hyperosmotische

hyperosmotische
adj.,
definitie: gerelateerd aan, of gekenmerkt door een verhoogde osmotische druk. Bron: gewijzigd door Maria Victoria Gonzaga

hyperosmotische definitie

Het woord hyperosmotische is afgeleid van twee Griekse woorden: ‘hyper’, wat “overmaat” betekent en ‘osmos’, wat “stuwkracht” of “push”betekent. Wat betekent hyperosmotisch? Hyperosmotic beschrijft een oplossing die een hogere stuwkracht uitoefent of door een membraan duwt.

om deze definitie goed te begrijpen, moeten we eerst begrijpen dat een oplossing wordt bereid door twee componenten, namelijk een opgeloste stof en een oplosmiddel, te mengen. Bijvoorbeeld: in een waterige suikeroplossing is suiker de opgeloste stof en water is het oplosmiddel.

de hoeveelheid opgeloste stof in een oplossing bepaalt uiteindelijk de richting van de beweging van het oplosmiddel in elk systeem. Het is een vaststaand feit dat het verschil in concentratie resulteert in de ontwikkeling van een concentratiegradiënt die de beweging van de moleculen van een hogere concentratie naar een lagere concentratie drijft. Wanneer de beweging van de oplosmiddelmolecule (water) wegens een concentratiegradiënt over een semi-permeabel membraan voorkomt, dan is dit proces genoemd geworden osmose.

een oplossing die een hogere hoeveelheid opgeloste stof bevat dan een soortgelijke oplossing wordt een hyperosmotische oplossing genoemd. Zeewater is bijvoorbeeld hyperosmotisch in vergelijking met zoetwater of leidingwater. Zo zal een cel uit zoet water wanneer geplaatst in een bekerglas met zeewater worden blootgesteld aan een hyperosmotische omgeving.

het aantal opgeloste moleculen per volume of gewicht van de oplossing wordt osmolariteit genoemd. Deze osmolariteit reguleert de osmotische druk die door een oplossing wordt uitgeoefend. Dit is vooral belangrijk voor het biologische systeem waarin twee oplossingen worden gescheiden door een membraan, dat meestal semi-permeabel in aard is. Aldus, kan de beweging van molecules in een biologisch systeem over een biologisch membraan door osmolariteit worden bepaald. De beweging van molecules over het biologische membraan is essentieel voor het handhaven van cellulaire homeostase. Daarom speelt osmolariteit een rol in het handhaven van cellulaire homeostase.

de osmolariteit van het humane serum wordt nauwkeurig gecontroleerd binnen het bereik van 285-295 mOsm/kg. De meerderheid van de menselijke lichaamscellen hebben gelijkaardige osmolariteit en worden gezegd isotonisch te zijn. De vloeistof met een hogere of lagere osmolariteit dan het humane serum wordt geclassificeerd als hypertoon of hypotoon, respectievelijk.

het verschil in osmolariteit resulteert in de ontwikkeling van osmotische druk, wat uiteindelijk resulteert in het ontstaan van osmotische stress in een biologisch systeem. De osmotische druk is de druk of de stuwkracht die op de oplosbare molecules wordt toegepast om hen te verhinderen zich door het membraan te bewegen.
In dit stadium is het erg belangrijk om te begrijpen dat toniciteit en osmolariteit twee verschillende dingen zijn en niet als Synoniemen moeten worden beschouwd. Een isotone oplossing is niet noodzakelijk isosmotisch of omgekeerd. Een hyperosmotische oplossing is niet noodzakelijk een hypertone oplossing. Om dit te begrijpen, moeten we het concept van toniciteit goed begrijpen.

toniciteit is alleen de eigenschap van de niet-doordringende opgeloste stoffen en is altijd afhankelijk van de vergelijkingsoplossing. Voor een zoogdiercel is een isosmotische sucrose-oplossing isotoon, maar voor een plantencel is een isosmotische sucrose-oplossing hypotoon. Dit komt omdat sucrose niet kan doordringen in een zoogdiercel vanwege een gebrek aan transporters erin, terwijl sucrose kan doordringen in een plantencel vanwege de aanwezigheid van transporters. De niet-permeabiliteit van sucrose in de zoogdiercel zal dus resulteren in de isotoniciteit van isosmotische sucrose-oplossing in zoogdiercellen.

met het oog hierop rijst een belangrijke vraag. Hoe kan een oplossing hyperosmotisch en hypotoon zijn?

