Permeabilität

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 30. Januar 2017
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Die Permeabilität ist die Durchlässigkeit von anorganischen oder organischen Feststoffen für ein sogenanntes Permeat. Dieses Permeat kann Gasen, Flüssigkeiten oder anderen Molekülen entsprechen und ist im Körper beispielsweise für die Zellmembranen und die Gefäße relevant. In der Psychologie ist die Permeabilität dagegen die Empfänglichkeit für unterbewusste Impulse.

Inhaltsverzeichnis

Was ist die Permeabilität?

Biologische Membranen sind für unterschiedliche Stoffe durchlässig, so zum Beispiel für verschiedene Gase oder Flüssigkeiten. Diese Durchlässigkeit entspricht der Membranpermeabilität. Die Permeabilität betrifft allerdings nicht nur Zellmembranen, sondern kann sich auch auf andere organische und anorganische Substanzen beziehen.

Bezogen auf die Blutgefäße eines Organismus kann die Permeabilität zum Beispiel der Gefäßdurchlässigkeit für feste Blutanteile entsprechen, so zum Beispiel der Durchlässigkeit für Immunzellen oder Gerinnungsfaktoren. Im Zusammenhang mit den Kapillaren ist hierbei auch von Kapillarpermeabilität die Rede.

Eine spezielle Form der Permeabilität ist außerdem die Semipermeabilität oder Selektivpermeabilität. Eine semipermeable Substanz ist nur für bestimmte Moleküle durchlässig. Für andere besteht derweil keine Permeabilität. Oft liegt der Semipermeabilität eine größenbasierte Selektion der Moleküle zugrunde. So gelangen gerade bei Membranen häufig nur Moleküle bis zu einer bestimmten Korngröße ins Innere der Zelle.

Die Psychologie definiert die Permeabilität demgegenüber als eine Empfänglichkeit für unterbewusste Impulse. In der Sozialpsychologie kann mit dem Begriff außerdem der leichte Wechsel zwischen Klassen und Schichten gemeint sein.

Funktion & Aufgabe

Organische und anorganische Stoffe sind entweder impermeabel, also undurchlässig, oder weisen eine gewisse Permeabilität auf. Diese Permeabilität beruht auf Triebkräften wie dem Konzentrations- und Druckgradienten und ermöglicht die Durchdringung der Substanz mit anderen Stoffen wie Gasen oder Flüssigkeiten. Für die Membranen von Zellen ist Permeabilität zum Stoffaustausch eine lebenswichtige Eigenschaft.

Der durchgetretene Stoff wird auch als Permeat bezeichnet. Aufgrund der äußeren Einflüsse bewegt sich ein Permeat in Richtung geringerer Konzentrationen, das heißt hin zum niedrigeren Partialdruck. Dieser Prozess der Permeation besteht aus verschiedenen Teilschritten. An der Grenzfläche des Festkörpers findet zunächst eine sogenannte Sorption statt. Dämpfe, Gase oder die Chemikalien einer Lösung sowie suspendierte Substanzen werden also von der Feststoffoberfläche aufgenommen. Danach diffundiert das Permeat durch den Festkörper. Bei dieser Diffusion durchdringt das Permeat die Poren oder molekularen Zwischenräume des Festmaterials. Anschließend findet eine Desorption statt, bei der in Gas-Form ein sogenanntes Adsorbat auf der anderen Seite den Feststoff verlässt.

Biologische Membranen sind für unterschiedliche Stoffe durchlässig, so zum Beispiel für verschiedene Gase oder Flüssigkeiten. Diese Durchlässigkeit entspricht der Membranpermeabilität.

Wenn es sich bei dem betreffenden Feststoff um eine Membran handelt, kann dessen Grenzfläche auch halbdurchlässig oder teildurchlässig sein. Semipermeable Membranen lassen zum Beispiel Lösungsmittel durchtreten, aber nicht die darin gelösten Stoffe. Damit gelingt der Durchtritt nur Molekülen bis zu einer gewissen Molmasse. Diese Semipermeabilität ist die Basis der Osmose aller Zellen, also für den Fluss von Molekularteilchen durch eine Zellmembran hindurch.

