Hiperosmótica

Hiperosmótica
adj.,
Definición: relacionada o caracterizada por un aumento de la presión osmótica. Fuente: Modificado por Maria Victoria Gonzaga

Hiperosmótico Definición

La palabra Hiperosmótico se deriva de dos palabras griegas: ‘hyper’, que significa «exceso» y «osmos», que significa «empuje» o «push». Entonces, ¿qué significa hiperosmótica? Hiperosmótica describe una solución que ejerce un mayor empuje o empuja a través de una membrana.

Para tener una comprensión clara de esta definición, primero debemos entender que una solución se prepara mezclando dos componentes, es decir, un soluto y un disolvente. Por ejemplo: en una solución acuosa de azúcar, el azúcar es el soluto y el agua es el disolvente.

La cantidad de soluto en una solución determina finalmente la dirección del movimiento del disolvente en cualquier sistema. Es un hecho bien establecido que la diferencia de concentración resulta en el desarrollo de un gradiente de concentración que impulsa el movimiento de las moléculas de una concentración más alta a una concentración más baja. Cuando el movimiento de la molécula de disolvente (agua) se produce debido a un gradiente de concentración a través de una membrana semipermeable, este proceso se conoce como ósmosis.

Por lo tanto, una solución que contiene una mayor cantidad de soluto en comparación con una solución similar se conoce como solución hiperosmótica. Por ejemplo, el agua de mar es hiperosmótica en comparación con el agua dulce o del grifo. Por lo tanto, una celda de agua dulce cuando se coloca en un vaso de precipitados que contiene agua de mar estará expuesta a un entorno hiperosmótico.

El número de moléculas de soluto por volumen o peso de la solución se conoce como osmolaridad. Esta osmolaridad regula la presión osmótica ejercida por una solución. Esto es especialmente importante para el sistema biológico en el que dos soluciones están separadas por una membrana, que generalmente es de naturaleza semipermeable. Por lo tanto, el movimiento de moléculas en un sistema biológico a través de una membrana biológica puede determinarse por osmolaridad. El movimiento de moléculas a través de la membrana biológica es esencial para mantener la homeostasis celular. Por lo tanto, la osmolaridad juega un papel en el mantenimiento de la homeostasis celular.

La osmolaridad del suero humano está estrechamente controlada dentro del rango de 285-295 mOsm/kg. La mayoría de las células del cuerpo humano tienen osmolaridad similar y se dice que son isotónicas. El líquido que tiene una osmolaridad mayor o menor que el suero humano se clasifica como hipertónico o hipotónico, respectivamente.

La diferencia en osmolaridad resulta en el desarrollo de presión osmótica, que finalmente resulta en la generación de estrés osmótico en un sistema biológico. La presión osmótica es la presión o empuje aplicado a las moléculas de disolvente para evitar que se muevan a través de la membrana.En esta etapa, es muy importante entender que la tonicidad y la osmolaridad son dos cosas diferentes y no deben considerarse sinónimos. Una solución isotónica no es necesariamente isosmótica o viceversa. Del mismo modo, una solución hiperosmótica no es necesariamente una solución hipertónica. Para entender esto, necesitamos entender claramente el concepto de tonicidad.

La tonicidad es la propiedad de los solutos no penetrantes solamente y siempre depende de la solución de comparación. Por lo tanto, para una célula mamífera, una solución de sacarosa isosmótica será isotónica, pero para una célula vegetal, una solución de sacarosa isosmótica sería hipotónica. Esto se debe a que la sacarosa no puede penetrar en una célula de mamíferos debido a la falta de transportadores en ella, mientras que la sacarosa puede penetrar en una célula vegetal debido a la presencia de transportadores. Por lo tanto, la no permeabilidad de la sacarosa en las células de mamíferos dará lugar a la isotonicidad de la solución de sacarosa isosmótica en las células de mamíferos.

En vista de esto, surge una pregunta importante. ¿Cómo puede una solución ser hiperosmótica e hipotónica?

