Nierenfunktion
Nierenfunktion
Nierenfunktion
Erfolgreiche ePaper selbst erstellen
Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.
<strong>Nierenfunktion</strong><br />
Dr. G. Mehrke<br />
1
Dr. G. Mehrke<br />
2
Substanz<br />
Glukose (mg%)<br />
Na + (mmol/l)<br />
Harnstoff (mg%)<br />
Kreatinin (mg%)<br />
Konzentration<br />
im Blutplasma<br />
100<br />
150<br />
15<br />
1<br />
Aufgaben der Niere<br />
Konzentration<br />
im Urin<br />
0<br />
150<br />
900<br />
150<br />
Verhältnis<br />
Urin/Plasma<br />
0<br />
1<br />
60<br />
150<br />
Schwellensubstanz<br />
Homöostatische Regelung<br />
Harnpflichtige Substanzen<br />
Die Niere ist essentiell für die Erhaltung des inneren Milieus (Homöostase):<br />
• Ausscheidung von harnpflichtigen Substanzen (Großteils aus N-Stoffwechsel)<br />
• Regelung der Ionengleichgewichte (Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ , Cl , HCO 3 )<br />
• Regelung des pH<br />
• Regelung des Wasserhaushalts (gemeinsam mit Durstmechanismus) Blutdruck<br />
• Hormonproduktion – Renin<br />
Regelung der Erythrozytenkonzentration Dr. G. Mehrke (Erythropoetin)<br />
3
Blutfilter<br />
Wie arbeitet die Niere?<br />
Dr. G. Mehrke<br />
4
Funktionelle<br />
Einheit<br />
Nephron<br />
Dr. G. Mehrke<br />
5
Filtration<br />
<strong>Nierenfunktion</strong><br />
Dr. G. Mehrke<br />
• In den Glomerulus-Kapillaren<br />
werden 20% des durchfließenden<br />
Blutplasmas in die Bowmannsche<br />
Kapsel ultrafiltriert<br />
(Plasmaproteine bleiben in den<br />
Kapillaren)<br />
• Das Ultrafiltrat (auch als Primärharn<br />
bezeichnet) fließt durch das<br />
anschließende Tubulussystem<br />
6
Glomerulus<br />
Dr. G. Mehrke<br />
7
Aufbau des Filters<br />
Podozyt (1)<br />
Basalmembran (3)<br />
Podozytenfüßchen (2)<br />
Filter besteht aus 3 Schichten:<br />
• dem gefensterten<br />
Kapillarendothel<br />
• der Basalmembran =<br />
einem Molekularsieb (Gelfilter) aus<br />
kollagenen Fasern und Glykoproteinen,<br />
• den Podozytenfüßchen, die<br />
durch eine Schlitzmembran verbunden<br />
sind.<br />
Dr. G. Mehrke<br />
Kapillar-<br />
lumen<br />
Endothelzelle (fenestriert) (4)<br />
2<br />
2<br />
3<br />
4<br />
1<br />
4<br />
3<br />
8
Bowmannscher<br />
Kapselraum<br />
Die glomeruläre Filtration<br />
Glomerulus<br />
-Kapillare<br />
Blut strömt über die afferente Arteriole (Vas<br />
afferens) in die Glomerulus-Kapillaren und<br />
verläßt diese über die efferente Arteriole<br />
(Vas efferens) in Richtung postglomeruläre<br />
Kapillaren.<br />
Glomerulus-Kapillaren filtern Blutplasma mit<br />
Ausnahme der Plasmaproteine in das<br />
Tubulussystem.<br />
Die treibende Kraft hinter der Filtration ist<br />
der Kapillardruck minus dem onkotischen<br />
Druck der Plamaproteine und dem<br />
Flüssigkeitsgegendruck im<br />
Tubulussystem.<br />
Die pro Minute von beiden Nieren gefilterte<br />
Plasmamenge wird als glomeruläre<br />
Filtrationsrate (GFR) bezeichnet.<br />
Dr. G. Mehrke<br />
9
Glomeruläre Filtration: die treibende Kraft<br />
In den Glomeruli wird aus den Kapillaren ein „Ultrafiltrat” in den Raum<br />
der Bowmanschen Kapsel abgepresst. Das Ultrafiltrat ist im<br />
wesentlichen eiweißfreies Plasma. Es enthält alle Bestandteile des<br />
Plasmas mit einemMolekulargewicht < 5000-10.000 !<br />
pKap = mittlerer Blutdruck in den Kapillaren<br />
(ca. 50 mmHg)<br />
pBowman = mittlerer Druck in der<br />
Bowmanschen Kapsel<br />
(ca. 12 mmHg)<br />
pOnkotisch = durch Plasmaproteine<br />
verursachter osmotischer Druck in den<br />
Kapillaren<br />
(ca. 20 mmHg)<br />
peff = effektiver Filtrationsdruck: Dr. G. Mehrke<br />
