Nguyên tắc ngược dòng là một nguyên tắc hoạt động sinh học liên quan đến quá trình điều nhiệt của nhiều loài động vật, trong quá trình hô hấp của cá như cá mập, và trong các quá trình như tiết niệu của con người. tập trung. Bài niệu ở người phần lớn xảy ra trong cái gọi là quai Henle trong tủy thận và được đặc trưng bởi các hệ thống có hướng dòng chảy ngược lại. Một rối loạn liên quan là hội chứng Barrter di truyền và đột biến.
Nguyên tắc phản dòng là gì?
Trong cơ thể con người, nguyên tắc ngược dòng đặc biệt liên quan đến sự trao đổi các chất trong thận khăn giấy. Nguyên tắc phản dòng sinh học có những ý nghĩa khác nhau. Đối với thế giới động vật, nguyên lý cơ năng đóng vai trò chủ yếu trong quá trình điều nhiệt. Trong cơ thể con người, nó đặc biệt liên quan đến việc trao đổi các chất trong thận khăn giấy. Hướng dòng ngược dòng trong các mô lân cận đảm bảo hiệu quả của quá trình trao đổi chất. Các hệ thống phản dòng ở người thận mô phục vụ đặc biệt để bảo tồn các chất và năng lượng. Trong cơ thể con người, vòng Henle trong nephron đại diện cho một ví dụ điển hình về nguyên tắc chức năng của dòng chảy ngược trong các cấu trúc giải phẫu lân cận. Vòng Henle là thuật ngữ dùng để chỉ phần quai của hệ thống ống thận nằm trong tủy thận, có nhiệm vụ chủ yếu là cô đặc nước tiểu. Vòng lặp của Henle, và do đó là một trong những nguyên tắc phản dòng quan trọng nhất ở người, xảy ra ở vùng ngoài tủy. Nguyên tắc quan trọng nhất đối với sự bài niệu hoặc hình thành nước tiểu và bao gồm ba thành phần riêng biệt với các hướng dòng chảy ngược nhau. Cá mập và các loài cá khác cũng sử dụng nguyên tắc ngược dòng để hô hấp. Họ có một bộ trao đổi ngược dòng, trong đó ôxy-nghèo máu gặp một ôxy-giàu trung bình. Trong quá trình trao đổi khí, có sự tiếp xúc giữa máu và môi trường nhiều oxy hơn để duy trì ôxy chênh lệch áp suất riêng phần và thúc đẩy sự hấp thụ thêm O2 từ môi trường.
Chức năng và Mục đích
Hệ thống ngược dòng của thận con người bao gồm ba thành phần riêng biệt. Phần tử đầu tiên trong số này là phần giảm dần mỏng của cái gọi là vòng lặp Henle, phần tử thứ hai được hình thành bởi phần tăng dần dày của vòng lặp, và phần tử thứ ba tương ứng với phần kẽ, nằm giữa hai thành phần đầu tiên. Phần mỏng, giảm dần của vòng lặp Henle có thể thấm qua nước. Phần dày, tăng dần của vòng lặp thì không. Trong phần tăng dần của vòng lặp Henle, natri các ion di chuyển từ nước tiểu đến các kẽ kế cận. Sự di chuyển này xảy ra bằng cách vận chuyển tích cực. Nước không di chuyển vào kẽ, nhưng vẫn tồn tại trong nước tiểu. không giống natri, nước hoàn toàn không thể đến được trung gian vì các phần không thấm nước của vòng Henle. Vì lý do này, chất lỏng trở nên giảm trương lực trong khi các vách ngăn có được tính ưu trương. Cuối cùng, nước chảy vào kẽ, nơi đã trở nên ưu trương, từ phần mỏng đi xuống của quai Henle. Điều này là do trong phần này của vòng lặp, tường có thể thấm nước. Bằng cách này, nước tiểu ban đầu được cô đặc: tập trung xảy ra trong phần giảm dần của vòng lặp mà không tiêu tốn thêm năng lượng. Nước được loại bỏ khỏi nước tiểu trong tập trung bằng nguyên tắc ngược dòng. Có thể phục hồi nước trong thận một cách thụ động nhờ vào nguyên tắc này, và do đó được kết hợp với sự tái hấp thu của natri. Quy trình này cực kỳ tiết kiệm năng lượng. Vòng Henle có nhiều giai đoạn, tất cả đều đồng thời tham gia vào quá trình này. Hoạt động đồng thời của nguyên tắc được mô tả ở trên trong tất cả các giai đoạn của quai Henle dẫn đến nồng độ phân đoạn của nước tiểu. Nồng độ của điện cao nhất ở phần đỉnh của quai Henle, bởi vì ở phần này, nước đã được loại bỏ khỏi nước tiểu trên toàn bộ khoảng cách của chi giảm dần. Do đó, nguyên tắc ngược dòng đã góp phần vào việc tập trung hiệu quả năng lượng của Hans bằng hướng ngược lại của dòng chảy của các mô lân cận trong quai Henle của thận.
Bệnh tật
Khi quai Henle của thận bị ảnh hưởng bởi bệnh tật, đôi khi xảy ra rối loạn nguyên tắc ngược dòng và do đó làm cô đặc nước tiểu. Một bệnh di truyền tương đối hiếm gặp của quai Henle là hội chứng Bartter, cụ thể hơn là bệnh này ảnh hưởng đến nhánh dày lên của quai. Nguyên nhân của bệnh là do khiếm khuyết trong chất đồng chuyển Na + / K + / 2Cl-, được cho là furosemide nhạy cảm. Các biến thể khác của bệnh có liên quan đến khiếm khuyết kênh K + đỉnh hoặc do khiếm khuyết kênh Cl- đáy-bên. Các kênh này hợp tác với đồng vận chuyển Na + / K + / 2Cl- trong việc tái hấp thu NaC1 ở phân đoạn pha loãng và góp phần đáng kể vào hoạt động của nguyên tắc ngược dòng ở nhánh đi lên của vòng trong thận khỏe mạnh. Do sự hợp tác giữa người vận chuyển và kênh bị suy yếu, các ion natri không đủ có thể được tái hấp thu. Do giảm tái hấp thu, bệnh nhân máu giảm áp suất. Vì sự sụt giảm đáng báo động trong huyết áp, các cơ quan chấp nhận áp lực trong thành động mạch chủ bắt đầu giải phóng catecholamine. Ngoài ra, sự sụt giảm trong huyết áp cũng dẫn đến giảm lưu lượng máu đến mạch máu hướng tâm. Lưu lượng máu giảm này kích thích việc giải phóng renin. Hậu quả là tăng aldosteron máu. Trong bệnh loại IV, có khiếm khuyết ở Barttin, tương ứng với tiểu đơn vị β thiết yếu trong kênh ClC-K. Tiểu đơn vị này không chỉ tham gia vào màng quai đáy-bên của Henle mà còn tham gia vào màng đáy-bên-tai trong. Vì lý do này, loại bệnh phụ này được đặc trưng không chỉ bởi nguyên tắc ngược dòng bị rối loạn, mà còn do điếc. Tất cả các bệnh khác của vùng tủy thận cũng có thể làm rối loạn nguyên tắc ngược dòng, chẳng hạn như bệnh thận ung thư or hoại tử của mô thận nằm ở đó. Ngoài ra, rối loạn cô đặc nước tiểu và nguyên tắc chức năng của nó có thể do nhiều đột biến gây ra. Đối với riêng hội chứng Barrter, có tổng cộng năm đột biến gây bệnh đã được ghi nhận.
