การสร้างความเข้มข้นออสโมติกในไตส่วนเมดัลลา

ไตส่วนเมดัลลามีการไล่ระดับความเข้มข้นออสโมติกที่เพิ่มขึ้นจากความเข้มข้นออสโมติกของพลาสมาที่บริเวณรอยต่อคอร์ติโคเมดัลลาไปสู่ค่าที่สูงขึ้นมากที่ปลายปุ่มไต การไล่ระดับนี้เป็นแรงขับเคลื่อนที่ไตใช้ในการทำให้ปัสสาวะเข้มข้น และถูกสร้างขึ้นโดยการเพิ่มทวีคูณแบบทวนกระแสในห่วงเฮนเล่ แทนที่จะเป็นขั้นตอนการทำงานเดี่ยวๆ

Definition

การสร้างความเข้มข้นออสโมติกในไตส่วนเมดัลลาคือการสร้างความเข้มข้นออสโมติกในเนื้อเยื่อคั่นระหว่างเซลล์ที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามแนวแกนจากคอร์เทกซ์ไปยังปลายเมดัลลาชั้นใน ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อรูปทรงทวนกระแสของห่วงเฮนเล่เพิ่มความแตกต่างของความเข้มข้นออสโมติกตามขวางขนาดเล็กที่เกิดจากการดูดซึมกลับของ NaCl แบบแอคทีฟและไม่เกี่ยวข้องกับการดูดซึมน้ำในท่อส่วนขาขึ้นหนา

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงวิธีการสร้างและรักษาระดับความเข้มข้นออสโมติกแบบคอร์ติโคเมดัลลา โดยมีห่วงเฮนเล่เป็นศูนย์กลางในฐานะตัวเพิ่มทวีคูณแบบทวนกระแส และผลเดี่ยวของท่อส่วนขาขึ้นหนา นอกจากนี้ยังกล่าวถึงการมีส่วนร่วมของการขนส่ง NaCl และโครงสร้างของท่อไต และชี้ให้เห็นถึงการรีไซเคิลยูเรียและการแลกเปลี่ยนของหลอดเลือดฝอยตรง ซึ่งมีรายละเอียดอยู่ในหัวข้อที่เกี่ยวข้อง นี่คือสรีรวิทยาอ้างอิง ไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิก

Core questions

• ผลเดี่ยวที่เริ่มต้นการไล่ระดับคืออะไร?
• รูปทรงทวนกระแสเพิ่มทวีคูณผลเล็กๆ ให้กลายเป็นการไล่ระดับตามแนวแกนขนาดใหญ่ได้อย่างไร?
• เหตุใดท่อส่วนขาขึ้นหนาจึงต้องไม่สามารถซึมผ่านน้ำได้?
• โครงสร้างของท่อไตและคุณสมบัติของส่วนต่างๆ มีผลต่อการไล่ระดับเมดัลลาชั้นในอย่างไร?

Key concepts

• ผลเดี่ยวของท่อส่วนขาขึ้นหนา
• การไม่สามารถซึมผ่านน้ำของท่อส่วนขาขึ้น
• การเพิ่มทวีคูณแบบทวนกระแส
• การไล่ระดับความเข้มข้นออสโมติกคอร์ติโคเมดัลลา
• รูปทรงของห่วงเฮนเล่
• กลไกการไล่ระดับเมดัลลาชั้นนอกเทียบกับเมดัลลาชั้นใน
• โครงสร้างสามมิติของเมดัลลา

Key theories

การเพิ่มทวีคูณแบบทวนกระแส

การดูดซึมกลับของ NaCl แบบแอคทีฟจากท่อส่วนขาขึ้นหนาที่ไม่สามารถซึมผ่านน้ำได้ ทำให้เนื้อเยื่อคั่นระหว่างเซลล์โดยรอบและท่อส่วนขาลงที่อยู่ติดกันมีความเข้มข้นมากกว่าของเหลวในท่อส่วนขาขึ้นเล็กน้อยในทุกระดับ (ผลเดี่ยว) เนื่องจากกระแสของเหลวในสองส่วนไหลไปในทิศทางตรงกันข้าม ความแตกต่างตามขวางขนาดเล็กนี้จึงถูกทำซ้ำและรวมกันตลอดห่วง เพิ่มทวีคูณกลายเป็นการไล่ระดับขนาดใหญ่ระหว่างคอร์เทกซ์และปุ่มไต

