Hyperosmoottinen

Hyperosmoottinen
adj.,
määritelmä: liittyy tai sille on ominaista lisääntynyt osmoottinen paine. Lähde: Maria Victoria Gonzaga

Hyperosmoottinen määritelmä

sana Hyperosmoottinen on johdettu kahdesta kreikan sanasta: ”hyper”, joka tarkoittaa ”liikaa”, ja ”osmos”, joka tarkoittaa ”työntöä” tai ”työntöä”. Mitä hyperosmoottinen tarkoittaa? Hyperosmoottinen kuvaa ratkaisua, joka saa aikaan suuremman työntövoiman tai työntyy kalvon läpi.

ymmärtääksemme tämän määritelmän on ensin ymmärrettävä, että liuos valmistetaan sekoittamalla kahta komponenttia eli liuotinta ja liuotinta. Esimerkiksi: vesiliuoksessa sokeri on liuotin ja vesi on liuotin.

liuottimen määrä liuoksessa määrittää lopulta liuottimen liikesuunnan missä tahansa systeemissä. On vakiintunut tosiasia, että konsentraatioero johtaa konsentraatiogradientin kehittymiseen, joka ajaa molekyylien liikettä suuremmasta pitoisuudesta kohti pienempää konsentraatiota. Kun liuotinmolekyylin (vesi) liike tapahtuu pitoisuusgradientin vuoksi puoliläpäisevän kalvon poikki, tätä prosessia kutsutaan osmoosiksi.

näin ollen hyperosmoottiseksi liuokseksi kutsutaan liuosta, jossa on suurempi määrä liuotinta verrattuna vastaavaan liuokseen. Esimerkiksi merivesi on hyperosmoottista verrattuna makeaan veteen tai vesijohtoveteen. Niinpä makeasta vedestä peräisin oleva solu joutuu merivettä sisältävään dekantterilasiin, joka altistuu hyperosmoottiselle ympäristölle.

liuosmolekyylien lukumäärää liuostilavuutta tai-painoa kohti kutsutaan osmolaarisuudeksi. Tämä osmolariteetti säätelee liuoksen aiheuttamaa osmoottista painetta. Tämä on erityisen tärkeää biologisessa järjestelmässä, jossa kaksi liuosta on erotettu kalvolla, joka on yleensä puoliläpäisevä luonnossa. Näin ollen molekyylien liike biologisessa järjestelmässä biologisen kalvon poikki voidaan määrittää osmolariteetin avulla. Molekyylien liikkuminen biologisen kalvon poikki on välttämätöntä solujen homeostaasin ylläpitämiseksi. Siksi osmolaarisuudella on rooli solujen homeostaasin ylläpitämisessä.

ihmisen seerumin osmolariteetti on tiukasti hallinnassa välillä 285-295 mOsm / kg. Suurimmalla osalla ihmiskehon soluista on samanlainen osmolaarisuus ja niiden sanotaan olevan isotonisia. Neste, jolla on suurempi tai pienempi osmolaarisuus kuin ihmisen seerumilla, luokitellaan vastaavasti hypertoniseksi tai hypotoniseksi.

osmolaarisuusero johtaa osmoottisen paineen kehittymiseen, mikä johtaa lopulta osmoottisen stressin syntymiseen biologisessa järjestelmässä. Osmoottinen paine on liuotinmolekyyleihin kohdistuva paine tai työntövoima, joka estää niitä liikkumasta kalvon läpi.
tässä vaiheessa on hyvin tärkeää ymmärtää, että tonisuus ja osmolaarisuus ovat kaksi eri asiaa, eikä niitä tule pitää synonyymeinä. Isotoninen liuos ei välttämättä ole isosmoottinen tai päinvastoin. Vastaavasti hyperosmoottinen ratkaisu ei välttämättä ole hypertoninen ratkaisu. Tämän ymmärtämiseksi meidän on ymmärrettävä selvästi tonisuuden käsite.

Tonisuus on vain läpäisemättömien liuosten ominaisuus ja riippuu aina vertailuliuoksesta. Näin nisäkässolulle isosmoottinen sakkaroosiliuos on isotoninen, mutta kasvisolulle isosmoottinen sakkaroosiliuos on hypotoninen. Tämä johtuu siitä, että sakkaroosi ei voi tunkeutua nisäkässoluun sen kuljettajaproteiinien puutteen vuoksi, kun taas sakkaroosi voi tunkeutua kasvisoluun kuljettajaproteiinien läsnäolon vuoksi. Siten sakkaroosin läpäisemättömyys nisäkässolussa johtaa isosmoottisen sakkaroosiliuoksen isotonisuuteen nisäkässoluissa.

tämän vuoksi herää siis tärkeä kysymys. Miten ratkaisu voi olla hyperosmoottinen ja hypotoninen?

