Ellenáramú elv: Funkció, Feladatok, Szerep és Betegségek

Az ellenáram elve egy olyan biológiai működési elv, amely számos állat hőszabályozásában, a halak, például a cápák légzésében és olyan folyamatokban vesz részt, mint az emberi vizelet koncentráció. Az embereknél a diurézis nagyrészt a vese medulla Henle úgynevezett hurokjában fordul elő, és ellentétes áramlási irányú rendszerek jellemzik. Az egyik kapcsolódó rendellenesség az örökletes és mutációs Barrter-szindróma.

Mi az ellenáramú elv?

Az emberi testben az ellenáramú elv különösen releváns az anyagcserében vese szövet. A biológiai ellenáram elvének különböző jelentése van. Az állatvilág számára a funkcionális elv főként a hőszabályozásban játszik szerepet. Az emberi testben ez különösen lényeges az anyagcserében vese szövet. A szomszédos szövetekben az ellenáram áramlási iránya biztosítja az anyagcsere hatékonyságát. Az ellenáramú rendszerek az emberben vese a szövet különösen az anyagok és az energia megőrzésére szolgál. Az emberi testben a nefronon belüli Henle-hurok a szomszédos anatómiai struktúrákban az ellenáramlás funkcionális elvének kiváló példája. A Henle hurok a vese tubulus rendszerének a vese medullában elhelyezkedő hurokszakaszának leírására szolgál, amely elsősorban a vizelet koncentrálására szolgál. Henle hurkája és ezáltal az emberek egyik legfontosabb ellenáramú elve a külső velőzónán belül történik. Az elv nagyon fontos a diurézis vagy a vizeletképződés szempontjából, és három különálló komponensből áll, ellentétes áramlási irányokkal. A cápák és más halak az ellenáram elvét is használják a légzéshez. Van egy ellenáramú hőcserélőjük, amelyben oxigén-szegény vér találkozik egy oxigén-gazdag közeg. A gázcsere során kapcsolat van a vér és az oxigéntartalmúabb közeg fenntartására oxigén parciális nyomáskülönbség és elősegíti az O2 további felvételét a közegből.

Funkció és cél

Az emberi vese ellenáramú rendszere három különálló elemből áll. Ezek közül az első az úgynevezett Henle hurok vékony leszálló végtagja, a második elemet a hurok vastag emelkedő végtagja alkotja, a harmadik elem pedig az interstitiumnak felel meg, amely az első két komponens között helyezkedik el. Henle hurokjának vékony, ereszkedő része áteresztő víz. A hurok vastag, növekvő része nem. Henle hurokjának emelkedő részén belül, nátrium az ionok a vizeletből a szomszédos interstitiumba vándorolnak. Ez a migráció aktív szállítással történik. Víz nem vándorol be az interstitiumba, hanem a vizeletben marad. nem úgy mint nátrium, víz a Henle hurok át nem eresztő részei miatt egyáltalán nem képes elérni az interstitiumot. Emiatt a folyadék hipotóniássá válik, míg az interstitium hipertóniát szerez. A víz végül a hipertóniássá vált interstitiumba áramlik a Henle hurok ereszkedő vékony részéből. Ennek az az oka, hogy a hurok ezen részében a fal vízáteresztő. Ily módon az elsődleges vizelet koncentrálódik: a koncentráció a hurok ereszkedő részén belül fordul elő további energiafelhasználás nélkül. A vizet az elsődleges vizeletből eltávolítják koncentráció az ellenáram elvével. A vízben a víz visszanyerése passzív módon lehetséges az elvnek köszönhetően, és ezáltal összekapcsolódik a nátrium. Ez az eljárás rendkívül energiatakarékos. A Henle-ciklusnak több szakasza van, amelyek mind egyszerre vesznek részt a folyamatban. A fent leírt elv egyidejű működése a Henle hurok minden szakaszában a vizelet frakcionált koncentrációját eredményezi. Koncentrációja elektrolitok a legmagasabb a Henle hurok apikális részén, mert ezen a részen az elsődleges vizeletből a vékony leszálló végtag teljes hosszában vizet távolítottak el. Így az ellenáramú elv hozzájárult Hans energiatakarékos koncentrációjához a szomszédos szövetek ellentétes áramlási irányával a vese Henle hurokjában.

Betegségek és betegségek

Ha a vesék Henle hurokját betegség érinti, néha az ellenáram elvének és így a vizelet koncentrációjának zavarai lépnek fel. A Henle hurokjának viszonylag ritka örökletes betegsége a Bartter-szindróma. Pontosabban ez a betegség a hurok vastag növekvő ágát érinti. A betegség oka a Na + / K + / 2Cl-kotranszporter hibája, amelyről azt gondolják, hogy furoszemid érzékeny. A betegség egyéb változatai az apikális K + csatorna hibájához kapcsolódnak, vagy a baso-laterális Cl-csatorna hibájából származnak. Ezek a csatornák együttműködnek a Na + / K + / 2Cl-transzporttal a NaC1 visszaszívódásában a hígítási szegmensben, és jelentősen hozzájárulnak az ellenáram elvének működéséhez az egészséges vesében a hurok felemelkedő ágában. A kotransporterek és a csatornák közötti együttműködés zavara miatt az elégtelen nátriumionok felszívódhatnak. A csökkent visszaszívódás miatt a betegek vér nyomás csökken. A riasztó beesés miatt vérnyomásaz aorta falában lévő nyomóreceptorok elindítják a katekolamin felszabadulást. Ezen kívül a beesés vérnyomás csökkenéséhez vezet a vasa afferentia véráramlása is. Ez a csökkent véráramlás serkenti a renin. A hiperreninémiás hiperaldoszteronizmus az eredmény. A IV. Típusú betegségben van egy hiba a Barttinben, amely megfelel a ClC-K csatorna esszenciális β-alegységének. Ez az alegység nemcsak a Henle baso-laterális hurok membránjában vesz részt, hanem a baso-laterális belső fül membránjában is. Emiatt a betegség ezen altípusát nemcsak a megzavarodott ellenáramú elv jellemzi, hanem a süketség is. A vese medulláris zónájának minden más betegsége is megzavarhatja az ellenáram elvét, például a vese rák or elhalás az ott található veseszövet. Ezenkívül a vizelet koncentrációjának rendellenességeit és működési elvét számos mutáció okozhatja. Csak a Barrter-szindrómára vonatkozóan összesen öt okozati mutációt dokumentáltak.