Hyperosmotisk

Hyperosmotisk
adj.,
Definisjon: relatert til, eller preget av økt osmotisk trykk. Kilde: Endret Av Maria Victoria Gonzaga

Hyperosmotisk Definisjon

Ordet Hyperosmotisk er avledet fra to greske ord: ‘hyper’, som betyr «overflødig» og ‘osmos’, som betyr «trykk» eller «trykk». Så, hva betyr hyperosmotisk? Hyperosmotisk beskriver en løsning som utøver høyere trykk eller skyver gjennom en membran.

For å få en klar forståelse av denne definisjonen må vi først forstå at en løsning fremstilles ved å blande to komponenter, dvs. et løsemiddel og et løsningsmiddel. For eksempel: i en vandig sukkeroppløsning er sukker løsningsmidlet og vann er løsningsmidlet.

mengden løsemiddel i en løsning bestemmer til slutt retningen for bevegelsen av løsningsmidlet i et hvilket som helst system. Det er et veletablert faktum at forskjellen i konsentrasjon resulterer i utviklingen av en konsentrasjonsgradient som driver bevegelsen av molekylene fra en høyere konsentrasjon mot en lavere konsentrasjon. Når bevegelsen av løsningsmiddelmolekylet (vann) oppstår på grunn av en konsentrasjonsgradient over en semi-permeabel membran, er denne prosessen kjent som osmose.

således er en løsning som inneholder en høyere mengde løsemiddel i forhold til en lignende løsning kjent som en hyperosmotisk løsning. For eksempel er sjøvann hyperosmotisk i forhold til ferskvann eller vann fra springen. Dermed vil en celle fra ferskvann når den plasseres i et beger som inneholder sjøvann, bli utsatt for et hyperosmotisk miljø.

antall løsningsmolekyler per løsningsvolum eller vekt er kjent som osmolaritet. Denne osmolariteten regulerer det osmotiske trykket som utøves av en løsning. Dette er spesielt viktig for det biologiske systemet hvor to løsninger er adskilt av en membran, som vanligvis er semi-permeable i naturen. Dermed kan bevegelsen av molekyler i et biologisk system over en biologisk membran bestemmes av osmolaritet. Bevegelsen av molekyler over den biologiske membranen er viktig for å opprettholde cellulær homeostase. Derfor spiller osmolaritet en rolle i å opprettholde cellulær homeostase.

osmolariteten til det humane serum styres tett innenfor området 285-295 mOsm / kg. Flertallet av menneskekroppscellene har lignende osmolaritet og sies å være isotonisk. Væsken som har høyere eller lavere osmolaritet enn humant serum er klassifisert som henholdsvis hypertonisk eller hypotonisk.forskjellen i osmolaritet resulterer i utvikling av osmotisk trykk, noe som til slutt resulterer i generering av osmotisk stress i et biologisk system. Osmotisk trykk er trykket eller trykket påført løsningsmiddelmolekylene for å hindre at de beveger seg gjennom membranen.På dette stadiet er det svært viktig å forstå at tonicitet og osmolaritet er to forskjellige ting og ikke bør betraktes som synonymer. En isotonisk løsning er ikke nødvendigvis isosmotisk eller omvendt. På samme måte er en hyperosmotisk løsning ikke nødvendigvis en hypertonisk løsning. For å forstå dette må vi tydelig forstå begrepet tonicitet.

Tonicitet er egenskapen til de ikke-penetrerende oppløsningene og er alltid avhengig av sammenligningsløsningen. For en pattedyrcelle vil således en isosmotisk sukroseoppløsning være isotonisk, men for en plantecelle vil en isosmotisk sukroseoppløsning være hypotonisk. Dette skyldes at sukrose ikke kan gjennomsyre i en pattedyrcelle på grunn av mangel på transportører i den, mens sukrose kan gjennomsyre i en plantecelle på grunn av tilstedeværelsen av transportører. Således vil ikke-permeabiliteten av sukrose i pattedyrcellen resultere i isotoniciteten av isosmotisk sukroseoppløsning i pattedyrceller.

i lys av dette oppstår et viktig spørsmål. Hvordan kan en løsning være hyperosmotisk og hypotonisk?

