Načelo nasprotnega toka

The Načelo nasprotnega toka je biološko funkcionalno načelo, ki sodeluje pri termoregulaciji številnih živali, pri dihanju rib, kot so morski psi, in v procesih, kot je človeška koncentracija v urinu. Večina diureze pri ljudeh poteka v tako imenovani Henleovi zanki ledvične medule in so zanj značilni sistemi z nasprotnimi smermi toka. Ena od povezanih bolezni je dedni in z mutacijo povezan Barrterjev sindrom.

Kakšno je načelo protipostavke?

Načelo biološkega protipotekanja ima različne pomene. Za živalski svet ima funkcijsko načelo vlogo predvsem pri termoregulaciji. V človeškem telesu je še posebej pomemben za izmenjavo snovi v ledvičnem tkivu. Nasprotna smer toka v sosednja tkiva zagotavlja učinkovitost izmenjave snovi.

Sistemi nasprotnega toka v človeškem ledvičnem tkivu se uporabljajo predvsem za ohranjanje snovi in ​​energije. V človeškem telesu je Henleova zanka znotraj nefrona odličen primer funkcionalnega načela proti-tokovnega toka v sosednjih anatomskih strukturah Urin služi.

Henlejeva zanka in s tem eno najpomembnejših protipostavnih načel pri ljudeh poteka znotraj zunanje medularne cone. Načelo je zelo pomembno za diurezo ali nastajanje urina in je sestavljeno iz treh različnih komponent z nasprotnimi smermi toka.

Morski psi in druge ribe uporabljajo tudi načelo nasprotnega toka za dihanje. Imajo izmenjevalec v protitoku, v katerem se kri, ki je slaba s kisikom, srečuje s sredstvom, ki je bogat s kisikom. Med izmenjavo plina pride do stika med krvjo in medijem, ki je bogat s kisikom, da se ohrani razlika med parcialnim tlakom kisika in spodbudi nadaljnji vnos O2 iz medija.

Funkcija in naloga

Sistem proti struji človeških ledvic je sestavljen iz treh različnih komponent. Prva od njih je tanko padajoča noga tako imenovane Henlejeve zanke, drugi element tvori debelo naraščajočo nogo zanke, tretji element pa ustreza intersticiju, ki se nahaja med prvima dvema komponentama.

Tanek, padajoči del zanke Henle je prepusten za vodo. Debel, naraščajoč del zanke ni. V naraščajočem delu Henleove zanke se natrijevi ioni selijo iz urina v sosednji intersticij. Ta migracija poteka z aktivnim prevozom. Voda ne seli v intersticij, ampak ostane v urinu. Za razliko od natrija neprepustni deli Henlejeve zanke onemogočajo, da bi voda dosegla intersticij. Zaradi tega tekočina postane hipotonična, medtem ko intersticij postane hipertoničen.

Končno se voda spušča v hipertonski intersticij s padajočega tankega dela Henlejeve zanke. Ker je v tem delu zanke stena prepustna za vodo. Na ta način se koncentrira primarni urin: koncentracija poteka znotraj padajočega dela zanke brez dodatnih porab energije. Voda se iz primarnega urina odvzame, ko se ta koncentrira po principu protipostavke.

Rekuperacija vode v ledvicah je mogoča po pasivnem načelu in je povezana z reapsorpcijo natrija. Ta pristop je izredno energetsko učinkovit.

Zanka Henle ima več nadstropij, vsa pa so hkrati vključena v postopek. Hkratna izvedba načela, opisanega na vseh ravneh zanke Henle, povzroči delno koncentracijo urina. Koncentracija elektrolitov je najvišja v apikalnem delu Henlejeve zanke, ker se je v tem delu voda izvlekla iz primarnega urina po celotni dolžini tanko spuščajočega stegna. Načelo nasprotnega toka je prispevalo k energijsko učinkoviti koncentraciji Hansa skozi nasprotno smer pretoka sosednjih tkiv v Henleovi zanki ledvic.

Tu lahko najdete svoja zdravila

Bolezni in bolezni

Če na Henleovi zanki ledvice prizadenejo bolezni, se včasih pojavijo motnje načela protitureka in s tem koncentracije urina. Bartterjev sindrom je razmeroma redka dedna bolezen Henlejeve zanke. Natančneje, ta bolezen prizadene debelo naraščajočo vejo zanke. Vzrok bolezni je napaka v kotransporterju Na + / K + / 2Cl –, ki naj bi bil občutljiv na furosemid. Druge različice bolezni so povezane z napako v apikalnem kanalu K + ali se vrnejo na napako v bazolateralnem kanalu Cl−. Ti kanali sodelujejo z Na + / K + / 2Cl - fekalnim transportom med reabsorbcijo NaC1 v razredčevalnem segmentu in pri zdravi ledvici pomembno prispevajo k delovanju načela protiture v naraščajoči veji zanke.

Zaradi motenega sodelovanja med kotransporterjem in kanali ni mogoče ponovno absorbirati dovolj natrijevih ionov. Zaradi zmanjšane reabsorpcije pacientov krvni tlak pade. Zaradi alarmantno nizkega padca krvnega tlaka pritiski na receptorje v steni aorte sprožijo kateholamin.

Poleg tega padec krvnega tlaka vodi tudi do zmanjšanega pretoka krvi v aferencijo vaze. Ta zmanjšan pretok krvi spodbuja sproščanje renina. Rezultat je hiperreninemski hiperaldosteronizem. Pri bolezni tipa IV pride do okvare bartina, ki ustreza bistveni β podenoti v kanalu ClC-K. Ta podenota ni vključena samo v bazolateralno Henlejevo membrano zanke, ampak tudi v bazolateralno membrano notranjega ušesa. Zaradi tega za to podobo bolezni ni značilno le moteno protitočno načelo, ampak tudi gluhost.

Vse druge bolezni ledvičnega medularnega območja lahko tudi porušijo protiutež, na primer raka ledvic ali nekrozo ledvičnega tkiva, ki se nahaja tam. Poleg tega lahko motnje koncentracije urina in njegovega funkcionalnega načela povzročijo številne mutacije. Samo za Barrterjev sindrom je bilo dokumentiranih pet vzročnih mutacij.