Принципът на противотока е биологичен принцип на действие, участващ в терморегулацията на много животни, в дишането на риби като акули и в процеси като човешко уриниране концентрация. Диурезата при хората се появява до голяма степен в така наречения цикъл на Henle в бъбречната медула и се характеризира със системи с противоположна посока на потока. Едно свързано разстройство е наследственият и мутационен синдром на Barrter.
Какъв е принципът на противотока?
В човешкото тяло принципът на противотока е особено важен за обмена на вещества в бъбрек тъкан. Биологичният принцип на противотока има различни значения. За животинския свят функционалният принцип играе роля главно в терморегулацията. В човешкото тяло това е особено важно за обмена на вещества в бъбрек тъкан. Посоката на противотока в съседните тъкани осигурява ефективността на обмена на вещества. Противотоковите системи в човека бъбрек тъканите служат по-специално за запазване на вещества и енергия. В човешкото тяло веригата на Henle в рамките на нефрона представлява отличен пример за функционалния принцип на противопоток в съседни анатомични структури. Цикълът на Henle е терминът, използван за описване на цикличния участък на бъбречната тубулна система, разположен в бъбречната медула, който служи предимно за концентриране на урина. Примката на Хенле и по този начин един от най-важните противотокови принципи при хората се среща във външната медуларна зона. Принципът е изключително важен за диурезата или образуването на урина и се състои от три отделни компонента с противоположни посоки на потока. Акулите и другите риби също използват принципа на противотока за дишане. Те имат обменник на противотока, в който кислород-бедно кръв отговаря на кислород-богата среда. По време на обмяната на газ има контакт между кръв и по-кислородната среда за поддържане на кислород частична разлика в налягането и насърчава по-нататъшното поемане на O2 от средата.
Функция и цел
Противопоточната система на човешките бъбреци се състои от три различни компонента. Първият от тях е тънкият низходящ крайник на така наречения цикъл на Хенле, вторият елемент е образуван от дебелия възходящ крайник на цикъла, а третият елемент съответства на интерстициума, който се намира между първите два компонента. Тънката, низходяща част от контура на Henle е пропусклива за вода. Дебелата, възходяща част на цикъла не е. В рамките на възходящата част на цикъла на Henle, натрий йоните мигрират от урината към съседния интерстициум. Тази миграция се осъществява чрез активен транспорт. Вода не мигрира в интерстициума, но остава в урината. За разлика от натрий, вода изобщо не е в състояние да достигне до интерстициума поради непропускливите части на бримката на Henle. Поради тази причина течността става хипотонична, докато интерстициумът придобива хипертоничност. Водата най-накрая се влива в интерстициума, който е станал хипертоничен, от низходящата тънка част на веригата на Henle. Това е така, защото в тази част на контура стената е пропусклива за вода. По този начин се концентрира първичната урина: концентрация възниква в низходящата част на контура без допълнителни енергийни разходи. Водата се отстранява от първичната урина по време на концентрация по принципа на противотока. Възстановяването на вода в бъбреците е възможно пасивно благодарение на принципа и по този начин е свързано с реабсорбцията на натрий. Тази процедура е изключително енергийно ефективна. Цикълът на Henle има няколко етапа, като всички те едновременно участват в процеса. Едновременното действие на принципа, описан по-горе, във всички етапи на веригата на Henle води до фракционна концентрация на урината. Концентрацията на електролити е най-висока в апикалната част на бримката на Henle, тъй като в тази част водата е била отстранена от първичната урина по цялото разстояние на тънкия низходящ крайник. По този начин принципът на противотока допринася за енергийно ефективната концентрация на Hans чрез противоположната посока на потока на съседните тъкани в цикъла на Henle на бъбреците.
Болести и неразположения
Когато бъбречната верига на Henle е засегната от заболяване, понякога възникват нарушения на принципа на противотока и по този начин на концентрацията на урина. Сравнително рядко наследствено заболяване на веригата на Henle е синдромът на Бартър, което по-точно засяга дебелия възходящ клон на веригата. Причината за заболяването е дефект в Na + / K + / 2Cl-котранспортера, който се смята за фуроземид чувствителен. Други варианти на заболяването са свързани с дефект в апикалния K + канал или резултат от дефект в базолатералния Cl-канал. Тези канали си сътрудничат с Na + / K + / 2Cl-котранспорт при реабсорбция на NaC1 в сегмента на разреждане и допринасят значително за функционирането на принципа на противотока във възходящия клон на веригата в здрав бъбрек. Поради нарушеното сътрудничество между котранспортерите и каналите, недостатъчните натриеви йони могат да бъдат реабсорбирани. Поради намалената реабсорбция, кръв спадане на налягането. Заради тревожния спад в кръвно налягане, пресорецепторите в стената на аортата инициират освобождаване на катехоламин. Освен това спадът в кръвно налягане също води до намален приток на кръв към васа аференция. Този намален кръвен поток стимулира отделянето на ренин. Резултатът е хиперренинемичният хипералдостеронизъм. При заболяване тип IV има дефект в Barttin, който съответства на основната β-субединица в канала ClC-K. Тази субединица участва не само в мембраната на базолатералния контур на Henle, но също така и в мембраната на базолатералното вътрешно ухо. Поради тази причина този подтип на заболяването се характеризира не само с нарушен принцип на противотока, но допълнително и с глухота. Всички други заболявания на бъбречната медуларна зона също могат да нарушат принципа на противотока, като бъбреците рак or некроза на намиращата се там бъбречна тъкан. В допълнение, нарушенията в концентрацията на урина и неговият функционален принцип могат да бъдат причинени от многобройни мутации. Само за синдрома на Barrter са документирани общо пет причинни мутации.
