Hyperosmotické

Hyperosmotické
adj.,
Definice: vztahující se k nebo vyznačující se tím, zvýšený osmotický tlak. Zdroj: upraveno podle Maria Victoria Gonzaga

Hyperosmotické Definice

slovo Hyperosmotické je odvozen od dvou řeckých slov: ‚hyper‘, což znamená „nadměrné“ a „“osmos‘, což znamená „tah“ nebo „push“. Co znamená hyperosmotikum? Hyperosmotic popisuje řešení, které vyvíjí vyšší tah nebo tlačí přes membránu.

mít jasné pochopení této definice, musíme nejprve pochopit, že roztok se připraví smícháním dvou složek, tj. rozpuštěné látky a rozpouštědla. Například: ve vodném roztoku cukru je cukr rozpuštěnou látkou a voda je rozpouštědlem.

množství rozpuštěné látky v roztoku nakonec určuje směr pohybu rozpouštědla v jakémkoli systému. Je dobře prokázáno, že rozdíl v koncentraci má za následek vývoj koncentračního gradientu, který řídí pohyb molekul z vyšší koncentrace na nižší koncentraci. Když k pohybu molekuly rozpouštědla (vody) dochází v důsledku koncentračního gradientu přes polopropustnou membránu, pak je tento proces znám jako osmóza.

roztok obsahující vyšší množství rozpuštěné látky ve srovnání s podobným roztokem je tedy znám jako hyperosmotický roztok. Například mořská voda je hyperosmotická ve srovnání se sladkou nebo vodovodní vodou. Buňka ze sladké vody, když je umístěna do kádinky obsahující mořskou vodu, bude vystavena hyperosmotickému prostředí.

počet molekul rozpuštěné látky na objem nebo hmotnost roztoku se nazývá osmolarita. Tato osmolarita reguluje osmotický tlak vyvíjený roztokem. To je zvláště důležité pro biologický systém, kde jsou dva roztoky odděleny membránou, která je obvykle polopropustná v přírodě. Pohyb molekul v biologickém systému přes biologickou membránu tedy může být určen osmolaritou. Pohyb molekul přes biologickou membránu je nezbytný pro udržení buněčné homeostázy. Proto osmolarita hraje roli při udržování buněčné homeostázy.

osmolarita lidského séra je přísně kontrolována v rozmezí 285-295 mOsm/kg. Většina buněk lidského těla má podobnou osmolaritu a říká se, že je izotonická. Tekutina, která má vyšší nebo nižší osmolaritu než lidské sérum, je klasifikována jako hypertonická nebo hypotonická.

rozdíl v osmolarity výsledky v rozvoji osmotického tlaku, který nakonec vede k vytváření osmotického stresu v biologickém systému. Osmotický tlak je tlak nebo tah aplikovaný na molekuly rozpouštědla, aby se zabránilo jejich pohybu membránou.
V této fázi, je velmi důležité pochopit, že tonicity a osmolarity jsou dvě různé věci, a neměly by být považovány za synonyma. Izotonický roztok nemusí být nutně izosmotický nebo naopak. Podobně hyperosmotické řešení nemusí být nutně hypertonickým řešením. Abychom tomu porozuměli, musíme jasně pochopit koncept tonicity.

tonicita je vlastnost nepronikajících rozpuštěných látek a je vždy závislá na porovnávacím roztoku. Pro savčí buňku bude tedy izosmotický roztok sacharózy izotonický, ale pro rostlinnou buňku by byl izosmotický roztok sacharózy hypotonický. Je to proto, že sacharóza nemůže proniknout do savčí buňky kvůli nedostatku transportérů v ní, zatímco sacharóza může proniknout do rostlinné buňky kvůli přítomnosti transportérů. Nepropustnost sacharózy v savčí buňce tedy povede k izotonicitě izosmotického roztoku sacharózy v savčích buňkách.

vzhledem k tomu vzniká důležitá otázka. Jak může být řešení hyperosmotické a hypotonické?

