Difusioon on siis, kui vedelikud või gaasid segunevad Browni molekulaarse liikumise abil. Kehas toimub difusioon ainete vahetamiseks rakkude vahel ja gaaside vahetamiseks kopsudes. Difusioonihäired kopsudes põhjustavad hingamispuudulikkust.
Mis on difusioon?
Difusioon toimub kehas ainevahetuseks rakkude vahel ja gaaside vahetamiseks kopsudes. Difusioon hõlmab erineva kontsentratsiooniga ainete segamist, mis on juhuslike õigete liikumiste kaudu üksteisega otseses või kaudses kontaktis. Õigeid difusiooni liikumisi nimetatakse ka Browni molekulaarseteks liikumisteks. Need on väikeste osakeste tõmblevad ja ebaregulaarsed termilised liikumised gaasides ja vedelikes, mis on nähtavad ainult mikroskoopiliselt. Liikumised on nimetatud botaanik Robert Browni järgi, kes jälgis neid esimest korda 19. sajandil. Difusioon toimub kas passiivselt või aktiivselt. Aktiivses vormis on ka rääkima aktiivsest mass üleandmine. Passiivsest difusioonist erineb see selle poolest, et energiat kulutatakse. Inimese kehas on difusioonil roll ainete vahetamisel rakkude ja keskkonna vahel. Rakkudes esineb passiivset difusiooni harva. Aktiivne vorm on ainete füsioloogiline difusioonivorm a kaudu rakumembraan. Difusiooni selektiivne vorm esineb ka sellistes elundites nagu neerud või veri-aju tõke.
Funktsioon ja eesmärk
Kui lisate klaasile üksikuid tilka tinti vesi ja ärge segage, võite jälgida triibulisi jooni. Mõne aja pärast aga vesi muutub suhteliselt ühtlaseks siniseks ja triibud kaovad. Seda protsessi nimetatakse ka passiivseks difusiooniks, mis kompenseerib erinevused kontsentratsioon kahest vedelikust. Ainuüksi osakeste sisemised liikumised tühistavad kontsentratsioon erinevused. Selliseid difusioone võib esineda ka eraldatud vedelike vahel. Nii on see inimkehas, kus membraanid eraldavad aineid. Mõlemat ainet läbilaskvad membraanid migreeruvad kontsentreeritumast lahusest vähem kontsentreeritud lahusesse. Nende ränne toimub mööda nn kontsentratsioon gradient. Osakeste arv esimeses vedelikus näitab difusiooni alguses erinevusi. Difusiooni käigus difusioonirajal olev arv võrdsustub ja tekib tasakaaluolek. Pärast tasakaalu tekkimist on sama arv molekulid hajub läbi membraani igas suunas. Seega on difusiooni lõpus kontsentratsioon membraani mõlemal küljel sama. Passiivse difusiooni jaoks on kõige olulisem membraani pooride suurus, väiksemad osakesed hajuvad passiivsemalt kui suuremad. Lisaks pooride suurusele määratakse difusioonikiirus ka lahusti viskoossuse ja temperatuuri järgi. Organismis on difusioon ainete vahetamiseks rakkude vahel ülioluline. Keha rakud peavad säilitama teatud ainete kontsentratsiooni. Kontsentratsiooni täielik tasakaal passiivse difusiooni kontekstis algataks rakusurma. Seetõttu kipuvad ained organismis aktiivselt difundeeruma kontsentratsiooni gradiendi suhtes. Aktiivse vormi tuntud näidet saab jälgida K + / Na + pumpades. Selektiivse difusiooni korral, nagu seda leidub inimkehas erinevates organites, näitab difusioonmembraan läbitavust ainult valitud ainete suhtes.
Haigused ja vaevused
Inimese kopsudes toimub püsiv gaasivahetus. O2 omastamine ja CO2 vabanemine toimub kopsude alveoolides. Lisaks ventilatsioon, perfusiooni ja jaotus, levitamisel on oluline roll ka difusioonil. Hingamispuudulikkuse korral esinevad gaasivahetusega seotud ühe või enama neljast protsessist tulenevad häired. Hingamispuudulikkuse põhjused võivad olla erinevad. Näiteks hingamisteede obstruktsioon ja tsentraalsed või perifeersed hingamisteed depressioon samuti muudetud kops morfoloogia on kõik võimalikud käivitajad. Kui osaline difusioonietapp on häiritud, on see sageli tingitud pikenenud difusioonidistantsist. Selline pikenemine võib esineda kopsupõletik, püüdlus või ARDS. Fibroos, kopsu tursevõi sarkoidoos võib olla ka põhjus. Mõnikord on difusiooni defektid ja sellega seotud hingamispuudulikkus tingitud ka lühenemisest veri kontaktaeg. Selline lühenemine toimub näiteks emfüseemi, fibroosi või aneemia. Kuid sepsis või südame väljundvõimsuse suurenemine võib olla ka peamine põhjus. Kui kopsu difusioonirike ei ole tingitud kumbagi lühenemisest veri kontaktaeg või pikenenud difusioonidistants, on hingamispuudulikkuse põhjus tõenäoliselt vähenenud vahetuspinna tõttu. Gaasivahetuse pinda võib vähendada näiteks fibroos. Resektsioone võib pidada ka esmaseks põhjuseks. Sama kehtib ka atelektaas, pleura efusioonja hemat või pleumototooraksit. Teatud tingimustel on diafragma vähendab ka pinda. Kasutades a difusioonikatse, saab arst jälgida difusiooni kopsudes ja tuvastada kõik kõrvalekalded. Püsiseisundi, intra- ja one-breath meetodid on kõik võimalikud testid. Difusioonivõime määratakse kas gaaside kontsentratsiooni abil ainult väljahingatavas õhus või kombineerituna hingamiste mahtude mõõtmisega. Difusioonihäired võivad mõjutada mitte ainult gaasivahetust kopsudes, vaid ka keharakkude metaboolset vahetust või selektiivset difusiooni elundites, näiteks neerudes. Selektiivne difusioon toimub näiteks vere-aju barjäär, mis on mõeldud keskosa kaitsmiseks närvisüsteem kahjulike või kasutute ainete eest. Erinevate neuroloogiliste haiguste korral on vere-aju barjäär loobub sellest selektiivsest funktsioonist ja laseb võlts- või isegi kõigil ainetel läbi minna.
