Ugrás a tartalomhoz

Élettani alapismeretek

Cseri Julianna (2011)

Debreceni Egyetem

1. fejezet - A sejtek belső környezete, homeosztázis

1. fejezet - A sejtek belső környezete, homeosztázis

A szervezet folyadékterei

A szervezet víztartalma

A víz mind szerkezeti, mind funkcionális szempontból jelentős szerepet játszik az emberi szervezetben. Lehet struktúra elem, lehet oldószer, reakcióközeg és reakciópartner. Ez utóbbi azt jelenti, hogy részt vesz a kémiai reakciókban, mint kiindulási anyag vagy végtermék.

Oldószerként a benne oldott anyagokkal diszperz rendszereket képez. Az oldott anyag halmazállapota alapján szuszpenzióról (szilárd oldott anyag) ill. emulzióról (folyékony oldott anyag) beszélünk. Az oldott anyag mérete alapján valódi oldatokat (<1 nm), kolloid oldatokat (1-500 nm) ill. durva diszperz rendszereket (>500 nm) különböztetünk meg. Az emberi szervezetben valamennyi oldatfajta előfordul (pl. a citoplazma valódi oldat és kolloidoldat keveréke).

Az emberi szervezet testtömegének 50-70 %-a víz. Az egyes szervek víztartalma jelentős különbségeket mutat. Míg a zsigeri szervek szervtömegre vonatkoztatott relatív víztartalma 80 % körül mozog, a zsírszövet esetében ez az érték csak 10 %.

Az emberi szervezet víztartalma az életkor függvényében változik. Az újszülött közel 80 %-os relatív víztartalma öregkorra csaknem felére csökken. Adott életkorban a nők adatai általában alacsonyabbak a férfiakénál, ennek oka a női szervezet nagyobb zsírtartalma.

1.1. ábra - A víztartalom változása az életkor függvényében

A víztartalom változása az életkor függvényében

A testfolyadékok kompartmentalizációja

A testfolyadékok egymástól határfelületekkel elválasztott terekben, kompartmentekben találhatók. Azonos kompartmenten belül a kinetikai paraméterek azonosak, a különböző kompartmentek viszont eltérő kinetikai sajátságokkal rendelkeznek. A kompartmentalizáció jelentősége, hogy így a különböző kompartmentekben lezajló biokémiai és egyéb reakciók térben és időben elkülönülhetnek egymástól, azonos kompartmenten belül viszont a folyamatok térben és időben összerendezettekké válnak. A folyadékterek a határfelületeken keresztül egymással érintkeznek, köztük folyamatos anyagkicserélődés történik.

Az intracelluláris térben található a teljes víztartalom 55 %-a, az extracelluláris térben pedig a 45 %-a. Az extracelluláris tér további kompartmentekre osztható: az érpályán belüli, intravazális ill. az érpályán kívüli, extravazális térre. Intravazálisan a sejten kívüli folyadék 25 %-a található, míg az extracelluláris folyadék 75 %-a a sejtek közötti teret tölti ki. Az extravazális tér kinetikai szempontból (diffúziós sebesség) bontható további komponensekre (interstíciális tér, a fibrózus kötőszövet, ill. a csontállomány sejtközötti folyadéktere), melyek között tényleges határfelület nincs. A legtöbb szerv sejtközötti állománya laza struktúrájú, az anyagok diffúziója a teret kitöltő sejtközötti (interstíciális) folyadéktérben gyors. A rostos (fibrózus) kötőszövet és a csontszövet sejtközötti állománya kompaktabb, emiatt a diffúzió lényegesen lassabb. A vérpályába juttatott anyagok a felsorolt extracelluláris “rekeszekben” különböző sebességgel oszlanak meg. Speciális teret képez a transzcelluláris folyadéktér (pl. agy-gerincvelői folyadék), amely az extracelluláris tér többi részétől szorosan illeszkedő sejtek által alkotott határfelülettel van elválasztva, a sejtek aktív közreműködése miatt összetétele jelentősen különbözik az extracelluláris tér többi rekeszében található folyadék összetételétől.

1.2. ábra - A víztartalom megoszlása

A víztartalom megoszlása

A kompartmentek csatolása

A különböző kompartmentek egymással kapcsolatban vannak, köztük folyamatos anyagkicserélődés zajlik. A vérplazma nyitottá teszi a rendszert olyan értelemben, hogy a vér kapcsolatot biztosít az alveoláris levegővel a légzés kapcsán, a tápcsatornával a felszívódás révén, salakanyagokat távolít el a veseműködés során, és anyagkicserélődés történhet a bőrön keresztül is.

1.3. ábra - A kompartmentek kapcsolatai

A kompartmentek kapcsolatai

A folyadéktereket határoló határfelületek

A kompartmentek közötti anyagkicserélődést a határfelületek sajátságai determinálják.

Az intra- és extracelluláris tér között a sejtmembrán képez összeköttetést és egyúttal barrierként is viselkedik. A különböző anyagok a lipid kettősrétegen vagy az ioncsatornákon keresztül diffúzióval transzportálódhatnak, illetve szállítómolekulák közvetítésével juthatnak át a sejthártyán.

A sejtmembrán:

  • szabadon átjárható a víz számára

  • szabadon átjárható a lipidoldékony anyagok számára (CO2, O2)

  • szelektíven átjárható a kisméretű ionok számára

  • átjárhatatlan (impermeábilis) a kolloidok (fehérjék) számára

A sejtmembrán nagy vízpermeabilitásának következménye az, hogy a sejt és a környezete között ozmotikus egyensúly alakul ki, a sejt ozmométerként viselkedik. A víz mozgását a kompartmentek közötti ozmotikus koncentrációkülönbségek hozzák létre.

Az ionokkal szemben megmutatkozó szelektív permeabilitásból és a fehérjékkel szemben fennálló impermeabilitásból fakad a diffuzibilis ionok egyenlőtlen megoszlása az intra- és az extracelluláris tér között, ami a membrán két oldala között potenciálkülönbséget okoz (membránpotenciál). A jelenséget a továbbiakban részletesebben is tárgyaljuk.

Az intersticium és az intravazális tér között a kapillárisok egyetlen sejtrétegből felépülő fala alkot határfelületet.

A kapillárisfal:

  • permeábilis vízre

  • permeábilis kismolekulájú anyagokra (Na+, K+, Cl-, glükóz, aminosavak, stb.)

  • impermeábilis a makromolekulákra (kolloidok)

A lipidoldékony anyagok a sejteken keresztül diffundálnak, a vízoldékony anyagok pedig a sejtek közötti pórusokon keresztül vándorolnak.  A víz számára mindkét lehetőség adott, tehát az ozmotikus különbségek a szabad vízmozgás miatt az intra- és az extravazális tér között is gyorsan kiegyenlítődnek. Összességében elmondhatjuk, hogy a szervezet valamennyi folyadéktere egymással ozmotikus egyensúlyban van, az átmeneti egyensúlybomlás nagyon rövid idő alatt megszűnik. Amennyiben valamely kompartmentben olyan anyag szaporodik fel, amire nézve a határoló felület nem permeábilis, a kompartment nagysága (a benne található oldat térfogata) megnő más kompartmentek rovására, vagyis a teljes vízmennyiség újraelosztódása következik be. A diffuzibilis anyagok koncentrációja az intra- és az extravazális térben azonos. A csontszövet és a fibrózus kötőszövet extracelluláris terének összetétele sem különbözik a többi szerv intersticiális folyadékának összetételétől. A transzcelluláris folyadékok – keletkezésük módja miatt – speciális ionösszetétellel bírnak.