Vízterek PDF

**Vízterek** A víztereken a szervezet folyadéktereit értjük. A szervezetben található víz különböző kompartimentumokban helyezkedik el (**8. ábra**), amelyeket egymástól hártyák (sejthártya, kapillárisfal, illetve hámréteg) választanak el. - **ábra.** A szervezet vízterei, a nyilak a víz mozgásá...

**Vízterek** A víztereken a szervezet folyadéktereit értjük. A szervezetben található víz különböző kompartimentumokban helyezkedik el (**8. ábra**), amelyeket egymástól hártyák (sejthártya, kapillárisfal, illetve hámréteg) választanak el. - **ábra.** A szervezet vízterei, a nyilak a víz mozgását jelzik. ICT -- intracelluláris tér, ISzT -- interszticiális tér, IVT -- intravaszkuláris tér, TCT -- transzcelluláris tér. A sejtek víztartalma az intracelluláris teret (ICT) képezi, a sejtek közti folyadék az interszticiális teret (ISzT, szövetnedv). Az érpályán belül található folyadék az intravaszkuláris térhez (IVT) tartozik. A negyedik víztér, a transzcelluláris tér (TCT) jóval kevesebb folyadékot tartalmaz, mint a többi, ide számítjuk a szervezet hámréteggel határolt folyadéktereket. Az emésztőkészülék tartalma gyakorlatilag nem tartozik a szervezet beltartalmához, itt folyadékfelvétel és folyadék‐kiválasztás történik. Folyadék‐kiválasztás jön még létre a vese, tüdő és a bőr szintjén. A szervezet teljes víztartalmát összvíztérnek nevezzük. Az összvíztér tömege függ az egyén nemétől, életkorától, illetve változik a napszaktól és évszaktól függően is. Az embrió testtömegének kb. 90%‐át teszi ki a víz, újszülötteknél ez az arány 75%, míg időskorra 50%‐ra csökken. A víz eloszlása a szervezeten belül nem egyenletes. A sejteknek általában nagy a víztartalma (kivéve, ha valamilyen anyag halmozódik fel a citoplazmában, 21 pl. zsírsejteknél), sejtpusztulás esetén a kialakuló kötőszövet nagy mennyiségű rostot tartalmaz, így a szövet víztartalma csökken. Egyes szövetek víztartalma azért alacsonyabb, mert a szövetköz tartalmaz kevés vizet (pl. csontszövet, a kalcium‐ és foszfát sók felhalmozódása miatt). Az intravaszkuláris tér nagyjából a testtömeg 7%‐át teszi ki (70 kg‐os testtömeg esetén kb. 5 l). Pontosabban meghatározható a testfelszín függvényében: - ♂: 3,1 l/m2 ♀: 2,9 l/m2 Ennek a víztérnek a térfogata a legpontosabban szabályzott. Megnövekedése esetén **hipervolémiá**ról, csökkenése esetén **hipovolémiá**ról beszélünk. Az intravaszkuláris tér térfogata befolyásolja a vérnyomást. Az interszticiális tér az intravaszkuláris tér két‐háromszorosa, a testtömeg 14‐17%‐át teszi ki. Az interszticiális tér térfogata határozza meg a szövetek térfogatát és feszességét (**turgor**). Csökkenése esetén **kiszáradás** (exsiccatio) áll fenn, ilyenkor a bőr és a szövetek turgora csökken. Megnövekedése esetén ödéma (**vizenyő**) alakul ki, ennek jellemzője, hogy megtartja az ujjbenyomatot. Az intracelluláris tér a testtömeg 40‐60%‐át teszi ki (az előzőek összegének két‐háromszorosa). Mivel a transzmembrán fehérjéken át könnyen átjut a víz a sejtmembránon, az intra‐ és extracelluláris folyadék izoozmoláris (azonos számú oldott anyagrészecskét tartalmaz). Az intracelluláris tér megnövekedése esetén **hiperhidratált**tá válik, ekkor a sejtek megduzzadnak, csökkenése esetén **hipohidratált** intracelluláris térről beszélünk, ekkor a sejtek zsugorodnak. A transzcelluláris térbe hámréteggel határolt folyadékterek tartoznak, mint a szemben található csarnokvíz, az ízületi folyadék, az agy‐gerincvelői folyadék és a savós hártyák (mellhártya, hashártya, szívburok) lemezei közti folyadék. Az ide tartozó folyadék mennyisége normálisan kevés, ám funkcionális szempontból fontosak. Mennyiségi