Γιατί είναι σημαντική η διατήρηση σταθερής της ωσμωτικότητας του πλάσματος και ποιοι μηχανισμοί εμπλέκονται στη διαδικασία αυτή;

Τι είναι η αντιδιουρητική ορμόνη και πως δρα;

Πως ο νεφρός ρυθμίζει την ωσμωτικότητα των υγρών του σώματος και ποιοι μηχανισμοί εμπλέκονται;

Πως τα κύτταρα αμύνονται στις αλλαγές ωσμωτικότητας και γιατί οι απότομες αλλαγές είναι πιο επικίνδυνες;

Οι κύριες ουσίες που καθορίζουν την ωσμωτικότητα του εξωκυττάριου υγρού, συμπεριλαμβανομένου και του πλάσματος είναι τα άλατα νατρίου, η γλυκόζη και η ουρία.

Ένας απλός τύπος υπολογισμού της ωσμωτικότητας του πλάσματος είναι:

Osm = 2 x Pna + Pgl (mg/dl)/18 + BUN(mg/dl)/2.8

Η συγκέντρωση νατρίου πολλαπλασιάζεται επί 2 λόγω της σχεδόν πλήρους διάστασης των αλάτων νατρίου στο πλάσμα (1 μόριο χλωριούχου νατρίου δίνει ένα σχεδόν 1 ιόν νατρίου και 1 ιόν χλωρίου). Η διαίρεση των συγκεντρώσεων γλυκόζης και αζώτου ουρίας γίνονται για τη μετατροπή από mg/dl σε mmol/lt.

Η διατήρηση σταθερής ωσμωτικότητας πλάσματος είναι απαραίτητη για την ομαλή λειτουργία των κυττάρων. Διαταραχές της ωσμωτικότητας επηρεάζουν τον όγκο των κυττάρων, λόγω μετακίνησης ύδατος από ή προς το εσωτερικό τους. Έτσι η υποωσμωτικότητα του πλάσματος τείνει στη δημιουργία  κυτταρικού οιδήματος ενώ η υπερωσμωτικότητα σε συρρίκνωση των κυττάρων. Παρά την ύπαρξη μηχανισμών ρύθμισης του κυτταρικού όγκου, μεγάλες ή απότομες αλλαγές ωσμωτικότητας του πλάσματος έχουν καταστροφικές συνέπειες στη λειτουργία ή και τη ζωή των κυττάρων.

Υπό φυσιολογικές συνθήκες η ωσμωτικότητα πλάσματος διατηρείται σταθερή σε ένα στενό εύρος τιμών. Στη ρύθμισή της συμμετέχουν:

• Ο μηχανισμός της δίψας.
• Η έκκριση αντιδιουρητικής ορμόνης από την οπίσθια υπόφηση (νευροϋπόφηση).
• Ο νεφρός με τη ρύθμιση της ωσμωτικότητας των ούρων, σε συνεργασία όπως αναφέρθηκε, με την αντιδιουρητική ορμόνη.

Η συνδυασμένη δράση του μηχανισμού της δίψας και της αντιδιουρητικής ορμόνης έχουν σαν αποτέλεσμα την προσαρμογή της πρόσληψης και της αποβολής ύδατος σε κάθε διαταραχή της ωσμωτικότητας του πλάσματος και τελικά τη διόρθωση της διαταραχής.

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΔΙΨΑΣ

Χωρίς το αίσθημα της δίψας θα ήταν αδύνατη η διατήρηση της ωσμωτικότητας του πλάσματος και αυτό γιατί ακόμα και με άθικτους τους υπόλοιπους ρυθμιστικούς μηχανισμούς (αντιδιουρητική ορμόνη- συμπυκνωτική ικανότητα νεφρών), ένα ποσό ύδατος απαιτείται για την αποβολή των απαιτούμενων ωσμωλών (περίπου 500 ml/ ημέρα). Ο φυσιολογικός άνθρωπος, βέβαια, συνήθως πίνει πολύ περισσότερο από τον ανωτέρω απαιτούμενο όγκο των 500 ml την ημέρα.

Διαταραχές του υποθαλάμου ή του επιπέδου συνείδησης διαταράσσουν το αίσθημα της δίψας και μπορεί να οδηγήσουν σε σημαντικές διαταραχές ωσμωτικότητας του πλάσματος.