om dit te begrijpen, is het belangrijk om in gedachten te houden dat toniciteit alleen wordt bepaald door de niet-penetrerende opgeloste stoffen. Dus, als een oplossing een lagere concentratie van niet-penetrerende opgeloste stoffen heeft, wordt het hypotoon genoemd. Een klassiek voorbeeld van een hypotone oplossing is een 5% dextrose oplossing zonder niet-penetrerende opgeloste stoffen. Wanneer een cel wordt geplaatst in een hyperosmotische maar hypotone oplossing zoals 10% dextran, water beweging zal plaatsvinden. Daarom kan een oplossing hyperosmotisch en hypotoon zijn.

in de biologie, wanneer de osmolariteit van de extracellulaire vloeistof groter is dan de intracellulaire vloeistof, dan wordt de cel aangeduid als blootgesteld aan een hyperosmotische omgeving en zal hyperosmotische stress ervaren.

een hogere osmolariteit van de extracellulaire vloeistof resulteert in de waterflux uit de cel die resulteert in de cel krimp, en uiteindelijk uitdroging van de cel. (Figuur 1).

dus, wat gebeurt er met een cel in een hyperosmotische oplossing? Blootstelling van een cel aan een hyperosmotische oplossing kan zeer schadelijk zijn voor het. Dergelijke cellen zullen te maken hebben met water efflux, die uiteindelijk resulteert in de verstoring van verschillende cellulaire processen, zoals verstoring van de synthese en reparatie van DNA, eiwit vertaling en degradatie ervan, en het slecht functioneren van mitochondria. De hyperosmotische voorwaarde resulteert in celkrimp en de convolutie van de kern. De celkrimp veroorzaakt uiteindelijk apoptosis die tot celdood leiden.

omgekeerd wanneer de osmolariteit van de extracellulaire vloeistof kleiner is dan de intracellulaire vloeistof, wordt gezegd dat de cel wordt blootgesteld aan een hypoosmotische omgeving. In een dergelijke omgeving zal instroom van het water / oplosmiddel optreden (figuur 1).

Fysiologische Betekenis van de Hyperosmotic Eigendom

Het menselijk lichaam is sterk aangepast kan worden aan deze wijzigingen en om dit te kunnen doen, worden de cellen ondergaan osmo-adaptieve reacties waarin de cellen proberen zich aan te passen aan deze veranderingen in het milieu en herstel van de homeostase. Echter, het niet herstellen van deze homeostase resulteert vaak in een zieke of inflammatoire aandoening in het lichaam.

de onbalans in osmolariteit kan schadelijk zijn voor cellen en biologische processen en kan resulteren in een zieke toestand. Deze homeostase van osmolariteit in het menselijk lichaam wordt strak gecontroleerd door de nier samen met het antidiuretisch hormoon, arginine vasopressine (AVP) vrijgegeven van de posterior slijmachtige. Een toename van de plasma-osmolariteit induceert de afgifte van AVP uit de hypofyse. AVP, dan, werkt op de nier en verhoogt de membraandoorlaatbaarheid van de distale tubulus om de tubulaire reabsorptie van water uit de nier te verhogen. De nier regelt het aandeel van de opgeloste stof evenals water in de urine.

afhankelijk van de lichaamsvloeistof kan de urineproductie een lage osmolariteit (50 mOsm/L) of een hoge osmolariteit (1200-1400 mOsm/L) hebben. De lage osmolariteit urineproductie treedt op wanneer het lichaam een overmaat aan water en extracellulaire vloeistof heeft lage osmolariteit. In deze toestand is de urine hypoosmotisch. Integendeel, wanneer het lichaam een tekort aan water heeft en extracellulaire vloeistof een hoge osmolariteit heeft, treedt hyperosmotische urinevorming op. Lichaamsvloeistoffen met een hogere osmolariteit signaleert de hypofyse om de AVP vrij te geven, waardoor de tubulaire waterreabsorptie van de nier toeneemt. Als gevolg hiervan, als gevolg van water reabsorptie, wordt de hoeveelheid water verminderd uit de urineproductie wat resulteert in de vorming van sterk geconcentreerde urine of hyperosmotische urine.

verandering in de osmolariteit bleek ook geassocieerd te zijn met de inductie van ontstekingsprocessen in het lichaam. De hoge extracellulaire vloeibare osmolariteit is gevonden om met ziekten zoals hypernatremie, hitteberoerte, diabetes, weefselbrandwonden, uitdroging, astma, cystic fibrosis, en uremie worden geassocieerd. Pro-inflammatoire cytokines zoals TNF, IL1ß, IL6, IL8, en IL18 zijn gevonden om te worden gerelateerd aan hyperosmotische stress-gerelateerde pathologieën.

