Αρχή του αντίθετου ρεύματος

ο Αρχή του αντίθετου ρεύματος είναι μια βιολογική λειτουργική αρχή που εμπλέκεται στη θερμορύθμιση πολλών ζώων, στην αναπνοή ψαριών όπως καρχαρίες και σε διαδικασίες όπως η συγκέντρωση των ανθρώπινων ούρων. Η περισσότερη διούρηση στον άνθρωπο λαμβάνει χώρα στον λεγόμενο βρόχο Henle του νεφρικού μυελίου και χαρακτηρίζεται από συστήματα με αντίθετες κατευθύνσεις ροής. Μία σχετική ασθένεια είναι το κληρονομικό και σχετιζόμενο με τη μετάλλαξη σύνδρομο Barrter.

Ποια είναι η αρχή της αντίστροφης ροής;

Η αρχή του βιολογικού αντίθετου ρεύματος έχει διαφορετικές έννοιες. Για τον ζωικό κόσμο, η λειτουργική αρχή παίζει ρόλο πρωτίστως στη θερμορύθμιση. Στο ανθρώπινο σώμα έχει ιδιαίτερη σημασία για την ανταλλαγή ουσιών στον νεφρικό ιστό. Μια αντίθετη κατεύθυνση ροής σε γειτονικούς ιστούς εξασφαλίζει την αποτελεσματικότητα της ανταλλαγής ουσιών.

Τα αντισταθμιστικά συστήματα στον ανθρώπινο νεφρικό ιστό χρησιμοποιούνται ιδιαίτερα για τη διατήρηση ουσιών και ενέργειας. Ο βρόχος Henle εντός του νεφρώνα είναι ένα πρωταρχικό παράδειγμα στο ανθρώπινο σώμα της λειτουργικής αρχής της ροής αντίθετου ρεύματος σε γειτονικές ανατομικές δομές. Το τμήμα βρόχου του συστήματος νεφρικών σωληναρίων που βρίσκεται στο μυελικό μυελό αναφέρεται ως ο βρόχος Henle Τα ούρα σερβίρουν.

Ο βρόχος Henle και συνεπώς μία από τις πιο σημαντικές αρχές αντίστροφης ροής στον άνθρωπο λαμβάνει χώρα εντός της εξωτερικής μυελικής ζώνης. Η αρχή είναι πολύ σημαντική για τη διούρηση ή τον σχηματισμό ούρων και αποτελείται από τρία διαφορετικά συστατικά με αντίθετες κατευθύνσεις ροής.

Οι καρχαρίες και άλλα ψάρια χρησιμοποιούν επίσης την αρχή της αντίστροφης ροής για την αναπνοή. Έχουν έναν εναλλάκτη αντίθετου ρεύματος στον οποίο το φτωχό οξυγόνο αίμα συναντά ένα πλούσιο σε οξυγόνο μέσο. Κατά τη διάρκεια της ανταλλαγής αερίων, υπάρχει επαφή μεταξύ του αίματος και του πλούσιου σε οξυγόνο μέσου, προκειμένου να διατηρηθεί η διαφορά μερικής πίεσης οξυγόνου και να προωθηθεί η περαιτέρω πρόσληψη Ο2 από το μέσο.

Λειτουργία & εργασία

Το σύστημα αντίστροφης ροής των ανθρώπινων νεφρών αποτελείται από τρία διαφορετικά συστατικά. Το πρώτο από αυτά είναι το λεπτόκαρδιο σκέλος του λεγόμενου βρόχου Henle, το δεύτερο στοιχείο σχηματίζει το παχύ ανοδικό σκέλος του βρόχου και το τρίτο στοιχείο αντιστοιχεί στο διάστημο που βρίσκεται μεταξύ των δύο πρώτων συστατικών.

Το λεπτό, κατηφορικό τμήμα του βρόχου Henle είναι διαπερατό από το νερό. Το παχύ, ανερχόμενο τμήμα βρόχου δεν είναι. Μέσα στο ανερχόμενο τμήμα του βρόχου Henle, τα ιόντα νατρίου μεταναστεύουν από τα ούρα στο γειτονικό διάμεσο. Αυτή η μετεγκατάσταση γίνεται μέσω ενεργής μεταφοράς. Το νερό δεν μεταναστεύει στο διάμεσο, αλλά παραμένει στα ούρα. Σε αντίθεση με το νάτριο, τα αδιαπέραστα μέρη του βρόχου της Henle καθιστούν αδύνατη την πρόσβαση του νερού στο διάστημο. Εξαιτίας αυτού, το υγρό γίνεται υποτονικό ενώ το διάμεσο γίνεται υπερτονικό.

Τέλος, το νερό ρέει στο υπερτονικό διάμεσο από το φθίνον λεπτό μέρος του βρόχου Henle. Επειδή σε αυτό το μέρος του βρόχου ο τοίχος είναι διαπερατός στο νερό. Με αυτόν τον τρόπο, τα πρωτογενή ούρα συμπυκνώνονται: η συγκέντρωση λαμβάνει χώρα εντός του κατερχόμενου τμήματος του βρόχου χωρίς επιπλέον δαπάνη ενέργειας. Το νερό απομακρύνεται από τα πρωτογενή ούρα όταν συμπυκνώνεται χρησιμοποιώντας την αρχή του αντίθετου ρεύματος.

