Modstrømsprincip

Det Modstrømsprincip er et biologisk funktionelt princip, der er involveret i termoreguleringen af ​​mange dyr, i vejrtrækning af fisk såsom hajer og i processer som den menneskelige urinkoncentration. Mest diurese hos mennesker finder sted i den såkaldte Henle-sløjfe i den nyre medulla og er kendetegnet ved systemer med modsatte strømningsretninger. En relateret sygdom er arvelig og mutationsrelateret Bartrers syndrom.

Hvad er modstrømsprincippet?

Det biologiske modstrømsprincip har forskellige betydninger. For dyreverdenen spiller det funktionelle princip først og fremmest en rolle i termoregulering. I den menneskelige krop er det især relevant for udveksling af stoffer i nyrevæv. En modsat strømningsretning i nabovæv sikrer effektiviteten af ​​udvekslingen af ​​stoffer.

Modstrømssystemerne i humant nyrevæv bruges især til at spare på stoffer og energi. Henle-løkken inden i nefronen er et fremragende eksempel i den menneskelige krop af det funktionelle princip for modstrømstrømmen i tilstødende anatomiske strukturer. Sløjfesektionen af ​​nyretubulussystemet placeret i den renale medulla omtales som Henle-løkken Urin serverer.

Henle-løkken og dermed et af de vigtigste modstrømsprincipper hos mennesker finder sted inden for den ydre medullære zone. Princippet er meget vigtigt for diurese eller urindannelse og består af tre forskellige komponenter med modsatte strømningsretninger.

Hajer og andre fisk bruger også modstrømsprincippet til vejrtrækning. De har en modstrømsveksler, hvor iltfattigt blod møder et iltrigt medium. Under gasudveksling er der kontakt mellem blodet og det iltrige medium for at opretholde iltpartialtryksforskellen og for at fremme den yderligere optagelse af O2 fra mediet.

Funktion & opgave

Modstrømssystemet for de menneskelige nyrer består af tre forskellige komponenter. Den første af disse er det tyndt faldende ben af ​​den såkaldte Henle-sløjfe, det andet element danner løkkenes tykke stigende ben, og det tredje element svarer til det interstitium, der er placeret mellem de første to komponenter.

Den tynde, faldende del af Henle-løkken er permeabel for vand. Den tykke stigende loopdel er ikke. Inden i den stigende Henle-sløjfedel migrerer natriumioner fra urinen ind i det tilstødende interstitium. Denne migration udføres gennem aktiv transport. Vandet vandrer ikke ind i interstitiet, men forbliver i urinen. I modsætning til natrium gør de uigennemtrængelige dele af Henles sløjfe det umuligt for vand at nå interstitiet. På grund af dette bliver væsken hypotonisk, mens interstitiet bliver hypertonisk.

Endelig strømmer vand ind i det hypertoniske interstitium fra den faldende tynde del af Henle-løkken. Fordi væggen i denne del af løkken er permeabel for vand. På denne måde koncentreres den primære urin: koncentrationen finder sted inden for den faldende del af løkken uden yderligere energiforbrug. Vand udtages fra den primære urin, når det koncentreres ved hjælp af modstrømsprincippet.

Vandgenvindingen i nyrerne er muligt takket være det passive princip og er koblet til reabsorptionen af ​​natrium. Denne tilgang er ekstremt energieffektiv.

Henle-løkken har flere etager, som alle er involveret i processen på samme tid. Den samtidige udførelse af det princip, der er beskrevet i alle niveauer af Henle-løkken, resulterer i en fraktioneret koncentration af urinen. Koncentrationen af ​​elektrolytter er højest i den apikale del af Henle-sløjfen, fordi i denne del blev vandet trukket tilbage fra den primære urin over hele længden af ​​det tyndt faldende lår. Modstrømprincippet har bidraget til den energieffektive koncentration af Hans gennem den modsatte strømningsretning af de nærliggende væv i nyren Henle-løkken.

Du kan finde din medicin her

Sygdomme og lidelser

Hvis nyreslyngen i nyrerne påvirkes af sygdomme, forekommer undertiden forstyrrelser i modstrømsprincippet og dermed urinkoncentrationen. Bartter syndrom er en relativt sjælden arvelig sygdom i Henles sløjfe. Mere præcist påvirker denne sygdom den tykke stigende gren af ​​løkken. Årsagen til sygdommen er en defekt i Na + / K + / 2Cl-cotransporter, som siges at være furosemidfølsom. Andre varianter af sygdommen er forbundet med en defekt i den apikale K + -kanal eller går tilbage til en defekt i den basolaterale Cl-kanal. Disse kanaler samarbejder med Na + / K + / 2Cl - fækal transport under NaC1-reabsorption i fortyndingssegmentet og yder i en sund nyre et væsentligt bidrag til funktionen af ​​modstrømsprincippet i løkkenes stigende gren.

På grund af det forstyrrede samarbejde mellem cotransporteren og kanalerne kan der ikke reabsorberes nok natriumioner. På grund af den reducerede reabsorption falder patientens blodtryk. På grund af det alarmerende lave blodtryk, indleder pressoreceptorerne i væggen i aorta en katekolaminfrigivelse.

Derudover fører faldet i blodtryk også til reduceret blodgennemstrømning til vasa afferentia. Denne reducerede blodgennemstrømning stimulerer frigørelsen af ​​renin. Hyperreninemisk hyperaldosteronisme er resultatet. Ved type IV-sygdom er der en defekt i bartinet, der svarer til den essentielle ß-underenhed i ClC-K-kanalen. Denne underenhed er ikke kun involveret i den basolaterale Henle loop-membran, men også i den basolaterale indre øremembran. Af denne grund er denne subform af sygdommen ikke kun kendetegnet ved et forstyrret modstrømsprincip, men også af døvhed.

Alle andre sygdomme i nyremedullazonen kan også forstyrre modstrømsprincippet, for eksempel nyrekræft eller nekrose i nyrevævet der findes. Derudover kan forstyrrelser i urinkoncentration og dets funktionelle princip være forårsaget af adskillige mutationer. I alt fem kausale mutationer er blevet dokumenteret for Bartrers syndrom alene.