Diffusjon er når væsker eller gasser blandes ved hjelp av Brownian molekylær bevegelse. I kroppen oppstår diffusjon for utveksling av stoffer mellom celler og for utveksling av gasser i lungene. Diffusjonsforstyrrelser i lungene forårsaker respiratorisk insuffisiens.
Hva er diffusjon?
Diffusjon forekommer i kroppen for utveksling av stoffer mellom celler og for utveksling av gasser i lungene. Diffusjon innebærer blanding av stoffer i forskjellige konsentrasjoner som er i direkte eller indirekte kontakt med hverandre gjennom tilfeldige riktige bevegelser. De riktige diffusjonsbevegelsene kalles også Brownian molekylære bevegelser. De er rykkete og uregelmessige termiske bevegelser av små partikler i gasser og væsker som kun er synlige mikroskopisk. Bevegelsene er oppkalt etter botanikeren Robert Brown, som først observerte dem på 19-tallet. Diffusjon skjer enten passivt eller aktivt. I den aktive formen er det også snakke av aktive masse overføre. Det skiller seg fra passiv diffusjon ved at energi blir brukt. I menneskekroppen spiller diffusjon en rolle i utvekslingen av stoffer mellom celler og miljøet. Passiv diffusjon forekommer sjelden i celler. Den aktive formen er den fysiologiske diffusjonsformen av stoffer gjennom en cellemembran. En selektiv form for diffusjon forekommer også i organer som nyrene eller i blod-hjerne barriere.
Funksjon og formål
Hvis du legger til individuelle dråper blekk i et glass Vann og ikke rør, kan du observere striper. Etter en stund, men Vann blir relativt jevn blå og stripene forsvinner. Denne prosessen kalles også passiv diffusjon, som kompenserer for forskjellene i konsentrasjon av to væsker. De indre bevegelsene til partiklene alene utelukker konsentrasjon forskjeller. Diffusjoner som dette kan også forekomme mellom separerte væsker. Dette er tilfelle i menneskekroppen, der membraner skiller stoffer. Membraner med permeabilitet for begge stoffer migrerer fra en mer konsentrert løsning til en mindre konsentrert. Migrasjonen deres foregår langs den såkalte konsentrasjon gradient. Antall partikler i den første væsken viser forskjeller langs diffusjonsveien i begynnelsen. I løpet av diffusjonen utjevner tallet seg langs diffusjonsbanen, og en tilstand av likevekt oppstår. Etter at likevekt oppstår, er det samme antall molekyler diffundere gjennom membranen i hver retning. Konsentrasjonen er således på slutten av diffusjonen den samme på begge sider av membranen. For passiv diffusjon er porestørrelsen på membranen viktigst, med mindre partikler som er mer sannsynlig å diffundere passivt enn større. I tillegg til porestørrelse bestemmes diffusjonshastigheten også av løsemiddelviskositet og temperatur. I kroppen er diffusjon avgjørende for utveksling av stoffer mellom celler. Kroppens celler må opprettholde konsentrasjonen av visse stoffer. Fullstendig konsentrasjonsvekt i sammenheng med passiv diffusjon vil initiere celledød. Stoffer har derfor en tendens til å diffundere aktivt i kroppen mot konsentrasjonsgradienten. Et velkjent eksempel på den aktive formen kan spores i K + / Na + -pumpene. Ved selektiv diffusjon, som finnes i menneskekroppen i forskjellige organer, viser diffusjonsmembranen kun permeabilitet for utvalgte stoffer.
Sykdommer og plager
En permanent gassutveksling finner sted i menneskets lunger. O2-opptak og CO2-frigjøring forekommer i lungene. I tillegg til ventilasjon, perfusjon, og distribusjon, diffusjon spiller også en viktig rolle i utvekslingen. Ved respirasjonsmangel er det forstyrrelser i en eller flere av de fire prosessene som er involvert i gassutveksling. Årsaker til respiratorisk insuffisiens kan variere. For eksempel luftveisobstruksjon og sentral eller perifer respiratorisk depresjon så vel som endret lunge morfologi er alle mulige utløsere. Hvis det delvise diffusjonstrinnet blir forstyrret, skyldes dette ofte en lang diffusjonsavstand. En slik forlengelse kan være til stede i omgivelsene til lungebetennelse, aspirasjon eller ARDS. Fibrose, Lungeødemeller sarkoidose kan også være årsaken. Noen ganger er diffusjonsfeil og tilhørende åndedrettssvikt også forårsaket av en forkortelse av blod kontakttid. en slik forkortelse oppstår for eksempel på grunn av emfysem, fibrose eller anemi. Imidlertid sepsis eller økning i hjerteutgang kan også være primære årsaker. Når lungediffusjonsfeil ikke skyldes verken forkortelse av blod kontakttid eller langvarig diffusjonsavstand, er årsaken til åndedrettssvikt sannsynligvis på grunn av redusert utvekslingsflate. Overflatearealet for gassutveksling kan for eksempel reduseres ved fibrose. Reseksjoner kan også betraktes som en hovedårsak. Det samme gjelder for atelektase, pleuravæske, og en hema eller pleumotothorax. Under noen omstendigheter er en høyde på diafragma reduserer også overflaten. Bruker en diffusjonstest, kan legen spore diffusjon i lungene og identifisere eventuelle abnormiteter. Steady-state, intra-breath og single-breath metoder er alle mulige tester. Diffusjonskapasiteten bestemmes enten av konsentrasjonen av gasser i utåndingsluften alene eller kombinert med en måling av pustevolumene. Diffusjonsforstyrrelser kan ikke bare påvirke gassutveksling i lungene, men også metabolsk utveksling av kroppens celler eller selektiv diffusjon i organer som nyrene. Selektiv diffusjon forekommer for eksempel ved blod-hjerne barriere, som er designet for å beskytte sentralen nervesystemet fra skadelige eller ubrukelige stoffer. I forskjellige nevrologiske sykdommer, er blod-hjerne barriere gir opp denne selektive funksjonen og lar falske eller til og med alle stoffer passere.
