Osmoregulatsioon

Osmoregulatsioon kirjeldab osmootse rõhu võrdsustamist elusorganismis. See põhineb osmoosil: bioloogilisel protsessil, mille käigus vesi hajub läbi poolläbilaskva membraani. Biokeemilise tasakaaluhäire korral põhjustab osmoregulatsioon ödeemi arengut.

Mis on osmoregulatsioon?

Osmootne regulatsioon kirjeldab biokeemilist protsessi, mille eesmärk on tasakaalustada lahustunud ainete kontsentratsiooni organismis. Elavate rakkude membraanid esindavad niinimetatud poolläbilaskvat (poolläbilaskvat) pinda, mis tähendab, et need võimaldavad raku sisemuse ja selle ümbruse vahelist vedeliku osalist vahetust.

Osmoregulatsiooni ülesanne on luua tasakaalustatud ja püsiv olek. Seda tasakaalustatud olekut nimetatakse homöostaasiks ja see viitab nii tasakaalule rakulisel tasandil kui ka tasakaalule kogu organite ja nende vastava keskkonna vahel. Tasakaalustamatus seevastu loob osmootse rõhu, mis sunnib tasakaalu looduse füüsiliste seaduste alusel.

Funktsioon ja ülesanne

Osmoregulatsioon järgib kahte peamist põhimõtet. Kontsentratsioonigradiendi tõttu tasandades hajub vesi membraani küljele, kus on kõrgem lahustunud aine kontsentratsioon. Näiteks kui rakk asub keskkonnas, kus on kõrge soola kontsentratsioon, liigub raku vesi osmootse rõhu tõttu sellest välja ja rakk kaotab enda sees vedeliku. See seisund kestab seni, kuni kontsentratsioonigradient nihkub, sundides seega uut tasakaalu: Osmoregulatsioon on pidev protsess, mida inimkeha ei suuda pärssida ega soodustada.

Osmoosi teine ​​tööpõhimõte on tasakaal, mis on tingitud elektrilaengust. Elektriliselt laetud osakesed, nn ioonid ja anioonid, mängivad olulist rolli rakkude toimimises biokeemilisel tasemel. Ioonidel on positiivne elektrilaeng, anioonidel aga negatiivne laeng. Näiteks pingemuutused rakus mõjutavad membraani olemust ja muudavad selle läbilaskvust teatud ainete suhtes.

Osmoregulatsiooni eesmärk on saavutada identne elektrilaeng membraani mõlemal küljel. Kui näiteks rakus domineerib negatiivne polarisatsioon, tekitab see osmootse rõhu, nagu ka kontsentratsiooni tasakaalustamatus, ja vesi hajub rakku. Äärmuslikel juhtudel võib vee liigne difusioon rakku viia pöördumatute kahjustuste või isegi selle purunemiseni. Kuid selline äärmuslik seisund on inimkehas enam kui ebatõenäoline.

Osmoregulatsiooni abil tasakaalustab organism mitte ainult lahustunud ainete suhet üksikutes rakkudes ja väljaspool, vaid kontrollib ka kogu kudede struktuuride difusiooni makroskoopilisel tasemel.

Organism tervikuna osmoregulatsioonil on kõige olulisem organ - neerud - kuna need määravad vee eritumise uriiniga. Neid reguleerivad mitmesugused hormoonid, sealhulgas aldosteroon ja angiotensiin II; neerud omakorda toodavad hormoone, mis mõjutavad arvukaid ainevahetusprotsesse. Nende ülesanne on reguleerida ka vere pH väärtust, filtreerida ja salvestada glükoosi kaudu energiat.

Haigused ja tervisehäired

Osmoregulatsioon mängib rolli seoses mitmesuguste põhihaigustega, näiteks ödeemi tekkega. Turse on koe suurenenud veepeetusest tingitud koe turse. Vedeliku liigne hoidmine rakkudevahelistes ruumides (stroomas), eriti side- või toetavas koes, põhjustab tursetele iseloomulikku turset. Kuid tursed võivad avalduda ka varjatud kujul, näiteks ajus, kus need mõnikord põhjustavad tõsiseid kahjustusi.

Reeglina ei teki turset isoleeritult, vaid see on mõne muu haiguse tagajärg, näiteks neeru-, maksa- või südamepuudulikkus. Ühe nimetatud organi piiratud funktsioonil on tagajärg, et koes tekib soovimatu osmootne rõhk, mis pole sel kujul bioloogiliselt ette nähtud. Automaatse osmoregulatsiooni tõttu voolab vesi rakkude vahelistesse ruumidesse; lümfisüsteem ei suuda liigset vedelikku eemaldada ja kude paisub. Sõltuvalt selle tõsidusest ja lokaliseerimisest võib turse põhjustada valu ja piirata liikuvust.

Hüpoalbumineemia on põhihaigus, mille tõttu osmoregulatsioon põhjustab selliseid sümptomeid. See on valgualbumiini puudus, mis on inimorganismi kõigist valkudest kõige tavalisem. Albumiini puuduse võimalikud põhjused on kehv toitumine, maksa- või neerukahjustus ning põletused või äge põletik. Hüpoalbumineemia võib raseduse ajal ilmneda ka füsioloogilistel põhjustel.

Valgualbumiini puudus põhjustab muutusi keha osmoregulatsioonis: piki kontsentratsioonigradienti hajub vesi vereplasmast välja ja koguneb tuntud viisil rakkudevahelistesse ruumidesse.

Arengumaades, kriisipiirkondades ja ebapiisava toiduga varustatuse korral ilmnevad näljaödeemid (Kwashiorkor) sageli hüpoalbuminemia erivariandina. Tema teraapia seisneb peamiselt valgurikka toidu tarnimises, et kompenseerida valgu puudust.

Kuid veepeetus ei ole tingimata raske haiguse tagajärg. Liigne soola tarbimine toidu kaudu käivitab ka vedelike soovimatu ladustamise stroomas. Diureetilise ravimi võtmine võib osmoregulatsiooni nihutada suurenenud vedeliku eritumise kasuks.