Osmosas – speciali difuzijos rūšis; savaiminė tirpiklio (vandens) difuzija į tirpalą pro puslaidę membraną. Jos metu vandens (tirpiklio) molekulės juda į didesnės koncentracijos sritį, t.y. iš mažesnės koncentracijos tirpalo į didesnės koncentracijos tirpalą. Būdamos hipertoninėje aplinkoje, ląstelės netenka vandens, o hipotoninėje aplinkoje jos išburksta. Pagal osmosinį gradientą vyksta ląstelių vandens apykaita.
Tirpiklio (vandens) difuzija vadinama osmosu. Pagrindinė šios difuzijos formos varomoji jėga yra koncentracijos gradientas: grynas vanduo turi daugiau vandens (55,55 mol/l) negu vandeninis tirpalas. Vandens difuzija (osmosas) vyksta veikiant osmosiniam slėgiui, kurį sudaro ištirpusios mažos dalelės, pvz., jonai. Dalis osmosinio slėgio, kurį lemia makromolekulės (koloidai), pvz., baltymai, vadinama koloidų osmosiniu slėgiu. Vanduo pernešamas visuomet pasyviai, veikiant osmosiniam slėgiui.
Vanduo yra pagrindinė žmogaus kūno sudedamoji dalis. Daugiausia vandens yra ląstelėse (2/3), o kita dalis sudaro neląstelinę (ekstraceliulinę) terpę, kurioje didžiausią tūrį (3/4) užima audinių (intersticinis) skystis.
Žmogus vandenį gauna ir išskiria, todėl kasdien pasikeičia apie 5% žmogaus kūno vandens. Vandens išskyrimo keliai:
(1) pro inkstus su šlapimu;
(2) pro odą su prakaitu;
(3) pro plaučius su iškvėpiamu oru ir
(4) pro virškinamajį kanalą su išmatomis.
Išskirtą vandens kiekį kompensuoja su maistu ir gėrimais gaunamas vanduo, kuris rezorbuojamas iš virškinamojo kanalo, daugiausia plonojoje žarnoje.
Vandens pernaša organizme dėl energijos priežasčių yra osmosiškai susijusi su ištirpusiomis medžiagomis. Vyksmai, reguliuojantys kūno skysčių tūrį ir osmosinį slėgį, yra glaudžiai susiję. Šių procesų reguliacijai labai svarbus yra antidiurezinis hormonas (ADH). Vandens kiekį organizme reguliuoja neląstelinės (ekstraceliulinės) terpės pokyčiai, nes reguliuojami neląstelinės terpės osmosinis slėgis ir kraujo tūris. Didžiausia terpė – viduląstelinė (intraceliulinė)- veikiama tik netiesiogiai, esant glaudžiam sąlyčiui su neląsteliniais (ekstraceliuliniais) skysčiais.
Osmosinio slėgio reguliavimas ir osmosinis troškulys.
Osmosinio slėgio reguliavimas palaiko organizmo neląstelinių (ekstraceliulinių) skysčių 290±3 mosmol/l osmosinę koncentraciją. Osmosinį slėgį reguliuoja labai jautrus mechanizmas, reaguojantis net į 1% nuokrypį nuo įprastinės vertės. Į osmosinio slėgio pokyčius reaguoja osmoreceptoriai, esantys vartų venos srityje (kepenyse) ir pogumburyje.
Elektrinis dirginimas arba vietiškas osmosinio slėgio didėjimas pogumburyje, viršreginio ir skilvelio pakraščio branduolių srityje, sukelia troškulį, kuris vadinamas osmosiniu troškuliu, ir antidiurezinio hormono (ADH) sintezę ir išskyrimą. Padidėjusi ADH koncentracija inkstų tolimuosiuose (distaliuosiuose) ir surenkamuosiuose vamzdeliuose didina vandens reabsorbciją. Sumažėjus osmosinei koncentracijai osmoreceptorių srityje, mažėja ADH sintezė ir išskyrimas, tada inkstai pradeda šalinti daugiau vandens.
Skysčių tūrio reguliavimas ir jo reikšmė.
Kintant organizmo skysčių tūriui, osmoreceptoriai nedirginami. Ilgalaikę kraujo tūrio reguliaciją laiduoja tie patys mechanizmai, kurie ilgą laiką padeda reguliuoti arterinį kraujospūdį. Cirkuliuojančio kraujo tūrį, minutinį širdies tūrį, arterinį spaudimą, šlapimo išsiskyrimą ir neląstelinės terpės tūrį reguliuoja bendrieji mechanizmai. Į trumpalaikius pokyčius reaguoja savitieji (specifiniai) tūrio receptoriai, esantys tuščiojoje venoje ir prieširdžiuose. Staigus organizmo skysčių tūrio didėjimas slopina ADH sintezę ir išskyrimą, todėl inkstai išskiria daugiau šlapimo. Sumažėjus tūriui, pvz., nukraujavus, didėja ADH išskyrimas ir mažėja vandens pašalinimas pro inkstus.
