Motströmsprincip

De Motströmsprincip är en biologisk funktionell princip som är involverad i termoregulering av många djur, i andning av fisk som hajar och i processer som koncentration av mänsklig urin. De flesta diureser hos människor äger rum i den så kallade Henle-slingan i njurmedulla och kännetecknas av system med motsatta flödesriktningar. En relaterad sjukdom är ärftligt och mutationsrelaterat Bartrers syndrom.

Vad är motströmsprincipen?

Den biologiska motströmsprincipen har olika betydelser. För djurvärlden spelar den funktionella principen en roll främst i termoregulering. I människokroppen är det särskilt relevant för utbyte av ämnen i njurvävnad. En motsatt flödesriktning i angränsande vävnader säkerställer effektiviteten i utbytet av ämnen.

Motströmssystemen i mänsklig njurvävnad används särskilt för att spara ämnen och energi. I människokroppen är Henle-slingan i nefron ett utmärkt exempel på den funktionella principen för motströmsflödet i angränsande anatomiska strukturer Urin serverar.

Henle-slingan och därmed en av de viktigaste motströmsprinciperna hos människor äger rum inom den yttre medullära zonen. Principen är mycket viktig för diurese eller urinbildning och består av tre olika komponenter med motsatta flödesriktningar.

Hajar och andra fiskar använder också motströmsprincipen för andning. De har en motströmsväxlare där syrefattigt blod möter ett syre-rikt medium. Under gasutbytet är det kontakt mellan blodet och det syre-rika mediet för att bibehålla syrepartialtryckskillnaden och för att främja ytterligare upptag av O2 från mediet.

Funktion & uppgift

Motströmssystemet för de mänskliga njurarna består av tre olika komponenter. Den första av dessa är det tunt fallande benet i den så kallade Henle-slingan, det andra elementet utgör det tjocka stigande benet på slingan och det tredje elementet motsvarar interstitiet som är beläget mellan de första två komponenterna.

Den tunna, fallande delen av Henle-slingan är permeabel för vatten. Den tjocka, stigande slingdelen är inte. Inom den stigande Henle loop-delen migrerar natriumjoner från urinen in i intilliggande interstitium. Denna migration sker genom aktiv transport. Vattnet vandrar inte in i interstitiumet, men förblir i urinen. Till skillnad från natrium gör de ogenomträngliga delarna av Henles slinga det omöjligt för vatten att nå interstitiet. På grund av detta blir vätskan hypoton medan interstitiet blir hyperton.

Slutligen rinner vatten in i det hypertoniska interstitiumet från den fallande tunna delen av Henle-slingan. Eftersom i denna del av slingan är väggen permeabel för vatten. På detta sätt koncentreras den primära urinen: koncentrationen äger rum inom den fallande delen av öglan utan ytterligare energiförbrukning. Vatten dras ut från den primära urinen när det koncentreras med motströmsprincipen.

Vattenåtervinningen i njurarna är möjlig tack vare den passiva principen och är kopplad till reabsorptionen av natrium. Denna strategi är extremt energieffektiv.

Henle-slingan har flera våningar, som alla är involverade i processen samtidigt. Den samtidiga exekveringen av principen som beskrivs i alla nivåer av Henle-slingan resulterar i en fraktionerad koncentration av urinen. Koncentrationen av elektrolyter är högst i den apikala delen av Henle-slingan, eftersom i denna del togs vatten ur den primära urinen över hela längden på det tunt fallande låret. Motströmsprincipen har bidragit till den energieffektiva koncentrationen av Hans genom motsatt flödesriktning av de angränsande vävnaderna i Henles slinga i njurarna.

Du hittar din medicin här

Sjukdomar och sjukdomar

Om njurens Henle-slinga påverkas av sjukdomar uppstår ibland störningar i motströmsprincipen och därmed urinkoncentrationen. Bartter syndrom är en relativt sällsynt ärftlig sjukdom i Henles slinga. Mer exakt påverkar denna sjukdom den tjocka stigande grenen av öglan. Orsaken till sjukdomen är en defekt i Na + / K + / 2Cl-cotransporter, som sägs vara furosemidkänslig. Andra varianter av sjukdomen är associerade med en defekt i den apikala K + -kanalen eller går tillbaka till en defekt i den basolaterala Cl-kanalen. Dessa kanaler samarbetar med Na + / K + / 2Cl - fekal transport under NaC1-reabsorption i utspädningssegmentet och, i en frisk njure, ger ett betydande bidrag till funktionen av motströmsprincipen i den stigande grenen av slingan.

På grund av det störda samarbetet mellan transportören och kanalerna kan inte tillräckligt med natriumjoner tas upp igen. På grund av den minskade reabsorptionen sjunker patientens blodtryck. På grund av det oroväckande låga blodtrycket, initierar pressoreceptorerna i vägg i aorta en katekolaminfrisättning.

Dessutom leder blodtrycksfallet också till minskat blodflöde till vasa afferentia. Detta reducerade blodflöde stimulerar frisättningen av renin. Hyperreninemisk hyperaldosteronism är resultatet. Vid typ IV-sjukdom finns det en defekt i bartinet som motsvarar den väsentliga p-underenheten i ClC-K-kanalen. Denna underenhet är inte bara involverad i det basolaterala Henle loop-membranet, utan också i det basolaterala inneröratmembranet. Av denna anledning kännetecknas denna delform av sjukdomen inte bara av en störd motströmsprincip, utan också av dövhet.

Alla andra sjukdomar i njurmedullazonen kan också störa motströmsprincipen, till exempel njurcancer eller nekros i njurvävnaden som finns där. Dessutom kan störningar i urinkoncentration och dess funktionella princip orsakas av många mutationer. Totalt fem kausala mutationer har dokumenterats för Bartrers syndrom enbart.