eltéréseik általában súlyos elváltozásokat jelentenek. A különböző vízterek állandó cserekapcsolatban vannak egymással és a külvilággal, ezáltal térfogatuk és összetételük állandóan változik kismértékben. A sejtek a szövetnedvvel kommunikálnak, minden sejtet szövetnedv vesz körül. Az intracelluláris és interszticiális tér közti kapcsolat és csere a sejthártyán keresztül valósul meg. Habár az egyes sejtek belső tere általában nincs közvetlen kapcsolatban egymással, a intracelluláris tér összetétele nagyban megegyezik a különböző sejtek, sejttípusok, sőt fajok esetében is. A sejtek nagy része nincs közvetlen kapcsolatban a vérrel, így egymással és a vérrel is a szövetnedv révén kommunikálnak. A szövetnedv állandó kapcsolatban van a vérrel a hajszálerek falán keresztül. A vérplazma és a szövetnedv összetétele ezért nagyban megegyezik, kivéve a fehérjetartalmat. A transzcelluláris tér is a szövetnedvvel áll közvetlen kapcsolatban. 22 **Cserefolyamatok** - sejtek megfelelő működéséhez szükséges, hogy rendelkezésükre álljanak a szükséges tápanyagok és az anyagcseretermékek el legyenek távolítva, vagyis az állandó környezet. Ennek fenntartása csak úgy lehetséges, ha állandó anyagmozgás van a különböző folyadékterek közt és az egyes folyadéktereken belül is. Az anyagok mozgását két részre lehet osztani: - áramlás a keringési készülék révén, anyagmozgás a hajszálerektől a sejtekig a szövetnedv közvetítésével. A fenti folyamatok révén az extracelluláris folyadékok folytonosan keverednek, ezáltal összetételük a szervezeten belül összességében állandó. ***Anyagszállítás a sejthártyán át*** Különböző anyagok a sejthártyán keresztül alapvetően két mechanizmus révén juthatnak át: passzív vagy aktív transzporttal. A **passzív transzport** diffúzión alapul. A zsíroldékony anyagok (apoláros molekulák) szabadon átdiffundálnak a lipid kettős rétegen. A vízoldékony anyagok (poláros molekulák, ionok) csak akkor jutnak át a sejthártyán, ha van specifikus szállító fehérje a sejthártyában: ioncsatorna az ionok számára, vagy carrier a molekulák számára, az utóbbi esetben facilitált diffúzióról beszélünk. A carriereken keresztül lényegesen kevesebb anyag áramlik át, mint az ioncsatornákon, mivel a molekulák átszállítása során a szállítófehérje a szállított anyagot gyenge kémiai kötésekkel megköti és konformáció‐változást szenved. Az **aktív transzport** energia‐felhasználással jár. Az energia származhat az ATP bomlásából (primer aktív transzport), illetve a szállítófehérjék felhasználhatják a már létező ion‐koncentráció különbséget (jellemzően a nátriumét), ez a szekunder aktív transzport. Aktív transzportban vesznek részt az ionpumpák és egyes carrier (szimporter és antiporter) fehérjék. A nagyobb molekulák, illetve nagyobb mennyiségű anyag átszállítása a sejthártyán endo‐ illetve exocitózis révén történik. **Endocitózis** esetén a sejthártya fokozatosan körülvesz egy nagyobb molekulát vagy sejtet (baktérium, egysejtű parazita, elpusztult sejt -- fagocitózis) vagy az interszticiális folyadék egy cseppjét (pinocitózis), majd magába zárja. Az endocitotikus hólyagok mindig lizoszómákkal egyesülnek, tartalmuk lebomlik, az így keletkezett anyagok újra felhasználódnak a sejtben. **Exocitózis** során a sejt által termelt, szekretoros hólyagocskákba csomagolt anyagok ürülnek, a hólyagocska membránjának a sejthártyával való összeolvadása és megnyílása révén. 