Vastuvoolupõhimõte on bioloogiline toimimispõhimõte, mis on seotud paljude loomade termoregulatsiooniga, kalade, näiteks haide, hingamisega ja selliste protsessidega nagu inimese kuseteede kontsentratsioon. Diurees esineb inimestel suures osas neeru medulla Henle nn silmuses ja seda iseloomustavad vastupidise voolusuuna süsteemid. Üks seotud häire on pärilik ja mutatsiooniline Barrteri sündroom.
Mis on vastuvoolu põhimõte?
Inimese kehas on vastuvoolu põhimõte eriti oluline ainete vahetamise suhtes neer pabertaskurätik. Bioloogilisel vastuvoolu põhimõttel on erinevad tähendused. Loomade maailmas mängib funktsionaalne põhimõte rolli peamiselt termoregulatsioonis. Inimkehas on see eriti oluline ainete vahetamisel neer pabertaskurätik. Vastuvoolu voolu suund naaberkudedes tagab ainevahetuse efektiivsuse. Inimeste vastuvoolusüsteemid neer kude aitab eelkõige säästa aineid ja energiat. Inimese kehas on nefronis paiknev Henle aas külgnevate anatoomiliste struktuuride vastasvoolu funktsionaalse põhimõtte peamine näide. Henle aas on termin, mida kasutatakse neeru tuubulite süsteemi aasalõigu kirjeldamiseks, mis asub neeru medullas, mis on mõeldud peamiselt uriini kontsentreerimiseks. Henle aas ja seega inimeste üks olulisemaid vastuvoolupõhimõtteid toimub medullaarses välistsoonis. See põhimõte on diureesi või uriini moodustumise jaoks ülitähtis ja koosneb kolmest erinevast voolusuundadega komponendist. Haid ja muud kalad kasutavad hingamiseks ka vastuvoolu printsiipi. Neil on vastuvoolu vahetaja, milles hapnik-vaene veri vastab an hapnik-rikas keskkond. Gaasivahetuse ajal on veri ja hapnikurikkamat keskkonda hapnik osalise rõhu erinevus ja soodustada O2 edasist omastamist keskkonnast.
Funktsioon ja eesmärk
Inimese neerude vastuvoolu süsteem koosneb kolmest erinevast komponendist. Esimene neist on niinimetatud Henle silmuse õhuke laskuv haru, teise elemendi moodustab aasa paks tõusev haru ja kolmas element vastab interstitiumile, mis asub kahe esimese komponendi vahel. Henle aasa õhuke, laskuv osa on läbitav vesi. Silma paks, tõusev osa ei ole. Henle aasa tõusvas osas naatrium ioonid migreeruvad uriinist külgnevasse interstitsiumi. See ränne toimub aktiivse transpordi teel. Vesi ei rända interstitsiumi, vaid jääb uriini. Erinevalt naatrium, vesi ei suuda Henle aasa läbitungimatute osade tõttu üldse interstitiumini jõuda. Sel põhjusel muutub vedelik hüpotooniliseks, samal ajal kui interstitium omandab hüpertoonilisuse. Lõpuks voolab vesi hüpertooniliseks muutunud interstitsiumisse Henle aasa laskuvast õhukesest osast. Selle põhjuseks on asjaolu, et selles aasa osas on sein vett läbilaskev. Sel viisil kontsentreeritakse esmane uriin: kontsentratsioon toimub silmuse kahanevas osas ilma täiendavate energiakuludeta. Primaarsest uriinist eemaldatakse vesi selle ajal kontsentratsioon vastuvoolu põhimõttel. Vee taastumine neerudes on tänu põhimõttele passiivne ja seondub seeläbi naatrium. See protseduur on äärmiselt energiasäästlik. Henle silmusel on mitu etappi, mis kõik on protsessis samaaegselt kaasatud. Ülalkirjeldatud põhimõtte samaaegne toimimine Henle aasa kõigis etappides põhjustab uriini murdosa kontsentratsiooni. Kontsentratsioon elektrolüüdid on kõige kõrgem Henle aasa tipmises osas, kuna selles osas on primaarsest uriinist vesi eemaldatud kogu õhuke laskuva jäseme ulatuses. Seega aitas vastuvoolupõhimõte kaasa Hansu energiasäästlikule kontsentratsioonile neeru Henle silmus asetsevate külgnevate kudede vastassuunalise voolu suunaga.
Haigused ja vaevused
Kui haigus mõjutab neerude Henle'i silmust, tekivad mõnikord vastuvoolu põhimõtte ja seega ka uriini kontsentratsiooni häired. Henle'i silmuse suhteliselt harvaesinev pärilik haigus on Bartteri sündroom. Täpsemalt mõjutab see haigus silmuse paksu tõusva haru. Haiguse põhjuseks on Na + / K + / 2Cl-kotransporteri defekt, mis arvatakse olevat furosemiid tundlik. Teised haiguse variandid on seotud apikaalse K + kanali defektiga või tulenevad baso-lateraalse Cl-kanali defektist. Need kanalid teevad koostööd Na + / K + / 2Cl-kotranspordiga NaC1 tagasiimendumisel lahjendussegmendis ja aitavad oluliselt kaasa vastupidise voolu printsiibi toimimisele terve neeru aasa tõusvas harus. Kotransportijate ja kanalite koostöö halvenemise tõttu võib ebapiisav naatriumioone uuesti imada. Vähenenud imendumise tõttu on patsientide veri rõhulangused. Häiriva sisse kukkumise tõttu vererõhk, alustavad aordi seinas olevad pressoretseptorid katehhoolamiini vabanemist. Lisaks sisse kukkumine vererõhk viib ka verevoolu vähenemiseni vasa afferentias. See vähenenud verevool stimuleerib reniin. Tulemuseks on hüperrenineemiline hüperaldosteronism. IV tüübi haiguse korral esineb Barttini defekt, mis vastab ClC-K kanali olulisele β-subühikule. See allüksus on seotud mitte ainult Henle baso-lateraalse silmuse membraaniga, vaid ka baso-lateral sisemise kõrva membraaniga. Sel põhjusel ei iseloomusta seda haiguse alamtüüpi mitte ainult häiritud vastuvoolu põhimõte, vaid lisaks kurtus. Kõik teised neeru medullaartsooni haigused võivad häirida ka vastuvoolu printsiipi, näiteks neeru vähk or nekroos neerukoes. Lisaks võivad uriini kontsentratsiooni häired ja selle funktsionaalne põhimõte olla põhjustatud arvukatest mutatsioonidest. Ainuüksi Barrteri sündroomi korral on dokumenteeritud viis põhjustavat mutatsiooni.
