Princip protiproudu

Princip protiproudu je biologický funkční princip, který se podílí na termoregulaci mnoha zvířat, na dýchání ryb, jako jsou žraloci, a na procesech, jako je koncentrace lidské moči. Většina diurézy u lidí se odehrává v tzv. Henleho smyčce renální dřeně a je charakterizována systémy s opačným směrem toku. Jednou z souvisejících onemocnění je dědičný a mutační syndrom související s Barrterovým syndromem.

Jaký je princip protiproudu?

Princip biologického protiproudu má různé významy. Pro svět zvířat hraje funkční princip primárně termoregulaci. V lidském těle je to zvláště důležité pro výměnu látek v ledvinové tkáni. Účinnost výměny látek zajišťuje opačný směr toku v sousedních tkáních.

Protiproudé systémy v lidské ledvinové tkáni se používají zejména k ochraně látek a energie. Henleova smyčka v nefronu je v lidském těle prvořadým příkladem funkčního principu protiproudu v sousedních anatomických strukturách. Smyčková část systému renálních tubule, která se nachází v renální dřeň, se označuje jako Henleova smyčka Moč slouží.

Henleova smyčka, a tedy jeden z nejdůležitějších protiproudých principů u lidí, se odehrává ve vnější medulární zóně. Tento princip je důležitý pro diurézu nebo tvorbu moči a skládá se ze tří různých složek s opačným směrem.

Žraloci a další ryby také používají dýchací princip protiproud. Mají protiproudý výměník, ve kterém se krev chudá na kyslík setkává s médiem bohatým na kyslík. Během výměny plynu dochází ke kontaktu mezi krví a médiem bohatým na kyslík, aby se udržel rozdíl parciálního tlaku kyslíku a podpořil další příjem O2 z média.

Funkce a úkol

Protiproudý systém lidských ledvin se skládá ze tří různých složek. Prvním z nich je tence sestupné rameno tzv. Henleho smyčky, druhý prvek tvoří silné stoupající rameno smyčky a třetí prvek odpovídá intersticii, které je umístěno mezi prvními dvěma složkami.

Tenká sestupná část Henleho smyčky je propustná pro vodu. Silná, vzestupná část smyčky není. Ve vzestupné části Henleovy smyčky migrují sodné ionty z moči do sousedního interstitia. Tato migrace se provádí prostřednictvím aktivní dopravy. Voda nemigruje do interstitia, ale zůstává v moči. Na rozdíl od sodíku, nepropustné části Henleho smyčky znemožňují vodě dosáhnout interstitia. Z tohoto důvodu se tekutina stává hypotonickou, zatímco intersticium se stává hypertonickou.

Nakonec voda proudí do hypertonického interstitia z klesající tenké části Henleovy smyčky. Protože v této části smyčky je zeď propustná pro vodu. Tímto způsobem se koncentruje primární moč: koncentrace probíhá v sestupné části smyčky bez dodatečných výdajů na energii. Voda je odebírána z primární moči, když je koncentrována pomocí protiproudu.

Regenerace vody v ledvinách je možná díky pasivnímu principu a je spojena s reabsorpcí sodíku. Tento přístup je mimořádně energeticky účinný.

Smyčka Henle má několik podlaží, z nichž všechna jsou do procesu zapojena současně. Současné provedení principu popsaného ve všech úrovních Henleho smyčky má za následek zlomkovou koncentraci moči. Koncentrace elektrolytů je nejvyšší v apikální části Henleovy smyčky, protože v této části byla voda odebírána z primární moči po celé délce tence klesajícího stehna. Protiproudý princip přispěl k energeticky účinné koncentraci Hansa opačným směrem toku sousedních tkání v Henleho smyčce ledvin.

Zde najdete své léky

Nemoci a nemoci

Je-li onemocnění ledvin ovlivněno smyčkou ledvin, dochází někdy k poruchám protiproudého principu a tím i ke koncentraci moči. Bartterův syndrom je relativně vzácné dědičné onemocnění Henleovy smyčky. Přesněji řečeno, toto onemocnění postihuje silné stoupající větve smyčky. Příčinou onemocnění je defekt v Na + / K + / 2Cl-ko-transportéru, o kterém se říká, že je citlivý na furosemidy. Jiné varianty onemocnění jsou spojeny s defektem apikálního kanálu K + nebo se vrací k defektu v bazolaterálním Cl-kanálu. Tyto kanály spolupracují s Na + / K + / 2Cl - fekálním transportem během reabsorpce NaC1 v ředicím segmentu a ve zdravé ledvině významně přispívají k fungování principu protiproudu ve vzestupné větvi smyčky.

Kvůli narušené spolupráci mezi společným transportérem a kanály nelze reabsorbovat dostatek sodíkových iontů. V důsledku snížené reabsorpce krevní tlak pacienta klesá. Kvůli alarmujícímu nízkému poklesu krevního tlaku zahájí pressoreceptory ve stěně aorty uvolňování katecholaminu.

Kromě toho pokles krevního tlaku také vede ke sníženému průtoku krve do vasa afferentia. Tento snížený průtok krve stimuluje uvolňování reninu. Výsledkem je hyperreninemický hyperaldosteronismus. Při onemocnění typu IV je v bartinu defekt, který odpovídá základní p-podjednotce v kanálu ClC-K. Tato podjednotka není zapojena pouze do bazolaterální Henleho smyčky, ale také do bazolaterální vnitřní ušní membrány. Z tohoto důvodu je tato podforma nemoci charakterizována pouze narušeným protiproudým principem, ale také hluchotou.

Protiproudý princip mohou narušit také všechna jiná onemocnění ledvinové zóny, například rakovina ledvin nebo nekróza tam ležící tkáně ledvin. Poruchy koncentrace moči a její funkční princip mohou být navíc způsobeny četnými mutacemi. Celkem bylo pro Barrterův syndrom zdokumentováno celkem pět příčinných mutací.