การควบคุมออสโมซิสและสมดุลไอออน

การควบคุมออสโมซิสและสมดุลไอออนอธิบายว่าปรสิตรักษาสมดุลของปริมาณน้ำและองค์ประกอบไอออนิกในร่างกายได้อย่างไร แม้จะอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมของโฮสต์ที่มีความเข้มข้นของสารละลายแตกต่างจากของเหลวภายในร่างกาย โครงสร้างการขับถ่ายเฉพาะทาง เช่น ระบบโปรโตเนฟรีเดียของพยาธิตัวแบน ทำหน้าที่ควบคุมนี้ไปพร้อมกับการกำจัดของเสียจากการเผาผลาญและยาที่ถูกขับออกมา

Definition

การควบคุมออสโมซิสและสมดุลไอออนในปรสิตคือการรักษาสมดุลทางสรีรวิทยาของปริมาณน้ำในของเหลวในร่างกายและองค์ประกอบไอออนิกภายในสภาพแวดล้อมของโฮสต์ ซึ่งส่วนใหญ่ทำได้โดยโครงสร้างการขับถ่ายที่เชี่ยวชาญ เช่น ระบบโปรโตเนฟรีเดีย (เซลล์เปลวไฟ)

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงวิธีการที่สิ่งมีชีวิตปรสิตควบคุมความดันออสโมติกและความเข้มข้นของไอออนที่สำคัญ โครงสร้างการขับถ่ายและการควบคุมออสโมซิสที่ทำหน้าที่นี้ และวิธีที่หน้าที่เหล่านี้เชื่อมโยงกับการจัดการของเสียและการขับยา เนื้อหานี้จัดทำขึ้นเพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิงทางสรีรวิทยาในสาขาปรสิตวิทยา ไม่ใช่เนื้อหาทางคลินิก

Core questions

• ปรสิตรักษาระดับความเข้มข้นของน้ำและไอออนภายในร่างกายให้คงที่ในของเหลวของโฮสต์ที่มีความเข้มข้นของสารละลายแตกต่างกันได้อย่างไร?
• โครงสร้างใดที่ทำหน้าที่ควบคุมออสโมซิสและการขับถ่ายในพยาธิตัวแบนและพยาธิอื่น ๆ?
• การควบคุมออสโมซิสเชื่อมโยงกับการขับของเสียจากการเผาผลาญและยาอย่างไร?
• เหตุใดระบบขับถ่าย-ควบคุมออสโมซิสจึงมีความสำคัญต่อปฏิสัมพันธ์ระหว่างโฮสต์-ปรสิต?

Key concepts

• ภาวะธำรงดุลของออสโมติกและไอออนิก
• ระบบขับถ่ายแบบโปรโตเนฟรีเดีย (เซลล์เปลวไฟ)
• หน้าที่การขับถ่าย-หลั่ง
• การเชื่อมโยงของการควบคุมออสโมซิส การขับของเสีย และการขับยา
• พื้นผิวการขนส่งของเทกูเมนต์
• ความเข้มข้นของสารละลายในสภาพแวดล้อมของโฮสต์

Mechanisms

ปรสิตต้องรักษาสมดุลของการดูดซึมและการสูญเสียน้ำ และรักษาระดับความเข้มข้นของไอออนให้อยู่ในขีดจำกัดที่ยอมรับได้ แม้จะมีสภาวะออสโมติกของเนื้อเยื่อหรือของเหลวของโฮสต์ที่พวกมันอาศัยอยู่ ในพยาธิตัวแบน เช่น พยาธิใบไม้เลือด ระบบขับถ่ายแบบโปรโตเนฟรีเดียที่สร้างขึ้นจากเซลล์เปลวไฟและท่อขับถ่ายจะรวบรวมของเหลวและส่งออกไปกำจัด ระบบเดียวกันนี้ยังจัดการของเสียไนโตรเจนและการขับยา และเป็นจุดเชื่อมต่อระหว่างปรสิตกับโฮสต์ (Kusel et al., 2009) พื้นผิวของร่างกายส่วนอื่น ๆ เช่น เทกูเมนต์ (tegument) ก็มีส่วนร่วมในการขนส่งน้ำและไอออนด้วย สรีรวิทยาที่กว้างขึ้นของวิธีการที่พยาธิควบคุมสภาพแวดล้อมภายในของพวกมัน รวมถึงด้านออสโมติกและไอออนิก ได้รับการกล่าวถึงในวรรณกรรมชีวเคมีและสรีรวิทยาคลาสสิกเกี่ยวกับพยาธิและพยาธิตัวตืด (Barrett, 1981; Smyth & McManus, 1989) แนวคิดหลักคือการควบคุมออสโมซิสไม่สามารถแยกออกจากการขับถ่ายได้: โครงสร้างที่ควบคุมสมดุลของน้ำและไอออนยังเป็นช่องทางสำหรับการกำจัดของเสียและสารแปลกปลอม (xenobiotic) ด้วย

Clinical relevance

เนื่องจากระบบขับถ่าย-ควบคุมออสโมซิสของปรสิตยังจัดการการขับยาและสร้างส่วนต่อประสานกับโฮสต์ จึงเป็นที่น่าสนใจในการทำความเข้าใจปฏิสัมพันธ์ระหว่างโฮสต์-ปรสิตและการกำจัดสารต้านปรสิต บทความนี้อธิบายสรีรวิทยาดังกล่าวในระดับอ้างอิง และไม่ได้ให้คำแนะนำเกี่ยวกับการให้ยาหรือการรักษา

History

ระบบขับถ่ายแบบเซลล์เปลวไฟ (โปรโตเนฟรีเดีย) ของพยาธิตัวแบนได้รับการอธิบายทางสัณฐานวิทยามาตั้งแต่ยุคปรสิตวิทยาคลาสสิก และตำราสรีรวิทยาและชีวเคมีในศตวรรษที่ 20 เกี่ยวกับพยาธิและพยาธิตัวตืดได้รวบรวมสิ่งที่ทราบเกี่ยวกับการควบคุมน้ำและไอออนของพวกมัน งานวิจัยล่าสุดได้เน้นย้ำว่าระบบขับถ่ายของพยาธิใบไม้เลือดควบคุมการควบคุมออสโมซิส การจัดการของเสีย การขับยา และปฏิสัมพันธ์กับโฮสต์ไปพร้อมกัน (Smyth & McManus, 1989; Barrett, 1981; Kusel et al., 2009)

Key figures

• John Kusel
• John Barrett
• James Desmond Smyth
• Donald McManus

Seminal works

• kusel-2009
• smyth-mcmanus-1989

Frequently asked questions

ปรสิตพยาธิตัวแบนกำจัดน้ำและของเสียได้อย่างไร?

หลายชนิดใช้ระบบโปรโตเนฟรีเดียที่ประกอบด้วยเซลล์เปลวไฟและท่อขับถ่าย ซึ่งควบคุมสมดุลของน้ำและไอออนไปพร้อมกับการกำจัดของเสียจากการเผาผลาญและยาที่ถูกขับออกมา

การควบคุมออสโมซิสแยกจากการขับถ่ายในปรสิตหรือไม่?

โดยทั่วไปแล้วไม่: ในปรสิตเช่นพยาธิใบไม้เลือด โครงสร้างการขับถ่ายเดียวกันที่รักษาสมดุลของน้ำและไอออนยังจัดการของเสียและการขับยาด้วย ดังนั้นหน้าที่ทั้งสองจึงเชื่อมโยงกันทางสรีรวิทยา