Princíp protiprúdu je biologický princíp fungovania, ktorý sa podieľa na termoregulácii mnohých zvierat, na dýchaní rýb, ako sú žraloky, a v procesoch, ako je ľudský moč. koncentrácie. Diuréza u ľudí sa vyskytuje prevažne v takzvanej Henleovej slučke v dreni obličiek a vyznačuje sa systémami opačného smeru toku. Jednou súvisiacou poruchou je dedičný a mutačný Barrterov syndróm.
Aký je princíp protiprúdu?
V ľudskom tele je zásada protiprúdu obzvlášť dôležitá pri výmene látok v oblička tkanivo. Princíp biologického protiprúdu má rôzne významy. Vo svete zvierat hrá funkčný princíp úlohu hlavne v termoregulácii. V ľudskom tele je to obzvlášť dôležité pre výmenu látok v oblička tkanivo. Protiprúdový smer prúdenia v susedných tkanivách zaisťuje účinnosť výmeny látok. Protiprúdové systémy v človeku oblička tkanivá slúžia najmä na šetrenie látok a energie. V ľudskom tele predstavuje Henlova slučka v nefróne vynikajúci príklad funkčného princípu protiprúdu v susedných anatomických štruktúrach. Henleova slučka je termín používaný na opis slučkovej časti systému renálnych tubulov nachádzajúcich sa v dreni obličiek, ktorý slúži predovšetkým na koncentráciu moču. Smyčka Henle, a teda jeden z najdôležitejších protiprúdových princípov u ľudí, sa vyskytuje vo vonkajšej medulárnej zóne. Tento princíp je dôležitý pri diuréze alebo tvorbe moču a pozostáva z troch odlišných zložiek s opačným smerom toku. Žraloky a iné ryby tiež používajú pri dýchaní princíp protiprúdu. Majú protiprúdový výmenník, v ktorom kyslík-chudobný krv stretáva sa s kyslík-bohaté médium. Počas výmeny plynu dochádza ku kontaktu medzi krv a viac okysličeného média na udržanie kyslík parciálny tlakový rozdiel a podporovať ďalší príjem O2 z média.
Funkcia a účel
Protiprúdový systém ľudských obličiek sa skladá z troch odlišných zložiek. Prvým z nich je tenká zostupná končatina takzvanej Henleovej slučky, druhý prvok je tvorený hrubou stúpajúcou končatinou slučky a tretí prvok zodpovedá interstíciu, ktoré sa nachádza medzi prvými dvoma zložkami. Tenká, klesajúca časť slučky Henle je priepustná pre voda. Hrubá, stúpajúca časť slučky nie je. Vo vzostupnej časti slučky Henle, sodík ióny migrujú z moču do susedného interstícia. K tejto migrácii dochádza aktívnym prenosom. voda nemigruje do interstícia, ale zostáva v moči. Na rozdiel od sodík, voda nie je schopný vôbec sa dostať na interstícium kvôli nepriepustným častiam Henleovej slučky. Z tohto dôvodu sa tekutina stáva hypotonickou, zatiaľ čo interstícium získava hypertonicitu. Voda nakoniec steká do interstícia, ktoré sa stalo hypertonickým, zo zostupnej tenkej časti Henleho slučky. Je to preto, že v tejto časti slučky je stena priepustná pre vodu. Týmto spôsobom sa koncentruje primárny moč: koncentrácie sa vyskytuje v zostupnej časti slučky bez dodatočného výdaja energie. Voda sa z primárneho moču odstraňuje počas koncentrácie princípom protiprúdu. Získanie vody v obličkách je možné vďaka princípu pasívne, a tým je spojené s reabsorpciou sodík. Tento postup je mimoriadne energeticky efektívny. Henleho slučka má niekoľko etáp, ktoré sú do procesu zapojené všetky súčasne. Súčasná činnosť vyššie opísaného princípu vo všetkých stupňoch Henleovej slučky vedie k frakčnej koncentrácii moču. Koncentrácia elektrolyty je najvyššia v apikálnej časti slučky Henleovej, pretože v tejto časti bola z primárneho moču odstránená voda po celej vzdialenosti tenkej zostupnej končatiny. Princíp protiprúdu teda prispel k energeticky účinnej koncentrácii Hansa opačným smerom toku susedných tkanív v Henleho slučke obličiek.
Choroby a choroby
Ak je Henleho oblička postihnutá chorobami, niekedy dôjde k narušeniu protiprúdového princípu, a tým aj koncentrácie moču. Pomerne zriedkavým dedičným ochorením Henleovej slučky je Bartterov syndróm. Toto ochorenie presnejšie ovplyvňuje hrubú stúpajúcu vetvu slučky. Príčinou choroby je porucha kotransportéra Na + / K + / 2Cl-, o ktorej sa predpokladá, že je furosemid citlivý. Iné varianty ochorenia sú spojené s defektom v apikálnom kanáli K + alebo sú výsledkom defektu v bazo-laterálnom Cl-kanáli. Tieto kanály spolupracujú s Na + / K + / 2Cl-kotransportom pri reabsorpcii NaC1 v zriedenom segmente a významne prispievajú k fungovaniu protiprúdového princípu vo vzostupnej vetve slučky v zdravej obličke. Z dôvodu narušenej spolupráce medzi kotransportérmi a kanálmi môže byť reabsorbované nedostatočné množstvo sodíkových iónov. Kvôli zníženej reabsorpcii boli pacientove krv poklesy tlaku. Kvôli alarmujúcemu poklesu krvný tlak, tlakové receptory v stene aorty iniciujú uvoľňovanie katecholamínu. Okrem toho pokles krvný tlak tiež vedie k zníženému prietoku krvi do vasa afferentia. Toto zníženie prietoku krvi stimuluje uvoľňovanie renín. Výsledkom je hyperreninemický hyperaldosteronizmus. Pri chorobe typu IV existuje porucha Barttinu, ktorá zodpovedá esenciálnej p-podjednotke v kanáli ClC-K. Táto podjednotka je zapojená nielen do bazo-laterálnej slučkovej membrány Henle, ale aj do bazo-laterálnej membrány vnútorného ucha. Z tohto dôvodu sa tento podtyp ochorenia vyznačuje nielen narušeným protiprúdovým princípom, ale navyše aj hluchotou. Všetky ďalšie ochorenia obličkovej dreňovej zóny môžu tiež narušiť protiprúdový princíp, napríklad obličkové rakovina or nekróza renálneho tkaniva, ktoré sa tam nachádza. Poruchy koncentrácie moču a jeho funkčného princípu môžu byť navyše spôsobené početnými mutáciami. Len pre Barrterov syndróm bolo zdokumentovaných celkovo päť príčinných mutácií.