Im Bezug auf Gefäße kann der Begriff der Permeabilität die Durchlässigkeit für Feststoffe des Bluts bezeichnen. Gefäßpermeabilität spielt vor allem für die Blutkapillaren und Venolen eine Rolle und hängt vom Endothel der Gefäße ab. Die Kapillarpermeabilität ermöglicht außerdem einen selektiven Stoffaustausch zwischen intravasalem Raum und dem Innenraum der Gefäße. Lipidlösliche und kleine Stoffe, wie Kohlendioxid und Sauerstoff, können problemlos durch das Endothel treten. Die Kapillarpermeabilität ist damit am Gasaustausch beteiligt. Großmolekulare Substanzen, wie Proteine, und unbewegliche Zellen, wie die Erythrozyten, diffundieren dagegen nicht durch die Wände der Kapillaren.

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Krankheiten & Beschwerden

Im direkten Zusammenhang mit der Gefäßpermeabilität stehen systemische Entzündungsreaktionen wie die Sepsis. Bei der Sepsis erhöht sich die Gefäßpermeabilität. Die Ursache der Sepsis sind meist Traumata, größere Operationen, Verbrennungen oder Infektionen. Keime gelangen bei der Sepsis in die Blutbahn und verursachen eine Blutvergiftung im Sinne einer globalen Entzündungsreaktion. Eine erhöhte Gefäßpermeabilität zeichnet auch allergische Reaktionen des ersten Typen aus und kann zur Ausbildung von Ödemen führen.

Im Normalfall geht einer Erhöhung der Gefäßpermeabilität die Ausschüttung von Mediatorstoffen wie Histamin voraus. Infolge der Erhöhung tritt Flüssigkeit aus den Gefäßen aus und lässt damit häufig die Gewebe anschwellen.

Permeabilitätsstörungen können sich auch auf die Durchlässigkeit der Membranen beziehen. Membranpermeabilitätsstörungen gehen in vielen Fällen Herz-Kreislauf-Erkrankungen voraus. Die Folge ist häufig eine Störung des Elektrolythaushalts. Auch erblich bedingte Ursachen kommen für Membranpermeabilitätsstörungen infrage. Wenn Membranproteine zum Beispiel mutieren, verändert das die Permeabilität der Zelle. Dies ist beispielsweise bei Myotonia congenita Thomsen der Fall, die mit Muskelfunktionsstörungen einhergeht. Ursächlich ist eine genetische Mutation, die veränderte Chlorid-Kanäle in den Muskelfasermembranen nach sich zieht und die Membranpermeabilität für Chlorid-Ionen herabsetzt. In einer Folge leiden die Patienten an unwillkürlichen Muskelkontraktionen, die als Steifheit empfunden werden. Die geschlossene Faust oder ihre geschlossenen Augen können die Betroffenen nur mit einiger Verzögerung wieder öffnen.

Gerade die Membranpermeabilität kann auch durch Autoimmunerkrankungen beeinträchtigt werden. Einige dieser Erkrankungen richten sich gegen die Biomembranen, so zum Beispiel das Antiphospholipid-Syndrom. Darüber hinaus stören Mitochondriopathien die Membranpermeabilität. Bei Mitochondrien handelt es sich um Zellorganellen, die als Energiekraftwerke der Zelle bekannt sind und als Abfallprodukt der Energieproduktion freie Radikale bilden. Wenn diese Radikale nicht unschädlich gemacht werden, zerstören sie die Membranen und stören damit die Permeabilität.

Beschwerden in Zusammenhang mit der psychologischen Permeabilität können im Rahmen von vielen psychischen Erkrankungen auftreten und liegen meist an einer Herabsetzung der Selbstwahrnehmung, die sich in einer verminderten Durchlässigkeit für Impulse aus dem Unterbewusstsein bemerkbar machen kann.

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