diffusie

Van diffusie is wanneer vloeistoffen of gassen zich vermengen door middel van Brownse moleculaire bewegingen. Diffusie vindt plaats in het lichaam voor de uitwisseling van stoffen in de cellen en voor gasuitwisseling in de longen. Diffusiestoornissen in de longen veroorzaken ademhalingsinsufficiëntie.

Wat is de verspreiding?

Tijdens diffusie mengen willekeurige bewegingen van hun eigen verschillende geconcentreerde stoffen die in direct of indirect contact met elkaar staan. De intrinsieke bewegingen van diffusie zijn ook bekend als Brownse moleculaire bewegingen. Dit zijn schokkerige en onregelmatige warmtebewegingen van minuscule, slechts microscopisch zichtbare deeltjes in gassen en vloeistoffen. De bewegingen zijn genoemd naar de botanicus Robert Brown, die ze voor het eerst zag in de 19e eeuw.

Verspreiding vindt passief of actief plaats. Bij de actieve vorm is er ook sprake van een actief massatransport. Het verschilt van passieve diffusie doordat het energie gebruikt.

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 vindt ook plaats in organen zoals de nieren of bij de bloed-hersenbarrière.

Functie en taak

Als u afzonderlijke inktdruppels in een glas water doet en niet roert, kunt u strepen zien. Na een tijdje wordt het water echter relatief egaal blauw en verdwijnen de strepen. Dit proces wordt ook wel passieve diffusie genoemd, waarbij de concentratieverschillen tussen twee vloeistoffen worden gecompenseerd. Alleen al de zelfbewegingen van de deeltjes heffen de concentratieverschillen op.

Dergelijke diffusies kunnen ook plaatsvinden tussen gescheiden vloeistoffen.Dit is het geval in het menselijk lichaam, waar membranen de stoffen van elkaar scheiden. Membranen met permeabiliteit voor een van de twee stoffen migreren van een meer geconcentreerde oplossing naar een minder geconcentreerde oplossing. Uw migratie vindt plaats langs de zogenaamde concentratiegradiënt. Het aantal deeltjes in de eerste vloeistof vertoont in het begin nog verschillen langs het diffusiepad. Tijdens de diffusie balanceert het getal op het diffusiepad en treedt er een evenwichtstoestand op. Nadat het evenwicht is bereikt, diffundeert hetzelfde aantal moleculen in elke richting door het membraan. Aan het einde van de diffusie is de concentratie aan beide zijden van het membraan gelijk.

De poriegrootte van het membraan is cruciaal voor passieve diffusie, waarbij kleinere deeltjes passiever diffunderen dan grotere. De diffusiesnelheid wordt niet alleen bepaald door de poriegrootte maar ook door de viscositeit van het oplosmiddel en de temperatuur.

In het lichaam is diffusie cruciaal voor de uitwisseling van stoffen tussen cellen. De lichaamscellen moeten de concentratie van bepaalde stoffen op peil houden. De volledige concentratie-egalisatie in de context van passieve diffusie zou celdood induceren. Stoffen hebben daarom de neiging om actief in het lichaam te diffunderen tegen de concentratiegradiënt in.

Een bekend voorbeeld van de actieve vorm is te zien in de K + / Na + pompen. Bij selectieve diffusie, zoals te vinden in verschillende organen in het menselijk lichaam, vertoont het diffusiemembraan alleen permeabiliteit voor geselecteerde stoffen.

Uw medicatie vindt u hier

Ziekten en aandoeningen

Er is een permanente gasuitwisseling in de menselijke longen. O2-opname en CO2-afgifte vinden plaats in de longblaasjes. Naast ventilatie, perfusie en distributie speelt ook diffusie een belangrijke rol bij de uitwisseling. Bij respiratoire insufficiëntie zijn er aandoeningen van een of meer van de vier processen die betrokken zijn bij gasuitwisseling.

Er zijn veel oorzaken van ademhalingsfalen. Zowel een obstructie van de luchtwegen en een centrale of perifere ademhalingsdepressie als bijvoorbeeld een veranderde longmorfologie zijn mogelijke triggers. Als de gedeeltelijke diffusiestap wordt verstoord, is dit vaak te wijten aan een uitgebreid diffusiepad. Zo'n verlenging kan aanwezig zijn in de context van longontsteking, aspiratie of ARDS. Fibrose, longoedeem of sarcoïd kunnen ook de oorzaak zijn.

Soms worden diffusiestoornissen en een daarmee samenhangend ademhalingsfalen ook veroorzaakt door een verkorting van de bloedcontacttijd. Dergelijke verkortingen treden bijvoorbeeld op door emfyseem, fibrose of bloedarmoede. Sepsis of een toename van het hartminuutvolume zijn echter ook mogelijke hoofdoorzaken.

Als een diffusiestoornis van de longen niet te wijten is aan een verkorting van de bloedcontacttijd noch aan een langere diffusieafstand, is de oorzaak van het ademhalingsfalen waarschijnlijk te wijten aan een verminderd uitwisselingsoppervlak. Door bijvoorbeeld fibrose kan het oppervlak voor de gastenuitwisseling worden verkleind. Resecties zijn ook een mogelijke primaire oorzaak. Hetzelfde geldt voor atelectase, pleurale effusie en een hema of pleumotothorax. Onder bepaalde omstandigheden verkleint een verhoogd diafragma ook het oppervlak.

Met behulp van een diffusietest kan de arts de diffusie in de longen begrijpen en eventuele storingen identificeren. Zowel de steady-state als de intra-adem- en enkele-ademhalingsmethoden kunnen als tests worden gebruikt. De diffusiecapaciteit wordt ofwel alleen bepaald via de concentratie van de gassen in de uitgeademde lucht, ofwel gecombineerd met een meting van de getijdenvolumes.

Diffusiestoornissen kunnen niet alleen de gasuitwisseling in de longen beïnvloeden, maar ook de uitwisseling van stoffen in de lichaamscellen of selectieve diffusie in organen zoals de nieren. Een selectieve diffusie vindt bijvoorbeeld plaats bij de bloed-hersenbarrière, die het centrale zenuwstelsel moet beschermen tegen schadelijke of onbruikbare stoffen. Bij verschillende neurologische aandoeningen geeft de bloed-hersenbarrière deze selectieve functie op en laat het valse of zelfs alle stoffen door.