tämän ymmärtämiseksi on tärkeää pitää mielessä, että tonaalisuus määräytyy vain läpäisemättömien liuosten perusteella. Joten, jos liuoksessa on pienempi pitoisuus ei-tunkeutuvia liuoksia, sitä kutsutaan hypotoniseksi. Klassinen esimerkki hypotonisesta liuoksesta on 5-prosenttinen dekstroosiliuos, jossa ei ole läpäisemättömiä liuoksia. Kun solu asetetaan hyperosmoottiseen mutta hypotoniseen liuokseen kuten 10% dekstraania, tapahtuu veden liikettä. Siksi ratkaisu voi olla hyperosmoottinen ja hypotoninen.

biologiassa, kun solunulkoisen nesteen osmolaarisuus on suurempi kuin solunsisäisen nesteen, kutsutaan solua hyperosmoottiseksi ympäristöksi ja se kokee hyperosmoottisen stressin.

solunulkoisen nesteen suurempi osmolaarisuus johtaa vesivuotoon solusta, mikä johtaa solun kutistumiseen ja lopulta solun kuivumiseen. (Kuva 1).

Mitä solulle tapahtuu hyperosmoottisessa liuoksessa? Solun altistuminen hyperosmoottiselle liuokselle voi olla sille erittäin haitallista. Tällaiset solut joutuvat käsittelemään veden poistumista, mikä johtaa lopulta erilaisten solujen prosessien häiriintymiseen, kuten DNA: n synteesin ja korjauksen, proteiinin translaation ja sen hajoamisen, sekä mitokondrioiden toimintahäiriöön. Hyperosmoottinen tila johtaa solujen kutistumiseen ja tuman konvoluutioon. Solun kutistuminen aiheuttaa lopulta apoptoosin, joka johtaa solukuolemaan.

vastaavasti kun solunulkoisen nesteen osmolaarisuus on pienempi kuin solunsisäisen nesteen, solun sanotaan altistuvan hypoosmoottiselle ympäristölle. Tällaisessa ympäristössä vesi /liuotin virtaa sisään (Kuva 1).

hyperosmoottisen ominaisuuden fysiologinen merkitys

ihmiskeho on erittäin Adaptiivinen tällaisiin muutoksiin ja jotta tämä onnistuisi, solut käyvät läpi Osmo-adaptiivisen vasteen, jossa solut yrittävät sopeutua tällaisiin ympäristön muutoksiin ja palauttaa homeostaasin. Tämän homeostaasin palauttamatta jättäminen johtaa kuitenkin usein sairaaseen tai tulehdustilaan kehossa.

osmolariteetin epätasapaino voi olla haitallista soluille ja biologisille prosesseille ja johtaa sairaaseen tilaan. Tämä osmolariteetin homeostaasi ihmiskehossa ohjataan tiukasti munuaisten kautta yhdessä antidiureettisen hormonin, arginiini vasopressiinin (AVP), joka vapautuu aivolisäkkeen takaosasta. Plasman osmolaarisuuden lisääntyminen indusoi AVP: n vapautumista aivolisäkkeestä. AVP siis vaikuttaa munuaisiin ja lisää distaalisen tubuluksen kalvonläpäisevyyttä, jotta munuaisesta irtoava vesi imeytyisi putkimaisesti. Munuainen säätelee liuoksen osuutta sekä vettä virtsassa.

kehon nestetilasta riippuen virtsanerityksessä voi olla alhainen osmolaarisuus (50 mOsm/L) tai korkea osmolaarisuus (1200-1400 mOsm / L). Alhainen osmolariteetti virtsaneritys tapahtuu, kun elimistössä on ylimääräinen vesi ja solunulkoinen neste on alhainen osmolariteetti. Tässä tilassa virtsa on hypoosmoottinen. Päinvastoin, kun kehossa on veden puute ja solunulkoisella nesteellä on korkea osmolaarisuus, hyperosmoottinen virtsan muodostuminen tapahtuu. Kehon nesteet, joilla on suurempi osmolariteetti, viestivät aivolisäkkeen vapauttavan AVP: n, mikä lisää siten putkimaisen veden reabsorptiota munuaisesta. Tämän seurauksena veden takaisinimeytymisen vuoksi veden määrä vähenee virtsanerityksestä, mikä johtaa erittäin väkevän virtsan tai hyperosmoottisen virtsan muodostumiseen.

Osmolariteetin muutoksen on myös todettu liittyvän elimistön tulehdusprosessien induktioon. Korkean solunulkoisen nesteen osmolaarisuuden on todettu liittyvän sairauksiin, kuten hypernatremiaan, lämpöhalvaukseen, diabetekseen, kudosten palovammoihin, nestehukkaan, astmaan, kystiseen fibroosiin ja uremiaan. Proinflammatoristen sytokiinien kuten TNF, IL1ß, IL6, IL8 ja IL18 on todettu liittyvän hyperosmoottisiin stressiin liittyviin patologioihin.

