Treść informacji wstępnej:

Rotawirusy są patogenami wywołującymi biegunkę u ludzi, a także u pozostałych ssaków. Biegunka spowodowana rotawirusem ma bardzo podobny przebieg u wszystkich ssaków. Większość dzieci przechodzi co najmniej jedną infekcję rotawirusową przed ukończeniem piątego roku życia. Ostre biegunki stanowią natomiast ważną przyczynę strat w chowie młodych zwierząt. 

Rotawirus namnaża się w szczytowych komórkach kosmków jelitowych. Wskutek tego mikrokosmki ulegają zanikowi, a zakażone komórki się złuszczają. Utrata szczytowych części kosmków prowadzi do niedoboru disacharydaz – maltazy, laktazy i sacharazy, który może się utrzymywać przez kilka tygodni. Każda zakażona komórka wydziela do światła jelita jony chlorkowe. Disacharydy oraz jony chlorkowe są substancjami czynnymi osmotycznie.

Wraz z nasilonym wydalaniem płynnego kału organizm traci nie tylko wodę, lecz także niestrawione i niewchłonięte składniki odżywcze. U chorych zwierząt obserwowano obniżenie podstawowego tempa metabolizmu, co stanowi przystosowanie do zmniejszonej dostępności glukozy.

Dzieci, które przeszły zakażenie rotawirusowe, wykazują nietolerancję mleka, występującą nawet przez kilka tygodni po infekcji.

Na podstawie: W. von Engelhardt, G. Breves, Fizjologia zwierząt domowych, Łódź 2010;
S.E. Crawford i in., Rotavirus Infection, „Nature Reviews Disease Primers” 3, 2017;
C.A. Omatola, A.O. Olaniran, Rotaviruses: From Pathogenesis to Disease Control – A Critical Review,
„Viruses” 14(5), 2022.

---

Treść zadania:

Wyjaśnij, w jaki sposób infekcja rotawirusowa doprowadza do zwiększonej utraty wody. W odpowiedzi uwzględnij mechanizm osmotycznego zatrzymywania wody w treści jelitowej oraz mechanizm osmotycznego wydzielania wody do treści jelitowej.

---

Rozwiązanie:

Zwiększenie utraty wody jest powodowane przez obfite biegunki powodowane przez rotawirusy. Dzieje się tak między innymi przez niedobory enzymów rozkładających dwucukry. W ten sposób disacharydy zostają w treści jelitowej, a jako substancje czynne osmotycznie - zatrzymują one wodę w treści jelitowej. Zainfekowane komórki wydzielają również do światła jelita jony chlorkowe, będące również substancjami czynnymi osmotyczne. Przez duże ich stężenie w świetle jelita - woda na zasadzie osmozy przepływa ze środowiska hipotonicznego do hipertonicznego światła jelita. 

---

Wskazówka:

Substancje osmotycznie czynne powodują napływ wody do roztworu przez błony biologiczne. Również zwiększenie stężenia danych jonów sprawi, że środowisko wewnątrz jelita stanie się hipertoniczne względem środowiska na zewnątrz jelita. Osmoza powoduje przepływ wody ze środowisk o mniejszym stężeniu substancji, do środowiska o wyższym stężeniu - próbując w ten sposób wyrównać oba stężenia.