Princíp protiprúdu

Princíp protiprúdu je biologický funkčný princíp, ktorý sa podieľa na termoregulácii mnohých zvierat, na dýchaní rýb, ako sú žraloky, a na procesoch, ako je koncentrácia ľudského moču. Väčšina diurézy u ľudí sa odohráva v tzv. Henleho slučke obličkovej drene a vyznačuje sa systémami s opačným smerom toku. Jedným z príbuzných ochorení je dedičný a mutatívny Barrterov syndróm.

Čo je to protiprúdový princíp?

Biologický protiprúdový princíp má rôzne významy. Pre svet zvierat hrá funkčný princíp úlohu predovšetkým v termoregulácii. V ľudskom tele je obzvlášť dôležitá pre výmenu látok v obličkovom tkanive. Účinnosť výmeny látok zaisťuje opačný smer toku v susedných tkanivách.

Protiprúdové systémy v ľudskom obličkovom tkanive sa používajú najmä na šetrenie látok a energie. Henleho slučka vo vnútri nefrónu je v ľudskom tele ukážkovým príkladom funkčného princípu protiprúdu v susedných anatomických štruktúrach. Moč slúži.

Henleho slučka, a teda jeden z najdôležitejších protiprúdových princípov u ľudí, sa odohráva vo vonkajšej medulárnej zóne. Tento princíp je dôležitý pre diurézu alebo tvorbu moču a pozostáva z troch rôznych komponentov s opačným smerom toku.

Žraloky a iné ryby používajú pri dýchaní aj protiprúdový princíp. Majú protiprúdový výmenník, v ktorom sa krv chudá na kyslík stretáva s médiom bohatým na kyslík. Počas výmeny plynov dochádza k styku medzi krvou a médiom bohatým na kyslík, aby sa udržal rozdiel parciálneho tlaku kyslíka a podporil sa ďalší príjem O2 z média.

Funkcia a úloha

Protiprúdový systém ľudských obličiek pozostáva z troch rôznych zložiek. Prvým z nich je tenko zostupné rameno takzvanej Henleho slučky, druhý prvok tvorí silné stúpajúce rameno slučky a tretí prvok zodpovedá intersticiu, ktoré je umiestnené medzi prvými dvoma komponentmi.

Tenká zostupná časť Henleho slučky je priepustná pre vodu. Hrubá, stúpajúca časť slučky nie je. Vo vzostupnej časti Henleho slučky migrujú sodné ióny z moču do susedného interstícia. Táto migrácia sa vykonáva prostredníctvom aktívnej prepravy. Voda nemigruje do interstícia, ale zostáva v moči. Na rozdiel od sodíka nepriepustné časti Henleho slučky znemožňujú vode preniknúť do interstícia. Z tohto dôvodu sa tekutina stáva hypotonickou, zatiaľ čo intersticium sa stáva hypertonickou.

Nakoniec voda stúpa do hypertonického interstícia z klesajúcej tenkej časti Henleho slučky. Pretože v tejto časti slučky je stena priepustná pre vodu. Týmto spôsobom sa primárny moč koncentruje: koncentrácia sa uskutočňuje v zostupnej časti slučky bez ďalších výdavkov na energiu. Voda je odoberaná z primárneho moču, keď je koncentrovaná pomocou protiprúdu.

Regenerácia vody v obličkách je možná vďaka pasívnemu princípu a je spojená s reabsorpciou sodíka. Tento prístup je mimoriadne energeticky efektívny.

Slučka Henle má niekoľko poschodí, z ktorých všetky sú zapojené do procesu súčasne. Súčasné vykonanie princípu opísaného vo všetkých úrovniach Henleho slučky má za následok frakčnú koncentráciu moču. Koncentrácia elektrolytov je najvyššia v apikálnej časti Henleho slučky, pretože v tejto časti bola voda odoberaná z primárneho moču po celej dĺžke tenko klesajúceho stehna. Protiprúdový princíp prispel k energeticky efektívnej koncentrácii Hansa opačným smerom toku susedných tkanív v Henleho slučke obličiek.

Svoje lieky nájdete tu

Choroby a choroby

Ak je ochorenie postihnuté Henleho slučka obličiek, niekedy sa vyskytnú poruchy opačného princípu a tým aj koncentrácie moču. Bartterov syndróm je relatívne zriedkavé dedičné ochorenie Henleho slučky. Presnejšie povedané, toto ochorenie postihuje silné stúpajúce vetvy slučky. Príčinou choroby je porucha Na + / K + / 2Cl-ko-transportéra, o ktorom sa hovorí, že je citlivý na furosemid. Iné varianty ochorenia sú spojené s defektom apikálneho kanála K + alebo sa vracajú k defektu v bazolaterálnom Cl-kanále. Tieto kanály spolupracujú s Na + / K + / 2Cl - fekálnym transportom počas reabsorpcie NaCl v riediacom segmente a v zdravej obličke významne prispievajú k fungovaniu protiprúdového princípu vo vzostupnej vetve slučky.

V dôsledku narušenej spolupráce medzi spoločným transportérom a kanálmi nie je možné reabsorbovať dostatok sodných iónov. V dôsledku zníženej reabsorpcie krvný tlak pacienta klesá. Vďaka alarmujúco nízkemu poklesu krvného tlaku začnú tlakové receptory v stene aorty uvoľňovanie katecholamínov.

Okrem toho pokles krvného tlaku tiež vedie k zníženému prietoku krvi do aferentnej vázy. Tento znížený prietok krvi stimuluje uvoľňovanie renínu. Výsledkom je hyperreninemický hyperaldosteronizmus. Pri ochorení typu IV je v bartíne defekt, ktorý zodpovedá esenciálnej podjednotke p v kanáli ClC-K. Táto podjednotka sa nezúčastňuje iba na bazolaterálnej Henle slučkovej membráne, ale tiež na bazolaterálnej vnútornej ušnej membráne. Z tohto dôvodu je táto podforma choroby charakterizovaná nielen narušeným protiprúdovým princípom, ale aj hluchotou.

Všetky ostatné choroby v oblasti obličkovej drene môžu tiež narušiť protiprúdový princíp, napríklad rakovinu obličiek alebo nekrózu tam umiestneného obličkového tkaniva. Poruchy koncentrácie moču a jej funkčný princíp môžu byť navyše spôsobené početnými mutáciami. Celkom päť príčinných mutácií bolo dokumentovaných iba pre Barrterov syndróm.