Osmoregulācija

Osmoregulācija apraksta osmotiskā spiediena izlīdzināšanu dzīvā organismā. Tā pamatā ir osmoze: bioloģisks process, kurā ūdens izkliedējas caur puscaurlaidīgu membrānu. Bioķīmiskās nelīdzsvarotības gadījumā osmoregulācija noved pie tūskas attīstības.

Kas ir osmoregulācija?

Osmotiskā regula apraksta bioķīmisko procesu, kura mērķis ir līdzsvarot izšķīdušo vielu koncentrāciju organismā. Dzīvu šūnu membrānas attēlo tā saukto daļēji caurlaidīgo (daļēji caurlaidīgo) virsmu, kas nozīmē, ka tās ļauj daļējai šķidruma apmaiņai starp šūnas iekšpusi un tās apkārtni.

Osmoregulācijas uzdevums ir radīt līdzsvarotu un nemainīgu stāvokli. Šo līdzsvaroto stāvokli sauc par homeostāzi, un tas attiecas gan uz līdzsvaru šūnu līmenī, gan uz līdzsvaru starp veseliem orgāniem un to apkārtējo vidi. Nelīdzsvarotība, no otras puses, rada osmotisko spiedienu, kas liek līdzsvarot, pamatojoties uz fiziskiem dabas likumiem.

Funkcija un uzdevums

Osmoregulācija ievēro divus pamatprincipus. Izlīdzinot koncentrācijas gradienta dēļ, ūdens izkliedējas uz membrānas pusi, kurā ir augstāka izšķīdušās vielas koncentrācija. Piemēram, ja šūna atrodas vidē, kurā ir augsta sāls koncentrācija, šūnā esošais ūdens osmotiskā spiediena dēļ no tā iziet un šūna zaudē šķidrumu iekšpusē. Šis stāvoklis ilgst līdz koncentrācijas gradienta maiņai, tādējādi piespiežot jaunu līdzsvaru: osmoregulācija ir nemainīgs process, kuru cilvēka ķermenis nevar kavēt vai veicināt.

Otrs osmozes darbības princips ir līdzsvars, kas rodas elektriskā lādiņa dēļ. Elektriski lādētām daļiņām, tā saucamajiem joniem un anjoniem, ir liela nozīme šūnu darbībā bioķīmiskajā līmenī. Joniem ir pozitīvs elektriskais lādiņš, savukārt anjoniem - negatīvs. Piemēram, sprieguma izmaiņas šūnā ietekmē membrānas raksturu un tādējādi maina tās caurlaidību noteiktām vielām.

Osmoregulācijas mērķis ir identisks elektriskais lādiņš abās membrānas pusēs. Ja šūnā, piemēram, valda negatīva polarizācija, tas rada osmotisko spiedienu, tāpat kā ar koncentrācijas nelīdzsvarotību, un šūnā izkliedējas ūdens. Ārkārtējos gadījumos pārmērīga ūdens difūzija šūnā var radīt neatgriezeniskus bojājumus vai pat tās eksplodēšanu. Tomēr šāds ārkārtējs stāvoklis cilvēka ķermenī ir vairāk nekā ticams.

Ar osmoregulācijas palīdzību organisms ne tikai līdzsvaro izšķīdušo vielu daudzumu atsevišķās šūnās un ārpus tām, bet arī makroskopiskā līmenī kontrolē visu audu struktūru difūziju.

Orgāns, kas vissvarīgākais organisma osmoregulācijai kopumā ir nieres, jo tās nosaka ūdens izdalīšanos urīna formā. Tos regulē dažādi hormoni, ieskaitot aldosteronu un angiotenzīnu II; nieres savukārt ražo hormonus, kas ietekmē daudzos metabolisma procesus. Viņi ir atbildīgi arī par asins pH vērtības regulēšanu, enerģijas filtrēšanu un uzkrāšanu caur glikozi.

Slimības un kaites

Osmoregulācijai ir nozīme saistībā ar dažādām pamata slimībām, piemēram, tūskas attīstībā. Tūska ir audu pietūkums, ko izraisa paaugstināta ūdens aizture. Pārmērīga šķidruma uzkrāšanās starpšūnu telpās (stromā), īpaši saistajos vai atbalsta audos, izraisa raksturīgu pietūkušu tūskas izskatu. Tomēr pietūkumi var izpausties arī paslēpti, piemēram, smadzenēs, kur tie dažreiz rada nopietnu kaitējumu.

Parasti tūska nerodas atsevišķi, bet ir citas slimības rezultāts.Piemēri ir nieru, aknu vai sirds mazspēja. Viena no minētajiem orgāniem ierobežotajai funkcijai ir sekas, ka audos rodas nevēlams osmotiskais spiediens, kas šādā formā nav bioloģiski paredzēts. Automātiskās osmoregulācijas dēļ ūdens ieplūst telpās starp šūnām; limfātiskā sistēma nespēj noņemt lieko šķidrumu un audi uzbriest. Atkarībā no smaguma pakāpes un lokalizācijas pietūkums var izraisīt sāpes un ierobežot kustīgumu.

Hipoalbuminēmija ir pamata slimība, kuras dēļ osmoregulācija izraisa šādus simptomus. Tas ir olbaltumvielu albumīna deficīts, kas ir visizplatītākais no visiem cilvēka organisma proteīniem. Potenciālie albumīna deficīta iemesli ir slikts uzturs, aknu vai nieru bojājumi un apdegumi vai akūts iekaisums. Hipoalbuminēmija var parādīties arī grūtniecības laikā fizioloģisku iemeslu dēļ.

Olbaltumvielu albumīna deficīts noved pie ķermeņa osmoregulācijas izmaiņām: gar koncentrācijas gradientu ūdens izdalās no asins plazmas un zināmā veidā savācas starpšūnu telpās.

Jaunattīstības valstīs, krīzes zonās un reģionos ar nepietiekamu pārtikas piegādi bada tūska (Kwashiorkor) bieži parādās kā īpašs hipoalbuminēmijas variants. Viņa terapija galvenokārt sastāv no olbaltumvielām bagātas pārtikas piegādes, lai kompensētu olbaltumvielu trūkumu.

Tomēr ūdens aizture ne vienmēr ir nopietnas slimības rezultāts. Pārmērīga sāls uzņemšana ar uzturu izraisa arī nevēlamu šķidrumu uzkrāšanos stromā. Diurētisku zāļu lietošana var mainīt osmoregulāciju par labu palielinātai šķidruma izdalīšanai.