Diffusie is wanneer vloeistoffen of gassen zich vermengen door middel van Brownse moleculaire beweging. In het lichaam vindt diffusie plaats voor de uitwisseling van stoffen tussen cellen en voor de uitwisseling van gassen in de longen. Verspreidingsstoornissen in de longen veroorzaken ademhalingsinsufficiëntie.
Wat is diffusie?
Diffusie vindt plaats in het lichaam voor de uitwisseling van stoffen tussen cellen en voor de uitwisseling van gassen in de longen. Diffusie omvat het mengen van stoffen met verschillende concentraties die in direct of indirect contact met elkaar staan door middel van willekeurige eigen bewegingen. De juiste bewegingen van diffusie worden ook wel Brownse moleculaire bewegingen genoemd. Het zijn schokkerige en onregelmatige thermische bewegingen van minuscule deeltjes in gassen en vloeistoffen die alleen microscopisch zichtbaar zijn. De bewegingen zijn genoemd naar de botanicus Robert Brown, die ze voor het eerst observeerde in de 19e eeuw. Verspreiding vindt passief of actief plaats. In de actieve vorm is er ook praten van actief massa overdracht. Het verschilt van passieve diffusie doordat er energie wordt verbruikt. In het menselijk lichaam speelt diffusie een rol bij de uitwisseling van stoffen tussen cellen en de omgeving. Passieve diffusie komt zelden voor in cellen. De actieve vorm is de fysiologische diffusievorm van stoffen door een celmembraan Een selectieve vorm van diffusie komt ook voor in organen zoals de nieren of bij de bloed-hersenen barrière.
Functie en doel
Als u afzonderlijke druppels inkt aan een glas toevoegt water en roer niet, je kunt strepen zien. Na enige tijd echter de water wordt relatief uniform blauw en de strepen verdwijnen. Dit proces wordt ook wel passieve diffusie genoemd, wat de verschillen in concentratie van twee vloeistoffen. De intrinsieke bewegingen van de deeltjes alleen heffen de concentratie verschillen. Dergelijke diffusies kunnen ook optreden tussen gescheiden vloeistoffen. Dit is het geval in het menselijk lichaam, waar membranen stoffen scheiden. Membranen met permeabiliteit voor beide stoffen migreren van een meer geconcentreerde oplossing naar een minder geconcentreerde oplossing. Hun migratie vindt plaats langs de zogenaamde concentratie verloop. Het aantal deeltjes in de eerste vloeistof vertoont in het begin verschillen langs het diffusiepad. In de loop van de diffusie wordt het getal langs het diffusiepad gelijk en treedt er een evenwichtstoestand op. Nadat het evenwicht is opgetreden, hetzelfde aantal moleculen diffunderen door het membraan in elke richting. Aan het einde van de diffusie is de concentratie dus aan beide zijden van het membraan gelijk. Voor passieve diffusie is de poriegrootte van het membraan het belangrijkst, met kleinere deeltjes die eerder passief diffunderen dan grotere. Naast de poriegrootte wordt de diffusiesnelheid ook bepaald door de viscositeit en temperatuur van het oplosmiddel. In het lichaam is diffusie cruciaal voor de uitwisseling van stoffen tussen cellen. De lichaamscellen moeten de concentratie van bepaalde stoffen op peil houden. Volledig concentratie-evenwicht in de context van passieve diffusie zou celdood initiëren. Stoffen hebben daarom de neiging actief in het lichaam te diffunderen tegen de concentratiegradiënt in. Een bekend voorbeeld van de actieve vorm is terug te vinden in de K + / Na + pompen. Bij selectieve diffusie, zoals aangetroffen in het menselijk lichaam in verschillende organen, vertoont het diffusiemembraan alleen permeabiliteit voor geselecteerde stoffen.
Ziekten en kwalen
In de menselijke longen vindt een permanente gasuitwisseling plaats. O2-opname en CO2-afgifte vindt plaats in de longblaasjes. In aanvulling op ventilatie, perfusie, en distributie, speelt diffusie ook een belangrijke rol bij de uitwisseling. Bij respiratoire insufficiëntie zijn er storingen van een of meer van de vier processen die betrokken zijn bij gasuitwisseling. Oorzaken van respiratoire insufficiëntie kunnen variëren. Bijvoorbeeld luchtwegobstructie en centrale of perifere luchtwegen Depressie evenals gewijzigd long morfologie zijn allemaal mogelijke triggers. Als de partiële diffusiestap wordt verstoord, is dit vaak te wijten aan een langere diffusieafstand. Een dergelijke verlenging kan aanwezig zijn in de setting van longontsteking, aspiratie of ARDS. Fibrose, longoedeemof sarcoïdose kan ook de oorzaak zijn. Soms worden diffusiedefecten en bijbehorend ademhalingsfalen ook veroorzaakt door een verkorting van de bloed contacttijd Een dergelijke verkorting treedt bijvoorbeeld op als gevolg van emfyseem, fibrose of bloedarmoede. Echter, bloedvergiftiging of toename van het hartminuutvolume kunnen ook de belangrijkste oorzaken zijn. Wanneer pulmonale diffusiefalen niet te wijten zijn aan een verkorting van bloed contacttijd of een langdurige diffusieafstand, de oorzaak van ademhalingsfalen is waarschijnlijk te wijten aan een verminderd uitwisselingsoppervlak. Het oppervlak voor gasuitwisseling kan bijvoorbeeld worden verkleind door fibrose. Resecties kunnen ook als primaire oorzaak worden beschouwd. Hetzelfde geldt voor atelectase, borstvliesuitstroming, en een hema of pleumotothorax. In sommige gevallen kan een verhoging van de diafragma vermindert ook het oppervlak. Gebruik maken van een diffusietestkan de arts de diffusie in de longen volgen en eventuele afwijkingen identificeren. Steady-state, intra-ademhaling en enkele ademhalingsmethoden zijn allemaal mogelijke tests. De diffusiecapaciteit wordt ofwel bepaald door de concentratie van gassen in de uitgeademde lucht alleen of gecombineerd met een meting van het ademvolume. Diffusiestoornissen kunnen niet alleen de gasuitwisseling in de longen beïnvloeden, maar ook de metabolische uitwisseling van lichaamscellen of selectieve diffusie in organen zoals de nieren. Selectieve diffusie vindt bijvoorbeeld plaats bij de bloed-hersenbarrière, die is ontworpen om de centrale te beschermen zenuwstelsel van schadelijke of nutteloze stoffen. Bij verschillende neurologische aandoeningen kan de bloed-hersenbarrière geeft deze selectieve functie op en laat onechte of zelfs alle stoffen door.