ΑΝΤΙΔΙΟΥΡΗΤΙΚΗ ΟΡΜΟΝΗ

Η αντιδιουρητική ορμόνη (ADH) παράγεται στα νευρικά κύτταρα των υπεροπτικών και παρακοιλιακών πυρήνων του υποθαλάμου και μεταφέρεται με τους νευράξονες των κυττάρων αυτών στην οπίσθια υπόφυση, μέσα σε εκκριτικά κοκκία.

Η έκκρισή της ρυθμίζεται από ωσμωτικά και μη ωσμωτικά ερεθίσματα. Στην κύηση αυξάνεται η έκκρισή της και σε αυτό οφείλεται σε ένα βαθμό η κατακράτηση ύδατος και η μειωμένη ωσμωτικότητα πλάσματος που παρατηρείται από το πρώτο κιόλας τρίμηνο της κύησης. 

Μετά τη έκκρισή της η αντιδιουρητική ορμόνη δρα μέσω σύνδεσης με ειδικούς υποδοχείς. Μέσω των V2 υποδοχέων των κυττάρων των αθροιστικών σωληναρίων, η αντιδιουρητική ορμόνη αυξάνει τη διαπερατότητα των κυττάρων αυτών στο νερό και έτσι προκαλείται η αντιδιουρητική δράση της.

Ανεπάρκεια στην έκκριση ή τη δράση της αντιδιουρητικής ορμόνης οδηγεί σε ανεπάρκεια στη συμπύκνωση των ούρων και την πρόκληση άποιου διαβήτη. Όταν η ανεπάρκεια οφείλεται σε ανεπαρκή έκκριση από τον υποθάλαμο έχουμε τον λεγόμενο κεντρικό άποιο διαβήτη ενώ όταν η βλάβη εντοπίζεται στη δράση της ορμόνης στα αθροιστικά σωληνάρια (αντίσταση στην αντιδιουρητική ορμόνη) προκαλείται ο νεφρογενής άποιος διαβήτης.

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΣΥΜΠΥΚΝΩΣΗΣ ΚΑΙ ΑΡΑΙΩΣΗΣ ΤΩΝ ΟΥΡΩΝ

Καθώς η εξωγενής πρόσληψη ύδατος από τον άνθρωπο δεν είναι συνεχής και επίσης δεν είναι σταθερή, για τη διατήρηση της ωσμωτικότητας κυρίως, αλλά και του όγκου του εξωκυττάριου υγρού πρέπει και η αποβολή ύδατος να προσαρμόζεται στους ρυθμούς πρόσληψης. Αυτό επιτυγχάνεται με την ύπαρξη μηχανισμών συμπύκνωσης και αραίωσης των ούρων. Με τη λειτουργία των μηχανισμών αυτών επιτυγχάνεται η αποβολή μεγάλου όγκου αραιών ούρων μετά λήψη μεγάλης ποσότητας ύδατος, ενώ αντίθετα σε περιόδους στέρησης ύδατος αποβάλλονται με τα ούρα οι ανεπιθύμητες ουσίες στον ελάχιστο απαιτούμενο όγκο.

Υπό φυσιολογικές συνθήκες ο άνθρωπος αποβάλλει καθημερινά με τα ούρα 600 mOsm ουσιών. Με τους μηχανισμούς συμπύκνωσης και αραίωσης των ούρων οι ουσίες αυτές μπορούν να αποβληθούν σε ένα εύρος όγκου ούρων από 500 ml (πυκνά ούρα με ωσμωτικότητα 1200 mOsm/lt) έως 12 λίτρα ( αραιά ούρα με ωσμωτικότητα 50 mOsm/lt).

Η ικανότητα του νεφρού να προσαρμόζει την ωσμωτικότητα και τον όγκο των ούρων στις απαιτήσεις του οργανισμού οφείλεται σε δύο διαδικασίες:

1. στο σύστημα παλίνδρομων πολλαπλασιαστικών ρευμάτων της αγκύλης του Henle που έχει σαν αποτέλεσμα την αραίωση του σωληναριακού υγρού και την δημιουργία υπέρτονου μυελού.
2. στη δράση της αντιδιουρητικής ορμόνης στα αθροιστικά σωληνάρια που επηρεάζει τη διαβατότητα των σωληναρίων αυτών στο ύδωρ. Μετά πρόσληψη ύδατος και μείωση της ωσμωτικότητας του πλάσματος η έκκριση αντιδιουρητικής καταστέλλεται, τα σωληνάρια γίνονται αδιάβατα στο ύδωρ και έτσι αποβάλλονται ούρα με τη χαμηλή ωσμωτικότητα που έχει δημιουργηθεί από το σύστημα των παλίνδρομων πολλαπλασιαστικών ρευμάτων στο σωληναριακό υγρό. Αντίθετα σε στέρηση ύδατος η αύξηση της έκκρισης αντιδιουρητικής ορμόνης αυξάνει τη διαβατότητα των αθροιστικών σωληναρίων στο ύδωρ επιτρέποντας την εξίσωση της ωσμωτικότητας του ενδοσωληναριακού υγρού με τον υπέρτονο μυελό και την αποβολή πυκνών ούρων.