etwa 18 mmHg<br />
10
Glomeruläre Filtration: die Selektivität des Filters<br />
Freie Filtration:<br />
kleine Moleküle: bis zu einem Molekulargewicht (MG) von ca. 15.000 oder einer<br />
Molekülgröße von 2 nm.<br />
Hierunter fallen unter anderem: Ionen (Na + , K + , HCO 3 – , Cl – , HP04 2– , Ca 2+ ,<br />
Mg 2+ ) Glukose und andere Monosaccharide, Aminosäuren.<br />
Filtration in Spuren:<br />
Peptide und kleine Proteine, wie z.B.: Insulin, Glukagon, Parathormon.<br />
Bei intravasaler Hämolyse freigesetztes Hämoglobin, das nicht an Haptoglobin gebunden ist, tritt in Spuren im Urin auf<br />
(Hämoglobinurie)<br />
Keine Filtration:<br />
Mittelgroße und große Proteine (ab MG des Albumins = ca. 70.000)<br />
Problem: Verlust großer Mengen von Wasser<br />
und wichtiger Metabolite<br />
Dr. G. Mehrke<br />
11
Primärharn<br />
• Die Glomerulumfiltratmenge, die sämtliche<br />
Nierenkörperchen beider Nieren pro Zeiteinheit erzeugen,<br />
bezeichnet man als glomeruläre Filtrationsrate. Sie<br />
beträgt beim jungen Erwachsenen ca. 120 ml pro Minute.<br />
Dies entspricht einer Filtrationsmenge von 180 l<br />
Glomerulumfiltrat täglich. Somit wird also das<br />
gesamte Blutplasmavolumen (ca. 3l) täglich etwa 60-mal<br />
in den Nieren filtriert.<br />
• Reduziert auf ca. 1 – 2 l täglich<br />
Urinausscheidung<br />
Dr. G. Mehrke<br />
12
<strong>Nierenfunktion</strong> 2<br />
Wie werden die Metabolite und der<br />
Großteil des Wassers<br />
zurückgewonnen?<br />
Dr. G. Mehrke<br />
16
Die homöostatische Kontrolle des Blutes durch die Nieren<br />
• Der renale Kreislauf ist einer der Parallelkreisläufe<br />
des systemischen Kreislaufs<br />
• Er erhält ca. 25% des vom linken Ventrikel<br />
ausgeworfenen Herzminutenolumens (des HMV)<br />
• Die Niere enthält zwei aufeinanderfolgende<br />
Kapillarsysteme<br />
Ausscheidung<br />
• Das erste Kapillarsystem, die Glomeruluskapillaren,<br />
ist ein Hochdruck-Kapillarsystem<br />
und dient der Filtration von Plasma<br />
• Das zweite Kapillarsystem, die<br />
postglomerulären Kapillaren (peritubuläre<br />
Kapillaren und Vasa recta), ist ein Niederdruck-<br />
Kapillarsystem. Es dient der Rückresorption<br />
von Wassser und der Versorgung und Funktion<br />
der Tubuluszellen.<br />
Dr. G. Mehrke<br />
Rückgewinnung<br />
17
Blut<br />
Ultrafiltrat (20%)<br />
tubuläre Sekretion<br />
tubuläre Resorption<br />
URIN (
Dr. G. Mehrke<br />
19
Tubulusfunktion (Übersicht)<br />
Massen- Rückresorption<br />
(60-90%) (>60%)<br />
Dr. G. Mehrke<br />
homöostatische<br />
Regelung<br />
Harn-<br />
Konzentrierung<br />
20
Dr. G. Mehrke<br />
Epithelzelltypen im<br />
Verlauf des<br />
Tubulussystems<br />
21
Wichtige Strukturen des Tubulussystems<br />
Tubuluslumen<br />
Bürstensaum<br />
Kapillare<br />
Tubuluszelle<br />
Dr. G. Mehrke<br />
Basolaterale<br />
Räume<br />
Tight junction<br />
22
apikal<br />
Tubuluszelle<br />
basolateral<br />
Interstitium<br />
Blutgefäß<br />
Dr. G. Mehrke<br />
23
Proximaler Tubulus<br />
Kapillarlumen Dr. G. Mehrke<br />
Tubuluslumen<br />
Bürstensaum<br />
Basolaterale Räume<br />
Basalmembran<br />
24
Wichtige Transportsysteme des Tubulussystems<br />
transzellulär<br />
parazellulär<br />
Antiporter<br />
offener Kanal<br />
Symporter<br />
offener Kanal<br />
H +<br />
Glukose<br />
Na +<br />
K +<br />
Na +<br />
Na +<br />
K +<br />
Na +<br />
Na + - K + -Pumpe<br />
basolateral<br />
Der Transport von Wasser und<br />
gelösten Substanzen erfolgt<br />
sowohl transzellulär als auch<br />
parazellulär in die basolateralen<br />
Räume.<br />
Neben dem primär aktiven<br />
