Protustrujno načelo je biološko operativno načelo uključeno u termoregulaciju mnogih životinja, u disanje riba poput morskih pasa i u procese poput mokraće čovjeka koncentracija. Diureza se u ljudi uglavnom događa u takozvanoj Henleovoj petlji u bubrežnoj moždini, a karakterizirana je sustavima suprotnog smjera protoka. Jedan s tim povezan poremećaj je nasljedni i mutacijski Barrterov sindrom.
Koji je princip protustruje?
U ljudskom tijelu načelo protustruje posebno je važno za razmjenu tvari u bubreg tkivo. Biološki protustrujni princip ima različita značenja. Za životinjski svijet funkcijski princip igra ulogu uglavnom u termoregulaciji. U ljudskom je tijelu posebno važno za razmjenu tvari u bubreg tkivo. Protustrujni smjer strujanja u susjednim tkivima osigurava učinkovitost razmjene tvari. Protustrujni sustavi u čovjeku bubreg tkivo posebno služi za očuvanje tvari i energije. U ljudskom tijelu, Henleova petlja unutar nefrona predstavlja glavni primjer funkcionalnog principa protutoka u susjednim anatomskim strukturama. Henleova petlja je pojam koji se koristi za opisivanje dijela petlje sustava bubrežnih tubula smještenih u bubrežnoj moždini, koji prvenstveno služi za koncentraciju urina. Henleova petlja, a time i jedno od najvažnijih protustrujnih načela kod ljudi, javlja se unutar vanjske medularne zone. Načelo je najvažnije za diurezu ili stvaranje mokraće, a sastoji se od tri različite komponente s suprotnim smjerovima protoka. Morski psi i druge ribe također koriste protustrujni princip za disanje. Imaju izmjenjivač protoka u kojem kisik-jadna krv upoznaje kisik-bogati medij. Tijekom izmjene plina dolazi do kontakta između krv i više oksigeniranog medija za održavanje kisik parcijalna razlika tlaka i pospješuju daljnje usvajanje O2 iz medija.
Funkcija i svrha
Sustav protustoka ljudskih bubrega sastoji se od tri različite komponente. Prvi od njih je tanki silazni ud takozvane Henleove petlje, drugi element tvori debeli uzlazni ud petlje, a treći element odgovara intersticiju koji se nalazi između prve dvije komponente. Tanak, silazni dio Henleove petlje je propusan za voda. Debeli, uzlazni dio petlje nije. Unutar uzlaznog dijela petlje Henle, natrij ioni migriraju iz urina u susjedni intersticij. Ta se migracija događa aktivnim prijevozom. Vodotporne igračke ne migrira u intersticij, ali ostaje u mokraći. Za razliku od natrij, voda uopće nije u mogućnosti doći do intersticija zbog nepropusnih dijelova Henleove petlje. Iz tog razloga tekućina postaje hipotonična, dok intersticij poprima hipertoničnost. Voda konačno teče u intersticij, koji je postao hipertoničan, iz silaznog tankog dijela Henleove petlje. To je zato što je u ovom dijelu petlje zid propusan za vodu. Na taj se način koncentrira primarni urin: koncentracija javlja se u silaznom dijelu petlje bez dodatnih troškova energije. Voda se uklanja iz primarnog urina tijekom koncentracija po principu protustruje. Oporavak vode u bubrezima moguć je pasivno zahvaljujući principu i na taj je način povezan s reapsorpcijom natrij. Ovaj postupak izuzetno je energetski učinkovit. Henleova petlja ima nekoliko faza, koje su sve istovremeno uključene u proces. Istovremeni rad gore opisanog principa u svim fazama Henleove petlje rezultira frakcijskom koncentracijom urina. Koncentracija elektroliti je najveći u apikalnom dijelu Henleove petlje, jer je u ovom dijelu voda odstranjena iz primarnog urina na cijeloj udaljenosti tankog silaznog uda. Dakle, načelo protustruje pridonijelo je energetski efikasnoj koncentraciji Hansa suprotnim smjerom protoka susjednih tkiva u petlji Henleove bubrege.
Bolesti i tegobe
Kada je bolest bubrežne petlje Henle pogođena, ponekad se javljaju poremećaji principa protustruje, a time i koncentracije urina. Relativno rijetka nasljedna bolest Henleove petlje je Bartterov sindrom. Ta bolest, točnije, utječe na debelu uzlaznu granu petlje. Uzrok bolesti je kvar na Na + / K + / 2Cl-kotransporteru, za koji se smatra da je furosemid osjetljiv. Ostale varijante bolesti povezane su s oštećenjem apikalnog K + kanala ili su posljedica oštećenja bazo-lateralnog Cl-kanala. Ti kanali surađuju s Na + / K + / 2Cl-kotransportom u reapsorpciji NaC1 u segmentu razrjeđenja i značajno doprinose funkcioniranju principa protustruje u uzlaznoj grani petlje u zdravom bubregu. Zbog otežane suradnje kotransportera i kanala, nedovoljno natrijevih iona može se ponovno apsorbirati. Zbog smanjene reapsorpcije, krv pad pritiska. Zbog alarmantnog pada krvni pritisak, presoreceptori u stijenci aorte iniciraju oslobađanje kateholamina. Uz to, pad u krvni pritisak također dovodi do smanjenog protoka krvi u vasa aferenciji. Ovaj smanjeni protok krvi potiče oslobađanje renina. Rezultat je hiperreninemični hiperaldosteronizam. Kod bolesti IV tipa postoji nedostatak u Barttinu, koji odgovara bitnoj β-podjedinici u kanalu ClC-K. Ova podjedinica nije uključena samo u bazo-lateralnu Henleovu membranu već i u bazo-lateralnu membranu unutarnjeg uha. Iz tog razloga, ovaj podtip bolesti karakterizira ne samo poremećeni protustrujni princip, već i gluhoća. Sve ostale bolesti bubrežne medularne zone također mogu poremetiti načelo protustruje, poput bubrega Raka or nekroza bubrežnog tkiva koje se tamo nalazi. Uz to, poremećaji koncentracije mokraće i njezinog funkcionalnog principa mogu biti uzrokovane brojnim mutacijama. Samo za Barrterov sindrom dokumentirano je ukupno pet uzročnih mutacija.