Hyperosmoottisten

hyperosmoottisia aineita käytetään glaukooman hoitoon. Glaukooma on silmän tai oftalminen häiriö, jossa on silmänpaineen (IOP) nousu. IOP: n nousu on potilaalle erittäin kivulias tila heikon visualisoinnin ohella. Hyperosmoottiset aineet vähentävät IOP: tä tuottamalla osmoottisen gradientin veren ja silmänsisäisten nesteosastojen välillä, mikä johtaa oftalmisen nesteen vuotoon vereen. Tätä terapeuttista lähestymistapaa suositellaan silloin, kun glaukooma ei vastaa hiilihappoanhydraasin estäjiin paikallisesti tai systeemisesti. Hyperosmoottisilla aineilla on kuitenkin lyhytkestoinen teho ja ne aiheuttavat myös systeemisiä haittavaikutuksia.

glaukoomassa silmänpaine on kohonnut lasimaisen nesteen vuoksi. Hyperosmoottisten aineiden antamisessa intravaskulaarisen nesteen osmolaliteetti kasvaa (hyperosmolariteetti). Silmäsuoja ei kuitenkaan salli näiden aineiden tunkeutumista lasiaiseen. Tämä johtaa osmoottisen gradientin syntymiseen. Tämä puolestaan johtaa nesteen lasiaisesta ulos verisuonen nesteeseen. Näin ollen lasiaisen pienentynyt määrä pienentää silmänpohjaa potilaassa.

HYPEROSMOOTTISTEN lääkeaineiden käytön on raportoitu vähentäneen SILMÄNPAINETAUTIA lähes 3-4% glaukoomapotilailla. Näiden lääkeaineiden teho riippuu useista tekijöistä, kuten molekyylipainosta, annoksesta, pitoisuudesta, antonopeudesta, antotavasta, erittymisnopeudesta, jakautumisesta ja silmiin tunkeutumisesta.

joitakin esimerkkejä glaukooman hoidossa käytetystä hyperosmoottisesta aineesta ovat glyseriini, urea, isosorbidi, mannitoli jne. Nämä aineet voidaan antaa paikallisesti, parenteraalisesti sekä suun kautta. Näiden lääkeaineiden systeeminen (parenteraalinen) tai oraalinen anto voi kuitenkin aiheuttaa tiettyjä haittavaikutuksia (Taulukko 1).

Taulukko 1: Yleisesti käytettyjä hyperosmoottisia lääkeaineita silmäsairauden, glaukooman ja niiden annoksen ja mahdollisten haittavaikutusten hoitoon

Hyperosmoottisia aineita käytetään myös visualisoinnin parantamiseen potilailla, joilla on sarveiskalvon turvotus, jossa hyperosmoottinen aineet aiheuttavat ohimenevää kuivumista lievittääkseen sarveiskalvon oedematoista tilaa. Sarveiskalvon turvotuksen lisäksi hyperosmoottisia aineita käytetään myös aivojen turvotuksen hoidossa. Hyperosmoottisia aineita voidaan mahdollisesti hyödyntää myös hypovoleemisen verenvuodon hoidossa plasmatilavuuden laajentajana. 7, 5% NaCl: n (natriumkloridi) ja 6% dekstraani-70: n seoksen on raportoitu olevan tehokas plasman laajentaja. Tämän hyperosmoottisten aineiden (NaCl ja dekstraani) koostumuksen on myös raportoitu vähentävän merkittävästi traumaattisesta hypotensiosta ja päävammasta johtuvaa kuolleisuutta. Hyperosmoottisella aineella annetun hoidon on raportoitu aiheuttavan nopeita kardiovaskulaarisia vaikutuksia, joita ovat sydämen parametrien kohoaminen, kuten valtimopaine, sydämen ulostulo, plasman tilavuus, sydämen supistuminen, keskimääräinen verenkiertoelimistön systeeminen paine sekä hapensaanti ja sen kulutus.

kasvien hyperosmoottinen stressi

paitsi eläimet ovat alttiita hyperosmoottisen stressin aiheuttamille fysiologisille häiriöille myös kasvit. Hyperosmoottinen stressi kasveissa johtuu usein hyperosmoottisista olosuhteista (kun osmolariteetti ulkopuolella on suurempi kuin solun sisällä). Yleisiä syitä ovat maaperän korkea suolapitoisuus tai kuivuus. Kun näin tapahtuu, kasvit vastustavat veden poistumista ja solujen määrän mahdollista vähenemistä muuttamalla geneettistä ilmentymää, solunsisäisten osmolyyttien tuotantoa ja aktiivista endosytoosia sekä ionisidontaa vakuolaarisen kuljetuksen kautta. Muussa tapauksessa kasvisolu saattaa kuolla turgorin paineen menetykseen ja plasmakalvon romahtamiseen, kun äärimmäistä häiriötä ei saada pian korjattua.