diffusion

Fra diffusion er når væsker eller gasser blandes ved hjælp af browniske molekylære bevægelser. Diffusion finder sted i kroppen til udveksling af stoffer i cellerne og til gasudveksling i lungerne. Diffusionsforstyrrelser i lungerne forårsager respirationsinsufficiens.

Hvad er diffusionen?

Under diffusion blander tilfældige bevægelser deres egen forskelligt koncentrerede stoffer, der er i direkte eller indirekte kontakt med hinanden. De iboende diffusionsbevægelser er også kendt som browniske molekylære bevægelser. Dette er uønskede og uregelmæssige varmebevægelser af små, kun mikroskopisk synlige partikler i gasser og væsker. Bevægelserne er opkaldt efter botanikeren Robert Brown, der først så dem i det 19. århundrede.

Diffusion finder sted enten passivt eller aktivt. I tilfælde af den aktive form er der også tale om en aktiv massetransport. Det adskiller sig fra passiv diffusion, idet det bruger energi.

I den menneskelige krop spiller diffusion en rolle i udvekslingen af ​​stoffer mellem celler og miljøet. Passiv diffusion forekommer sjældent i celler. Den aktive form er den fysiologiske diffusionsform af stoffer gennem en cellemembran. En selektiv form for diffusion finder også sted i organer såsom nyrerne eller ved blod-hjerne-barrieren.

Funktion & opgave

Hvis du lægger individuelle dråber blæk i et glas vand og ikke rører, kan du se striber. Efter et stykke tid bliver vandet imidlertid relativt ensartet, og stregerne forsvinder. Denne proces er også kendt som passiv diffusion, som kompenserer for forskellene i koncentration mellem to væsker. Selvbevægelsen af ​​partiklerne alene annullerer koncentrationsforskellen.

Diffusioner som denne kan også finde sted mellem separerede væsker.Dette er tilfældet i den menneskelige krop, hvor membraner adskiller stoffer fra hinanden. Membraner med permeabilitet for et af de to stoffer vandrer fra en mere koncentreret opløsning til en mindre koncentreret. Din migration finder sted langs den såkaldte koncentrationsgradient. Antallet af partikler i den første væske viser stadig forskelle langs diffusionsvejen i begyndelsen. I løbet af diffusion balancerer antallet på diffusionsvejen, og der opstår en ligevægtstilstand. Efter at ligevægt er nået, diffunderer det samme antal molekyler gennem membranen i hver retning. I slutningen af ​​diffusionen er koncentrationen den samme på begge sider af membranen.

Membranens porestørrelse er især afgørende for passiv diffusion, hvor mindre partikler diffunderer mere passivt end større. Diffusionshastigheden bestemmes ikke kun af porestørrelsen, men også af opløsningsmidlets viskositet og temperaturen.

I kroppen er diffusion afgørende for udvekslingen af ​​stoffer mellem celler. Kroppens celler skal opretholde koncentrationen af ​​visse stoffer. Den komplette koncentrationsudligning i forbindelse med passiv diffusion ville starte celledød. Stoffer har derfor en tendens til at diffundere aktivt i kroppen mod koncentrationsgradienten.

Et velkendt eksempel på den aktive form kan ses i K + / Na + -pumperne. Ved selektiv diffusion, som det findes i forskellige organer i den menneskelige krop, viser diffusionsmembranen kun permeabilitet for udvalgte stoffer.

Du kan finde din medicin her

Sygdomme og lidelser

Der er en permanent gasudveksling i de menneskelige lunger. O2-optagelse og CO2-frigivelse finder sted i lungerne alveoli. Ud over ventilation, perfusion og distribution spiller diffusion også en vigtig rolle i udvekslingen. Ved respirationsinsufficiens er der forstyrrelser i en eller flere af de fire processer, der er involveret i gasudveksling.

Der er mange årsager til respirationssvigt. Både en hindring af luftvejene og en central eller perifer respiratorisk depression samt en ændret lungemorfologi, for eksempel, er mulige triggere. Hvis det delvise diffusionstrin forstyrres, skyldes dette ofte en udvidet diffusionsvej. En sådan udvidelse kan være til stede i sammenhæng med lungebetændelse, aspiration eller ARDS. Fibrose, lungeødem eller sarkoid kan også være årsagen.

Undertiden er diffusionsforstyrrelser og en tilknyttet respirationssvigt også forårsaget af en forkortelse af blodkontakttiden. Sådanne forkortelser forekommer for eksempel gennem emfysem, fibrose eller anæmi. Sepsis eller en stigning i hjertets output er imidlertid også mulige primære årsager.

Hvis en diffusionsforstyrrelse i lungerne hverken skyldes en forkortelse af blodkontakttiden eller en længere diffusionsafstand, skyldes sandsynligvis respirationsfejl på en reduceret udvekslingsoverflade. Overfladen til gæstudvekslingen kan for eksempel reduceres ved fibrose. Resektioner er også en mulig primær årsag. Det samme gælder atelektase, pleural effusion og en hema eller pleumotothorax. Under visse omstændigheder reducerer en hævet membran også overfladearealet.

Lægen kan bruge en diffusionstest for at forstå diffusionen i lungerne og identificere eventuelle forstyrrelser. Både steady-state, intra-åndedræt og enkelt-åndedrætsmetoder kan anvendes som tests. Diffusionskapaciteten bestemmes enten kun via koncentrationen af ​​gasserne i den udåndede luft eller kombineret med en måling af tidevandsvolumener.

Diffusionsforstyrrelser kan ikke kun påvirke gasudveksling i lungerne, men også udvekslingen af ​​stoffer i kroppens celler eller selektiv diffusion i organer såsom nyrerne. En selektiv diffusion finder for eksempel sted ved blod-hjerne-barrieren, som formodes at beskytte centralnervesystemet mod skadelige eller ubrugelige stoffer. Ved forskellige neurologiske sygdomme opgiver blod-hjerne-barrieren denne selektive funktion og tillader, at falske eller endda alle stoffer passerer.