Yazan: Prof. Dr. Ömer Rıdvan Tarhan
1. Tanım ve Prensip
Gibbs-Donnan Dengesi (Donnan Dengesi, Etkisi); yarı geçirgen bir zarın bir tarafında, zarı geçemeyen yüklü parçacıklar (iyonlar, örneğin albumin) bulunduğunda, zarı geçebilen küçük iyonların her iki tarafta da dağılımının pasif olarak düzenlendiği elektrokimyasal denge durumunu ifade eder. Zarı geçebilen iyonlar, zarın iki tarafında asimetrik olarak dağılır böylece elektronötralite sağlanır.
Örneğin albumin büyük ve negatif yüklü bir proteindir; bu nedenle yarı geçirgen zardan geçemez. Denge kurulduğunda elektronötralite korunur ancak albüminin bulunduğu tarafta daha fazla pozitif iyon, karşı tarafta ise daha fazla negatif iyon bulunur.
Temel Prensip: Dengeye ulaşıldığında;
- Zarın her iki tarafındaki difüzyona uğrayabilen her bir iyonun konsantrasyon çarpımları birbirine eşit olur.
- Zarı geçemeyen iyonun olduğu tarafta, toplam iyon konsantrasyonu (ve dolayısıyla osmotik basınç) daha yüksektir.
- Elektronötralite korunur: Bunun için, zarı geçemeyen iyonun yüküne bağlı olarak, difüzyona uğrayabilen iyonlar zarın iki tarafında eşit olmayan şekilde dağılır.
Osmoz ve tonisite, hücre içi ile hücre dışı sıvılar arasındaki su hareketini açıklar. Hücre dışı sıvının kendi içindeki iki kompartman, yani plazma (kanın sıvı kısmı) ve interstisyel sıvı (hücreler arası sıvı), yarı geçirgen bir zar olan kılcal damarlar ile ayrılır. İşte bu iki kompartman arasındaki iyon dağılımı Gibbs-Donnan Dengesi ile düzenlenir. Bu denge, plazma ve interstisyel sıvının elektrolit kompozisyonundaki farkın ana nedenidir.
2. Vücuttaki Uygulaması: Plazma ve İnterstisyel Sıvı
Bu dengeyi vücutta görmek için kapiller (kılcal) damarları inceleyebiliriz. Kapiller damar duvarı, küçük iyonlar ve su için geçirgenken, plazmadaki büyük, negatif yüklü proteinler (özellikle albümin) için geçirgen değildir. İşte bu proteinler "zarı geçemeyen iyonlar" rolünü oynar.
- Zarı Geçemeyen İyon: Plazma proteinleri (örneğin, Albümin⁻).
- Zarı Geçebilen İyonlar: Na⁺, K⁺, Cl⁻, HCO₃⁻ gibi küçük elektrolitler.
Dengenin Kurulma Süreci:
- Plazmada hapsolmuş negatif yüklü proteinler (Pr⁻), pozitif yüklü iyonları (Na⁺, K⁺) elektrostatik olarak kendine çeker.
- Negatif yüklü iyonları (Cl⁻, HCO₃⁻) ise iter.
- Bu çekme ve itme sonucunda, denge durumunda:
- Plazma tarafında pozitif yüklü iyonların konsantrasyonu daha yüksek olur.
- İnterstisyel sıvı tarafında ise negatif yüklü iyonların konsantrasyonu daha yüksek olur.
- Ancak her iki taraf da elektriksel olarak nötrdür.
3. Sonuçları ve Klinik Önemi
Gibbs-Donnan Dengesi'nin vücutta önemli iki sonucu vardır:
- A) Plazma ve İnterstisyel Sıvı Arasındaki Elektrolit Farkı:
- Plazmada: [Na⁺], [K⁺], [Ca²⁺] gibi katyonların konsantrasyonu, interstisyel sıvıya göre biraz daha yüksektir.
- İnterstisyel Sıvıda: [Cl⁻], [HCO₃⁻] gibi anyonların konsantrasyonu, plazmaya göre biraz daha yüksektir.
- Bu farklar küçük ama ölçülebilir ve fizyolojik olarak anlamlıdır.
- B) Plazmanın Osmotik Basıncının Korunması (Onkotik Basınç):
- Plazma proteinleri zarı geçemediği için plazma tarafında "hapsolurlar".
- Gibbs-Donnan etkisi, bu proteinlerin yanında ekstra katyonların (Na⁺ vb.) tutulmasını sağlar.
- Bu durum, plazmanın toplam iyon konsantrasyonunu ve dolayısıyla osmotik basıncını interstisyel sıvıya kıyasla yaklaşık 0.9 mOsm/L kadar artırır.
- Plazma proteinlerinin yarattığı bu osmotik basınca onkotik basınç denir. Onkotik basıncın büyük kısmı albüminden kaynaklanır.
- Klinik Önemi: Onkotik basınç, Starling Kuvvetleri ile birlikte çalışarak, kılcal damarlardan sıvının filtre olmasını (interstisyel alana çıkış) ve emilimini (damar içine geri dönüş) düzenler. Albümin seviyesi düştüğünde (örn. karaciğer sirozu, nefrotik sendrom, malnütrisyon) onkotik basınç azalır ve ödem oluşur.
Sonuç:
Gibbs-Donnan Dengesi, plazma ile interstisyel sıvı arasındaki ince elektrolit ve osmotik gradiyenti açıklayan temel bir fizyo kimyasal prensiptir. Özellikle onkotik basıncın ve ödem oluşum mekanizmalarının anlaşılması için vazgeçilmez bir altyapı sağlar. Cerrahi hastalarda sıklıkla karşılaşılan hipoalbümineminin neden ödeme yatkınlık yarattığı, bu denge ile netlik kazanır.
Bir sonraki başlığımızda, kapiller hidrostatik ve onkotik basınç arasındaki denge ile ilgili olan olan Starling Kuvvetlerini (kapiller Starling Mekanizması) inceleyeceğiz.