עקרון הזרם הנגדי הוא עיקרון הפעלה ביולוגי המעורב בוויסות תרמי של בעלי חיים רבים, בנשימה של דגים כמו כרישים, ובתהליכים כמו שתן אנושי. ריכוז. דיוריזיס בבני אדם מתרחש במידה רבה בלולאה כביכול של הנלה במדולה הכלית ומאופיינת במערכות של כיוון זרימה הפוך. הפרעה קשורה אחת היא תסמונת ברטר תורשתית ומוטציונית.
מהו עקרון הזרם הנגדי?
בגוף האדם, עיקרון הזרם הנגדי רלוונטי במיוחד להחלפת חומרים ב כליה רִקמָה. לעיקרון הנגרם הביולוגי משמעויות שונות. עבור עולם החי, העיקרון הפונקציונלי ממלא תפקיד בעיקר בוויסות תרמי. בגוף האדם, זה רלוונטי במיוחד להחלפת חומרים ב כליה רִקמָה. כיוון זרימה נגד זרם ברקמות שכנות מבטיח את יעילות חילופי החומרים. מערכות הזרם הנגדי בבני אדם כליה רקמות משמשות במיוחד לשימור חומרים ואנרגיה. בגוף האדם, הלולאה של הנל בתוך הנפרון מהווה דוגמה מעולה לעיקרון הפונקציונלי של זרימת נגד במבנים אנטומיים סמוכים. הלולאה של הנל היא המונח המשמש לתיאור קטע הלולאה של מערכת הצינור הכליות הממוקמת במדולה הכליתית, המשמשת בעיקר לריכוז שתן. הלולאה של הנל, וכך אחד העקרונות החשובים נגד הזרם הנגדי בבני אדם, מתרחשת באזור המדולרי החיצוני. העיקרון חשוב ביותר עבור השתן או היווצרות שתן והוא מורכב משלושה מרכיבים נפרדים עם כיווני זרימה מנוגדים. כרישים ודגים אחרים משתמשים גם בעקרון הזרם הנגדי לנשימה. יש להם מחליף זרם נגד שבו חמצן-עני דם פוגש חמצןמדיום עשיר. במהלך החלפת גז, יש קשר בין דם והמדיום המחומצן יותר לשמור על ה- חמצן הפרש לחץ חלקי וקידום ספיגה נוספת של O2 מהמדיום.
פונקציה ומטרה
מערכת הזרימה הנגדית של הכליות האנושיות מורכבת משלושה מרכיבים נפרדים. הראשון מביניהם הוא האיבר היורד הדק של הלולאה כביכול של הנל, האלמנט השני נוצר על ידי האיבר העבה העולה של הלולאה, והיסוד השלישי מתאים לאינטרסטיציום, שנמצא בין שני המרכיבים הראשונים. החלק הדק והירד של הלולאה של הנל הוא חדיר מַיִם. החלק העבה והעולה של הלולאה אינו. בתוך החלק העולה של הלולאה של הנל, נתרן יונים נודדות מהשתן לאינטרסטיציום הסמוך. הגירה זו מתרחשת באמצעות תחבורה פעילה. מים אינו נודד לאינטרסטיציום, אלא נשאר בשתן. בניגוד נתרן, מַיִם אינו מסוגל להגיע בכלל לאינטרסטיציום בגלל החלקים הבלתי חדירים של לולאת הנל. מסיבה זו הנוזל הופך להיות היפוטוני בעוד שהאינטרסטיציום רוכש היפר-טון. לבסוף זורמים מים לאינטרסטיציום, שהפך להיפרטוני, מהחלק הדק היורד של לולאת הנלה. הסיבה לכך היא שבחלק זה של הלולאה הקיר חדיר למים. בדרך זו, השתן העיקרי מרוכז: ריכוז מתרחש בחלק היורד של הלולאה ללא הוצאות אנרגיה נוספות. מים מוסרים מהשתן הראשוני במהלך ריכוז על ידי עקרון הזרם הנגדי. התאוששות מים בכליות אפשרית באופן פסיבי בזכות העיקרון, ובכך היא קשורה לספיגה מחדש של נתרן. הליך זה חסכוני ביותר באנרגיה. לולאת הנל כוללת מספר שלבים, שכולם מעורבים בו זמנית בתהליך. הפעולה בו זמנית של העיקרון שתואר לעיל בכל שלבי הלולאה של הנל מביאה לריכוז שתן חלקי. הריכוז של אלקטרוליטים הוא הגבוה ביותר בחלק הפסגה של הלולאה של הנלה, מכיוון שבחלק זה הוסרו מים מהשתן הראשוני לאורך כל המרחק של האיבר הדק היורד. לפיכך, עיקרון הזרם הנגדי תרם לריכוז חסכוני באנרגיה של האנס בכיוון הזרימה ההפוך של הרקמות הסמוכות בלולאת הנלה של הכליות.
מחלות ומחלות
כאשר לולאת הנל של הכליות מושפעת ממחלות, לעיתים מתרחשות הפרעות בעקרון הזרם הנגדי ובכך בריכוז השתן. מחלה תורשתית נדירה יחסית של לולאת הנל היא תסמונת בארטר. מחלה זו, באופן ספציפי יותר, פוגעת בענף העולה העולה של הלולאה. הגורם למחלה הוא פגם במשא הטרנספורטר Na + / K + / 2Cl- הנחשב כ furosemide רָגִישׁ. גרסאות אחרות של המחלה קשורות למום בערוץ ה- K + apical או כתוצאה מפגם בערוץ Cl-baso-lateral. ערוצים אלה משתפים פעולה עם Na + / K + / 2Cl-cotransport ב NaC1 ספיגה מחדש בגזרת הדילול ותורמים באופן משמעותי לתפקוד של עיקרון הזרם הנגדי בענף העולה של הלולאה בכליה בריאה. עקב שיתוף הפעולה הלקוי בין המובילים המובילים לערוצים, ניתן לספוג מחדש יוני נתרן לא מספיק. בגלל הספיגה המופחתת מחדש, דם לחץ יורד. בגלל הצניחה המדאיגה לחץ דם, קולטני הלחץ בדופן אבי העורקים יוזמים שחרור קטכולאמין. בנוסף, הצניחה פנימה לחץ דם מוביל גם לירידה בזרימת הדם ל vasa afferentia. זרימת דם מופחתת זו מגרה את שחרורו של רנין. היפר-אלדיסטרוניזם היפררנינמי הוא התוצאה. במחלת סוג IV, יש פגם בברטטין, התואם את יחידת ה- β החיונית בערוץ ClC-K. יחידת משנה זו מעורבת לא רק בקרום הלולאה הבסו-רוחבי של הנל, אלא גם בקרום האוזן הפנימית הבסו-רוחבית. מסיבה זו תת-סוג זה של המחלה מאופיין לא רק בעקרון זרם נגד מופרע, אלא בנוסף בחירשות. כל המחלות האחרות באזור מדולרי הכליה יכולות גם להפריע לעיקרון הזרם הנגדי, כגון כליות סרטן or נֶמֶק של רקמת הכליה שנמצאת שם. בנוסף, הפרעות בריכוז השתן והעקרון התפקודי שלו יכולות להיגרם על ידי מוטציות רבות. רק לגבי תסמונת ברטר תועדו בסך הכל חמש מוטציות סיבתיות.
