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Osmotischer Schock
Ein osmotischer Schock oder osmotischer Stress ist eine physiologische Funktionsstörung, die durch eine plötzliche Änderung der Konzentration gelöster …
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Definition und Wirkungsweise
Ein osmotischer Schock, auch osmotischer Stress genannt, ist eine physiologische Funktionsstörung. Sie entsteht, wenn sich die Konzentration gelöster Stoffe in der Umgebung einer Zelle plötzlich verändert. Dadurch ändert sich die Wasserbewegung durch die Zellmembran sehr schnell.
Bei hypertonen Bedingungen ist die Konzentration gelöster Stoffe außerhalb der Zelle hoch. Zu diesen Stoffen gehören beispielsweise Salze, Substrate oder andere gelöste Stoffe im Überstand. Durch Osmose wird der Zelle Wasser entzogen. Gleichzeitig wird der Transport von Substraten in die Zelle gehemmt. Die Zelle wird dadurch „geschockt“.
Bei hypotonen Bedingungen ist die Konzentration gelöster Stoffe außerhalb der Zelle gering. Dann gelangt Wasser in großen Mengen in die Zelle. Sie schwillt an und kann entweder platzen oder apoptotisch werden. Apoptose bezeichnet in diesem Zusammenhang den programmierten Zelltod.
Zelluläre Reaktionen und Gefährdung
Alle Organismen besitzen Mechanismen, mit denen sie auf einen osmotischen Schock reagieren. Sensoren und Signalübertragungsnetze der Zelle liefern Informationen über die Osmolarität ihrer Umgebung. Osmolarität beschreibt dabei die Konzentration gelöster Teilchen in einer Lösung. Die dadurch ausgelösten Signale führen zu Reaktionen, mit denen die Zelle die extremen Bedingungen bewältigen soll.
Zellen mit einer Zellwand sind in der Regel widerstandsfähiger gegen osmotischen Schock. Die Zellwand hilft ihnen, ihre Form beizubehalten. Einzellige Organismen sind stärker gefährdet, weil sie ihrer Umgebung unmittelbar ausgesetzt sind. Dennoch können auch Zellen großer Tiere, beispielsweise von Säugetieren, unter bestimmten Bedingungen osmotischem Stress ausgesetzt sein.
Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass osmotischer Stress in Zellen und Geweben wesentlich zu vielen menschlichen Krankheiten beitragen kann. Bei Eukaryoten, also Zellen mit einem Zellkern, ist Kalzium einer der wichtigsten Regulatoren des osmotischen Stresses. Der intrazelluläre Kalziumspiegel steigt sowohl bei hypoosmotischem als auch bei hyperosmotischem Stress an.
Auswirkungen bei Pflanzenpollen
Starkregen kann Pollen, die sich in der Luft befinden, einem osmotischen Schock aussetzen. Dadurch können die Pollen zerplatzen. Bei ihrer Zerteilung werden noch kleinere Allergene freigesetzt. Diese können Allergiker zusätzlich belasten.
