Motströmsmultiplikation

Kurs: Basvetenskap 5 Moment 1

Vad är det?

• Den process i Loop of Henle som bygger upp den osmotiska gradienten i njurmärgen, från ~300 mOsm/kg i barken till upp till 1 200 mOsm/kg vid papillspetsen.
• “Multiplikation” syftar på att en liten enstegsgradient multipliceras längs slingans längd genom att de två skänklarna löper i motsatt riktning.

Varför är det viktigt / Mekanism

Förutsättningarna

• Nedåtstigande tunna skänkeln: vattenpermeabel (AQP1), i praktiken saltimpermeabel.
• Tjocka uppåtstigande skänkeln (TAL): vattenimpermeabel, med aktiv salttransport via NKCC2 (målet för Furosemid).
• De två löper parallellt men i motsatt riktning genom samma interstitium.

Stegen

1. NKCC2 pumpar ut Na⁺, K⁺ och 2 Cl⁻ ur den uppåtstigande skänkeln till interstitiet. Enstegsgradienten som en enda transportör orkar skapa är bara ~200 mOsm/kg.
2. Interstitiet blir hyperosmotiskt → vatten lämnar den nedåtstigande skänkeln osmotiskt → vätskan där koncentreras.
3. Ny, redan koncentrerad vätska skjuts vidare runt böjen in i den uppåtstigande skänkeln, där NKCC2 återigen skapar sina 200 mOsm.
4. Eftersom steg 1–3 sker kontinuerligt längs hela slingans längd staplas den lilla enstegsgradienten till en stor longitudinell gradient.

Tenta-fokus

Poängen är att geometrin multiplicerar en enda transportör. NKCC2 kan aldrig skapa mer än ~200 mOsm i ett steg – det är motströmsarrangemanget, inte transportören, som ger 1 200 mOsm. Ju längre slinga, desto högre maximal osmolalitet; djur i öken har extremt långa juxtamedullära nefron.

Ureas bidrag

• Ungefär hälften av den maximala märgosmolaliteten kommer från urea, inte NaCl.
• ADH ökar uttrycket av ureatransportörerna UT-A1/UT-A3 i inre samlingsröret → urea diffunderar ut i märgen → återupptas i den tunna skänkeln → ureacirkulation (urea recycling).
• Konsekvens: proteinmalnutrition försämrar urinkoncentrationsförmågan, eftersom det inte finns tillräckligt med urea att bygga gradienten med. Detta är en klassisk och ofta missad tentafråga.

Vasa recta – motströmsutbyte, inte multiplikation

• Vasa recta löper också i hårnålsform. De förbrukar ingen energi; de bevarar bara gradienten genom passivt utbyte: vatten lämnar det nedåtgående kärlet och återtas av det uppåtgående.
• Om blodflödet i märgen ökar kraftigt sköljs gradienten bort (medullary washout) – vilket händer vid osmotisk diures och vid loopdiuretika.

Klinisk relevans & Diagnostik

• Furosemid blockerar NKCC2 och gör därför två saker samtidigt: hindrar saltåterresorption och raserar den gradient som all koncentrationsförmåga vilar på. Det är därför loopdiuretika ger så kraftig diures.
• Isostenuri (urin fast vid ~300 mOsm/kg) uppträder vid Kronisk njursvikt, märgskada, sicklecellsjukdom (märgen är hypoxisk och hyperton – idealisk för sickling) och långvarig loopdiuretika.
• Urinkoncentrationstest (törstprov med desmopressin) skiljer central från nefrogen diabetes insipidus – men förutsätter att märgens gradient är intakt.
• Märgen ligger normalt nära hypoxi eftersom motströmsutbytet i vasa recta också gäller syre. Det är därför TAL och S3-segmentet i yttre märgen är kroppens mest ischemikänsliga tubulusavsnitt – se Akut tubulär skada (ATN).

Klinisk pärla

Njurens designproblem är att den måste hålla märgen hyperton för att kunna spara vatten, men att en hyperton och dåligt syresatt märg är farlig för de celler som skapar den. Hela njurens sårbarhet vid hypotension, NSAID och Kontrastmedel följer av den kompromissen.

Kopplingar

Relaterat: Loop of Henle, Vasa recta, ADH, Aquaporiner, Furosemid, Samlingsrör, Tubulär transport