Organizmo neląstelinės terpės tūrio mažėjimas visada susijęs su Na+ kiekio mažėjimu, nes neląstelinės terpės Na+ koncentracija yra dešimt kartų didesnė negu viduląstelinės terpės. Į šiuos pokyčius reaguoja renino-angiotenzino-aldosterono sistema, kuri sukelia hipovoleminį troškulį ir skatina Na+ reabsorbciją tolimuosiuose (distaliuosiuose) inkstų vamzdeliuose.
Sumažėjęs osmosinis slėgis ir/arba tūris kartu su padidėjusiu druskų poreikiu ir troškuliu skatina kuo greitesnį druskų ir vandens pasisavinimą ir organizmo skysčių tūrio normėjimą. Vietiška inkstų kraujagyslių vazokonstrikcija ir padidėjęs aldosterono išskyrimas lemia Na+ reabsorbciją inkstuose.
Organizmo skysčių tūrio reguliacijos mechanizmai yra mažiau jautrūs negu osmoreguliaciniai mechanizmai. Jie aktyvinami, kai sumažėjus kraujo tūriui, kyla pavojus arterinio kraujospūdžio pastovumui. Tačiau, gyvybiškai svarbesnė yra organizmo skysčių tūrio reguliacija, kuriai teikiamas pirmumas, pvz., siekiant išlaikyti kraujo tūrį atsiranda troškulys ir išskiriamas ADH, net esant sumažėjusiam osmosiniam slėgiui. Taigi, visi mechanizmai, reguliuojantys arterinį kraujospūdį, yra svarbūs skysčių tūrio reguliacijai.
Susidarius konfliktinei situacijai tarp osmosinio slėgio ir tūrio reguliacijos, pirmumas teikiamas gyvybiškai svarbiai organizmo skysčių tūrio reguliacijai: vanduo geriamas ir ADH išskiriamas, nes stengiamasi išlaikyti kraujo tūrį net tada, kai osmosinis slėgis yra labai sumažėjęs. Tokiais atvejais greitai pabrinksta ląstelės, bet pabrinkimas dažniausiai yra laikinas. Daugelis ląstelių gali pačios reguliuoti savo tūrį, tačiau šio proceso mechanizmas dar nežinomas. Osmosinį slėgį ir su juo susijusią Na+ jonų koncentraciją neląstelinėje terpėje reguliuoja troškulys ir ADH. Jie, nepriklausydami vienas nuo kito, gali reguliuoti homeostazę ir Na+ pasisavinimą. Sutrikimai atsiranda tik tada, kai neveikia abu mechanizmai.
Osmoliališkumas, osmosinis ir onkotinis slėgiai.
Tirpale osmosiškai veiklių dalelių koncentracijai apibrėžti vartojama osmoliariškumo sąvoka (osm/1). Ištirpinę 1 litre vandens 1 mol gliukozės, gauname 1 mol/l koncentraciją ir 1 osm/l osmoliariškumą. Druskos, pvz., NaCl tirpale disocijuoja, todėl 1 mol/l koncentracijos NaCl tirpalo osmoliariškumas yra 2 osm/l. Praktiškai reikšmingesnis yra osmoliališkumas (osm/kg H2O), čia remiantis taisykle matuojama koncentracija tirpiklyje. Pavyzdžiui, kraujo plazmos osmoliališkumas lygus 0,29 osm/kg H2O.
Osmosiškai aktyvios tirpalo sudėtinės dalys sudaro osmosinį slėgį į atrankiają (selektyviąją) membraną, kai ši yra laidi tirpikliui. Tirpalas, turintis vienodą osmoliališkumą su kraujo plazma, tik tada sudaro vienodą osmosinį slėgį su ja (yra jai izotoninis), kai membrana yra atrankiai (selektyviai) laidi. Tirpalai, sudarantys didesnį osmosinį slėgį, vadinami hipertoniniais, o tie, kurie sudaro mažesnį – hipotoniniais.
Osmosinis slėgis turi svarbią reikšmę daugeliui organizmo vietų, t. y. ten, kur ištirpusios medžiagos turi prasiskverbti pro ląstelės membraną (pvz., artimuosiuose (proksimaliuosiuose) inkstų vamzdeliuose), susidaro osmosinis gradientas, todėl vanduo seka paskui jonus. Plazmoje ištirpę makromolekuliniai baltymai sudaro osmosinį slėgį, tai onkotinis, arba koloidų osmosinis slėgis. Kraujagyslių endotelis yra gerai laidus mažos molekulinės masės plazmos sudėtinėms dalims, ir jų osmosinis slėgis praktiškai lygus nuliui, todėl veiklusis osmosinis slėgis labiausiai priklauso nuo baltymų. Be to, jų ir koncentracija plazmoje yra didesnė, palyginti su intersticiumu, todėl jie trukdo plazmos vandeniui skverbtis į tarpląstelinę terpę, t. y. priešinasi filtracijai. Ir dar epitelis yra veiklusis barjeras tarp plazmos ir tarpląstelinės terpės.
Sąntrauka iš: „Žmogaus fiziologija”:vadovėlis/Sudaryt.:Egidijus Kėvelaitis, Michael Illert, Hans Hulthorn. Autoriai:Egidijus Kėvelaitis, Rimvydas Miliauskas, Michael Illert ir kt.-Kaunas KMU leidykla, 2006.-634p.
(T. p. žr. term. Osmosinis slėgis.)