Para entender esto, es importante tener en cuenta que la tonicidad está determinada solo por los solutos no penetrantes. Por lo tanto, si una solución tiene una concentración más baja de solutos no penetrantes, se denominaría hipotónica. Un ejemplo clásico de una solución hipotónica es una solución de dextrosa al 5% que no tiene solutos no penetrantes. Cuando una célula se coloca en una solución hiperosmótica pero hipotónica como dextrano al 10%, se producirá un movimiento de agua. Por lo tanto, una solución puede ser hiperosmótica e hipotónica.

En biología, cuando la osmolaridad del fluido extracelular es mayor que el fluido intracelular, la célula se conoce como expuesta a un entorno hiperosmótico y experimentará estrés hiperosmótico.

Un mayor osmolaridad del líquido extracelular resultados en el flujo de agua fuera de la célula que resulta en la contracción de la célula, y, finalmente, la deshidratación de la célula. (Figura 1).

Entonces, ¿qué le sucede a una célula en una solución hiperosmótica? La exposición de una célula a una solución hiperosmótica puede ser altamente perjudicial para ella. Dichas células tendrán que lidiar con el flujo de agua, lo que eventualmente resulta en la interrupción de varios procesos celulares, como la interrupción de la síntesis y reparación del ADN, la traducción de proteínas y su degradación, y el mal funcionamiento de las mitocondrias. La condición hiperosmótica resulta en la contracción celular y la convolución del núcleo. La contracción celular eventualmente induce la apoptosis que conduce a la muerte celular.

Por el contrario, cuando la osmolaridad del fluido extracelular es menor que la del fluido intracelular, se dice que la célula está expuesta a un entorno hipoosmótico. En tal entorno se producirá la afluencia de agua / disolvente (Figura 1).

Significado Fisiológico de la Hiperosmótico de la Propiedad

El cuerpo humano es muy adaptable a los cambios y, para ello, las células se someten a osmo-respuestas de adaptación en el cual las células tratan de adaptarse a tales cambios ambientales y restaurar la homeostasis. Sin embargo, no restaurar esta homeostasis a menudo resulta en una afección enferma o inflamatoria en el cuerpo.

El desequilibrio en la osmolaridad puede ser perjudicial para las células y los procesos biológicos y puede resultar en un estado enfermo. Esta homeostasis de osmolaridad en el cuerpo humano se controla estrechamente a través del riñón junto con la hormona antidiurética, arginina vasopresina (AVP) liberada desde la hipófisis posterior. Un aumento de la osmolaridad plasmática induce la liberación de AVP de la glándula pituitaria. AVP, entonces, actúa sobre el riñón y aumenta la permeabilidad de la membrana del túbulo distal para aumentar la reabsorción tubular de agua del riñón. El riñón regula la proporción de soluto y agua en la orina.

Dependiendo de la condición del líquido corporal, la producción de orina puede tener una osmolaridad baja (50 mOsm/L) o una osmolaridad alta (1200-1400 mOsm/L). La salida de orina de baja osmolaridad ocurre cuando el cuerpo tiene un exceso de agua y el líquido extracelular tiene una baja osmolaridad. En esta condición, la orina es hipoosmótica. Por el contrario, cuando el cuerpo tiene una deficiencia de agua y el fluido extracelular tiene una alta osmolaridad, se produce la formación de orina hiperosmótica. Los fluidos corporales que tienen una osmolaridad más alta indican a la hipófisis que libere la AVP, lo que aumenta la reabsorción tubular de agua del riñón. Como resultado, debido a la reabsorción de agua, la cantidad de agua se reduce de la producción de orina, lo que resulta en la formación de orina altamente concentrada o orina hiperosmótica.

La alteración en la osmolaridad también se ha encontrado asociada con la inducción de procesos inflamatorios en el cuerpo. Se ha encontrado que la alta osmolaridad del fluido extracelular está asociada con enfermedades como hipernatremia, insolación, diabetes, quemaduras de tejidos, deshidratación, asma, fibrosis quística y uremia. Se ha encontrado que las citocinas proinflamatorias como TNF, IL1ß, IL6, IL8 e IL18 están relacionadas con patologías relacionadas con el estrés hiperosmótico.

