hiperosmotice

hiperosmotice
adj.,
definiție: referitoare la sau caracterizată printr-o presiune osmotică crescută. Sursa: modificată de Maria Victoria Gonzaga

definiție hiperosmotică

Cuvântul hiperosmotic este derivat din două cuvinte grecești: „hiper”, care înseamnă „exces” și „osmos”, care înseamnă „împingere” sau „împingere”. Deci, ce înseamnă hiperosmotic? Hyperosmotic descrie o soluție care exercită o împingere mai mare sau împinge printr-o membrană.

pentru a avea o înțelegere clară a acestei definiții, trebuie mai întâi să înțelegem că o soluție este preparată prin amestecarea a două componente, adică un solut și un solvent. De exemplu: într-o soluție apoasă de zahăr, zahărul este solutul și apa este solventul.

cantitatea de solut dintr-o soluție determină în cele din urmă direcția mișcării solventului în orice sistem. Este un fapt bine stabilit că diferența de concentrație are ca rezultat dezvoltarea unui gradient de concentrație care conduce mișcarea moleculelor de la o concentrație mai mare la o concentrație mai mică. Când mișcarea moleculei de solvent (apă) are loc datorită unui gradient de concentrație pe o membrană semipermeabilă, atunci acest proces este cunoscut sub numele de osmoză.astfel, o soluție care conține o cantitate mai mare de solut în comparație cu o soluție similară este cunoscută sub numele de soluție hiperosmotică. De exemplu, apa de mare este hiperosmotică în comparație cu apa dulce sau apa de la robinet. Astfel, o celulă din apă dulce atunci când este plasată într-un pahar care conține apă de mare va fi expusă unui mediu hiperosmotic.

Numărul de molecule dizolvate pe volum sau greutate a soluției este cunoscut sub numele de osmolaritate. Această osmolaritate reglează presiunea osmotică exercitată de o soluție. Acest lucru este deosebit de important pentru sistemul biologic în care două soluții sunt separate de o membrană, care este de obicei semi-permeabilă în natură. Astfel, mișcarea moleculelor într-un sistem biologic pe o membrană biologică poate fi determinată de osmolaritate. Mișcarea moleculelor pe membrana biologică este esențială pentru menținerea homeostaziei celulare. Prin urmare, osmolaritatea joacă un rol în menținerea homeostaziei celulare.osmolaritatea serului uman este strict controlată în intervalul 285-295 mOsm / kg. Majoritatea celulelor corpului uman au osmolaritate similară și se spune că sunt izotonice. Fluidul care are osmolaritate mai mare sau mai mică decât serul uman este clasificat drept hipertonic sau respectiv hipotonic.

diferența de osmolaritate are ca rezultat dezvoltarea presiunii osmotice, ceea ce duce în cele din urmă la generarea stresului osmotic într-un sistem biologic. Presiunea osmotică este presiunea sau forța aplicată moleculelor de solvent pentru a le împiedica să se deplaseze prin membrană.
în acest stadiu, este foarte important să înțelegem că tonicitatea și osmolaritatea sunt două lucruri diferite și nu ar trebui considerate sinonime. O soluție izotonică nu este neapărat izosmotică sau invers. În mod similar, o soluție hiperosmotică nu este neapărat o soluție hipertonică. Pentru a înțelege acest lucru, trebuie să înțelegem în mod clar conceptul de tonicitate.

tonicitatea este proprietatea numai a substanțelor dizolvate nepătrunzătoare și este întotdeauna dependentă de soluția comparativă. Astfel, pentru o celulă de mamifere, o soluție de zaharoză izosmotică va fi izotonică, dar pentru o celulă vegetală, o soluție de zaharoză izosmotică ar fi hipotonică. Acest lucru se datorează faptului că zaharoza nu poate pătrunde într-o celulă de mamifere din cauza lipsei de transportori în ea, în timp ce zaharoza poate pătrunde într-o celulă vegetală din cauza prezenței transportorilor. Astfel, nepermeabilitatea zaharozei în celula mamiferelor va duce la izotonicitatea soluției de zaharoză izosmotică în celulele mamiferelor.

având în vedere acest lucru, apare o întrebare importantă. Cum poate fi o soluție hiperosmotică și hipotonică?

pentru a înțelege acest lucru, este important să rețineți că tonicitatea este determinată numai de substanțele dizolvate care nu penetrează. Deci, dacă o soluție are o concentrație mai mică de substanțe dizolvate nepătrunzătoare, aceasta ar fi denumită hipotonică. Un exemplu clasic de soluție hipotonică este o soluție de dextroză 5% care nu are substanțe dizolvate nepătrunzătoare. Când o celulă este plasată într-o soluție hiperosmotică, dar hipotonică, cum ar fi 10% dextran, se va produce mișcarea apei. Prin urmare, o soluție poate fi hiperosmotică și hipotonică.

