödem.

Vad är osmoregulation?

Den osmotiska regleringen beskriver en biokemisk process som syftar till att balansera koncentrationen av upplösta ämnen i en organisme. Membranen i levande celler representerar en så kallad semipermeabel (semi-permeabel) yta, vilket innebär att de tillåter en partiell vätskeutbyte mellan cellen och dess omgivning.

Osmoreguleringen har som uppgift att skapa ett balanserat och konstant tillstånd. Detta balanserade tillstånd kallas homeostas och avser både balansen på cellnivån och balansen mellan hela organ och deras respektive miljö. En obalans skapar å andra sidan osmotiskt tryck, vilket tvingar en balans på grundval av fysiska naturlagar.

Funktion & uppgift

Osmoregulation följer två grundläggande principer. Vid utjämning på grund av koncentrationsgradienten diffunderar vattnet till den sida av membranet som har en högre koncentration av ett löst ämne. Till exempel, om en cell är i en miljö som har en hög koncentration av salt, rör sig vattnet i cellen ur den på grund av det osmotiska trycket och cellen tappar vätska inuti. Detta tillstånd varar tills koncentrationsgradienten förskjuts, vilket tvingar en ny balans: Osmoregulering är en konstant process som människokroppen inte kan hämma eller främja.

Den andra arbetsprincipen för osmos är balansen på grund av den elektriska laddningen. Elektriskt laddade partiklar, så kallade joner och anjoner, spelar en viktig roll i funktionen av celler på biokemisk nivå. Joner har en positiv elektrisk laddning, medan anjoner är negativt laddade. Förändringar i spänning i cellen påverkar till exempel membranets natur och ändrar därmed dess permeabilitet för vissa ämnen.

Osmoregulation strävar efter en identisk elektrisk laddning på båda sidor av membranet. Om till exempel en negativ polarisering råder inom en cell skapar detta ett osmotiskt tryck, som med koncentrationsobalans, och vatten diffunderar in i cellen. I extrema fall kan överdriven diffusion av vatten i cellen leda till irreversibel skada eller till och med att den spricker. Men ett sådant extremt tillstånd är mer än osannolikt i människokroppen.

Med hjälp av osmoregulering balanserar organismen inte bara förhållandet mellan lösta ämnen i och utanför enskilda celler, utan kontrollerar också diffusionen för hela vävnadsstrukturer på en makroskopisk nivå.

Det organ som är viktigast för osmoregulering av organismen som helhet är njurarna - eftersom de bestämmer utsöndringen av vatten i form av urin. De regleras av olika hormoner, inklusive aldosteron och angiotensin II; njurarna i sin tur producerar hormoner som påverkar många metaboliska processer. De ansvarar också för att reglera blodets pH-värde, filtrera och lagra energi genom glukos.

Sjukdomar och sjukdomar

Osmoregulation spelar en roll i samband med olika underliggande sjukdomar, till exempel vid utveckling av ödem. Ödem är en svullnad i vävnaden orsakad av ökad retention av vatten. Överdriven lagring av vätska i de intercellulära utrymmena (stroma), särskilt i bindväv eller stödvävnad, orsakar det karakteristiska svullna utseendet på ödem. Däremot kan svullningarna också visa sig dolda, till exempel i hjärnan, där de ibland orsakar allvarliga skador.

Som regel förekommer ödem inte isolerat utan är resultatet av en annan sjukdom, exempel på njur-, lever- eller hjärtsvikt. Den begränsade funktionen hos ett av de nämnda organen har konsekvensen att oönskat osmotiskt tryck uppstår i vävnaden, vilket inte är biologiskt avsett i denna form. På grund av den automatiska osmoreguleringen rinner vatten in i utrymmena mellan cellerna; lymfsystemet kan inte ta bort överskottsvätskan och vävnaden sväller. Beroende på svårighetsgrad och lokalisering kan svullnaden orsaka smärta och begränsa rörligheten.

Hypoalbuminemi är en underliggande sjukdom på grund av vilken osmoregulering orsakar sådana symtom. Detta är en brist i proteinalbuminet, som är det vanligaste av alla proteiner i den mänskliga organismen. Potentiella skäl för en albuminbrist är dålig kost, lever- eller njurskador och brännskador eller akut inflammation. Hypoalbuminemi kan också förekomma under graviditet av fysiologiska skäl.

Bristen på proteinalbuminet leder till en förändring i osmoreguleringen i kroppen: längs koncentrationsgradienten diffunderar vatten ur blodplasma och samlas på känt sätt i de intercellulära utrymmena.

I utvecklingsländer, krisområden och regioner med otillräcklig mattillförsel framträder hungerödem (Kwashiorkor) ofta som en speciell variant av hypoalbuminemi. Hans terapi består väsentligen i leveransen av proteinrika livsmedel för att kompensera för bristen på protein.

Vattentillstånd är emellertid inte nödvändigtvis resultatet av en allvarlig sjukdom. Överdriven intag av salt genom mat utlöser också oönskad lagring av vätskor i stroma. Genom att använda diuretikmedicin kan osmoregulering förändras till förmån för ökad vätskesöndring.