Για την επιτυχή λειτουργία των μηχανισμών συμπύκνωσης και αραίωσης των ούρων απαραίτητες προϋποθέσεις είναι:

• Η ικανοποιητική νεφρική λειτουργία.
• Η διαιτητική πρόσληψη άλατος και πρωτεΐνης, καθώς η ουρία και το χλωριούχο νάτριο είναι οι κύριες ωσμώλες του μυελού. Επί μείωσής τους μειώνεται η συμπυκνωτική ικανότητα των νεφρών.
• Η ικανοποιητική λειτουργία της αντλίας Na-K-2Cl στο ανιόν σκέλος της αγκύλης του Henle. Τα διουρητικά της αγκύλης (φουροσεμίδη) που την αναστέλλουν εμποδίζουν την αραίωση των ούρων καθώς δεν επαναρροφάται χλωριούχο νάτριο από τον αυλό, κυρίως όμως τη συμπύκνωση καθώς δεν δημιουργείται ο υπέρτονος μυελός.
• Η πρόσφορη έκκριση αντιδιουρητικής ορμόνης και η ανταπόκριση των αθροιστικών σωληναρίων σε αυτή.

Η ρύθμιση της ωσμωτικότητας των ούρων σε συνδυασμό με το μηχανισμό της δίψας που ρυθμίζει την πρόσληψη ύδατος, επιτρέπει τη διατήρηση σταθερής ωσμωτικότητας πλάσματος.

ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΗ ΣΕ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΤΟΥ ΕΝΔΟΚΥΤΤΑΡΙΟΥ ΟΓΚΟΥ

Όπως αναφέρθηκε, η ωσμωτικότητα του πλάσματος διατηρείται σταθερή εντός φυσιολογικών ορίων με τη συνεργασία του μηχανισμού της δίψας, της αντιδιουρητική ορμόνης και του νεφρού. Όταν οι ρυθμιστικοί μηχανισμοί αποτύχουν, οι διαταραχές της ωσμωτικότητας του πλάσματος τείνουν να διαταράξουν τον ενδοκυττάριο όγκο, απειλώντας τη λειτουργικότητα και τη βιωσιμότητα των κυττάρων. Οι διαταραχές αυτές απειλούν περισσότερο τα εγκεφαλικά κύτταρα τα οποία ευρισκόμενα στην περιορισμένου όγκου κρανιακή κοιλότητα είναι περισσότερο ευαίσθητα σε αλλαγές του ενδοκυττάριου όγκου. Μεταβολή του όγκου των κυττάρων αυτών κατά 10% μπορεί να επιφέρει τον κυτταρικό θάνατο.

Τα κύτταρα έχουν την ικανότητα μεταβολής της συγκέντρωσης των ενδοκυττάριων ωσμωλών ανάλογα με την εξωκυττάρια ωσμωτικότητα. Έτσι επί μείωσης της ωσμωτικότητας του πλάσματος μειώνουν τις ενδοκυττάριες ωσμώλες και με αυτόν τον τρόπο μειώνεται η είσοδος ύδατος και το κυτταρικό οίδημα. Το αντίθετο (αύξηση των ενδοκυττάριων ωσμωλών) συμβαίνει επί αύξησης της ωσμωτικότητας του πλάσματος ώστε να αποφευχθεί η συρρίκνωση των κυττάρων.

Καθώς οι ανωτέρω μηχανισμοί αναπτύσσονται πλήρως μετά δύο ημέρες περίπου από την εμφάνιση της ωσμωτικής διαταραχής, οξείες αλλαγές της ωσμωτικότητας γίνονται πολύ λιγότερο ανεκτές από τα κύτταρα σε σχέση με τις χρόνιες. Επίσης ταχεία διόρθωση των διαταραχών ωσμωτικότητας μπορεί να έχει καταστροφικές συνέπειες καθώς το κύτταρο χρειάζεται πάλι περίπου δύο ημέρες για να επαναφέρει τις ενδοκυττάριες ωσμωτικές ουσίες στην πρότερη της διαταραχής συγκέντρωση.