Aplicaciones Terapéuticas de la Hyperosmotics

Hiperosmótico agentes se utilizan para el tratamiento del Glaucoma. El glaucoma es un trastorno ocular u oftálmico en el que hay un aumento de la presión intraocular (PIO). Un aumento de la PIO es una condición altamente dolorosa para el paciente junto con una mala visualización. Los agentes hiperosmóticos disminuyen la PIO al generar un gradiente osmótico entre la sangre y los compartimentos de fluidos intraoculares que da lugar al flujo de líquido oftálmico a la sangre. Este enfoque terapéutico se prefiere cuando el glaucoma no responde a los inhibidores de la anhidrasa carbónica administrados por vía tópica o incluso sistémica. Sin embargo, los agentes hiperosmóticos tienen una eficacia de corta duración y también inducen efectos secundarios sistémicos.

En el glaucoma, la PIO está elevada debido al líquido vítreo en el ojo. Al administrar agentes hiperosmóticos, aumenta la osmolalidad del líquido intravascular (hiperosmolaridad). Sin embargo, la barrera oftálmica no permite la penetración de estos agentes en el humor vítreo. Esto resulta en la generación del gradiente osmótico. Esto, a su vez, resulta en el líquido de la eflujo vítreo en el líquido vascular. En consecuencia, la cantidad reducida de humor vítreo reduce la PIO en el paciente.

Se ha notificado una reducción de casi un 3-4% de la PIO en la administración de agentes hiperosmóticos en pacientes con glaucoma. La eficacia de estos agentes depende de una serie de factores como el peso molecular, la dosis, la concentración, la velocidad de administración, el modo de administración, la velocidad de excreción, la distribución y la penetración oftálmica.

Algunos de los ejemplos de hiperosmóticos utilizados en la terapia del glaucoma son glicerina, urea, isosorbida, manitol, etc. Estos agentes se pueden administrar por vía tópica, parenteral y oral. Sin embargo, la administración sistémica (parenteral) u oral de estos fármacos puede producir ciertos efectos adversos (Tabla 1).

Cuadro 1: Comúnmente utilizado hiperosmótico agentes para el tratamiento de la enfermedad ocular, Glaucoma, y sus dosis y efectos secundarios potenciales

Los agentes hiperosmóticos también se utilizan para mejorar la visualización en pacientes con edema corneal en donde, los agentes hiperosmóticos causan deshidratación transitoria para aliviar la condición edematosa de la córnea. Además del edema corneal, los agentes hiperosmóticos también se utilizan en el manejo del edema cerebral. Los agentes hiperosmóticos también se pueden utilizar potencialmente en el tratamiento de la hemorragia hipovolémica, como un expansor de volumen de plasma. Se ha informado que una mezcla de 7,5% de NaCl (cloruro de sodio) y 6% de dextrano-70 es un expansor de plasma eficaz. También se ha informado de que esta composición de agentes hiperosmóticos (NaCl y dextrano) reduce significativamente la mortalidad debido a hipotensión traumática y lesión en la cabeza. Se ha descrito que el tratamiento con el agente hiperosmótico induce efectos cardiovasculares rápidos, que incluyen elevación de parámetros cardíacos como la presión arterial, el gasto cardíaco, el volumen de plasma, la contracción cardíaca, la presión sistémica circulatoria media y el suministro de oxígeno y su consumo.

el Estrés Hiperosmótico en las Plantas

No sólo los animales son propensos a fisiológicas de los trastornos causados por el estrés hiperosmótico, sino también las plantas. El estrés hiperosmótico en las plantas a menudo es causado por condiciones hiperosmóticas (cuando la osmolaridad externa es mayor que la interna de la célula). Las causas comunes son la alta concentración de sal en el suelo o cuando hay sequía. Cuando esto sucede, las plantas contrarrestan el flujo de agua y la eventual disminución del volumen celular por un cambio en la expresión genética, la producción de osmolitos intracelulares y la endocitosis activa, así como el secuestro de iones a través del transporte vacuolar. De lo contrario, la célula vegetal podría morir por la pérdida de presión de turgencia y el colapso de la membrana plasmática cuando la perturbación extrema no se arregla pronto.