Osmolalność, osmolarność i homeostaza płynów

Osmolalność, osmolarność i homeostaza płynów

W stanie ustalonym, nasza całkowita zawartość wody w organizmie i zawartość soli pozostają stałe. Zwiększenie lub zmniejszenie spożycia wody i soli jest równoległe z równoważną zmianą w nerkowym wydalaniu wody i soli.Homeostaza jest osiągana poprzez proces filtracji kłębuszkowej osocza w celu wytworzenia ultrafiltratu. Kanaliki następnie przetwarzają ten ultrafiltrat tak, że końcowe natężenie przepływu moczu i wydalanie rozpuszczalników spełniają homeostatyczne potrzeby organizmu.

Osmolalność i osmolarność są pomiarami stężenia rozpuszczalnika w roztworze. W praktyce istnieje znikoma różnica między wartościami bezwzględnymi różnych pomiarów. Z tego powodu oba terminy są często używane zamiennie, mimo że odnoszą się do różnych jednostek miary.

Osmolalność

Osmolalność jest oszacowaniem stężenia osmolarnego osocza i jest proporcjonalna do liczby cząsteczek na kilogram rozpuszczalnika; jest wyrażana jako mOsmol/kg (jednostką SI jest mmol/kg, ale mOsmol/kg jest nadal szeroko stosowany). Jest to jednostka używana, gdy wartości są mierzone przez laboratorium. Osmolalność jest mierzona w laboratoriach klinicznych za pomocą osmometru – albo osmometru z depresją punktu zamarzania, albo osmometru z depresją ciśnienia pary. Normalna osmolalność płynu pozakomórkowego wynosi 280-295 mOsmol/kg.

Osmolarność

Osmolarność jest szacunkową oceną stężenia osmolarnego osocza i jest proporcjonalna do liczby cząsteczek na litr roztworu; jest wyrażana w mmol/L. Jest to wartość używana, gdy wyprowadzana jest wartość obliczeniowa.

Jest ona wyprowadzana z mierzonych stężeń Na+, K+, mocznika i glukozy. Osmolarność jest niewiarygodna w różnych stanach chorobowych – np. w pseudohyponatremii, takiej jak hiperlipidemia w zespole nerczycowym lub hiperproteinemii.

Do obliczenia osmolarności można użyć następujących równań:

Osmolarność obliczona = 2 (Na+) + 2 (K+) + Glukoza + Mocznik (wszystko w mmol/L); LUB Osmolarność obliczona = 2 (Na+) + Glukoza + Mocznik (wszystko w mmol/L).

Podwojenie sodu uwzględnia jony ujemne związane z sodem, a wyłączenie potasu w przybliżeniu pozwala na niepełną dysocjację chlorku sodu.

Termin osmolarność został w dużej mierze zastąpiony przez osmolalność, nawet podczas omawiania obliczonych wartości. Osmolalność jest używana w pozostałej części tego artykułu.

Przerwa osmotyczna

Przerwa osmotyczna (zwana również przerwą osmolalną) jest arbitralną miarą różnicy między rzeczywistą osmolalnością (mierzoną przez laboratorium) a obliczoną osmolalnością. Zazwyczaj wynosi ona mniej niż 10-15 mOsmol/kg (zakres ten można sprawdzić w lokalnym laboratorium). W przypadku, gdy luka osmotyczna jest zwiększona, wskazuje to na obecność innych osmotycznie aktywnych rozpuszczalników, które nie są brane pod uwagę w obliczonej osmolalności – np. przy spożyciu metanolu lub glikolu etylenowego.

Kliniczne znaczenie osmolalności

Jako że błony komórkowe są ogólnie swobodnie przepuszczalne dla wody, osmolalność płynu zewnątrzkomórkowego (ECF) jest w przybliżeniu równa osmolalności płynu wewnątrzkomórkowego (ICF). Dlatego osmolalność osocza jest przewodnikiem do osmolalności wewnątrzkomórkowej.

Jest to ważne, ponieważ pokazuje, że zmiany w osmolalności ECF mają duży wpływ na osmolalność ICF – zmiany, które mogą powodować problemy z normalnym funkcjonowaniem komórek i objętością (mogą nawet wywoływać cytolizę).

• W normalnych ludziach, zwiększona osmolalność we krwi będzie stymulować wydzielanie hormonu antydiuretycznego (ADH). Skutkiem tego będzie zwiększona reabsorpcja wody, bardziej zagęszczony mocz i mniej zagęszczone osocze krwi. Cukrzyca jest stanem spowodowanym przez niedostateczne wydzielanie lub niewrażliwość na działanie ADH. Podwyższenie może być związane ze śmiertelnością z powodu udaru mózgu.
• Niska osmolalność surowicy będzie tłumić uwalnianie ADH, co spowoduje zmniejszenie reabsorpcji wody i bardziej skoncentrowane osocze.
• Zwiększenie osmolalności osocza o zaledwie 2% do 3% spowoduje silne pragnienie picia. Zmiana o 10% do 15% objętości krwi i ciśnienia tętniczego jest wymagana do wywołania tej samej reakcji.

ADH

Nerki kontrolują wydalanie wody w dużej mierze poprzez ADH – polipeptyd wydzielany przez komórki nad- i przyśrodkowe podwzgórza, których aksony kończą się w tylnej części przysadki mózgowej. Jego okres półtrwania wynosi 5-20 minut, co pozwala na szybką adaptację do wahań osmolalności osocza. Wydzielanie ADH jest kontrolowane przez osmoreceptory i baroreceptory. Chociaż organizm będzie próbował kontrolować osmolalność bardziej niż objętość, jeśli objętość spadnie niebezpiecznie nisko, nerki będą oszczędzać wodę kosztem osmolalności, tzn. nawet jeśli oszczędzanie wody zmniejszy osmolalność płynów ustrojowych.

Innymi czynnikami kontrolującymi są czynniki nieosmotyczne (narkotyki, ból, stres, nikotyna, chloropropamid, cytoxan, klofibrat, karbamazepina, nudności, angiotensyna II) oraz czynniki hamujące uwalnianie – np. etanol, hipotermia i przedsionkowy peptyd natriuretyczny.

Pomiary

• Osmolalność osocza – to badanie jest zwykle zlecane w celu zbadania hiponatremii. Luka osmotyczna może być również wymagana w przypadku podejrzenia obecności środków osmotycznie czynnych, takich jak mannitol i glicyna (substancja chemiczna stosowana w płynach do irygacji chirurgicznej).
• Osmolalność moczu – jest często zlecana razem z osmolalnością osocza w celu ułatwienia diagnostyki – patrz tabela poniżej.
• Osmolalność stolca – może pomóc w ocenie przewlekłej biegunki, która nie wydaje się być spowodowana zakażeniem bakteryjnym lub pasożytniczym, tzn. stolec może zawierać substancję osmotycznie czynną (np. środek przeczyszczający). Luka osmotyczna stolca może być również obliczana.

Ta tabela ma charakter orientacyjny. Wpływ na osmolalność surowicy i moczu może się różnić w zależności od indywidualnej sytuacji klinicznej – np. hipernatremia może powodować zmniejszoną osmolalność moczu, a hiponatremia może powodować niewłaściwie zwiększoną osmolalność moczu.

.