23 ***Diffúzió*** Az anyag részecskéi folyamatos mozgásban vannak. A folyadék halmazállapotú anyagok molekulái és ionjai elmozdulnak, egymással ütköznek, ezáltal megváltozik sebességük és a mozgás iránya. Ezt a véletlenszerű (random) mozgást termikus mozgásnak nevezik, mivel intenzitása nő a hőmérséklettel, és csak abszolút 0 fokon (0 Kelvin) szűnik meg. A diffúzió a molekulák véletlenszerű termikus mozgása révén bekövetkező keveredés (**9. ábra**). A diffúzió nem igényel energiaközlést, passzív folyamat.  - **ábra.** Diffúzió. Az ábrán látható edény bal oldali rekeszét vízzel, jobb oldali rekeszét 10%‐os glükóz oldattal töltjük meg (kék vonal). A két rekesz közti válaszfalat t0 időpillanatban eltávolítjuk. Idővel az edény két oldala közti koncentráció‐különbség csökken, a folyamat a teljes kiegyenlítődés irányába halad (piros vonal). Az egységnyi távolságra eső koncentráció‐különbséget (Δc/Δx) koncentráció‐gradiensnek nevezzük. (c -- koncentráció, x -- távolság, t0 -- a kísérlet kezdete, t1 -- egy későbbi pillanat) 24 Két különböző oldat között diffúzió révén létrejövő kicserélődést a molekulavándorlási sebesség jellemzi (mértékegysége mol/s), ami több tényezőtől függ. A molekulavándorlási sebesség nagyobb: - a két oldat közti határfelszín közelében, ahol a koncentráció változása gyors, nagyobb távolságra lassú nagy koncentráció‐különbség esetén, nagy cserefelszín estén. Az összefüggést **Fick** törvénye írja le: - = −*D* ⋅ *A* ⋅ ^Δ^~Δ~*^c^~x~* ~,\ ahol~ *J* a diffúziós sebesség, *A* a cserefelület, *Δc* a koncentráció‐különbség, *Δx* a távolság, *Δc/Δx* a koncentráció‐gradiens, *D* a diffúziós együttható, amely függ az oldószer és az oldott anyag természetétől, a *‐* előjel arra utal, hogy az anyag elvándorlása miatt csökken a koncentráció. Mivel a molekulák vándorlása következtében csökken a koncentráció‐ gradiens, a diffúziós sebesség az idővel csökken. Tehát a teljes kiegyenlítődés a két oldat közt elméletileg létrejöhet, de nagyon hosszú idő alatt. A szervezetben több helyen történik intenzív csere diffúzió révén, pl. az alveolo‐kapilláris válaszfal, a tápcsatorna szintjén, a vörösvértestekben. Ezeken a helyeken a diffúzió hatékonyságának a növelése céljából a cserefelület felszíne és a koncentráció‐különbség nagy, a diffúziós táv kicsi. Azt, hogy milyen távolságra képes hatékonyan eljutni az anyag diffúzió révén, az **Einstein** által leírt összefüggés segítségével határozhatjuk meg: Δ*x* ^2^ = 2 ⋅ *D* ⋅ *t* ~,\ ahol~ ^Δ*x*^ a molekulák által átlagosan megtett távolság az adott irányba, *D* a diffúziós együttható, - az idő - **táblázat.** A diffúziós táv és a diffúzióhoz szükséges idő közötti összefüggés oxigén esetében, a szervezet belső környezetében. **Távolság** **Idő** -------------- ----------------- 1 μm 0,5 ms 10 μm 50 ms 100 μm 5000 ms = 5 s 1 mm 500 s = 8,3 min 1 cm 14,3 h 25 Amennyiben egy kis molekula (O2 vagy glükóz) a szervezet vizes közegében átlagosan 0,5 ms alatt tesz meg 1 μm távolságot, kb. 100 μm távolságra hatékony a diffúzió, vagyis ezen a távolságon belül elhelyezkedő sejteket lehet hatékonyan táplálni diffúzióval (**2. táblázat**). ***Ozmózis*** A sejthártyán nagy mennyiségű víz áramlik át (aquaporinokon, nemspecifikus fehérjéken és egyéb pórusokon át), ám általában a sejtből ki‐ és a sejtbe beáramló víz mennyisége egyensúlyban van, így a sejt térfogata állandó. Bizonyos körülmények között a víz koncentrációja a membrán két oldalán eltérő lehet, ilyenkor nettó vízmozgás alakul ki valamilyen irányba. Az víz koncentráció‐ gradiense miatt egy hártyán keresztül kialakuló vízáramlást ozmózisnak nevezzük. Az ozmózis féligáteresztő hártyán át történő diffúzió. Féligáteresztő (szemipermeábilis) membránon olyan hártyát érünk, amelyen az oldószer (a szervezet esetében a víz) molekulái át tudnak jutni (a transzmembrán fehérjéken keresztül), viszont az oldott anyag számára a hártya nem áteresztő (impermeábilis). Ozmózis esetén mindig két, egymástól hártyával elválasztott oldatról van szó (**10. ábra**). Mivel ebben az esetben sem szükséges energiát közölni a rendszerrel, az ozmózis is passzív cserefolyamat. Mivel az oldott anyag molekulái nem jutnak át a hártyán, a teljes kiegyenlítődés nem jöhet létre. Az oldószer molekuláinak vándorlása miatt létrejövő nyomáskülönbség a további molekulavándorlás ellen hat, azt a nyomást, amely a további oldószer‐molekulák áramlását megakadályozza, az oldat ozmotikus nyomásának nevezzük (**10. ábra**). Az ozmotikus nyomást a **van't Hoff** törvény alapján határozhatjuk meg: *^p^osm* ^=^ *^i^* ^⋅^ *^R^* ^⋅*T*^ ^⋅^ *^c^* ~,\ ahol~ *i* az egy molekula disszociációjából származó részecskék száma *R* az egyetemes gázállandó - az abszolút hőmérséklet (K) *c* a mólkoncentráció A van't Hoff törvény alapján egy oldat ozmotikus nyomása csak az oldott anyag részecskeszámától függ, nem pedig a molekula méretétől, kémiai vagy egyéb tulajdonságaitól. Szintén csak a részecskeszámtól függ egy oldat fagyáspont‐csökkenése, így ez felhasználható az ozmotikus nyomás meghatározásában (többféle oldott anyagot tartalmazó oldatok esetén). 26 - **ábra.** Ozmózis. A cső jobb oldalán víz, bal oldalán glükóz‐oldat található. A két oldatot elválasztó hártyán a vízmolekulák átjuthatnak, a glükóz‐molekulák nem. A vízmolekulák a diffúzió törvényei szerint a nagyobb koncentrációjú helyről (víz) a kisebb koncentrációjú helyre (glükóz oldat) áramlanak, így kialakul a vízmolekulák nettó balról jobbra történő áramlása. Emiatt a bal oldalon a folyadék szintje megemelkedik, a jobb oldalon lecsökken. A folyadékszint különbsége a membrán két oldala közt nyomáskülönbséget hoz létre. A gáztörvény alapján *R* ⋅*T* = 22,4 , így *p~osm~* = 22,4 ⋅ *i* ⋅ *c*. Az egy molekula ---------------------- ----------------- ------- ----------------------------- ------------------- disszociációjából származó részecskék számának és mólkoncentrációnak a szorzatát ozmotikus koncentrációnak nevezzük, mértékegysége az Osmol (Osm). *c~osm~* = *i* ⋅ *c* Ozmózis esetén mindig két oldatról van szó, ha ezek ozmotikus koncentrációja (így ozmotikus nyomása) azonos, a két oldat **izoozmoláris** egymással. Amennyiben a két oldat ozmolaritása különbözik, a töményebb oldat **hiperozmoláris**, a hígabb **hipozmoláris** a másikhoz képest. A klinikai gyakorlatban, helytelenül, az ozmolaritás fogalma helyett a tonicitást használják (izotóniás, hipertóniás, hipotóniás oldatok). A tonicitás az ozmolaritással rokon fogalom, de nem teljesen azonos azzal: tonicitás esetén csak a 27 membránon át nem jutó oldott anyagokat vesszük figyelembe, míg ozmolaritás esetén minden oldott anyagot. A orvostudomány és humán élettan esetében az oldatokat általában a szervezet belső környezetéhez hasonlítjuk. Így egyéb pontosítás nélkül izotóniás oldatnak nevezzük azt az oldatot, melynek ozmolaritása azonos a vérplazmáéval. Ilyen a fiziológiás sóoldat, amelyet 9 g NaCl 1 l vízben való oldásával kapunk. Az oldat koncentrációja így 0,9g/100 ml, vagy 0,154 mol/l. A fiziológiás sóoldat ozmotikus nyomása kiszámítható a van't Hoff törvény alapján: *p~osm~* = 22,4 ⋅ *i* ⋅ *c* = 22,4 ⋅ 2 ⋅ 0.154*atm* = 6,8992*atm* Ez egyben a vérplazma ozmotikus nyomása is. Ha a szervezet sejtjei ennél töményebb (hipertóniás) környezetbe kerülnek, vizet veszítenek és összezsugorodnak. Hígabb (hipotóniás) környezetben a sejtek vizet vesznek fel, megduzzadnak és a sejthártyájuk megrepedhet (**lízis**). A szervezetbe parenterálisan bejuttatott oldatok lehetőleg izotóniásak kell legyenek.  