Принцип противотока

Принцип противотока является биологическим функциональным принципом, который участвует в терморегуляции многих животных, в дыхании рыб, таких как акулы, и в таких процессах, как концентрация человеческой мочи. Большая часть диуреза у людей происходит в так называемой петле Генле мозгового вещества почек и характеризуется системами с противоположными направлениями потока. Одно из родственных заболеваний - наследственный и связанный с мутациями синдром Барртера.

Каков принцип противотока?

Принцип биологического противотока имеет разные значения. В животном мире функциональный принцип играет роль прежде всего в терморегуляции. В организме человека это особенно важно для обмена веществ в ткани почек. Противоположное направление потока в соседних тканях обеспечивает эффективность обмена веществ.

Противоточные системы в тканях почек человека используются, в частности, для сохранения веществ и энергии. Петля Генле в нефроне является ярким примером в организме человека функционального принципа противотока в соседних анатомических структурах. Петля системы почечных канальцев, расположенная в мозговом веществе почки, называется петлей Генле. Служит моча.

Петля Генле и, таким образом, один из наиболее важных принципов противотока у человека, имеет место во внешней медуллярной зоне. Этот принцип крайне важен для диуреза или образования мочи и состоит из трех различных компонентов с противоположными направлениями потока.

Акулы и другие рыбы также используют принцип противотока для дыхания. У них есть противоточный теплообменник, в котором бедная кислородом кровь встречается с богатой кислородом средой. Во время газообмена происходит контакт между кровью и богатой кислородом средой, чтобы поддерживать разность парциального давления кислорода и способствовать дальнейшему поглощению O2 из среды.

Функция и задача

Противоточная система почек человека состоит из трех различных компонентов. Первый из них представляет собой тонко опускающуюся ветвь так называемой петли Генле, второй элемент образует толстую восходящую ветвь петли, а третий элемент соответствует интерстицию, который расположен между первыми двумя компонентами.

Тонкая нисходящая часть петли Генле водопроницаема. Толстой, восходящей петлевой части нет. Внутри восходящей части петли Генле ионы натрия мигрируют из мочи в прилегающий интерстиций. Эта миграция осуществляется посредством активного транспорта. Вода не попадает в интерстиций, а остается в моче. В отличие от натрия, непроницаемые части петли Генле не позволяют воде достигать интерстиция. Из-за этого жидкость становится гипотонической, а интерстиций - гипертонической.

Наконец, вода поступает в гипертонический интерстиций из нисходящей тонкой части петли Генле. Потому что в этой части петли стена проницаема для воды. Таким образом, первичная моча концентрируется: концентрация происходит в нисходящей части петли без дополнительных затрат энергии. Вода выводится из первичной мочи, когда она концентрируется по принципу противотока.

Восстановление воды в почках возможно благодаря пассивному принципу и связано с реабсорбцией натрия. Такой подход чрезвычайно энергоэффективен.

Петля Генле состоит из нескольких этажей, и все они задействованы в процессе одновременно. Одновременное выполнение принципа, описанного на всех уровнях петли Генле, приводит к дробной концентрации мочи. Концентрация электролитов наиболее высока в апикальной части петли Генле, потому что в этой части вода выводилась из первичной мочи по всей длине тонко опускающегося бедра. Принцип противотока способствовал энергоэффективной концентрации Ганса за счет противоположного направления потока соседних тканей в петле Генле почек.

Здесь вы можете найти свое лекарство

Болезни и недуги

Если петля Генле почек поражена болезнями, иногда возникают нарушения противотока и, следовательно, концентрации мочи. Синдром Барттера - относительно редкое наследственное заболевание петли Генле. Точнее, это заболевание поражает толстую восходящую ветвь петли. Причина заболевания - дефект котранспортера Na + / K + / 2Cl-, который считается чувствительным к фуросемиду. Другие варианты заболевания связаны с дефектом апикального канала K + или восходят к дефекту базолатерального канала Cl-. Эти каналы взаимодействуют с фекальным транспортом Na + / K + / 2Cl - во время реабсорбции NaC1 в сегменте разведения и в здоровой почке вносят значительный вклад в функционирование принципа противотока в восходящей ветви петли.

Из-за нарушения взаимодействия между котранспортером и каналами, недостаточное количество ионов натрия может быть реабсорбировано. Из-за сниженной реабсорбции у пациента падает артериальное давление. Из-за тревожно низкого падения артериального давления прессорецепторы в стенке аорты инициируют выброс катехоламинов.

Кроме того, падение артериального давления также приводит к уменьшению притока крови к афферентным сосудам. Этот уменьшенный кровоток стимулирует высвобождение ренина. Результат - гиперренинемический гиперальдостеронизм. При заболевании типа IV имеется дефект бартина, который соответствует основной субъединице β в канале ClC-K. Эта субъединица участвует не только в мембране базолатеральной петли Генле, но также и в мембране базолатерального внутреннего уха. По этой причине для этой подформы болезни характерно не только нарушение принципа противотока, но и глухота.

Все другие заболевания зоны мозгового вещества почек также могут нарушить принцип противотока, например, рак почки или некроз расположенной там почечной ткани. Кроме того, нарушения концентрации мочи и ее функционального принципа могут быть вызваны многочисленными мутациями. Только для синдрома Барртера зарегистрировано в общей сложности пять причинных мутаций.