Osmoregulation

Osmoregulation mô tả sự cân bằng áp suất thẩm thấu trong cơ thể sống. Nó dựa trên sự thẩm thấu: một quá trình sinh học trong đó nước khuếch tán qua màng bán thấm. Trong trường hợp mất cân bằng sinh hóa, sự điều hòa thẩm thấu dẫn đến sự phát triển của phù nề.

Osmoregulation là gì?

Điều hòa thẩm thấu mô tả một quá trình sinh hóa nhằm mục đích cân bằng nồng độ các chất hòa tan trong cơ thể sinh vật. Màng của các tế bào sống đại diện cho một bề mặt được gọi là bề mặt nửa thấm (bán thấm), nghĩa là chúng cho phép trao đổi một phần chất lỏng giữa bên trong tế bào và môi trường xung quanh.

Quá trình điều hòa có nhiệm vụ tạo ra một trạng thái cân bằng và không đổi. Trạng thái cân bằng này được gọi là cân bằng nội môi và đề cập đến sự cân bằng ở cấp độ tế bào và sự cân bằng giữa toàn bộ các cơ quan và môi trường tương ứng của chúng. Mặt khác, sự mất cân bằng tạo ra áp suất thẩm thấu, áp suất này tạo ra sự cân bằng trên cơ sở các quy luật vật lý của tự nhiên.

Chức năng & nhiệm vụ

Osmoregulation tuân theo hai nguyên tắc cơ bản. Khi cân bằng do gradien nồng độ, nước sẽ khuếch tán sang phía màng có nồng độ chất tan cao hơn. Ví dụ, nếu một tế bào ở trong một môi trường có nồng độ muối cao, nước trong tế bào di chuyển ra khỏi nó do áp suất thẩm thấu và tế bào mất chất lỏng bên trong. Trạng thái này kéo dài cho đến khi gradient nồng độ thay đổi, do đó buộc phải cân bằng mới: Quá trình điều hòa là một quá trình liên tục mà cơ thể con người không thể ức chế hoặc thúc đẩy.

Nguyên lý hoạt động thứ hai của thẩm thấu là sự cân bằng do tích điện. Các hạt mang điện, được gọi là ion và anion, đóng một vai trò quan trọng trong hoạt động của tế bào ở cấp độ sinh hóa. Các ion mang điện dương, còn anion mang điện âm. Ví dụ, sự thay đổi điện thế trong tế bào ảnh hưởng đến bản chất của màng và do đó thay đổi tính thấm của nó đối với một số chất nhất định.

Quá trình thẩm thấu nhằm mục đích tạo ra một điện tích giống nhau trên cả hai mặt của màng. Ví dụ, nếu sự phân cực âm chiếm ưu thế trong tế bào, điều này sẽ tạo ra áp suất thẩm thấu, như làm mất cân bằng nồng độ, và nước sẽ khuếch tán vào tế bào. Trong một số trường hợp nghiêm trọng, sự khuếch tán quá nhiều nước vào tế bào có thể dẫn đến tổn thương không thể phục hồi hoặc thậm chí gây vỡ tế bào. Tuy nhiên, tình trạng khắc nghiệt như vậy khó xảy ra ở cơ thể con người.

Với sự trợ giúp của điều hòa thẩm thấu, sinh vật không chỉ cân bằng tỷ lệ các chất hòa tan bên trong và bên ngoài của các tế bào riêng lẻ, mà còn kiểm soát sự khuếch tán cho toàn bộ cấu trúc mô ở mức độ vĩ mô.

Cơ quan quan trọng nhất đối với quá trình thẩm thấu của toàn bộ cơ thể là thận - vì chúng quyết định sự bài tiết nước dưới dạng nước tiểu. Chúng được điều chỉnh bởi các hormone khác nhau, bao gồm aldosterone và angiotensin II; đến lượt mình, thận sản xuất ra các hormone ảnh hưởng đến nhiều quá trình trao đổi chất. Chúng cũng chịu trách nhiệm điều chỉnh giá trị pH của máu, lọc và lưu trữ năng lượng thông qua glucose.

Bệnh tật & ốm đau

Quá trình điều hòa đóng một vai trò liên quan đến các bệnh tiềm ẩn khác nhau, ví dụ như trong sự phát triển của chứng phù nề. Phù nề là hiện tượng sưng tấy mô do tăng giữ nước. Việc lưu trữ quá nhiều chất lỏng trong khoảng gian bào (stroma), đặc biệt là trong mô liên kết hoặc mô nâng đỡ, gây ra hiện tượng sưng phù đặc trưng. Tuy nhiên, các vết sưng cũng có thể biểu hiện ẩn, ví dụ như trong não, nơi chúng đôi khi gây tổn thương nghiêm trọng.

Theo quy luật, phù không xảy ra riêng lẻ mà là kết quả của một bệnh khác. Ví dụ về trường hợp này là suy thận, gan hoặc tim. Chức năng hạn chế của một trong các cơ quan được đề cập dẫn đến hậu quả là áp suất thẩm thấu không mong muốn phát sinh trong mô, mà ở dạng này không có mục đích sinh học. Do quá trình điều hòa thẩm thấu tự động, nước chảy vào khoảng trống giữa các tế bào; hệ thống bạch huyết không thể loại bỏ chất lỏng dư thừa và mô sưng lên. Tùy thuộc vào mức độ nghiêm trọng và cơ địa của nó, vết sưng có thể gây đau và hạn chế khả năng vận động.

Hạ albumin máu là một bệnh lý có từ trước do quá trình điều hòa thẩm thấu gây ra các triệu chứng như vậy. Đây là sự thiếu hụt protein albumin, đây là loại protein phổ biến nhất trong tất cả các loại protein trong cơ thể người. Các lý do có thể gây ra sự thiếu hụt albumin là chế độ ăn uống kém, tổn thương gan hoặc thận, và bỏng hoặc viêm cấp tính. Hạ albumin máu cũng có thể xuất hiện trong thai kỳ vì lý do sinh lý.

Sự thiếu hụt protein albumin dẫn đến sự thay đổi trong quá trình điều hòa thẩm thấu của cơ thể: dọc theo gradient nồng độ, nước khuếch tán ra khỏi huyết tương và tụ lại theo cách đã biết trong các khoảng gian bào.

Ở các nước đang phát triển, các khu vực khủng hoảng và các khu vực không cung cấp đủ lương thực, phù đói (Kwashiorkor) thường xuất hiện như một dạng biến thể đặc biệt của giảm albumin máu. Liệu pháp của ông chủ yếu bao gồm cung cấp thực phẩm giàu protein để bù đắp lượng protein thiếu hụt.

Tuy nhiên, giữ nước không nhất thiết là kết quả của một căn bệnh nghiêm trọng. Việc hấp thụ quá nhiều muối qua thức ăn cũng gây ra sự lưu trữ không mong muốn của chất lỏng trong mô đệm. Dùng thuốc lợi tiểu có thể làm thay đổi quá trình thẩm thấu có lợi cho việc tăng bài tiết chất lỏng.