în biologie, când osmolaritatea fluidului extracelular este mai mare decât fluidul intracelular, atunci celula este denumită expusă unui mediu hiperosmotic și va experimenta stres hiperosmotic.

o osmolaritate mai mare a fluidului extracelular are ca rezultat fluxul de apă din celulă care are ca rezultat contracția celulară și, în cele din urmă, deshidratarea celulei. (Figura 1).

deci, ce se întâmplă cu o celulă într-o soluție hiperosmotică? Expunerea unei celule la o soluție hiperosmotică poate fi extrem de dăunătoare pentru aceasta. Astfel de celule vor trebui să se ocupe de efluxul de apă, ceea ce duce în cele din urmă la întreruperea diferitelor procese celulare, cum ar fi întreruperea sintezei și repararea ADN-ului, traducerea proteinelor și degradarea acestuia și funcționarea defectuoasă a mitocondriilor. Starea hiperosmotică are ca rezultat contracția celulară și convoluția nucleului. Contracția celulară induce în cele din urmă apoptoza care duce la moartea celulelor.în schimb, atunci când osmolaritatea fluidului extracelular este mai mică decât fluidul intracelular, atunci se spune că celula este expusă unui mediu hipoosmotic. Într-un astfel de mediu se va produce un aflux de apă /solvent (Figura 1).

semnificația fiziologică a proprietății hiperosmotice

corpul uman este foarte adaptabil la astfel de schimbări și pentru a face acest lucru, celulele suferă răspunsuri Osmo-adaptive în care celulele încearcă să se adapteze la astfel de schimbări de mediu și să restabilească homeostazia. Cu toate acestea, eșecul de a restabili această homeostază duce adesea la o afecțiune bolnavă sau inflamatorie în organism.

dezechilibrul osmolarității poate fi dăunător celulelor și proceselor biologice și poate duce la o stare bolnavă. Această homeostazie a osmolarității în corpul uman este controlată strâns prin rinichi împreună cu hormonul antidiuretic, arginina vasopresină (AVP) eliberată din hipofiza posterioară. O creștere a osmolarității plasmatice induce eliberarea AVP din glanda pituitară. AVP, apoi, acționează asupra rinichiului și crește permeabilitatea membranei tubului distal pentru a crește reabsorbția tubulară a apei din rinichi. Rinichiul reglează proporția de solut, precum și apa din urină.

în funcție de starea lichidului corporal, producția de urină poate avea osmolaritate scăzută (50 mOsm/L) sau osmolaritate ridicată (1200-1400 mOsm / L). Producția de urină cu osmolaritate scăzută apare atunci când organismul are un exces de apă, iar lichidul extracelular are o osmolaritate scăzută. În această stare, urina este hipoosmotică. Dimpotrivă, atunci când organismul are o deficiență de apă și lichidul extracelular are o osmolaritate ridicată, apare formarea de urină hiperosmotică. Fluidele corporale cu osmolaritate mai mare semnalează hipofiza pentru a elibera AVP, ceea ce crește astfel reabsorbția tubulară a apei din rinichi. Ca urmare, datorită reabsorbției apei, cantitatea de apă este redusă din producția de urină, rezultând formarea de urină foarte concentrată sau urină hiperosmotică.

alterarea osmolarității a fost, de asemenea, asociată cu inducerea proceselor inflamatorii în organism. Osmolaritatea ridicată a fluidului extracelular s-a dovedit a fi asociată cu boli precum hipernatremia, accidentul vascular cerebral, diabetul, arsurile tisulare, deshidratarea, astmul, fibroza chistică și uremia. Citokinele Pro-inflamatorii, cum ar fi TNF, IL1, IL6, IL8 și IL18, s-au dovedit a fi legate de patologiile legate de stres hiperosmotic.

