Princip suprotnog struje

Princip suprotnog struje je biološki funkcionalni princip koji je uključen u termoregulaciju mnogih životinja, u disanje riba poput morskih pasa i u procesima poput koncentracije ljudske mokraće. Većina diureza kod ljudi odvija se u takozvanoj Henleovoj petlji bubrežne medule, a karakteriziraju je sustavi sa suprotnim smjerovima protoka. Jedna od povezanih bolesti je nasljedni i mutacijski Barrterov sindrom.

Koji je princip suprotnog struje?

Princip biološkog suprotnog strujanja ima različita značenja. Za životinjski svijet, funkcionalno načelo igra ulogu prvenstveno u termoregulaciji. U ljudskom tijelu je posebno važno za razmjenu tvari u bubrežnom tkivu. Suprotni smjer toka u susjedna tkiva osigurava učinkovitost razmjene tvari.

Protu-strujni sustavi u ljudskom bubrežnom tkivu koriste se posebno za očuvanje tvari i energije. U ljudskom tijelu, Henleova petlja u nefronu sjajan je primjer funkcionalnog principa protoka struje u susjednim anatomskim strukturama Urin služi.

Henleova petlja i time jedan od najvažnijih principa protustruje u ljudi odvija se unutar vanjske medularne zone. Princip je najvažniji za diurezu ili formiranje urina i sastoji se od tri različite komponente sa suprotnim smjerovima protoka.

Morski psi i druge ribe također koriste princip suprotnog strujanja za disanje. Imaju izmjenjivač protustruje u kojem se krv siromašna kisikom susreće sa sredstvom bogatim kisikom. Tijekom razmjene plina postoji kontakt između krvi i medija bogatog kisikom kako bi se održala razlika parcijalnog tlaka kisika i pospješio daljnji unos O2 iz medija.

Funkcija i zadatak

Protuprovalni sustav bubrega čovjeka sastoji se od tri različite komponente. Prvi od njih je tanko silazna noga takozvane Henleove petlje, drugi element tvori debelu uzlaznu nogu petlje, a treći element odgovara međuprostoru koji se nalazi između prve dvije komponente.

Tanki silazni dio petlje Henle propusan je za vodu. Debeli, uzlazni dio petlje nije. Unutar uzlazne Henleove petlje, natrijevi ioni prelaze iz urina u susjedni intersticij. Ova se migracija vrši aktivnim transportom. Voda ne migrira u intersticiju, već ostaje u mokraći. Za razliku od natrija, nepropusni dijelovi Henleove petlje onemogućavaju da voda dođe do intersticija. Zbog toga tekućina postaje hipotonična, dok intersticij postaje hipertoničan.

Konačno, voda teče u hipertonični intersticij iz silaznog tankog dijela Henleove petlje. Jer u ovom dijelu petlje zid je propusan za vodu. Na taj se način koncentrira primarna mokraća: koncentracija se odvija unutar silaznog dijela petlje bez dodatnog trošenja energije. Voda se uklanja iz primarne mokraće kada se koncentrira pomoću protustruje.

Oporavak vode u bubrezima moguć je zahvaljujući pasivnom principu i povezan je s reapsorpcijom natrija. Ovaj pristup je izuzetno energetski učinkovit.

Henle-ova petlja ima nekoliko katova, a svi su istovremeno uključeni u proces. Istodobna provedba principa opisanog na svim razinama Henleove petlje rezultira frakcijskom koncentracijom urina. Koncentracija elektrolita najveća je u apikalnom dijelu Henleove petlje, jer se u tom dijelu voda izvlačila iz primarne mokraće po cijeloj dužini tanko spuštajućeg bedra. Princip suprotne struje pridonio je energetsko učinkovitoj koncentraciji Hansova suprotnog smjera protoka susjednih tkiva u Henleovoj petlji bubrega.

Ovdje možete pronaći svoje lijekove

Bolesti i bolesti

Ako su Henleove petlje bubrega pogođene bolestima, ponekad se mogu dogoditi poremećaji principa suprotnog strujanja, a time i koncentracije urina. Bartterov sindrom relativno je rijetka naslijeđena bolest Henleove petlje. Preciznije, ova bolest utječe na debelu uzlaznu granu petlje. Uzrok bolesti je kvar na kotransportoru Na + / K + / 2Cl-, za kojeg kažu da je osjetljiv na furosemid. Ostale varijante bolesti povezane su s defektom apikalnog K + kanala ili se vraćaju na defekt bazolateralnog Cl-kanala. Ti kanali surađuju s Na + / K + / 2Cl - fekalnim transportom tijekom reapsorpcije NaCl u segmentu razrjeđenja i, u zdravom bubregu, značajno doprinose funkcioniranju principa suprotnog strujanja u uzlaznoj grani petlje.

Zbog poremećene suradnje kotransportera i kanala, ne može se apsorbirati dovoljno natrijevih iona. Zbog smanjene reapsorpcije, pacijentov krvni tlak opada. Zbog alarmantno niskog pada krvnog tlaka, presoreceptori u zidu aorte pokreću otpuštanje kateholamina.

Uz to, pad krvnog tlaka dovodi i do smanjenog dotoka krvi u vazansku aferenciju. Ovaj smanjeni protok krvi potiče oslobađanje renina. Rezultat je hiperreninemski hiperaldosteronizam. Kod bolesti tipa IV postoji oštećenje bartina koje odgovara esencijalnoj β podjedinici u kanalu ClC-K. Ova podjedinica nije uključena samo u bazolateralnu Henleovu membranu petlje, već i u bazolateralnu membranu unutarnjeg uha. Iz tog razloga, ovaj pod-oblik bolesti ne karakterizira samo poremećen protustrujni princip, već i gluhoća.

Sve druge bolesti bubrežne medule mogu narušiti i protuustavni princip, na primjer rak bubrega ili nekrozu bubrežnog tkiva koje se nalazi tamo. Uz to, poremećaji koncentracije u urinu i njegov funkcionalni princip mogu biti uzrokovani brojnim mutacijama. Ukupno je dokumentirano pet uzročnih mutacija samo za Barrterov sindrom.