For å forstå dette, er det viktig å huske på at tonicitet bare bestemmes av de ikke-penetrerende løsningsmidlene. Så, hvis en løsning har en lavere konsentrasjon av ikke-penetrerende løsemidler, vil det bli referert til som hypotonisk. Et klassisk eksempel på en hypotonisk løsning er en 5% dextroseoppløsning som ikke har noen ikke-penetrerende oppløsninger. Når en celle er plassert i en hyperosmotisk, men hypotonisk løsning som 10% dextran, vil vannbevegelse oppstå. Derfor kan en løsning være hyperosmotisk og hypotonisk.

i biologi, når osmolariteten til det ekstracellulære væsken er større enn det intracellulære væsken, blir cellen referert til som utsatt for et hyperosmotisk miljø og vil oppleve hyperosmotisk stress.en høyere osmolaritet av ekstracellulær væske resulterer i vannstrømmen ut av cellen som resulterer i cellen krymping, og til slutt dehydrering av cellen. (Figur 1).

Så, hva skjer med en celle i en hyperosmotisk løsning? Eksponering av en celle til en hyperosmotisk løsning kan være svært skadelig for den. Slike celler må håndtere vannutløp, noe som til slutt resulterer i forstyrrelsen av ulike cellulære prosesser, som forstyrrelse av syntese OG reparasjon AV DNA, proteinoversettelse og nedbrytning og funksjonsfeil i mitokondrier. Den hyperosmotiske tilstanden resulterer i cellekrymping og konvolusjon av kjernen. Cellekrympingen induserer til slutt apoptose som fører til celledød.Omvendt når osmolariteten til det ekstracellulære væsken er mindre enn det intracellulære væsken, sies cellen å bli utsatt for et hypoosmotisk miljø. I et slikt miljø vil det oppstå tilstrømning av vann /løsemiddel (Figur 1).

fysiologisk betydning av den hyperosmotiske egenskapen

menneskekroppen gjennomgår osmo-adaptive responser hvor cellene prøver å tilpasse seg slike miljøendringer og gjenopprette homeostase. Men unnlatelse av å gjenopprette denne homeostasen resulterer ofte i en syk eller inflammatorisk tilstand i kroppen.

ubalansen i osmolaritet kan være skadelig for celler og biologiske prosesser og kan resultere i en syk tilstand. Denne homeostasen av osmolaritet i menneskekroppen styres tett gjennom nyrene sammen med det antidiuretiske hormonet, arginin vasopressin (avp) frigjort fra den bakre hypofysen. En økning i plasma osmolaritet induserer frigjøring av AVP fra hypofysen. AVP virker da på nyrene og øker membranpermeabiliteten til det distale tubuli for å øke den tubulære reabsorpsjonen av vann fra nyren. Nyren regulerer andelen av løsemiddelet så vel som vann i urinen.avhengig av kroppsvæsketilstanden kan urinmengden ha lav osmolaritet (50 mOsm/L) eller høy osmolaritet (1200-1400 mOsm/L). Lav osmolaritet urinutgang oppstår når kroppen har et overskudd av vann og ekstracellulær væske har lav osmolaritet. I denne tilstanden er urinen hypoosmotisk. Tvert imot, når kroppen har mangel på vann og ekstracellulær væske har høy osmolaritet, oppstår hyperosmotisk urindannelse. Kroppsvæsker med høyere osmolaritet signaliserer hypofysen for å frigjøre AVP, noe som derved øker den rørformede vannreabsorpsjonen fra nyrene. Som et resultat, på grunn av vannreabsorpsjon, reduseres mengden vann fra urinutgangen, noe som resulterer i dannelse av høyt konsentrert urin eller hyperosmotisk urin.

Endring i osmolariteten har også blitt funnet å være forbundet med induksjon av inflammatoriske prosesser i kroppen. Høy ekstracellulær væske osmolaritet har vist seg å være forbundet med sykdommer som hypernatremi, varmeslag, diabetes, vevsforbrenninger, dehydrering, astma, cystisk fibrose og uremi. Proinflammatoriske cytokiner som TNF, IL1ß, IL6, IL8 og IL18 har vist seg å være relatert til hyperosmotiske stressrelaterte patologier.

