Princípio da contracorrente

o Princípio da contracorrente é um princípio funcional biológico que está envolvido na termorregulação de muitos animais, na respiração de peixes como tubarões e em processos como a concentração de urina humana. A maior parte da diurese em humanos ocorre na chamada alça de Henle da medula renal e é caracterizada por sistemas com direções de fluxo opostas. Uma doença relacionada é a síndrome de Barrter hereditária e relacionada à mutação.

Qual é o princípio da contracorrente?

O princípio da contracorrente biológica tem significados diferentes. Para o mundo animal, o princípio funcional desempenha um papel principalmente na termorregulação. No corpo humano, é particularmente relevante para a troca de substâncias no tecido renal. Uma direção oposta do fluxo nos tecidos vizinhos garante a eficiência da troca de substâncias.

Os sistemas de contra-corrente no tecido renal humano são usados ​​principalmente para conservar substâncias e energia. No corpo humano, a alça de Henle dentro do néfron é um excelente exemplo do princípio funcional do fluxo contra-corrente em estruturas anatômicas vizinhas A urina serve.

O loop de Henle e, portanto, um dos princípios contracorrentes mais importantes em humanos, ocorre dentro da zona medular externa. O princípio é muito importante para a diurese ou formação de urina e consiste em três componentes diferentes com direções de fluxo opostas.

Tubarões e outros peixes também usam o princípio da contracorrente para respirar. Eles têm um trocador de contracorrente no qual o sangue pobre em oxigênio encontra um meio rico em oxigênio. Durante a troca gasosa, há contato entre o sangue e o meio rico em oxigênio a fim de manter a diferença de pressão parcial de oxigênio e promover a absorção posterior de O2 do meio.

Função e tarefa

O sistema contracorrente dos rins humanos consiste em três componentes diferentes. O primeiro deles é a perna descendente fina da chamada alça de Henle, o segundo elemento forma a perna ascendente espessa da alça e o terceiro elemento corresponde ao interstício que está localizado entre os dois primeiros componentes.

A parte fina e descendente do loop de Henle é permeável à água. A parte espessa e ascendente do loop não é. Na porção ascendente da alça de Henle, os íons de sódio migram da urina para o interstício adjacente. Essa migração é feita por meio de transporte ativo. A água não migra para o interstício, mas permanece na urina. Ao contrário do sódio, as partes impermeáveis ​​da alça de Henle tornam impossível que a água alcance o interstício. Por causa disso, o líquido se torna hipotônico, enquanto o interstício se torna hipertônico.

Finalmente, a água flui para o interstício hipertônico a partir da parte fina descendente da alça de Henle. Porque nesta parte do loop a parede é permeável à água. Desta forma, a urina primária é concentrada: a concentração ocorre dentro da parte descendente da alça sem gasto adicional de energia. A água é retirada da urina primária quando é concentrada usando o princípio da contracorrente.

A recuperação da água nos rins é possível graças ao princípio passivo e está acoplada à reabsorção de sódio. Esta abordagem é extremamente eficiente em termos de energia.

O loop Henle possui vários andares, todos envolvidos no processo ao mesmo tempo. A execução simultânea do princípio descrito em todos os níveis da alça de Henle resulta em uma concentração fracionada da urina. A concentração de eletrólitos é mais elevada na parte apical da alça de Henle, porque nessa parte a água foi retirada da urina primária em toda a extensão da coxa que desce ligeiramente. O princípio da contra-corrente contribuiu para a concentração de Hans com eficiência energética por meio da direção oposta do fluxo dos tecidos vizinhos na alça de Henle dos rins.

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Doenças e enfermidades

Se a alça de Henle dos rins é afetada por doenças, às vezes ocorrem distúrbios do princípio contracorrente e, portanto, da concentração da urina. A síndrome de Bartter é uma doença hereditária relativamente rara da alça de Henle. Mais precisamente, essa doença afeta o ramo ascendente espesso da alça. A causa da doença é um defeito no cotransportador Na + / K + / 2Cl−, que se diz ser sensível à furosemida. Outras variantes da doença estão associadas a um defeito no canal de K + apical ou remontam a um defeito no canal de Cl− basolateral. Esses canais cooperam com o transporte fecal de Na + / K + / 2Cl - durante a reabsorção de NaC1 no segmento de diluição e, em um rim saudável, contribuem significativamente para o funcionamento do princípio da contracorrente no ramo ascendente da alça.

Devido à cooperação perturbada entre o cotransportador e os canais, não é possível reabsorver íons de sódio suficientes. Devido à reabsorção reduzida, a pressão arterial do paciente cai. Devido à queda alarmante da pressão arterial, os pressorreceptores na parede da aorta iniciam uma liberação de catecolaminas.

Além disso, a queda da pressão arterial também leva à redução do fluxo sanguíneo para os vasos aferentes. Este fluxo sanguíneo reduzido estimula a liberação de renina. O resultado é hiperaldosteronismo hiperreninêmico. Na doença do tipo IV, há um defeito no bartin que corresponde à subunidade β essencial no canal ClC-K. Esta subunidade não está apenas envolvida na membrana basolateral de Henle loop, mas também na membrana basolateral do ouvido interno. Por esse motivo, essa subforma da doença não se caracteriza apenas por um princípio contracorrente perturbado, mas também pela surdez.

Todas as outras doenças da zona da medula renal também podem perturbar o princípio da contracorrente, por exemplo, câncer renal ou necrose do tecido renal aí localizado. Além disso, distúrbios na concentração da urina e seu princípio funcional podem ser causados ​​por numerosas mutações. Um total de cinco mutações causais foram documentadas apenas para a síndrome de Barrter.