الانتشار السلبي

المسارات الأساسية للانتشار البسيط

تتم عملية diffusio passiva في الجسم عبر مسارين مستقلين، يفرض كل منهما متطلبات محددة على الخصائص الكيميائية والفيزيائية للجزيئات.

1. الانتشار عبر الخلايا (عبر الطبقة الثنائية الدهنية). تذوب الجزيئات مباشرة في المصفوفة الدهنية لغشاء الخلية وتمر عبرها. ولكي تنجح في اجتياز الحاجز، يجب أن تتمتع المادة بدهنية عالية (ألفة واضحة للدهون) وألا تحمل شحنة كهربائية، أي تكون في شكل غير مؤين. هذا هو المسار الأساسي لمعظم العوامل الدوائية.
2. الانتشار بين الخلايا (عبر المسام والقنوات المائية). في هذا السيناريو، تتجاوز المادة الدهون بالتحرك عبر الفسح بين الخلوية أو القنوات المائية المتخصصة. هذا المسار متاح فقط للمركبات المحبة للماء ذات الحجم الجزيئي الصغير جداً — حيث يجب أن يكون قطرها أصغر من قطر البسة نفسها. ومن الأمثلة الكلاسيكية للمواد التي تستخدم هذا المسار: الماء، الأيونات، والجزيئات الصغيرة الذائبة في الماء مثل اليوريا (urea).

دور الدهنية والأمفيفيلية (الازدواجية)

السرعة التي تخترق بها المادة الطبقة الثنائية الدهنية للغشاء ترتبط ارتباطاً طردياً بدهيتها. ويعتبر معامل التوزيع في النظام القياسي «مذيب عضوي (أوكتانول) - ماء» مقياساً عالمياً لهذه الخاصية في علم الأدوية. وكلما زادت هذه القيمة، كلما كان اندماج الجزيء في البنية الدهنية لجدار الخلية أسهل، بينما يشير المعامل المنخفض إلى صعوبة الاختراق.

مع ذلك، توجد مشكلة خطيرة تتعلق بالدهنية المطلقة. فإذا كان للجزيء ألفة مفرطة للدهون، فقد "علق" ببساطة داخل الطور الدهني للغشاء، يفقد قدرته على الانتقال إلى البيئة المائية للسيتوبلازم (cytosolum) أو الفسحة خارج الخلية.

وبالتالي، ولكي يخرج الجزيء بنجاح من الغشاء، يجب أن يتمتع بالأمفيفيلية (الازدواجية بين محبة الدهون والماء) — وهي توازن دقيق بين الدهنية والذوبان في الماء. ومن وجهة نظر كيميائية، تُضمن هذه القدرة بوجود ذرات سالبة الكهرباء في التركيب (الأكسجين، النيتروجين أو الكبريت). حيث تتفاعل هذه الذرات مع جزيئات الماء، مشكلة روابط هيدروجينية ومضمِنة الدرجة المطلوبة من محبة الماء.

قانون فيك وعوامل السرعة

حركية الانتشار البسيط موصوفة رياضياً ومفاهيمياً بواسطة قانون فيك. تُحسب سرعة العملية ($dQ/dt$) وفقاً للمبدأ التالي: يُضرب فرق التركيز في مساحة السطح ومعامل الانتشار، وبعد ذلك تقسم النتيجة على ثخانة الغشاء.

تؤثر العوامل الرئيسية التالية على سرعة النقل الانتشاري:

• تدرج التركيز ($C_1 - C_2$): يمثل القوة الدافعة الأساسية للعملية.
• مساحة السطح: تُلاحظ تناسبية طردية (كلما زادت المساحة المتاحة، كلما كان الانتشار أسرع).
• معامل الانتشار: مؤشر يتحدد أساساً بدهنية مادة معينة (معامل «أوكتانول/ماء»).
• ثخانة الغشاء: تتميز بتناسبية عكسية (سماكة الحاجز تبطئ العملية بشكل طبيعي).
• الكتلة الجزيئية: سرعة النقل تتناسب عكسياً مع الجذر التربيعي لكتلة الجزيء، ولهذا السبب تتحرك التراكيب الكبيرة ببطء ملحوظ.
• معلمات إضافية: تؤثر أيضاً شدة العملية بشكل الشكل الفراغي للجزيء ودرجة حرارة الوسط المحيط.

القيود المفروضة على الجزيئات المشحونة والترشيح

تُعد الطبقة الثنائية الدهنية حاجزاً صعب الاجتياز للجزيئات المشحونة والمركبات القطبية. لا تستطيع الأيونات اختراق الغشاء بحرية لسببين. أولاً، يعارضها كمون الغشاء الخلوي. ثانياً، تعمل ظاهرة الإماهة (الترطيب): في الوسط المائي، تُحاط الجزيئات المشحونة فوراً بغلاف كثيف من جزيئات الماء، مما يستبعد فيزيائياً تلامسها الوثيق مع الدهون. كما أن المواد القطبية المحبة للماء لا تكاد تخترق الطبقة الثنائية نظراً لضعف ذوبانها الشديد في الدهون.

المسار البديل لها هو الترشيح — وهو انتشار بسيط في وسط مائي عبر المسام المائية (aquaporinae) والتي تكونها السكريات المكررة الغشائية (البروتينات السكرية).

لكن هذا المسار يمتلك قيوداً تشريحية صارمة. يتراوح قطر المسام المائية ضمن حدود 0.3-0.4 نانومتر، مما يجعلها نفوذة فقط للماء والجزيئات الصغيرة (مثل الجلسرين — glycerinum). وفي الوقت نفسه، فإن الغالبية العظمى من الأدوية المحبة للماء يبلغ قطر جزيئاتها أكثر من 1 نانومتر. الاستنتاج الحركي الدوائي الرئيسي يكمن في أن الأدوية المحبة للماء لا تمر فيزيائياً عبر المسام ولا تستطيع دخول الخلية عن طريق الترشيح البسيط، ولهذا السبب لا يحظى هذا المسار بأهمية جوهرية لمعظم الأدوية.

باختصار: إجابات عن أسئلة حول الموضوع

أسئلة من المحاضرات والامتحانات

مواضيع أخرى للمراجعة في نفس السياق

• الانتشار الميسر ودور الناقلات الغشائية
• النقل النشط: الاختلافات عن الانتشار السلبي
• تأثير الأس الهيدروجيني (pH) للوسط على درجة تأين الجزيئات
• بنية وظائف القنوات المائية (aquaporinae)
• مفهوم التوافر الحيوي وعلاقته بالمحبة للدهون (الدهنية)

مواضيع أخرى في قسم «أسئلة الفهارس العامة لعلم الأدوية»

تم إعداد المادة بواسطة أعضاء هيئة التدريس في WhiteCoat Pro وفقاً للمنهج الدراسي لكليات الطب. وهي ذات طابع تعليمي.