difusión

De difusión se habla de cuando los líquidos o los gases se mezclan mediante movimientos moleculares brownianos. La difusión tiene lugar en el cuerpo para el intercambio de sustancias en las células y para el intercambio de gases en los pulmones. Los trastornos de difusión en los pulmones provocan insuficiencia respiratoria.

¿Qué es la difusión?

Durante la difusión, los movimientos aleatorios propios mezclan sustancias de diferente concentración que están en contacto directo o indirecto entre sí. Los movimientos intrínsecos de difusión también se conocen como movimientos moleculares brownianos. Estos son movimientos bruscos e irregulares de calor de partículas diminutas, solo microscópicamente visibles, en gases y líquidos. Los movimientos llevan el nombre del botánico Robert Brown, quien los vio por primera vez en el siglo XIX.

La difusión tiene lugar de forma pasiva o activa. En el caso de la forma activa, también se habla de transporte de sustancia activa. Se diferencia de la difusión pasiva en que utiliza energía.

En el cuerpo humano, la difusión juega un papel en el intercambio de sustancias entre las células y el medio ambiente. La difusión pasiva rara vez tiene lugar en las células. La forma activa es la forma de difusión fisiológica de sustancias a través de una membrana celular. También tiene lugar una forma selectiva de difusión en órganos como los riñones o en la barrera hematoencefálica.

Función y tarea

Si coloca gotas individuales de tinta en un vaso de agua y no lo revuelve, verá rayas. Sin embargo, después de un tiempo, el agua se vuelve de un azul relativamente uniforme y las rayas desaparecen. Este proceso también se conoce como difusión pasiva, que compensa las diferencias de concentración entre dos líquidos. Los auto-movimientos de las partículas por sí solos anulan las diferencias de concentración.

Difusiones como esta también pueden tener lugar entre líquidos separados.Este es el caso del cuerpo humano, donde las membranas separan las sustancias entre sí. Las membranas con permeabilidad para una de las dos sustancias migran de una solución más concentrada a una menos concentrada. Su migración tiene lugar a lo largo del llamado gradiente de concentración. El número de partículas en el primer líquido todavía muestra diferencias a lo largo de la ruta de difusión al principio. En el curso de la difusión, el número se equilibra en la ruta de difusión y se produce un estado de equilibrio. Una vez que se ha alcanzado el equilibrio, el mismo número de moléculas se difunde a través de la membrana en cada dirección. Al final de la difusión, la concentración es la misma en ambos lados de la membrana.

El tamaño de los poros de la membrana es decisivo para la difusión pasiva, ya que las partículas más pequeñas se difunden de forma más pasiva que las más grandes. La velocidad de difusión está determinada no solo por el tamaño de los poros, sino también por la viscosidad del disolvente y la temperatura.

En el cuerpo, la difusión es fundamental para el intercambio de sustancias entre las células. Las células del cuerpo deben mantener la concentración de ciertas sustancias. La ecualización completa de la concentración en el contexto de la difusión pasiva iniciaría la muerte celular. Por tanto, las sustancias tienden a difundirse activamente en el organismo contra el gradiente de concentración.

Un ejemplo bien conocido de la forma activa se puede ver en las bombas de K + / Na +. Con difusión selectiva, como se puede encontrar en diferentes órganos del cuerpo humano, la membrana de difusión solo muestra permeabilidad para sustancias seleccionadas.

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Enfermedades y dolencias

Hay un intercambio de gases permanente en los pulmones humanos. La captación de O2 y la liberación de CO2 tienen lugar en los alvéolos de los pulmones. Además de la ventilación, perfusión y distribución, la difusión también juega un papel importante en el intercambio. En la insuficiencia respiratoria existen trastornos de uno o más de los cuatro procesos que intervienen en el intercambio de gases.

Hay muchas causas de insuficiencia respiratoria. Tanto una obstrucción de las vías respiratorias como una depresión respiratoria central o periférica, así como una morfología pulmonar modificada, por ejemplo, son posibles desencadenantes. Si se altera el paso parcial de difusión, a menudo se debe a una ruta de difusión extendida. Tal extensión puede estar presente en el contexto de neumonía, aspiración o SDRA. La fibrosis, el edema pulmonar o el sarcoide también pueden ser la causa.

A veces, los trastornos de la difusión y una insuficiencia respiratoria asociada también son causados ​​por un acortamiento del tiempo de contacto con la sangre. Tales acortamientos ocurren, por ejemplo, a través de enfisema, fibrosis o anemia. Sin embargo, la sepsis o un aumento del gasto cardíaco también son posibles causas primarias.

Si un trastorno de difusión de los pulmones no se debe a un acortamiento del tiempo de contacto con la sangre ni a una mayor distancia de difusión, la causa de la insuficiencia respiratoria probablemente se deba a una superficie de intercambio reducida. La superficie para el intercambio de invitados se puede reducir, por ejemplo, por fibrosis. Las resecciones también son una posible causa primaria. Lo mismo ocurre con la atelectasia, el derrame pleural y un hema o pleumotórax. En determinadas circunstancias, un diafragma elevado también reduce la superficie.

Mediante una prueba de difusión, el médico puede comprender la difusión en los pulmones e identificar cualquier alteración. Tanto el método de estado estacionario, el intra-respiratorio y el de respiración única se pueden utilizar como pruebas. La capacidad de difusión se determina únicamente a través de la concentración de los gases en el aire exhalado o se combina con una medición de los volúmenes corrientes.

Los trastornos de difusión pueden afectar no solo el intercambio de gases en los pulmones, sino también el intercambio de sustancias en las células del cuerpo o la difusión selectiva en órganos como los riñones. Se produce una difusión selectiva, por ejemplo, en la barrera hematoencefálica, que se supone protege al sistema nervioso central de sustancias nocivas o inutilizables. En diversas enfermedades neurológicas, la barrera hematoencefálica renuncia a esta función selectiva y permite que pasen sustancias falsas o incluso todas.