Осморегуляція

Осморегуляція описує вирівнювання осмотичного тиску всередині живого організму. В його основі лежить осмос: біологічний процес, при якому вода дифундує через напівпроникну мембрану. У разі біохімічного дисбалансу осморегуляція призводить до розвитку набряку.

Що таке осморегуляція?

Осмотична регуляція описує біохімічний процес, спрямований на збалансування концентрації розчинених речовин в організмі. Мембрани живих клітин являють собою так звану напівпроникну (напівпроникну) поверхню. Це означає, що вони дозволяють частково обмінюватися рідиною між внутрішньою клітиною та її оточенням.

Осморегуляція має завдання створити збалансований і постійний стан. Цей збалансований стан називається гомеостазом і відноситься як до рівноваги на клітинному рівні, так і до балансу між цілими органами та відповідним середовищем. Дисбаланс, з іншого боку, створює осмотичний тиск, який змушує балансувати на основі фізичних законів природи.

Функція та завдання

Осморегуляція дотримується двох основних принципів. При вирівнюванні через градієнт концентрації вода дифундує в бік мембрани, що має більш високу концентрацію розчиненого речовини. Наприклад, якщо клітина знаходиться в середовищі, де є висока концентрація солі, вода в клітині виходить з неї через осмотичний тиск і клітина втрачає рідину всередині. Цей стан триває, поки градієнт концентрації не зміститься, тим самим змушує новий баланс: осморегуляція - це постійний процес, який людський організм не може пригнічувати чи сприяти.

Другий принцип роботи осмосу - це рівновага внаслідок електричного заряду. Електрично заряджені частинки, так звані іони та аніони, відіграють важливу роль у функціонуванні клітин на біохімічному рівні. Іони мають позитивний електричний заряд, а аніони - заряд негативно. Зміни напруги в клітині, наприклад, впливають на характер мембрани і тим самим змінюють її проникність для певних речовин.

Осморегуляція спрямована на однаковий електричний заряд з обох сторін мембрани. Якщо, наприклад, всередині клітини панує негативна поляризація, це створює осмотичний тиск, як і дисбаланс концентрації, і вода дифундує в клітину. У крайніх випадках надмірна дифузія води в клітину може призвести до необоротного пошкодження або навіть до її лопнулості. Однак такий екстремальний стан в людському організмі більш ніж малоймовірний.

За допомогою осморегуляції організм не тільки врівноважує співвідношення розчинених речовин всередині і зовні окремих клітин, але і контролює дифузію для цілих тканинних структур на макроскопічному рівні.

Органом, який є найважливішим для осморегуляції організму в цілому, є нирки - адже вони визначають виділення води у вигляді сечі. Вони регулюються різними гормонами, включаючи альдостерон та ангіотензин II; нирки в свою чергу виробляють гормони, які впливають на численні обмінні процеси. Вони також відповідають за регулювання значення рН крові, фільтрацію та зберігання енергії через глюкозу.

Хвороби та недуги

Осморегуляція відіграє певну роль у зв'язку з різними основними захворюваннями, наприклад, у розвитку набряку. Набряк - це набряк тканини, викликаний підвищеною затримкою води. Надмірне зберігання рідини в міжклітинних просторах (строма), особливо в сполучній або підтримуючої тканини, викликає характерний набряклий набряк. Однак набряки можуть проявлятися і приховано, наприклад, у мозку, де вони іноді завдають серйозної шкоди.

Як правило, набряки не виникають поодиноко, а є наслідком іншого захворювання. Прикладами цього є ниркова, печінкова або серцева недостатність. Обмежена функція одного з згаданих органів призводить до того, що в тканині виникає небажаний осмотичний тиск, що біологічно не передбачається в цій формі. Через автоматичну осморегуляцію вода протікає в простори між клітинами; лімфатична система не може видалити зайву рідину і тканина набрякає. Залежно від тяжкості та локалізації набряк може викликати біль і обмежувати рухливість.

Гіпоальбумінемія є основним захворюванням, через яке осморегуляція викликає такі симптоми. Це дефіцит білкового альбуміну, який є найпоширенішим з усіх білків в організмі людини. Потенційними причинами дефіциту альбуміну є неправильне харчування, ураження печінки або нирок, опіки або гострі запалення. Гіпоальбумінемія може з'являтися і під час вагітності з фізіологічних причин.

Дефіцит білкового альбуміну призводить до зміни осморегуляції організму: уздовж градієнта концентрації вода дифундує із плазми крові та збирається відомим способом у міжклітинні простори.

У країнах, що розвиваються, кризових областях та регіонах з недостатньою кількістю продовольства, набряк голоду (Квашиоркор) часто виступає як особливий варіант гіпоальбумінемії. Його терапія полягає в основному в постачанні збагаченої білками їжі для компенсації нестачі білка.

Однак утримання води не обов’язково є наслідком серйозної хвороби. Надмірне споживання солі через їжу також викликає небажане зберігання рідини в стромі. Прийом сечогінних препаратів може змінити осморегуляцію на користь посиленої екскреції рідини.