Az intramuscularis vagy subcutan úton bejuttatott folyadékok ozmolaritása minél közelebb kell legyen az izoozmolárishoz, töményebb vagy hígabb oldatok könnyen okoznak sejtkárosodást, irritációt. A véráramba juttatott (intravénásan adott) oldatok a vérben elkeverednek, így kis mennyiség esetén lehetnek hipo‐ vagy hiperozmolárisak. A nagy mennyiségben beadott intravénás oldatok (perfúzió) lehetnek: - izoozmolárisak (izotóniásak) -- vérveszteség, kiszáradás, extracelluláris folyadék‐vesztés esetén, ilyen oldatok: o 0,9%‐os sóoldat (fiziológiás oldat) o 5%‐os glükózoldat o Ringer laktát oldat - hipozmolárisak (hipotóniásak) -- intracelluláris dehydratio (pl. diabéteszes ketoacidózis) esetén, így a víz beáramlik a sejtekbe, ilyen oldatok: o 0,45%‐os sóoldat - hiperozmoláris (hipertóniás) -- növelik a vérplazma és így a keringő vér mennyiségét, ilyen oldatok: o 3%‐os sóoldat - 10%‐os glükóz‐oldat A nem izotóniás perfúziós oldatokat újraélesztés vagy intenzív terápia során alkalmazzuk, mindig szoros ellenőrzés mellett! **per os**, **perorális** -- a szervezetbe szájon át juttatott **parenterális** -- a szervezetbe a tápcsatorna megkerülésével juttatott A szervezetben (egy víztérben/kompartimentumban) felszaporodó anyag ozmotikusan vizet tart vissza, így térfogata megnő. Ez magyarázza például az 28 ozmotikus diurézis kialakulását, ha a vizeletbe nagy mennyiségben kerül egy anyag, illetve a hasmenés kialakulását felszívódási zavar esetén. ***Kolloid-ozmotius nyomás*** A kolloid‐ozmotikus (vagy onkotikus) nyomás alatt a fehérjék ozmotikus nyomását értjük (kolloid = fehérje‐oldat). A hajszálerek falán az endothélsejtek között mikroszkopikus fenesztrációk vannak, amelyeken a kis molekulák átjutnak, a nagyok nem. Az endothélsejtek alatt elhelyezkedő alaphártya rostrendszere is hozzájárul a kapillárisfal szűrő funkciójához. A kis molekulák (melyek molekulatömege kisebb, mint 10 kD), szabadon átjutnak a kapillárisfalon. Ilyenek szervetlen anyagok és a kis szerves molekulák. A nagy tömegű molekulák (molekulatömegük nagyobb, mint 60 kD) egyáltalán nem jutnak át a hajszálér falának fenesztrációin, ide tartoznak a plazmafehérjék. A közepes méretű molekulák (10‐60 kD közt) számára a membrán átjárhatósága egyéb tényezőktől is függ (pl. a molekula elektromos töltése), de a vérplazmában kevés ilyen méretű molekula van. Tehát a kapillárisfal a fehérjék számára szemipermeábilis. Az interszticiális térben viszonylag kevés fehérje van, 50 mg/dl. A fehérjék plazmakoncentrációja normálisan 7‐8 g/dl, ez kis részecskeszámot jelent, ezért viszonylag kis ozmotikus nyomást hoz létre (25 Hgmm), ez a kolloid‐ozmotikus nyomás. Ez a nyomás vízmozgást hoz létre, az intersztíciumból a kapilláris belsejébe vonzza a vizet. A hajszálerek artériás végén a vérnyomás (hidrosztatikai nyomás) értéke 30‐ 35 Hgmm, a vénás végen 10‐15 Hgmm, ez a nyomáskülönbség biztosítja a vér áramlását a kapillárisban. A hidrosztatikai nyomás folyadékot présel ki az ér falán. Az ér azon szakaszain, ahol a hidrosztatikai nyomás nagyobb, mint a kolloid‐ozmotikus nyomás, az érből folyadék áramlik ki (**filtráció**), ahol a kolloid‐ ozmotikus nyomás nagyobb, mint a hidrosztatikai nyomás, ott folyadék áramlik be az érbe az intersztíciumból (**reszorpció**) (**11. ábra**). A filráció és a reszorpció normális körülmények közt egyensúlyban van (ehhez hozzájárul a filtrált folyadék egy részét a szövetközből elszállító nyirokkeringés is). Amennyiben a filtráció fokozódik, a szövetközbe több folyadék áramlik ki, mint amennyi visszaszívódik az érpályába, ödéma (vizenyő) alakul ki. Amennyiben a visszaszívódó folyadék mennyisége nagyobb, mint a filtrálódott folyadéké, kiszáradás (exsiccatio) alakul ki.