hyperosmotische middelen

worden gebruikt voor de behandeling van glaucoom. Glaucoom is een oog-of oogaandoening waarbij er een toename van de intraoculaire druk (IOD). Een verhoging van IOD is een hoogst pijnlijke voorwaarde voor de patiënt samen met slechte visualisatie. Hyperosmotische middelen verminderen de IOD door het genereren van een osmotische gradiënt tussen het bloed en de intraoculaire vloeistof compartimenten die resulteert in de flux van oogvocht naar het bloed. Deze therapeutische benadering heeft de voorkeur wanneer het glaucoom niet reageert op de koolzuuranhydraseremmers die lokaal of zelfs systemisch worden toegediend. Hyperosmotic agenten hebben echter een korte duur van doeltreffendheid en veroorzaken ook systemische bijwerkingen.

bij glaucoom is de IOD verhoogd door glasvocht in het oog. Bij toediening van hyperosmotische middelen neemt de osmolaliteit van de intravasculaire vloeistof toe (hyperosmolariteit). Echter, de oogbarrière niet toestaan dat de permeatie van deze middelen in het glasvocht humor. Dit resulteert in de generatie van de osmotische gradiënt. Dit, op zijn beurt, resulteert in de vloeistof uit glasvocht efflux in de vasculaire vloeistof. Bijgevolg vermindert de verminderde hoeveelheid glasvocht humor de IOD in de patiënt.

bij de toediening van de hyperosmose-middelen bij patiënten met glaucoom is bijna een 3-4% reductie van de IOD gemeld. De werkzaamheid van deze middelen hangt af van een aantal factoren zoals molecuulgewicht, dosis, concentratie, toedieningssnelheid, wijze van toediening, excretiesnelheid, distributie en oftalmische penetratie.

enkele voorbeelden van de hyperosmotische die in glaucoomtherapie worden gebruikt zijn glycerine, ureum, isosorbide, mannitol, enz. Deze agenten kunnen topically, parenterally evenals mondeling worden gegeven. Systemische (parenterale) of orale toediening van deze middelen kan echter leiden tot bepaalde bijwerkingen (Tabel 1).

Tabel 1: Gebruikte hyperosmotic agenten voor de behandeling van oculaire ziekte, Glaucoom, en hun dosering en mogelijke bijwerkingen

Hyperosmose-middelen worden ook gebruikt voor het verbeteren van de visualisatie bij patiënten met cornea-oedeem waarbij hyperosmose-middelen tijdelijke uitdroging om de oedemateuze toestand van het hoornvlies te verlichten. Afgezien van cornea-oedeem, worden hyperosmotic agenten ook gebruikt in het beheer van cerebraal oedeem. Hyperosmotic agenten kunnen ook potentieel worden gebruikt in de behandeling van hypovolemic bloeding, als een plasmavolume expander. Van een mengsel van 7,5% NaCl (natriumchloride) en 6% dextran-70 is gemeld dat het een effectieve plasma-expander is. Deze samenstelling van hyperosmotische middelen (NaCl en dextran) is ook gemeld om sterfte als gevolg van traumatische hypotensie en hoofdletsel significant te verminderen. De behandeling met het hyperosmotische middel is gemeld om snelle cardiovasculaire effecten te induceren, waaronder verhoging van cardiale parameters zoals arteriële druk, cardiale output, het volume van plasma, cardiale contractie, gemiddelde bloedsomloop systemische druk, en zuurstof levering en de consumptie ervan.

Hyperosmotic Stress in Planten

Niet alleen dieren zijn gevoelig voor fysiologische verstoringen door hyperosmotic stress, maar ook planten. Hyperosmotische stress in planten wordt vaak veroorzaakt door hyperosmotische omstandigheden (wanneer de osmolariteit buiten hoger is dan de binnenkant van de cel). De veel voorkomende oorzaken zijn de hoge zoutconcentratie van de bodem of bij droogte. Wanneer dit gebeurt, gaan de installaties tegen de efflux van water en de uiteindelijke daling van celvolume door een verandering in de genetische uitdrukking, productie van intracellular osmolytes, en actieve endocytose evenals ionenopslag door vacuolair vervoer. Anders kan de plantcel sterven door het verlies van turgor-druk en het instorten van het plasmamembraan wanneer de extreme verstoring niet snel wordt vastgesteld.