Η ανάκτηση νερού στα νεφρά είναι δυνατή χάρη στην παθητική αρχή και συνδυάζεται με την επαναπορρόφηση του νατρίου. Αυτή η προσέγγιση είναι εξαιρετικά ενεργειακά αποδοτική.

Ο βρόχος Henle έχει πολλούς ορόφους, όλοι τους συμμετέχουν στη διαδικασία ταυτόχρονα. Η ταυτόχρονη εκτέλεση της αρχής που περιγράφεται σε όλα τα επίπεδα του βρόχου Henle οδηγεί σε κλασματική συγκέντρωση των ούρων. Η συγκέντρωση των ηλεκτρολυτών είναι η υψηλότερη στο κορυφαίο τμήμα του βρόχου Henle, επειδή σε αυτό το μέρος το νερό αποσύρθηκε από τα πρωτεύοντα ούρα σε όλο το μήκος του λεπτού κατηφόρου μηρού. Η αρχή του αντίθετου ρεύματος συνέβαλε στην ενεργειακά αποδοτική συγκέντρωση του Hans μέσω της αντίθετης κατεύθυνσης της ροής των γειτονικών ιστών στον βρόχο Henle των νεφρών.

Μπορείτε να βρείτε το φάρμακό σας εδώ

Ασθένειες και παθήσεις

Εάν ο βρόχος Henle των νεφρών επηρεάζεται από ασθένειες, μερικές φορές εμφανίζονται διαταραχές της αρχής του αντίστροφου ρεύματος και συνεπώς της συγκέντρωσης των ούρων. Το σύνδρομο Bartter είναι μια σχετικά σπάνια κληρονομική ασθένεια του βρόχου του Henle. Πιο συγκεκριμένα, αυτή η ασθένεια επηρεάζει το παχύ ανερχόμενο κλαδί του βρόχου. Η αιτία της νόσου είναι ένα ελάττωμα στον συμφορομεταφορέα Na + / K + / 2Cl2, το οποίο λέγεται ότι είναι ευαίσθητο στη φουροσεμίδη. Άλλες παραλλαγές της νόσου σχετίζονται με ένα ελάττωμα στο κορυφαίο κανάλι Κ + ή επιστρέφουν σε ένα ελάττωμα στο βασικό πλευρικό κανάλι Cl2. Αυτά τα κανάλια συνεργάζονται με τη μεταφορά Na + / K + / 2Cl - κοπράνων κατά την επαναπορρόφηση του NaC1 στο τμήμα αραίωσης και, σε έναν υγιή νεφρό, συμβάλλουν σημαντικά στη λειτουργία της αρχής του αντισταθμιστικού ρεύματος στον ανερχόμενο κλάδο του βρόχου.

Λόγω της διαταραγμένης συνεργασίας μεταξύ του μεταφορέα και των καναλιών, δεν μπορούν να απορροφηθούν αρκετά ιόντα νατρίου. Λόγω της μειωμένης απορρόφησης, η αρτηριακή πίεση του ασθενούς μειώνεται. Λόγω της ανησυχητικά χαμηλής πτώσης της αρτηριακής πίεσης, οι υποδοχείς πίεσης στο τοίχωμα της αορτής ξεκινούν απελευθέρωση κατεχολαμίνης.

Επιπλέον, η πτώση της αρτηριακής πίεσης οδηγεί επίσης σε μειωμένη ροή του αίματος προς τη συναισθησία vasa. Αυτή η μειωμένη ροή αίματος διεγείρει την απελευθέρωση ρενίνης. Το αποτέλεσμα είναι υπερενεργιμικός υπεραλδοστερονισμός. Στη νόσο τύπου IV, υπάρχει ένα ελάττωμα στο bartin που αντιστοιχεί στην βασική υπομονάδα β στο κανάλι ClC-K. Αυτή η υπομονάδα δεν εμπλέκεται μόνο στη βασική μεμβράνη Henle loop, αλλά και στη βασική μεμβράνη του εσωτερικού αυτιού. Για το λόγο αυτό, αυτή η υπο-μορφή της νόσου δεν χαρακτηρίζεται μόνο από μια διαταραγμένη αρχή αντίθετου ρεύματος, αλλά και από την κώφωση.

Όλες οι άλλες ασθένειες της νεφρικής ζώνης του μυελού μπορούν επίσης να διαταράξουν την αρχή της αντίστροφης ροής, για παράδειγμα καρκίνο των νεφρών ή νέκρωση του νεφρικού ιστού που βρίσκεται εκεί. Επιπλέον, οι διαταραχές στη συγκέντρωση των ούρων και η λειτουργική του αρχή μπορούν να προκληθούν από πολλές μεταλλάξεις. Συνολικά πέντε αιτιώδεις μεταλλάξεις έχουν τεκμηριωθεί μόνο για το σύνδρομο Barrter.