Het tegenstroomprincipe is een biologisch werkingsprincipe dat betrokken is bij de thermoregulatie van veel dieren, bij de ademhaling van vissen zoals haaien en bij processen zoals menselijke urinewegen. concentratie Diurese bij mensen komt grotendeels voor in de zogenaamde lus van Henle in het niermerg en wordt gekenmerkt door systemen met tegengestelde stroomrichting. Een verwante aandoening is het erfelijke en mutationele Barrter-syndroom.
Wat is het tegenstroomprincipe?
In het menselijk lichaam is het tegenstroomprincipe vooral relevant bij de uitwisseling van stoffen in nier zakdoek. Het biologische tegenstroomprincipe heeft verschillende betekenissen. Voor de dierenwereld speelt het functionele principe vooral een rol bij thermoregulatie. In het menselijk lichaam is het vooral relevant voor de uitwisseling van stoffen in nier zakdoek. Een tegenstroomrichting in aangrenzende weefsels zorgt voor een efficiënte stofwisseling. De tegenstroomsystemen in de mens nier weefsels dienen in het bijzonder om stoffen en energie te behouden. In het menselijk lichaam vertegenwoordigt de lus van Henle in het nefron een goed voorbeeld van het functionele principe van tegenstroom in aangrenzende anatomische structuren. De lus van Henle is de term die wordt gebruikt om het lusgedeelte van het niertubuli-systeem in het niermerg te beschrijven, dat voornamelijk dient om urine te concentreren. De lus van Henle, en daarmee een van de belangrijkste tegenstroomprincipes bij mensen, vindt plaats in de buitenste mergholte. Het principe is heel belangrijk voor diurese of urinevorming en bestaat uit drie verschillende componenten met tegengestelde stroomrichtingen. Haaien en andere vissen gebruiken ook het tegenstroomprincipe voor ademhaling. Ze hebben een tegenstroomwisselaar waarin zuurstof-arm bloed ontmoet een zuurstof-rijk medium. Tijdens gasuitwisseling is er contact tussen de bloed en het meer zuurstofrijke medium om de zuurstof partiële drukverschil en bevorderen verdere opname van O2 uit het medium.
Functie en doel
Het tegenstroomsysteem van de menselijke nieren bestaat uit drie verschillende componenten. De eerste hiervan is de dunne neergaande tak van de zogenaamde lus van Henle, het tweede element wordt gevormd door de dikke opgaande tak van de lus en het derde element komt overeen met het interstitium, dat zich tussen de eerste twee componenten bevindt. Het dunne, dalende deel van de lus van Henle is doorlatend water Het dikke, oplopende deel van de lus is dat niet. Binnen het oplopende deel van de lus van Henle, natrium ionen migreren van de urine naar het aangrenzende interstitium. Deze migratie vindt plaats door actief transport. Water migreert niet in het interstitium, maar blijft in de urine. in tegenstelling tot natrium, water kan het interstitium helemaal niet bereiken vanwege de ondoordringbare delen van de lus van Henle. Om deze reden wordt de vloeistof hypotoon terwijl het interstitium hypertonie verwerft. Water stroomt uiteindelijk in het interstitium, dat hypertoon is geworden, vanuit het dalende dunne gedeelte van de lus van Henle. Dit komt doordat in dit gedeelte van de lus de wand waterdoorlatend is. Op deze manier wordt de primaire urine geconcentreerd: de concentratie vindt plaats binnen het dalende gedeelte van de lus zonder extra energieverbruik. Water wordt tijdens concentratie door het tegenstroomprincipe. Waterrecuperatie in de nieren is dankzij het principe passief mogelijk en gaat daarbij gepaard met de reabsorptie van natrium Deze procedure is buitengewoon energiezuinig. De Henle-lus kent verschillende fasen, die allemaal tegelijkertijd bij het proces betrokken zijn. De gelijktijdige werking van het hierboven beschreven principe in alle stadia van de lus van Henle resulteert in een fractionele concentratie van de urine. De concentratie van elektrolyten is het hoogst in het apicale deel van de lus van Henle, omdat in dit deel water uit de primaire urine is verwijderd over de gehele afstand van het dunne neergaande been. Het tegenstroomprincipe droeg dus bij aan de energie-efficiënte concentratie van Hans door de tegengestelde stroomrichting van de aangrenzende weefsels in de lus van Henle van de nieren.
Ziekten en kwalen
Wanneer de lus van Henle van de nieren wordt aangetast door ziekte, treden soms verstoringen van het tegenstroomprincipe en dus van de urineconcentratie op. Een relatief zeldzame erfelijke ziekte van de lus van Henle is het Bartter-syndroom. Deze ziekte treft meer specifiek de dikke opgaande tak van de lus. De oorzaak van de ziekte is een defect in de Na + / K + / 2Cl- cotransporteur, waarvan wordt aangenomen dat furosemide gevoelig. Andere varianten van de ziekte zijn geassocieerd met een defect in het apicale K + -kanaal of zijn het gevolg van een defect in het basolaterale Cl-kanaal. Deze kanalen werken samen met Na + / K + / 2Cl- cotransport bij NaC1-reabsorptie in het verdunningssegment en dragen significant bij aan de werking van het tegenstroomprincipe in de opgaande tak van de lus in een gezonde nier. Door de verminderde samenwerking tussen cotransporteurs en kanalen kunnen onvoldoende natriumionen worden geresorbeerd. Door de verminderde reabsorptie kunnen de patiënten bloed drukval. Vanwege de alarmerende daling bloeddrukinitiëren de pressoreceptoren in de wand van de aorta de afgifte van catecholamine. Bovendien is de drop-in bloeddruk leidt ook tot een verminderde bloedstroom naar de vasa afferentia. Deze verminderde doorbloeding stimuleert de afgifte van renine Hyperreninemisch hyperaldosteronisme is het resultaat. Bij type IV-ziekte is er een defect in Barttin, dat overeenkomt met de essentiële β-subeenheid in het ClC-K-kanaal. Deze subeenheid is niet alleen betrokken bij het basolaterale lusmembraan van Henle, maar ook bij het basolaterale binnenoormembraan. Om deze reden wordt dit subtype van de ziekte niet alleen gekenmerkt door een verstoord tegenstroomprincipe, maar bovendien door doofheid. Alle andere ziekten van de niermergzone kunnen ook het tegenstroomprincipe verstoren, zoals de nier kanker or necrose van het nierweefsel dat zich daar bevindt. Bovendien kunnen stoornissen van de urineconcentratie en het functionele principe ervan worden veroorzaakt door talrijke mutaties. Alleen al voor het Barrter-syndroom zijn in totaal vijf oorzakelijke mutaties gedocumenteerd.
