Gegenstromprinzip

Definition

Unter dem Gegenstromprinzip versteht man in der Physiologie ein Funktionsprinzip, bei dem durch eine gegenläufige Flussrichtung in benachbarten anatomischen Strukturen ein effizienterer Stoffaustausch erreicht wird. Beim Menschen ist das Prinzip vor allem bei der Harnbildung (Diurese) von großer Bedeutung.

Prinzip

Gegenstromsysteme dienen vor allem der Konservierung von Stoffen und Energie. Im Folgenden wird das Gegenstromprinzip am Beispiel der Henle-Schleife des Nephrons erklärt, die in der äußeren Markzone der Niere liegt.

Das Gegenstromsystem besteht hier aus 3 Komponenten:

dem dünnen, absteigenden Schenkel der Henle-Schleife
dem dicken, aufsteigenden Schenkel der Henle-Schleife
dem zwischen beiden Teilen liegenden Interstitium

Dabei ist entscheidend, dass der dünne Teil der Henle-Schleife für Wasser durchlässig ist, der dicke Teil nicht.

Im dicken aufsteigenden Teil der Henle-Schleife werden Natrium-Ionen durch aktiven Transport aus dem Harn in das benachbarte Interstitium transportiert. Das Wasser verbleibt im Harn, da es dem Natrium nicht folgen kann - die Flüssigkeit wird dadurch hypoton, das Interstitium hyperton.

In das hypertone Interstitium fließt nun Wasser aus dem absteigenden Teil der Henle-Schleife ein, da hier die Wand wasserdurchlässig ist. Dadurch wird der Primärharn im absteigenden Teil der Schleife aufkonzentriert und Wasser entzogen, ohne dass dazu ein zusätzlicher Energieaufwand notwendig wäre.

Durch dieses Prinzip ist die Wasserrückgewinnung in der Niere einfach passiv an die Natriumrückresorption gekoppelt, was ein sehr energieeffizientes Vorgehen ist. Da dieser Vorgang auf allen Etagen der Henle-Schleife gleichzeitig läuft, wird eine "fraktionierte" Aufkonzentrierung erreicht. Im apikalen Teil der Henle-Schleife ist die Elektrolytkonzentration daher am höchsten, da hier dem Primärharn über die komplette Strecke des absteigenden Schenkels Wasser entzogen wurde.