Abychom to pochopili, je důležité mít na paměti, že tonicity je dána pouze non-pronikání rozpuštěných látek. Takže pokud má roztok nižší koncentraci nepronikajících rozpuštěných látek, bude označován jako hypotonický. Klasickým příkladem hypotonického roztoku je 5% roztok dextrózy bez nepronikajících rozpuštěných látek. Když je buňka umístěna do hyperosmotického, ale hypotonického roztoku, jako je 10% dextran, dojde k pohybu vody. Proto může být řešení hyperosmotické a hypotonické.

V biologii, když osmolaritu extracelulární tekutiny je vyšší než intracelulární tekutiny, pak buňka se označuje jako vystaven hyperosmotické prostředí a zkušenosti hyperosmotické stresu.

vyšší osmolarita extracelulární tekutiny vede k toku vody z buňky, což má za následek smrštění buněk a nakonec dehydrataci buňky. (Obrázek 1).

co se tedy stane s buňkou v hyperosmotickém roztoku? Vystavení buňky hyperosmotickému roztoku může být pro ni velmi škodlivé. Takové buňky se bude muset vypořádat s vodou, eflux, které nakonec vyústí v narušení různých buněčných procesů, jako je narušení syntézy a opravy DNA, bílkovin překlad a jeho degradace a selhání mitochondrií. Hyperosmotický stav má za následek smrštění buněk a konvoluci jádra. Smrštění buněk nakonec indukuje apoptózu vedoucí k buněčné smrti.

naopak, když je osmolarita extracelulární tekutiny menší než intracelulární tekutina, pak se říká, že buňka je vystavena hypoosmotickému prostředí. V takovém prostředí dojde k přílivu vody / rozpouštědla (Obrázek 1).

Fyziologický Význam Hyperosmotické Ubytování

lidské tělo je vysoce adaptivní, aby tyto změny, a aby k tomu tak, že buňky procházejí osmo-adaptivní reakcí, vyznačující se tím, že buňky se snaží přizpůsobit se tak změnám životního prostředí a obnovení homeostázy. Selhání obnovení této homeostázy však často vede k nemocnému nebo zánětlivému stavu v těle.

nerovnováha v osmolaritě může být škodlivá pro buňky a biologické procesy a může vést k nemocnému stavu. Tento homeostázy osmolarity v lidském těle je řízen pevně přes ledviny spolu s antidiuretický hormon, arginin vasopresinu (AVP) propuštěn z laloku hypofýzy. Zvýšení osmolarity v plazmě indukuje uvolňování AVP z hypofýzy. AVP pak působí na ledviny a zvyšuje propustnost membrány distálního tubulu, aby se zvýšila tubulární reabsorpce vody z ledvin. Ledvina reguluje podíl rozpuštěné látky i vody v moči.

v závislosti na stavu tělesné tekutiny může mít výstup moči nízkou osmolaritu (50 mOsm/L) nebo vysokou osmolaritu (1200-1400 mOsm/L). Výstup moči s nízkou osmolaritou nastává, když má tělo nadbytek vody a extracelulární tekutina má nízkou osmolaritu. V tomto stavu je moč hypoosmotická. Naopak, když má tělo nedostatek vody a extracelulární tekutina má vysokou osmolaritu, dochází k hyperosmotické tvorbě moči. Tělesné tekutiny s vyšší osmolaritou signalizují hypofýzu k uvolnění AVP, což tím zvyšuje tubulární reabsorpci vody z ledvin. Výsledkem je, že v důsledku reabsorpce vody se množství vody sníží z výstupu moči, což vede k tvorbě vysoce koncentrované moči nebo hyperosmotické moči.bylo také zjištěno, že změna osmolarity je spojena s indukcí zánětlivých procesů v těle. Bylo zjištěno, že vysoká osmolarita extracelulární tekutiny je spojena s onemocněními, jako je hypernatrémie, úpal, cukrovka, popáleniny tkání, dehydratace, astma, cystická fibróza a urémie. Pro-zánětlivé cytokiny jako TNF, IL1ß, IL6, IL8, a IL18 byly nalezeny souviset s hyperosmotické stresu-související patologií.

