Pretstrāvas princips

Pretstrāvas princips ir bioloģiski funkcionāls princips, kas iesaistīts daudzu dzīvnieku termoregulācijā, zivju, piemēram, haizivju, elpošanā un tādos procesos kā cilvēka urīna koncentrācija. Lielākā daļa cilvēku diurēzes notiek nieru medullas tā dēvētajā Henles cilpā, un to raksturo sistēmas ar pretējiem plūsmas virzieniem. Viena saistīta slimība ir iedzimts un ar mutācijām saistīts Bārtera sindroms.

Kāds ir pretstrāvas princips?

Bioloģiskajam pretstrāvas principam ir dažādas nozīmes. Dzīvnieku pasaulei funkcionālajam principam ir galvenā loma termoregulācijā. Cilvēka ķermenī tas ir īpaši svarīgi vielu apmaiņai nieru audos. Pretējs plūsmas virziens kaimiņu audos nodrošina vielu apmaiņas efektivitāti.

Pretstrāvas sistēmas cilvēka nieru audos jo īpaši izmanto, lai taupītu vielas un enerģiju. Cilvēka ķermenī Henles cilpa nefronā ir pretstrāvas plūsmas funkcionālā principa piemērs kaimiņu anatomiskajās struktūrās Urīns kalpo.

Henles cilpa un tādējādi viens no vissvarīgākajiem pretstrāvas principiem cilvēkiem notiek ārējā medulārajā zonā. Princips ir vissvarīgs diurēzes vai urīna veidošanās gadījumā, un tas sastāv no trim dažādiem komponentiem ar pretējiem plūsmas virzieniem.

Haizivis un citas zivis elpošanai izmanto arī pretplūsmas principu. Viņiem ir pretplūsmas siltummainis, kurā skābekļa trūkuma asinis sastopas ar skābekli bagātu barotni. Gāzes apmaiņas laikā notiek kontakts starp asinīm un ar skābekli bagātu barotni, lai uzturētu skābekļa daļējā spiediena starpību un veicinātu turpmāku O2 uzņemšanu no barotnes.

Funkcija un uzdevums

Cilvēka nieru pretstrāvas sistēma sastāv no trim dažādiem komponentiem. Pirmais no tiem ir tā sauktās Henles cilpas plāni lejupejošā kāja, otrais elements veido cilpas biezo augšupejošo kāju, un trešais elements atbilst starpstūrim, kas atrodas starp pirmajiem diviem komponentiem.

Henles cilpas plānā, dilstošā daļa ir ūdens caurlaidīga. Bieza, augšupejoša cilpas daļa nav. Augošās Henles cilpas daļā nātrija joni no urīna migrē uz blakus esošo intersticiju. Šī migrācija tiek veikta ar aktīvu transportēšanu. Ūdens migrē starpposmā, bet paliek urīnā. Atšķirībā no nātrija, Henles cilpas necaurlaidīgās daļas padara ūdeni neiespējamu sasniegt starpposmu. Sakarā ar to šķidrums kļūst hipotonisks, savukārt intersticijs kļūst hipertonisks.

Visbeidzot, no Henles cilpas lejupejošās plānas daļas ūdens ieplūst hipertoniskajā intersticijā. Tā kā šajā cilpas daļā siena ir ūdens caurlaidīga. Tādā veidā tiek koncentrēts primārais urīns: koncentrācija notiek cilpas lejupejošajā daļā bez papildu enerģijas tērēšanas. Ūdens tiek izvadīts no primārā urīna, kad tas tiek koncentrēts, izmantojot pretstrāvas principu.

Ūdens atgūšana nierēs ir iespējama, pateicoties pasīvajam principam, un tas ir saistīts ar nātrija reabsorbciju. Šī pieeja ir ārkārtīgi energoefektīva.

Henle cilpai ir vairāki stāvi, kas visi ir iesaistīti procesā vienlaikus. Aprakstītā principa vienlaicīga izpilde visos Henle cilpas līmeņos rada urīna koncentrētu frakciju. Elektrolītu koncentrācija ir visaugstākā Henles cilpas apikālajā daļā, jo šajā daļā ūdens tika izņemts no primārā urīna visā tievi dilstošā augšstilba garumā. Pretstrāvas princips ir veicinājis Hansa energoefektīvu koncentrāciju caur kaimiņu audu pretējo plūsmas virzienu nieru Henles cilpā.

Jūs varat atrast savus medikamentus šeit

Slimības un kaites

Ja nieru Henle cilpu ietekmē slimības, dažreiz rodas pretstrāvas principa un tādējādi arī urīna koncentrācijas traucējumi. Bārttera sindroms ir samērā reta iedzimta Henles cilpas slimība. Precīzāk, šī slimība ietekmē cilpas biezo augošo zaru. Slimības cēlonis ir Na + / K + / 2Cl− kotransportiera defekts, kas tiek uzskatīts par jutīgu pret furosemīdiem. Citi slimības varianti ir saistīti ar virsotnes K + kanāla defektu vai atgriežas pie bazolaterālā Cl – kanāla defekta. Šie kanāli sadarbojas ar Na + / K + / 2Cl - fekālo transportu NaC1 reabsorbcijas laikā atšķaidīšanas segmentā un veselīgā nierē dod ievērojamu ieguldījumu pretplūsmas principa darbībā cilpas augšupejošajā zarā.

Sakarā ar traucēto sadarbību starp pārvadātāju un kanāliem, nevar absorbēt pietiekami daudz nātrija jonu. Samazinātas reabsorbcijas dēļ pacienta asinsspiediens pazeminās. Sakarā ar satraucoši zemo asinsspiediena pazemināšanos presoreceptors aortas sienā sāk kateholamīna izdalīšanos.

Turklāt asinsspiediena pazemināšanās samazina asins plūsmu arī uz vasara aferenci. Šī samazinātā asins plūsma stimulē renīna izdalīšanos. Rezultāts ir hiperreninēmisks hiperaldosteronisms. IV tipa slimības gadījumā ir bartīna defekts, kas atbilst būtiskajai β apakšvienībai ClC-K kanālā. Šī apakšvienība ir iesaistīta ne tikai bazolaterālajā Henle cilpas membrānā, bet arī bazolaterālā iekšējās auss membrānā. Šī iemesla dēļ šo slimības apakšformu raksturo ne tikai traucēts pretstrāvas princips, bet arī kurlums.

Visas citas nieru medullas zonas slimības var arī izjaukt pretstrāvas principu, piemēram, nieru vēzi vai tur esošo nieru audu nekrozi. Turklāt urīna koncentrācijas traucējumus un tā funkcionēšanas principu var izraisīt daudzas mutācijas. Kopumā tikai Bartera sindroma gadījumā ir dokumentētas piecas cēloņu mutācijas.