Osmoregulatie

Osmoregulatie beschrijft de vereffening van de osmotische druk in een levend organisme. Het is gebaseerd op osmose: een biologisch proces waarbij water door een semi-permeabel membraan diffundeert. Bij een biochemische onbalans leidt osmoregulatie tot het ontstaan ​​van oedeem.

Wat is osmoregulatie?

De osmotische regulatie beschrijft een biochemisch proces dat tot doel heeft de concentratie van opgeloste stoffen in een organisme in evenwicht te brengen. De membranen van levende cellen vertegenwoordigen een zogenaamd semi-permeabel (semi-permeabel) oppervlak, wat betekent dat ze een gedeeltelijke vloeistofuitwisseling tussen het inwendige van de cel en zijn omgeving mogelijk maken.

De osmoregulatie heeft de taak om een ​​evenwichtige en constante toestand te creëren. Deze gebalanceerde toestand wordt homeostase genoemd en verwijst zowel naar het evenwicht op cellulair niveau als naar het evenwicht tussen hele organen en hun respectieve omgeving. Een onbalans daarentegen creëert osmotische druk, die een evenwicht afdwingt op basis van fysische natuurwetten.

Functie en taak

Osmoregulatie volgt twee fundamentele principes. Bij het egaliseren vanwege de concentratiegradiënt diffundeert het water naar de zijde van het membraan met een hogere concentratie van een opgeloste stof. Als een cel zich bijvoorbeeld in een omgeving bevindt met een hoge zoutconcentratie, zorgt de osmotische druk ervoor dat het water in de cel eruit beweegt en dat de cel binnenin vocht verliest. Deze toestand houdt aan totdat de concentratiegradiënt verschuift, waardoor een nieuw evenwicht wordt afgedwongen: osmoregulatie is een continu proces dat het menselijk lichaam niet kan remmen of bevorderen.

Het tweede werkingsprincipe van osmose is het evenwicht door de elektrische lading. Elektrisch geladen deeltjes, zogenaamde ionen en anionen, spelen een belangrijke rol in het functioneren van cellen op biochemisch niveau. Ionen hebben een positieve elektrische lading, terwijl anionen negatief geladen zijn. Veranderingen in de spanning in de cel beïnvloeden bijvoorbeeld de aard van het membraan en veranderen daarmee de permeabiliteit voor bepaalde stoffen.

Osmoregulatie streeft naar een identieke elektrische lading aan beide zijden van het membraan. Als er bijvoorbeeld binnen een cel een negatieve polarisatie heerst, ontstaat er een osmotische druk, zoals bij concentratiestoornissen, en diffundeert water in de cel. In extreme gevallen kan overmatige diffusie van water in de cel leiden tot onomkeerbare schade of zelfs tot het barsten ervan. Een dergelijke extreme toestand is echter meer dan onwaarschijnlijk in het menselijk lichaam.

Met behulp van osmoregulatie brengt het organisme niet alleen de verhouding van opgeloste stoffen binnen en buiten individuele cellen in evenwicht, maar regelt het ook de diffusie voor hele weefselstructuren op macroscopisch niveau.

Het orgaan dat het belangrijkste is voor de osmoregulatie van het organisme als geheel, zijn de nieren - omdat ze de uitscheiding van water in de vorm van urine bepalen. Ze worden gereguleerd door verschillende hormonen, waaronder aldosteron en angiotensine II; de nieren produceren op hun beurt hormonen die tal van stofwisselingsprocessen beïnvloeden. Ze zijn ook verantwoordelijk voor het reguleren van de pH-waarde van het bloed, het filteren en opslaan van energie via glucose.

Ziekten en aandoeningen

Osmoregulatie speelt een rol bij verschillende onderliggende ziekten, bijvoorbeeld bij het ontstaan ​​van oedeem. Oedeem is een zwelling van het weefsel veroorzaakt door het verhoogde vasthouden van water. Overmatige opslag van vocht in de intercellulaire ruimtes (stroma), vooral in het bind- of ondersteuningsweefsel, veroorzaakt het kenmerkende gezwollen uiterlijk van oedeem. De zwellingen kunnen zich echter ook verborgen manifesteren, bijvoorbeeld in de hersenen, waar ze soms ernstige schade aanrichten.

Oedeem komt in de regel niet op zichzelf voor, maar is het gevolg van een andere ziekte, bijvoorbeeld nier-, lever- of hartfalen. De beperkte functie van een van de genoemde organen heeft tot gevolg dat in het weefsel ongewenste osmotische druk ontstaat, hetgeen in deze vorm biologisch niet bedoeld is. Door de automatische osmoregulatie stroomt er water in de ruimtes tussen de cellen; het lymfestelsel kan het overtollige vocht niet verwijderen en het weefsel zwelt op. Afhankelijk van de ernst en lokalisatie kan de zwelling pijn veroorzaken en de mobiliteit beperken.

Hypoalbuminemie is een onderliggende ziekte waardoor osmoregulatie dergelijke symptomen veroorzaakt. Dit is een tekort aan het eiwit albumine, de meest voorkomende van alle eiwitten in het menselijk organisme. Mogelijke redenen voor een albumine-tekort zijn slechte voeding, lever- of nierbeschadiging en brandwonden of acute ontstekingen. Hypoalbuminemie kan om fysiologische redenen ook optreden tijdens de zwangerschap.

Het tekort aan het eiwit albumine leidt tot een verandering in de osmoregulatie van het lichaam: langs de concentratiegradiënt diffundeert water uit het bloedplasma en verzamelt zich op bekende wijze in de ruimtes tussen cellen.

In ontwikkelingslanden, crisisgebieden en regio's met onvoldoende voedselvoorziening komt hongeroedeem (Kwashiorkor) vaak voor als een bijzondere variant van hypoalbuminemie. Zijn therapie bestaat voornamelijk uit het verstrekken van eiwitrijk voedsel om het gebrek aan eiwit te compenseren.

Het vasthouden van water is echter niet noodzakelijk het gevolg van een ernstige ziekte. Overmatige opname van zout via voedsel veroorzaakt ook de ongewenste opslag van vloeistoffen in het stroma. Het gebruik van diuretische medicatie kan de osmoregulatie verschuiven ten gunste van een verhoogde vochtuitscheiding.