拡散

から 拡散 ブラウン分子運動によって液体または気体が混合するときです。細胞内の物質交換と肺内のガス交換のために、体内で拡散が起こります。肺の拡散障害は呼吸不全を引き起こします。

拡散とは何ですか？

拡散の間、それら自身のランダムな動きは、互いに直接または間接的に接触している異なる濃度の物質を混合します。拡散の固有の運動は、ブラウン運動としても知られています。これらは、気体や液体中の微視的に見える小さな粒子のぎくしゃくした不規則な熱の動きです。ムーブメントは、19世紀に初めて見た植物学者のロバートブラウンにちなんで名付けられました。

拡散は受動的または能動的に行われます。アクティブフォームの場合、アクティブマストランスポートの話もあります。エネルギーを使用するという点でパッシブ拡散とは異なります。

人体では、拡散は細胞と環境との間の物質の交換に役割を果たします。細胞内で受動的拡散が起こることはほとんどありません。活性型は、細胞膜を通過する物質の生理的拡散型です。選択的な形態の拡散は、腎臓などの臓器や血液脳関門でも起こります。

機能とタスク

個別のインク滴をコップ1杯の水に入れてかき混ぜない場合、縞が表示されます。しかししばらくすると、水は比較的均一な青色に変わり、縞は消えます。このプロセスはパッシブ拡散とも呼ばれ、2つの液体間の濃度差を補正します。粒子の自己運動のみで、濃度の違いが相殺されます。

このような拡散は、分離された液体間でも発生します。これは、膜が物質を互いに分離する人体の場合です。 2つの物質の一方に透過性がある膜は、より濃縮された溶液からより濃縮されていない溶液に移動します。移行は、いわゆる濃度勾配に沿って行われます。最初の液体の粒子数は、最初は拡散経路に沿ってまだ違いを示しています。拡散の過程で、数は拡散経路上で釣り合い、平衡状態が発生します。平衡に達した後、同じ数の分子が各方向に膜を通って拡散します。拡散の終わりに、濃度は膜の両側で同じです。

膜の孔径は受動拡散にとって特に決定的であり、小さな粒子は大きな粒子よりも受動的に拡散します。拡散速度は、細孔径だけでなく、溶媒の粘度と温度によっても決まります。

体内では、細胞間の物質交換に拡散が不可欠です。体の細胞は特定の物質の濃度を維持する必要があります。パッシブ拡散のコンテキストで完全な濃度の均一化は、細胞死を開始します。したがって、物質は濃度勾配に反して体内で活発に拡散する傾向があります。

活性型のよく知られた例は、K + / Na +ポンプで見ることができます。人体のさまざまな器官に見られるように、選択的拡散では、拡散膜は選択された物質に対してのみ透過性を示します。

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病気と病気

人間の肺には恒久的なガス交換があります。 O2の取り込みとCO2の放出は肺の肺胞で行われます。換気、灌流および分配に加えて、拡散も交換で重要な役割を果たします。呼吸不全では、ガス交換に関与する4つのプロセスの1つ以上に障害があります。

呼吸不全には多くの原因があります。たとえば、気道の閉塞と中枢性または末梢性呼吸抑制の両方、および変化した肺の形態がトリガーとなる可能性があります。拡散の部分的なステップが妨害される場合、これは拡張された拡散パスが原因であることがよくあります。そのような拡大は、肺炎、誤嚥、またはARDSのコンテキストで存在する可能性があります。線維症、肺水腫、またはサルコイドも原因となります。

時々、拡散障害と関連する呼吸不全は、血液接触時間の短縮によっても引き起こされます。そのような短縮は、例えば、肺気腫、線維症または貧血を通じて起こる。ただし、敗血症または心拍出量の増加も考えられる主な原因です。

肺の拡散障害が血液接触時間の短縮によるものでも、拡散距離の延長によるものでもない場合、呼吸不全の原因はおそらく交換面の減少によるものです。ゲストの交換のための表面は、例えば、線維症によって減らすことができます。切除も考えられる主な原因です。無気肺、胸水、およびヘマまたは胸胸部についても同じことが言えます。特定の状況下では、ダイヤフラムが高くなると表面積も減少します。

医師は拡散テストを使用して、肺の拡散を理解し、障害を特定できます。定常状態、呼吸内、および単一呼吸の両方の方法をテストとして使用できます。 拡散能力は、呼気中のガスの濃度によってのみ決定されるか、一回換気量の測定と組み合わされます。

拡散障害は、肺でのガス交換だけでなく、体の細胞内の物質の交換や腎臓などの臓器での選択的拡散にも影響を及ぼします。選択的拡散は、例えば、中枢神経系を有害または使用できない物質から保護することになっている血液脳関門で起こります。さまざまな神経疾患では、血液脳関門がこの選択的な機能を放棄し、偽の物質またはすべての物質の通過を可能にします。