Terapeutických Aplikací Hyperosmotics

Hyperosmotické látky se používají k léčbě Glaukomu. Glaukom je oční nebo oční porucha, při které dochází ke zvýšení nitroočního tlaku (IOP). Zvýšení IOP je pro pacienta velmi bolestivým stavem spolu se špatnou vizualizací. Hyperosmotika snižují IOP tím, že vytvářejí osmotický gradient mezi krví a kompartmenty nitrooční tekutiny, což vede k toku oční tekutiny do krve. Tento terapeutický přístup je výhodný, pokud glaukom neodpovídá inhibitorům karboanhydrázy podávaným lokálně nebo dokonce systémově. Hyperosmotika však mají krátkou dobu účinnosti a také vyvolávají systémové vedlejší účinky.

u glaukomu je IOP zvýšena v důsledku sklovité tekutiny v oku. Při podávání hyperosmotik se zvyšuje osmolalita intravaskulární tekutiny (hyperosmolarita). Oční bariéra však neumožňuje pronikání těchto látek do sklivce. To má za následek generování osmotického gradientu. To zase vede k tekutině ze sklivce do vaskulární tekutiny. V důsledku toho snížené množství sklivce snižuje IOP u pacienta.

při podávání hyperosmotik pacientům s glaukomem bylo hlášeno téměř 3-4% snížení IOP. Účinnost těchto látek závisí na mnoha faktorech, jako je molekulová hmotnost, dávka, koncentrace, rychlost podání, způsob podání, vylučování sazba, distribuce a oční penetrace.

některé příklady hyperosmotik používaných při léčbě glaukomu jsou glycerin, močovina,isosorbid, mannitol atd. Tato činidla mohou být podávána lokálně, parenterálně i perorálně. Systémové (parenterální) nebo perorální podání těchto látek však může vést k určitým nežádoucím účinkům (Tabulka 1).

Tabulka 1: Běžně používané hyperosmotické látky pro léčbu očních onemocnění, Glaukom, a jejich dávku a možné vedlejší účinky,

Hyperosmotické látky jsou také používány pro zlepšení vizualizace u pacientů s edém rohovky kde, hyperosmotické látky způsobit přechodné dehydrataci zmírnit edematózní stav rohovky. Kromě edému rohovky se hyperosmotika používají také při léčbě mozkového edému. Hyperosmotika mohou být také potenciálně využita při léčbě hypovolemického krvácení jako expandér objemu plazmy. Směs 7,5% NaCl (chlorid sodný) a 6% dextran-70 byla hlášena jako účinný plazmatický expandér. Bylo také hlášeno, že toto složení hyperosmotických látek (NaCl a dextran) významně snižuje mortalitu v důsledku traumatické hypotenze a poranění hlavy. Zacházení s hyperosmotické agent byl hlášen k vyvolání rychlého kardiovaskulární účinky, které zahrnují zvýšení srdeční parametry, jako je arteriální tlak, srdeční výdej, objem plazmy, srdeční kontrakci, tím oběhové systémového tlaku a dodávku kyslíku a jeho spotřebu.

Hyperosmotické Stres v Rostlinách

nejen, že zvířata jsou náchylné k fyziologické narušení v důsledku hyperosmotické stres, ale také rostliny. Hyperosmotický stres v rostlinách je často způsoben hyperosmotickými stavy (když osmolarita venku je vyšší než uvnitř buňky). Častými příčinami jsou vysoká koncentrace soli v půdě nebo sucho. Když se to stane, rostlin proti odtok vody a případného snížení objemu buňky změnou v genetické exprese, produkce intracelulárních osmolytes, a aktivní endocytóza, stejně jako sekvestrace iontů přes vakuolární transport. V opačném případě by rostlinná buňka mohla zemřít ztrátou tlaku turgoru a kolapsem plazmatické membrány, pokud není extrémní porucha brzy fixována.