aplicații terapeutice ale Hiperosmoticelor

agenții hiperosmotici sunt utilizați pentru tratamentul glaucomului. Glaucomul este o tulburare de ochi sau oftalmice în care există o creștere a presiunii intraoculare (Pio). O creștere a PIO este o afecțiune extrem de dureroasă pentru pacient, împreună cu o vizualizare slabă. Agenții hiperosmotici diminuează Pio prin generarea unui gradient osmotic între sânge și compartimentele fluidului intraocular care are ca rezultat fluxul de lichid oftalmic în sânge. Această abordare terapeutică este preferată atunci când glaucomul nu corespunde inhibitorilor anhidrazei carbonice administrați local sau chiar sistemic. Cu toate acestea, agenții hiperosmotici au o durată scurtă de eficacitate și, de asemenea, induc efecte secundare sistemice.

în glaucom, IOP este crescut datorită lichidului vitros din ochi. La administrarea agenților hiperosmotici, osmolalitatea fluidului intravascular crește (hiperosmolaritate). Cu toate acestea, bariera oftalmică nu permite pătrunderea acestor agenți în umorul vitros. Aceasta are ca rezultat generarea gradientului osmotic. Aceasta, la rândul său, are ca rezultat lichidul din efluxul vitros în fluidul vascular. În consecință, cantitatea redusă de umor vitros reduce IOP la pacient.

aproape o reducere de 3-4% a PIO a fost raportată la administrarea agenților hiperosmotici la pacienții cu glaucom. Eficacitatea acestor agenți depinde de o serie de factori cum ar fi greutatea moleculară, doza, concentrația, rata de administrare, modul de administrare, rata de excreție, distribuția și penetrarea oftalmică.

câteva dintre exemplele hiperosmoticului utilizat în terapia glaucomului sunt glicerina, ureea, izosorbidul, manitolul etc. Acești agenți pot fi administrați local, parenteral, precum și oral. Cu toate acestea, administrarea sistemică (parenterală) sau orală a acestor medicamente poate determina anumite reacții adverse (Tabelul 1).

Tabelul 1: Agenți hiperosmotici utilizați în mod obișnuit pentru tratarea bolilor oculare, glaucomului și a dozei și a efectelor secundare potențiale ale acestora

agenții Hiperosmotici sunt, de asemenea, utilizați pentru îmbunătățirea vizualizării la pacienții cu edem cornean în care, hiperosmoticele agenții provoacă deshidratare tranzitorie pentru ameliorarea stării edematoase a corneei. În afară de edemul cornean, agenții hiperosmotici sunt, de asemenea, utilizați în gestionarea edemului cerebral. Agenții hiperosmotici pot fi, de asemenea, potențial utilizați în tratamentul hemoragiei hipovolemice, ca expansor de volum plasmatic. S-a raportat că un amestec de 7,5% NaCl (clorură de sodiu) și 6% dextran-70 este un expander plasmatic eficient. Această compoziție de agenți hiperosmotici (NaCl și dextran) a fost, de asemenea, raportată că reduce semnificativ mortalitatea din cauza hipotensiunii traumatice și a leziunilor capului. S-a raportat că tratamentul cu agentul hiperosmotic induce efecte cardiovasculare rapide, care includ creșterea parametrilor cardiaci, cum ar fi presiunea arterială, debitul cardiac, volumul plasmei, contracția cardiacă, presiunea sistemică circulatorie medie și livrarea de oxigen și consumul acestuia.

stresul hiperosmotic la plante

nu numai animalele sunt predispuse la perturbări fiziologice din cauza stresului hiperosmotic, ci și plantele. Stresul hiperosmotic la plante este adesea cauzat de condiții hiperosmotice (când osmolaritatea exterioară este mai mare decât interiorul celulei). Cauzele frecvente sunt concentrația mare de sare a solului sau atunci când există secetă. Când se întâmplă acest lucru, plantele contracarează efluxul de apă și eventuala scădere a volumului celular printr-o modificare a expresiei genetice, producția de osmoliți intracelulari și endocitoza activă, precum și sechestrarea ionilor prin transport vacuolar. În caz contrar, celula vegetală ar putea muri din cauza pierderii presiunii turgorului și a colapsului membranei plasmatice atunci când perturbarea extremă nu este fixată în curând.