Multiplicación en contracorriente
Un sistema de mecanismo de contracorriente es un mecanismo que gasta energía para crear un gradiente de concentración.
Se encuentra ampliamente presente en la naturaleza y especialmente en los órganos de los mamíferos. Por ejemplo, puede referirse al proceso que subyace al proceso de concentración de la orina, es decir, la producción de orina hiperosmótica por el riñón de los mamíferos. La capacidad de concentrar la orina también está presente en las aves.
La multiplicación a contracorriente se confunde frecuentemente con el intercambio a contracorriente, un mecanismo similar pero diferente en el que los gradientes se mantienen, pero no se establecen.
Principios fisiológicos
El término deriva de la forma y función del asa de Henle, que consiste en dos ramas paralelas de túbulos renales que discurren en direcciones opuestas, separadas por el espacio intersticial de la médula renal.
- La extremidad descendente del bucle de Henle es permeable al agua pero impermeable a solutos, debido a la presencia de aquaporina 1 en su pared tubular. Así, el agua se mueve a través de la pared tubular en el espacio medular, haciendo el hipertónico filtrado (con un potencial de agua inferior). Este es el filtrado que continúa hasta el miembro ascendente.
- La extremidad ascendente es impermeable al agua (por falta de aquaporina, una proteína transportadora común para los canales de agua en todas las células excepto las paredes de la extremidad ascendente del bucle de Henle) pero permeable a solutos, pero aquí Na+, Cl−, y K+ son transportados activamente en el espacio medular, haciendo la hipotónica filtrada (con un mayor potencial de agua). El interstitium es ahora "salty" o hipertónico, y atraerá agua como abajo. Esto constituye el efecto único del proceso de multiplicación contracorriente.
- El transporte activo de estos iones de la gruesa extremidad ascendente crea una presión osmótica que arrastra el agua de la extremidad descendente al espacio medular hiperosmolar, haciendo el filtrado hipertónico (con un potencial de agua inferior).
- El flujo contracorriente dentro de la extremidad descendente y ascendente aumenta, o multiplicaciones el gradiente osmotico entre fluido tubular y espacio intersticial.
Detalles
La multiplicación en contracorriente se estudió originalmente como un mecanismo por el cual la orina se concentra en la nefrona. Inicialmente estudiado en la década de 1950 por Gottschalk y Mylle siguiendo las postulaciones de Werner Kuhn, este mecanismo ganó popularidad solo después de una serie de experimentos complicados de micropunción.
El mecanismo propuesto consta de pasos de bombeo, equilibrio y desplazamiento. En el túbulo proximal, la osmolaridad es isomolar a la del plasma (300 mOsm/L). En un modelo hipotético en el que no hubiera pasos de equilibrio ni de bombeo, la osmolaridad del líquido tubular y del intersticio también sería de 300 mOsm/L.{Respicius Rwehumbiza, 2010}
Bomba: El transportador Na+/K+/2Cl− en la rama ascendente del asa de Henle ayuda a crear un gradiente al desplazar Na+ hacia el intersticio medular. La rama ascendente gruesa del asa de Henle es la única parte de la nefrona que carece de acuaporina, una proteína transportadora común para los canales de agua. Esto hace que la rama ascendente gruesa sea impermeable al agua. Por lo tanto, la acción del transportador Na+/K+/2Cl− crea una solución hipoosmolar en el líquido tubular y un líquido hiperosmolar en el intersticio, ya que el agua no puede seguir a los solutos para producir el equilibrio osmótico.
Equilibrio: Dado que la rama descendente del asa de Henle está formada por un epitelio muy permeable, el líquido en el interior de la rama descendente se vuelve hiperosmolar.
Desplazamiento: El movimiento del líquido a través de los túbulos hace que el líquido hiperosmótico se desplace más abajo en el asa. La repetición de muchos ciclos hace que el líquido sea casi isosmolar en la parte superior del asa de Henle y muy concentrado en la parte inferior del asa. Los animales que necesitan orina muy concentrada (como los animales del desierto) tienen asas de Henle muy largas para crear un gradiente osmótico muy grande. Por otro lado, los animales que tienen abundante agua (como los castores) tienen asas muy cortas. Los vasos rectos tienen una forma de asa similar para que el gradiente no se disipe en el plasma.
El mecanismo de multiplicación de contracorriente funciona junto con el intercambio de contracorriente de los vasos rectos para evitar la pérdida de sales y mantener una alta osmolaridad en la médula interna.
Referencias
- ^ Braun, Eldon (abril de 1998), "función renal obligatoria en reptiles, aves y mamíferos", Seminarios en Medicina Aviar y Exótica, 7 (2): 62–71, doi:10.1016/S1055-937X(98)80044-3
- ^ a b c d Sembulingam, K (2016). Esenciales de Fisiología Médica (7 ed.). Nueva Delhi, India: Jaypee Brothers Medical Publishers (P) Ltd. págs. 328 a 333. ISBN 9789385999116.
Concentración de orina
- ^ Gottschalk, C. W.; Mylle, M. (1958), "Evidence that the mammalian nephron functions as a countercurrent multiplier system", Ciencia, 128 (3324): 594, Bibcode:1958Sci...128..594G, doi:10.1126/science.128.3324.594, PMID 13580223, S2CID 44770468.
- ^ Gottschalk, C. W.; Mylle, M. (1959), "Micropuncture study of the mammalian urinary concentrate mechanism: evidence for the countercurrent hipothesis", American Journal of Physiology, 196 (4): 927–936, doi:10.1152/ajplegacy.1959.196.4.927, PMID 13637248.
Enlaces externos
- The Loop of Henle: Concentration at University of Liverpool
- Animación multiplicador en la Universidad de Colorado