Countercurrent multiplication system without active transport in inner medulla

Countercurrent multiplication system without active transport in inner medulla. The present study reports a model for countercurrent multiplication in which both the descending limb of Henle (DLH) and thin ascending limb of Henle (ALH) operate as purely passive equilibrating segments. This model is based largely on transport characteristics obtained by perfusing isolated segments of rabbit nephrons in vitro . For this passive equilibration model to be operative the following segmental membrane characteristics should be present: thin DLH, relatively impermeant to solute but having high osmotic water permeability (osmotic water equilibration raises intraluminal Na concentration to higher levels than adjacent interstitium); thin ALH, more permeant to NaCl than urea and relatively impermeant to osmotic flow of water (hypoosmolal fluid can be generated passively by allowing more net NaCl to diffuse out than influx of urea); thick ALH, relativly water and solute impermeable with capacity of active outward NaCl transport (hypotonic fluid with a low NaCl concentration is developed); distal tubule, cortical and outer medullary collecting duct, impermeant to urea both in presence and absence of vasopressin (intraluminal urea is raised to high concentrations by virtue of water abstraction); inner medulla and papillary collecting duct, urea permeant (allows for generation of high interstitial urea concentration by passive diffusion down chemical concentration gradient). The salient feature of the proposed model is that the energy generated by active outward NaCl transport by thick ALH (expressed as high urea concentration in outer medullary CD by virtue of water abstraction) is transmitted to the papilla (by way of urea diffusing down its concentration gradient). In turn, papillary interstitial urea abstracts water out of DLH generating high intraluminal NaCl concentrations which allows the entire system to operate by passive diffusion of NaCl out of the thin ALH. By this model, the observed medullary concentration gradients are developed without invalidating the mass balance equations. Systeme de multiplication par contre courant sans transport actif dans la medullaire interne. Ce travail decrit un modele de multiplication par contre courant dans lequel la branche descendante (DHL) et la partie grele de la branche ascendante de l'anse de Henle (AHL) se comportent comme des segments d'equilibration passive. Ce modele est largement fonde sur les caracteristiques de transport obtenues par la perfusion in vitro de segments isoles de nephrons de lapin. Pour que ce modele d'equilibration passive fonctionne les caracteristiques segmentates de membrane necessaires sont: pour la partie grele de la branche descendante: impermeabilite relative aux substances dissoutes mais permeabilite elevee a la diffusion osmotique de l'eau (l'equilibration osmotique de l'eau augmente la concentration intraluminale du sodium jusqu'a des valeurs superieures a celles existantes dans le tissu interstitiel environnant); partie grele de la branche ascendante: plus permeable a NaCl qu'a l'uree et relativement impermeable a la diffusion osmotique de l'eau (un liquide hypo osmotique peut etre cree passivement si plus de NaCl sort qu'il n'entre d'uree); partie large de la branche ascendante: impermeabilite relative a l'eau et aux substances dissoutes et capacite de transport actif de NaCl (un liquide hypotonique dont la concentration de NaCl est faible est cree); tube distal, collecteur cortical et collecteur de la medullaire externe: impermeable a l'uree aussi bien en l'absence qu'en presence de vasopressine (la concentration intraluminale de l'uree augmente par soustraction d'eau); collecteur de la medullaire interne et de la papille: permeable a l'uree (permet la creation d'une concentration interstitielle elevee d'uree par diffusion passive le long d'un gradient de concentration). La principale caracteristique du modele propose est que l'energie generee par le transport actif de NaCl hors de la partie large de la branche ascendante (traduit par la concentration d'uree elevee dans les collecteurs de la medullaire externe du fait de la soustraction d'eau) est transmise a la papille (du fait que l'uree diffuse le long de son gradient de concentration). A son tour l'uree de l'interstitium papillaire soustrait de l'eau a l'anse descendante, cree ainsi une concentration intraluminale elevee de NaCl qui permet a l'ensemble du systeme de fonctionner par diffusion passive du NaCl hors de la partie grele de la branche ascendante. Dans ce modele, les gradients de concentration medullaire sont developpes sans invalider les equations de bilan des masses.