Terapeutiske Anvendelser Av Hyperosmotiske

hyperosmotiske midler brukes til behandling av glaukom. Glaukom er et øye eller oftalmisk lidelse der det er en økning i intraokulært trykk (iop). En økning i IOP er en svært smertefull tilstand for pasienten sammen med dårlig visualisering. Hyperosmotiske midler reduserer IOP ved å generere en osmotisk gradient mellom blodet og de intraokulære væskekamrene som resulterer i flux av oftalmisk væske til blodet. Denne terapeutiske tilnærmingen er foretrukket når glaukom ikke svarer til karbonsyreanhydrasehemmere administrert lokalt eller til og med systemisk. Imidlertid har hyperosmotiske midler kort varighet av effekt og induserer også systemiske bivirkninger.

i glaukom er iop forhøyet på grunn av glassvæske i øyet. Ved administrering av hyperosmotiske midler øker osmolaliteten av det intravaskulære væsken (hyperosmolaritet). Den oftalmiske barrieren tillater imidlertid ikke gjennomsyringen av disse midlene i glasslegemet. Dette resulterer i generering av den osmotiske gradienten. Dette resulterer i sin tur i væsken fra glassaktig efflux i det vaskulære væsken. Følgelig reduserer den reduserte mengden glassaktig humor IOP i pasienten.

Nesten 3-4% reduksjon i IOP er rapportert ved administrering av hyperosmotiske midler hos pasienter med glaukom. Effekten av disse midlene avhenger av en rekke faktorer som molekylvekt, dose, konsentrasjon, administrasjonshastighet, administrasjonsmåte, utskillelseshastighet, distribusjon og oftalmisk penetrasjon.

noen av eksemplene på hyperosmotisk brukt i glaukombehandling er glyserin, urea, isosorbid, mannitol, etc. Disse midlene kan gis lokalt, parenteralt så vel som oralt. Systemisk (parenteral) eller oral administrasjon av disse midlene kan imidlertid føre til visse bivirkninger (Tabell 1).

Tabell 1: Vanlige hyperosmotiske midler for behandling av okulær sykdom, Glaukom, og deres dose og potensielle bivirkninger

Hyperosmotiske midler brukes også til å forbedre visualisering hos pasienter med hornhinneødem, hvor hyperosmotisk agenter forårsaker forbigående dehydrering for å lindre hornhinnenes oedematøse tilstand. Bortsett fra hornhinneødem, brukes hyperosmotiske midler også til behandling av cerebralt ødem. Hyperosmotiske midler kan også potensielt benyttes ved behandling av hypovolemisk blødning, som en plasmavolumutvidelse. En blanding av 7,5% nacl (natriumklorid) og 6% dekstran-70 er rapportert å være en effektiv plasmaekspander. Denne sammensetningen av hyperosmotiske midler (nacl og dekstran) er også rapportert å redusere dødeligheten betydelig på grunn av traumatisk hypotensjon og hodeskade. Behandlingen med hyperosmotisk middel har blitt rapportert å indusere raske kardiovaskulære effekter, som inkluderer forhøyede hjerteparametere som arterielt trykk, hjerteutgang, volumet av plasma, hjertekontraksjon, gjennomsnittlig sirkulatorisk systemisk trykk og oksygentilførsel og forbruk.

hyperosmotisk stress i planter

ikke bare dyr er utsatt for fysiologiske forstyrrelser på grunn av hyperosmotisk stress, men også planter. Hyperosmotisk stress i planter skyldes ofte hyperosmotiske forhold (når osmolariteten utenfor er høyere enn innsiden av cellen). De vanlige årsakene er jordens høye saltkonsentrasjon eller når det er tørke. Når dette skjer, motvirker plantene utløpet av vann og den endelige reduksjonen i cellevolum ved en endring i det genetiske uttrykket, produksjon av intracellulære osmolytter og aktiv endocytose samt ionesekvestrasjon gjennom vakuolær transport. Ellers kan plantecellen dø av tap av turgor-trykk og sammenbrudd av plasmamembranen når den ekstreme forstyrrelsen ikke er løst snart.