اسمولاریته و تونیسیته
اسمولاریته میزان غلظت ذرات حل شده در یک محلول را توصیف میکند، در حالی که تونیسیته تأثیری را توصیف میکند که یک محلول بر حجم سلول در سراسر یک غشای سلولی واقعی دارد. این تمایز اهمیت دارد زیرا هر حلشوندهای که اسمولاریته اندازهگیری شده را افزایش میدهد، لزوماً آب را از طریق غشاها به حرکت در نمیآورد؛ تنها حلشوندههایی که نمیتوانند آزادانه از غشا عبور کنند — اسمولهای مؤثر — تونیسیته و در نتیجه اندازه سلول را تغییر میدهند.
Definition
اسمولاریته (و اسمولالیته که ارتباط نزدیکی با آن دارد) غلظت ذرات فعال اسمزی در یک محلول است، در حالی که تونیسیته اسمولالیته مؤثر است — غلظت حلشوندههایی که نمیتوانند از غشای سلولی عبور کنند و بنابراین تعیین میکنند که آیا آب وارد یا خارج از سلولها میشود و حجم آنها را تغییر میدهد.
Scope
این موضوع تعاریف اسمولاریته، اسمولالیته و تونیسیته، تفاوت بین اسمولهای مؤثر و غیرمؤثر، و چرایی تأثیر این تمایز بر حرکت آب و حجم سلول را پوشش میدهد. این یک مرجع مفهومی برای تفسیر فیزیولوژی مایعات است؛ فرمولهای بالینی برای مدیریت بیمار را ارائه نمیدهد.
Core questions
- تفاوت بین اسمولاریته، اسمولالیته و تونیسیته چیست؟
- چرا فقط اسمولهای مؤثر بر حجم سلول تأثیر میگذارند؟
- یک حلشونده مانند اوره چگونه از سدیم یا مانیتول در اثر اسمزی خود متفاوت است؟
- اسمولالیته پلاسما چگونه از حلشوندههای اصلی آن تخمین زده میشود؟
Key concepts
- اسمولاریته در مقابل اسمولالیته
- تونیسیته (اسمولالیته مؤثر)
- اسمولهای مؤثر و غیرمؤثر
- محلولهای ایزوتونیک، هیپوتونیک و هیپرتونیک
- فشار اسمزی
- اسمولالیته پلاسما و سهم حلشوندههای آن
- شکاف اسمزی
Mechanisms
اسمولاریته تمام ذرات حل شده در واحد حجم را شمارش میکند، اما اثر بیولوژیکی یک محلول به این بستگی دارد که کدام ذرات میتوانند از غشای محدودکننده یک سلول عبور کنند. حلشوندههایی که به یک طرف محدود میشوند (اسمولهای مؤثر، مانند سدیم با آنیونهایش، یا مانیتول) یک گرادیان اسمزی ایجاد میکنند که آب را جذب کرده و حجم سلول را تغییر میدهد و تونیسیته را تعریف میکند. حلشوندههایی که آزادانه در سراسر غشا به تعادل میرسند، مانند اوره، به اسمولالیته اندازهگیری شده اضافه میکنند اما نیروی اسمزی پایدار اعمال نمیکنند و بنابراین تونیسیته را تغییر نمیدهند. نمکهای سدیم اسمولهای مؤثر غالب مایع خارج سلولی هستند، به همین دلیل غلظت سدیم پلاسما اسمولالیته مؤثر را دنبال میکند و به همین دلیل اختلالات غلظت سدیم به عنوان اختلالات تونیسیته و تعادل آب تفسیر میشوند (danziger-2015, adrogue-2000, boron-2017, guyton-hall-2020).
Clinical relevance
تمایز اسمولاریته-تونیسیته توضیح میدهد که چرا اوره خون بالا اسمولالیته اندازهگیری شده را بدون کوچک کردن سلولها افزایش میدهد، در حالی که افزایش مشابه در سدیم یا گلوکز آب را از سلولها خارج میکند. این مدخل استدلال فیزیولوژیکی را منتقل میکند؛ تفسیر بالینی و مدیریت اختلالات اسمولالیته خارج از محدوده آن است.
Evidence & guidelines
مفاهیم در متون فیزیولوژی و الکترولیت و بررسیهای معاصر هموستاز اسمزی استاندارد شدهاند (danziger-2015, boron-2017, guyton-hall-2020)؛ کاربرد آنها در اختلالات سدیم پلاسما در بررسیهای بالینی مانند adrogue-2000 مورد بحث قرار گرفته است.
History
مفهوم ترمودینامیکی فشار اسمزی در اواخر قرن نوزدهم در شیمی فیزیک رسمی شد، و فیزیولوژیستها متعاقباً آن را با غشاهای زنده تطبیق دادند و اسمولالیته اندازهگیری شده مایعات بدن را از اسمولالیته مؤثر آنها (تونیسیته) متمایز کردند، یک اصلاحیه که زیربنای تفسیر مدرن اختلالات سدیم و آب است (boron-2017).
Key figures
- John Danziger
- Mark Zeidel
- Horacio Adrogué
- Nicolaos Madias
Related topics
Seminal works
- danziger-2015
- adrogue-2000
Frequently asked questions
- تفاوت بین اسمولاریته و تونیسیته چیست؟
- اسمولاریته (یا اسمولالیته) تمام ذرات حل شده را شمارش میکند، در حالی که تونیسیته فقط ذراتی را شمارش میکند که نمیتوانند از غشای سلولی عبور کنند و بنابراین در واقع آب را به داخل یا خارج سلولها حرکت میدهند؛ تونیسیته همان اسمولالیته مؤثر است.
- چرا اوره مانند سدیم بر حجم سلول تأثیر نمیگذارد؟
- اوره نسبتاً آزادانه از غشاهای سلولی عبور میکند و در هر دو طرف به تعادل میرسد، بنابراین اگرچه اسمولالیته اندازهگیری شده را افزایش میدهد، اما گرادیان اسمزی پایداری ایجاد نمیکند؛ نمکهای سدیم به فضای خارج سلولی محدود میشوند و بنابراین به عنوان اسمولهای مؤثری عمل میکنند که تونیسیته و حجم سلول را تغییر میدهند.