Osmose bedeutet, dass Wasser durch eine Membran in einen Bereich fließt, in dem sich eine höhere Konzentration eines gelösten Stoffes befindet, für den die Membran undurchlässig ist. Wasser bewegt sich aufgrund von Diffusion einen Konzentrationsgradienten hinunter.
Alle Flüssigkeits-Kompartimente im Körper sind isotonisch, da die Wasserbewegung durch die Zellmembranen schnell und leicht erfolgt. Die resultierende Wasserverteilung zwischen den Kompartimenten ist im Wesentlichen das Ergebnis dieser Wasserbewegung über die Membranen.
Was bestimmt die Verteilung des Gesamtkörperwassers
zwischen der ICF & und der ECF?
Angenommen, die Zellen enthalten eine konstante Menge an gelösten Stoffen, die der ICF eine gewisse Tonizität verleihen. Wasser kann Zellmembranen leicht durchdringen, so dass:
Der intrazelluläre Tonus muss immer gleich dem EKF-Tonus sein.
Wenn die gelösten Stoffe in der Zelle konstant sind, dann bestimmt der EKF-Tonus (der variieren kann), wie viel Wasser in die Zelle eintritt. Wasser tritt ein, bis der osmolare Gradient aufgehoben ist. Die extrazelluläre Tonizität bestimmt die relative Verteilung des gesamten Körperwassers zwischen der ICF und der ECF. Wenn die ECF-Tonizität ansteigt, dann würde Wasser aus der Zelle herauswandern und das extrazelluläre Volumen würde auf Kosten des intrazellulären Volumens zunehmen. Dies ist die Grundlage für die Verwendung einer hypertonen Infusion, wie z. B. 20% Mannitol, um das intrazelluläre Volumen zu verringern: Dieser Effekt tritt in allen Zellen auf, aber das Zielorgan ist normalerweise das Gehirn. Wenn die ECF-Tonizität verringert wird, gilt die umgekehrte Situation.
Was bestimmt die ECF-Tonizität? Na+ und obligat assoziierte Anionen sind für etwa 92 % der ECF-Tonizität verantwortlich. Na+ ist aufgrund seiner geringen Membranpermeabilität und der Natriumpumpe ein effektives Osmol über die Zellmembran, die zusammen das Na+ aus dem EKF effektiv ausschließen. Die relativen Volumina (d.h. die Verteilung) des Wassers zwischen der ICF und der ECF können als durch die ECF bestimmt angesehen werden !
Das heißt: Wenn der Gehalt an intrazellulären gelösten Stoffen konstant ist, dann:
Die Verteilung des TBW zwischen der ECF und der ICF wird durch die ECF bestimmt.
Wenn z. B. die ECF ansteigt (bei konstantem Gesamtkörperwasser), dann nimmt das ECF-Volumen zu (und das ICF-Volumen nimmt um den gleichen Betrag ab).
Die Annahme, dass der intrazelluläre Inhalt konstant ist, ist nicht immer richtig (diskutiert in Abschnitt 6.2), aber diese besonderen Umstände beeinträchtigen die allgemeine Schlussfolgerung hier nicht wesentlich.
Was bestimmt die Verteilung der ECF zwischen der IVF & und der ISF?
Die andere wichtige Flüssigkeitsaufteilung ist die zwischen intravaskulärer Flüssigkeit und interstitieller Flüssigkeit. Die Kapillarmembran ist die relevante semipermeable Membran, die hier zu betrachten ist. Wasser und Elektrolyte können alle diese Membran leicht durchqueren. Alle Elektrolyte und andere niedermolekulare Spezies sind unwirksam, wenn es darum geht, eine osmotische Kraft über diese Membran auszuüben.
Plasma enthält eine geringe Menge an großmolekularen Teilchen (Kolloide, meist Proteine), die nur etwa ein halbes Prozent zur Gesamtosmolalität des Plasmas beitragen. Diese Proteine haben nur eine sehr begrenzte Permeabilität durch die Kapillarmembran. Da die Proteine die einzigen Verbindungen sind, die eine osmotische Kraft über die Kapillarmembran ausüben können, machen sie die gesamte osmotische Kraft aus, die über diese Membran ausgeübt wird. Die Tatsache, dass die Proteinkonzentration des ISF geringer ist, bedeutet, dass es einen osmotischen Gradienten über die Kapillarmembran gibt. Dieser Gradient wird gewöhnlich als „onkotischer Druckgradient“ bezeichnet. Der Begriff Tonizität wird in diesem Zusammenhang selten verwendet. wegen möglicher Verwechslungen, da Tonizität meist in Bezug auf die Zellmembran diskutiert wird. Dieser onkotische Gradient ist zusammen mit dem hydrostatischen Druckgradienten die Hauptdeterminanten für die relative Verteilung des EKF zwischen Plasma und ISF. Dieses Konzept wird als Starling’sche Hypothese bezeichnet.
Zusammenfassung: Einige Regeln der Wasserkontrolle im Körper
1. Wasser durchquert (die meisten) Zellmembranen leicht
2. Die intrazelluläre Osmolalität muss immer gleich der extrazellulären Osmolalität sein
3. Die extrazelluläre Osmolalität wird effektiv durch die EZF bestimmt
4. Die EZF bestimmt das Volumen der EZF
5. Osmorezeptor-Kontrolle der Osmolalität ist empfindlich und leistungsfähig, so dass ECF konstant gehalten wird
6. Gesamtkörperlösung ist relativ konstant