osmoregulation kuvaa osmoottisen paineen tasaamista elävän organismin sisällä. Se perustuu osmoosiin: biologiseen prosessiin, jossa vesi diffundoitui puoliläpäisevän kalvon läpi. Biokemiallisen epätasapainon esiintyessä osmoregulaatio johtaa turvotuksen kehittymiseen.
Mikä on osmoregulaatio?
Osmoottinen säätely kuvaa biokemiallista prosessia, jonka tavoitteena on tasapainottaa liuenneiden aineiden pitoisuus organismissa. Elävien solujen kalvot edustavat ns. Puoliläpäisevää (puoliläpäisevää) pintaa, mikä tarkoittaa, että ne sallivat osittaisen nestevaihdon solun sisäosan ja sen ympäristön välillä.
Osmoregulaation tehtävänä on luoda tasapainoinen ja vakio tila. Tätä tasapainoista tilaa kutsutaan homeostaasiksi ja se viittaa sekä tasapainoon solutasolla että tasapainoon kokonaisten elinten ja niiden ympäristön välillä. Epätasapaino puolestaan luo osmoottisen paineen, joka pakottaa tasapainon fyysisten luonnonlakien perusteella.
Toiminto ja tehtävä
Osmoregulaatio noudattaa kahta perusperiaatetta. Tasoitettaessa pitoisuusgradientin takia, vesi diffundoituu kalvon puolelle, jolla on korkeampi liuenneen aineen pitoisuus. Esimerkiksi, jos solu on ympäristössä, jossa on korkea suolakonsentraatio, solun vesi liikkuu siitä pois osmoottisen paineen takia ja solu menettää nesteen sisällä. Tämä tila kestää kunnes pitoisuusgradientti muuttuu, pakottaen siten uuden tasapainon: Osmoregulaatio on jatkuva prosessi, jota ihmiskeho ei voi estää tai edistää.
Toinen osmoosin toimintaperiaate on sähkövarauksesta johtuva tasapaino. Sähköisesti varautuneilla hiukkasilla, ns. Ioneilla ja anioneilla, on tärkeä rooli solujen toiminnassa biokemiallisella tasolla. Ioneilla on positiivinen sähkövaraus, kun taas anioneilla on negatiivinen varaus. Esimerkiksi solun jännitteenmuutokset vaikuttavat kalvon luonteeseen ja muuttavat siten sen läpäisevyyttä tietyille aineille.
Osmoregulaatiolla pyritään samanlaiseen sähkövaraukseen kalvon molemmille puolille. Jos esimerkiksi solussa vallitsee negatiivinen polarisaatio, tämä luo osmoottisen paineen, kuten pitoisuuden epätasapainossa, ja vesi diffundoituu soluun. Ääritapauksissa veden liiallinen diffuusio soluun voi johtaa peruuttamattomiin vaurioihin tai jopa sen räjähtumiseen. Tällainen äärimmäinen tila on kuitenkin enemmän kuin epätodennäköistä ihmiskehossa.
Osmoregulaation avulla organismi ei vain tasapainottaa liuenneiden aineiden suhdetta yksittäisten solujen sisällä ja ulkopuolella, vaan myös hallitsee koko kudosrakenteiden diffuusiota makroskooppisella tasolla.
Elin, joka on tärkein organismin osmoregulaatiolle kokonaisuutena, ovat munuaiset - koska ne määräävät veden erittymisen virtsaan. Niitä säätelevät erilaiset hormonit, mukaan lukien aldosteroni ja angiotensiini II; munuaiset puolestaan tuottavat hormoneja, jotka vaikuttavat lukuisiin aineenvaihduntaprosesseihin. Niiden tehtävänä on myös säätää veren pH-arvoa, suodattaa ja varastoida energiaa glukoosin kautta.
Sairaudet ja vaivat
Osmoregulaatiolla on merkitystä useiden taustalla olevien sairauksien yhteydessä, esimerkiksi turvotuksen kehittymisessä. Turvotus on kudoksen turvotus, jonka aiheuttaa lisääntynyt vedenpidätyskyky. Nesteen liiallinen varastointi solujen välisissä tiloissa (stroomassa), erityisesti side- tai tukikudoksessa, aiheuttaa ödeeman tyypillisen turvonneen ulkonäön. Turvotukset voivat kuitenkin ilmetä myös piilossa, esimerkiksi aivoissa, joissa ne aiheuttavat joskus vakavia vaurioita.
Turvotusta ei yleensä esiinny erikseen, vaan se on seurausta muusta taudista, esimerkiksi munuaisten, maksan tai sydämen vajaatoiminta. Yhden mainitun elimen rajoitetulla toiminnalla on seuraus, että kudoksessa syntyy ei-toivottua osmoottista painetta, jota ei ole biologisesti tarkoitettu tähän muotoon. Automaattisen osmoregulaation takia vesi virtaa kennojen välisiin tiloihin; imusysteemit eivät pysty poistamaan ylimääräistä nestettä ja kudos turpoaa. Vakavuudesta ja lokalisoinnista riippuen turvotus voi aiheuttaa kipua ja rajoittaa liikkuvuutta.
Hypoalbuminemia on taustalla oleva sairaus, jonka vuoksi osmoregulaatio aiheuttaa tällaisia oireita. Tämä on proteiinialbumiinin puutos, joka on yleisin kaikista ihmisen organismin proteiineista. Albumiinipuutoksen mahdolliset syyt ovat huono ruokavalio, maksa- tai munuaisvauriot ja palovammat tai akuutti tulehdus. Hypoalbuminemia voi ilmetä myös raskauden aikana fysiologisista syistä.
Proteiinialbumiinin puute johtaa muutokseen kehon osmoregulaatiossa: konsentraatiogradientilla vesi hajottaa veriplasmasta ja kerää tunnetulla tavalla solujen välisiin tiloihin.
Kehitysmaissa, kriisialueilla ja alueilla, joilla ei ole riittävästi ruokaa, nälkäödeema (Kwashiorkor) esiintyy usein erityisenä muunnoksena hypoalbuminemiasta. Hänen terapiaan kuuluu pääasiassa proteiinirikkaan ruoan toimittaminen proteiinin puutteen kompensoimiseksi.
Vedenpidätys ei kuitenkaan välttämättä ole vakava sairaus. Liiallinen suolan saanti ruoan kautta laukaisee myös nesteiden toivotun varaston stroomassa. Diureettisten lääkkeiden käyttö voi siirtää osmoregulaatiota lisääntyneeseen nesteen erittymiseen.
