Osmoregulace

Osmoregulace popisuje vyrovnávání osmotického tlaku v živém organismu. Je založen na osmóze: biologickém procesu, ve kterém voda difunduje skrze semipermeabilní membránu. V případě biochemické nerovnováhy vede osmoregulace ke vzniku otoků.

Co je osmoregulace?

Osmotická regulace popisuje biochemický proces, jehož cílem je vyvážit koncentraci rozpuštěných látek v organismu. Membrány živých buněk představují tzv. Semipermeabilní (polopropustný) povrch, což umožňuje částečnou výměnu kapaliny mezi vnitřkem buňky a jejím okolím.

Úkolem osmoregulace je vytvořit vyvážený a konstantní stav. Tento vyvážený stav se nazývá homeostáza a týká se jak rovnováhy na buněčné úrovni, tak rovnováhy mezi celými orgány a jejich příslušným prostředím. Na druhé straně nerovnováha vytváří osmotický tlak, který nutí rovnováhu na základě fyzikálních zákonů přírody.

Funkce a úkol

Osmoregulace se řídí dvěma základními principy. Při vyrovnávání vlivem koncentračního gradientu voda difunduje na stranu membrány, která má vyšší koncentraci solutu. Například, pokud je buňka v prostředí, které má vysokou koncentraci soli, voda v buňce se z ní pohybuje v důsledku osmotického tlaku a buňka ztrácí tekutinu uvnitř. Tento stav trvá, dokud se koncentrační gradient nezmění, čímž se vytvoří nová rovnováha: Osmoregulace je nepřetržitý proces, který lidské tělo nemůže inhibovat nebo podporovat.

Druhým pracovním principem osmózy je rovnováha v důsledku elektrického náboje. Elektricky nabité částice, tzv. Ionty a anionty, hrají důležitou roli ve fungování buněk na biochemické úrovni. Iony mají kladný elektrický náboj, zatímco anionty jsou záporně nabité. Například změny napětí v buňce ovlivňují povahu membrány a tím mění její propustnost pro určité látky.

Osmoregulace usiluje o stejný elektrický náboj na obou stranách membrány. Pokud například v buňce převládá negativní polarizace, vytvoří se tak osmotický tlak, jako při koncentrační nerovnováze, a voda do buňky difunduje. V extrémních případech může nadměrná difúze vody do buňky vést k nevratnému poškození nebo dokonce k jeho prasknutí. Takový extrémní stav je však v lidském těle více než nepravděpodobný.

Pomocí osmoregulace organismus nejen vyrovnává poměr rozpuštěných látek uvnitř a vně jednotlivých buněk, ale také řídí difúzi pro celé tkáňové struktury na makroskopické úrovni.

Orgánem, který je nejdůležitější pro osmoregulaci organismu jako celku, jsou ledviny - protože určují vylučování vody ve formě moči. Jsou regulovány různými hormony, včetně aldosteronu a angiotensinu II; ledviny zase produkují hormony, které ovlivňují četné metabolické procesy. Jsou také zodpovědné za regulaci hodnoty pH krve, filtrování a ukládání energie pomocí glukózy.

Nemoci a nemoci

Osmoregulace hraje roli v souvislosti s různými základními nemocemi, například při vývoji otoků. Edém je otok tkáně způsobený zvýšenou retencí vody. Nadměrné skladování tekutin v mezibuněčných prostorech (stroma), zejména v pojivové nebo podpůrné tkáni, způsobuje charakteristický oteklý vzhled otoků. Otoky se však také mohou projevit skryté, například v mozku, kde někdy způsobují vážné poškození.

Edém se zpravidla nevyskytuje izolovaně, ale je výsledkem jiného onemocnění, například ledvin, jater nebo srdečního selhání. Omezená funkce jednoho z uvedených orgánů má za následek, že v tkáni vzniká nežádoucí osmotický tlak, což není v této formě biologicky zamýšleno. V důsledku automatické osmoregulace voda proudí do prostorů mezi buňkami; lymfatický systém nemůže odstranit přebytečnou tekutinu a tkáň bobtná. V závislosti na jeho závažnosti a umístění může otok způsobit bolest a omezit pohyblivost.

Hypoalbuminémie je základní onemocnění, kvůli kterému osmoregulace způsobuje takové příznaky. To je nedostatek proteinového albuminu, který je nejběžnějším ze všech proteinů v lidském organismu. Možné příčiny nedostatku albuminu jsou špatná strava, poškození jater nebo ledvin a popáleniny nebo akutní zánět. Hypoalbuminémie se může objevit také během těhotenství z fyziologických důvodů.

Nedostatek proteinového albuminu vede ke změně osmoregulace těla: podél koncentračního gradientu voda difunduje z krevní plazmy a shromažďuje se známým způsobem v mezibuněčných prostorech.

V rozvojových zemích, krizových oblastech a regionech s nedostatečným zásobováním potravinami se otok hladu (Kwashiorkor) často objevuje jako zvláštní varianta hypoalbuminémie. Jeho terapie spočívá v podstatě v dodávce potravin bohatých na proteiny, aby se kompenzoval nedostatek bílkovin.

Zadržování vody však není nutně důsledkem vážné choroby. Nadměrný příjem soli potravou také způsobuje nežádoucí skladování tekutin ve stromě. Užívání diuretických léků může posunout osmoregulaci ve prospěch zvýšené exkrece tekutin.