Mechanisms

ในท่อส่วนขาขึ้นหนา ตัวขนส่งร่วม Na-K-2Cl จะขับเคลื่อนการดูดซึมกลับของ NaCl แบบแอคทีฟ ในขณะที่ส่วนนี้ยังคงไม่สามารถซึมผ่านน้ำได้โดยพื้นฐาน ดังนั้นของเหลวในท่อที่ออกจากส่วนนี้จึงเจือจางและเนื้อเยื่อคั่นระหว่างเซลล์โดยรอบมีความเข้มข้น นี่คือผลเดี่ยว เนื่องจากส่วนขาลงและขาขึ้นของห่วงนำของเหลวไปในทิศทางตรงกันข้ามและอยู่ใกล้กัน ผลเดี่ยวในแต่ละระดับแนวนอนจึงถูกทำซ้ำตลอดห่วงและรวมกันตามแนวแกน ดังนั้นความเข้มข้นออสโมติกในเนื้อเยื่อคั่นระหว่างเซลล์จึงเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จากรอยต่อคอร์ติโคเมดัลลาไปยังปุ่มไต ในเมดัลลาชั้นนอก การเพิ่มทวีคูณที่ขับเคลื่อนด้วย NaCl นี้อธิบายการไล่ระดับได้ดี ในขณะที่ในเมดัลลาชั้นใน ซึ่งท่อส่วนขาขึ้นบางขาดการขนส่ง NaCl แบบแอคทีฟที่แข็งแกร่ง การไล่ระดับขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของสารละลายแบบพาสซีฟและการจัดเรียงสามมิติที่แม่นยำของส่วนขา ท่อรวม และหลอดเลือด ซึ่งเป็นบริเวณที่ยังไม่ได้รับการอธิบายอย่างสมบูรณ์โดยแบบจำลองเชิงปริมาณ

Clinical relevance

การไล่ระดับเมดัลลาที่แข็งแกร่งเป็นสิ่งที่ทำให้ไตสามารถรักษาน้ำไว้ได้ และกระบวนการหรือสารที่ทำให้การไล่ระดับนี้ลดลงจะลดความสามารถในการทำให้ปัสสาวะเข้มข้น บทความนี้อธิบายสรีรวิทยาพื้นฐานที่สถานการณ์ดังกล่าวรบกวนและไม่มีคำแนะนำในการวินิจฉัยหรือการรักษา

Evidence & guidelines

ข้อมูลนี้อ้างอิงจากการทบทวนทางสรีรวิทยาและการศึกษาแบบจำลองกลไกการทำให้ปัสสาวะเข้มข้น ควบคู่ไปกับการศึกษาโครงสร้างของเมดัลลาชั้นใน ไม่มีแนวทางทางคลินิกที่เฉพาะเจาะจงสำหรับการสร้างการไล่ระดับในฐานะกระบวนการทางสรีรวิทยา

History

สมมติฐานทวนกระแสได้รับการเสนอขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 เพื่อประนีประนอมการไล่ระดับเมดัลลาที่ชันที่สังเกตได้กับการไม่มีปั๊มเดี่ยวที่ทรงพลังพอที่จะสร้างมันขึ้นมาโดยตรง การศึกษาไมโครพังเจอร์และการขนส่งในภายหลังได้ระบุตำแหน่งของผลเดี่ยวในท่อส่วนขาขึ้นหนาและชี้แจงการเพิ่มทวีคูณของเมดัลลาชั้นนอก ในขณะที่ความยากลำบากอย่างต่อเนื่องในการอธิบายการไล่ระดับเมดัลลาชั้นในกระตุ้นให้มีการสร้างโครงสร้างสามมิติของสถาปัตยกรรมเมดัลลาขึ้นมาใหม่โดยละเอียด

Debates

อะไรเป็นตัวสร้างการไล่ระดับความเข้มข้นออสโมติกในเมดัลลาชั้นใน?

เนื่องจากท่อส่วนขาขึ้นบางขาดการขนส่ง NaCl แบบแอคทีฟที่แข็งแกร่ง แบบจำลองผลเดี่ยวแบบคลาสสิกจึงไม่สามารถอธิบายการไล่ระดับเมดัลลาชั้นในได้อย่างสมบูรณ์ คำอธิบายที่แข่งขันกันอ้างถึงการไหลของสารละลายแบบพาสซีฟ การจัดการยูเรีย และการจัดเรียงสามมิติที่แม่นยำของท่อและหลอดเลือด และกลไกที่ได้รับการตรวจสอบอย่างสมบูรณ์ยังคงไม่ได้รับการสรุป

Key figures

• Jeff M. Sands
• Harold E. Layton
• Thomas L. Pannabecker
• William H. Dantzler

Seminal works

• sands-layton-2014

Frequently asked questions

ผลเดี่ยวในไตส่วนเมดัลลาคืออะไร?

คือความแตกต่างของความเข้มข้นออสโมติกเล็กน้อยที่เกิดขึ้นในแต่ละระดับเมื่อท่อส่วนขาขึ้นหนาดูดซึมกลับ NaCl อย่างแข็งขันโดยไม่ดูดซึมน้ำ ทำให้ของเหลวในท่อเจือจางและเนื้อเยื่อคั่นระหว่างเซลล์มีความเข้มข้น กระแสทวนกระแสจะเพิ่มทวีคูณให้กลายเป็นการไล่ระดับที่สมบูรณ์

เหตุใดการไล่ระดับเมดัลลาชั้นในจึงอธิบายได้ยากกว่าการไล่ระดับเมดัลลาชั้นนอก?

การขนส่ง NaCl แบบแอคทีฟขับเคลื่อนการไล่ระดับเมดัลลาชั้นนอก แต่ท่อส่วนขาขึ้นบางของเมดัลลาชั้นในไม่ได้ขนส่ง NaCl อย่างแข็งขัน ดังนั้นการไล่ระดับเมดัลลาชั้นในจึงขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของสารละลายแบบพาสซีฟและรูปทรงของท่อที่ยังคงไม่ได้รับการสร้างแบบจำลองอย่างสมบูรณ์