Transport (K + /Na + -Pumpe,<br />
basolateral) finden sich<br />
sekundär aktive<br />
Transporte (Symporter und<br />
Antiporter), die durch den<br />
passiven Na + -Einstrom<br />
angetrieben werden (z.B. für<br />
Glukose oder H + )<br />
Offene Kanäle erlauben die<br />
Diffusion von Ionen<br />
entsprechend dem<br />
elektrochemischen Gradienten.<br />
25
Na + : 150 mmol/l<br />
Cl – : 115 mmol/l<br />
K + : 4 mmol/l<br />
HCO 3 – : 25 mmol/l<br />
Ca 2+ : 1,5 mmol/l<br />
PO 4 3– : 1 mmol/l<br />
Glukose: 5 mmol/l<br />
Tubuluslumen<br />
Na+<br />
K+<br />
K+<br />
K+<br />
K+<br />
ATP<br />
ATP<br />
ATP<br />
Na+<br />
Na+<br />
Na+<br />
Der Hauptmotor der Resorption im<br />
Tubulussystem ist die basolaterale<br />
Natrium - Kalium - Pumpe<br />
• Die Na + /K + -Pumpe in der basolateralen Membran<br />
transportiert unter ATP-Verbrauch (primär<br />
aktiver Transport) Na + aus der Zelle in das<br />
Interstitium, von wo aus es ins Blut diffundiert.<br />
Dies erzeugt einen chemischen Gradienten für<br />
Na+ aus dem Tubuluslumen in die Zelle<br />
• Das in die Zelle gepumpte K + diffundiert durch<br />
offene Kanäle in der lumenseitigen Membran aus<br />
der Zelle und erzeugt ein Membranpotenzial<br />
(innen negativ, außen positiv, siehe<br />
Neurophysiologie) und damit einen elektrischen<br />
Gradienten für Na + in die Zelle<br />
• Beide Prozesse schaffen einen massiven<br />
elektrochemischen Na + -Gradienten aus dem<br />
Lumen in die Zelle, der die meisten anderen<br />
Dr. G. Mehrke<br />
Transportprozesse (sekundär aktiv) antreibt.<br />
26
Glukose<br />
Aminosäuren<br />
Phosphat<br />
Wasser<br />
H +<br />
Na +<br />
Cl –<br />
Cl –<br />
Cl –<br />
Cl –<br />
Cl –<br />
Cl –<br />
Cl –<br />
Cl –<br />
K +<br />
Na +<br />
Ca 2+<br />
Mg 2+<br />
Massenresorption im proximalen Tubulus I<br />
K +<br />
K +<br />
Na +<br />
Cl –<br />
Dr. G. Mehrke<br />
Resorption von Na + :<br />
• Im gesamten proximalen Tubulus<br />
erfolgt der Na + -Einstrom vom Lumen<br />
in die Zelle über Carrier (Antiport für<br />
H + , Symport für Glukose, Aminosäuren<br />
und Pphosphat).<br />
• Der Na + -Gradient treibt also den<br />
sekundär-aktiven Transport von<br />
Glukose, Aminosäuren und Phosphat<br />
in die Zelle und die sekundär aktive<br />
Sekretion von H + in den Tubulusharn.<br />
• Die H + -Sekretion treibt die massive<br />
Rückresorption von HCO 3 – (später<br />
gezeigt).<br />
• Am Ende des proximalen Tubulus sind<br />
60% des Na + , 80% des HCO 3 – und<br />
praktisch 100% der Glukose und<br />
Aminosäuren rückresorbiert.<br />
27
Glukose-Rückresorption<br />
Glukose (und Aminosäuren) werden nur im proximalen Tubulus<br />
resorbiert. Spätere Tubulusabschnitte besitzen nicht die<br />
entsprechenden Carrier für den Na + Dr. G. Mehrke<br />
-getriebenen Transport.<br />
K +<br />
Tubuluslumen<br />
Kapillare<br />
Der Na + -getriebene Glukose-Carrier hat<br />
eine begrenzte Transportrate (Maximum<br />
bei etwa 320 mg/min).<br />
Ab einem Plasma-Glukosespiegel vom<br />
ca. 200 mg/dl wird dieses<br />
Transportmaximum (Tm) überschritten<br />
und überschüssige Glukose bleibt im<br />
Tubulusharn.<br />
Die nicht resorbierte Glukose im<br />
Tubulusharn führt zur osmotischen<br />
Diurese (Diabetes mellitus).<br />
28
Carboanhydrase<br />
beschleunigt die<br />
Spaltung von<br />
Kohlensäure<br />
Tubuluslumen<br />
Kapillare<br />
Basensparmechanismus<br />
H 2CO 3 CO 2 + H 2O CO 2 kann die Zellmembran passieren<br />
CA<br />
•Die Rückgewinnung von Bicarbonat ist an<br />
die Sekretion von H + in den Tubulus<br />
gebunden.<br />
•Kapillarseitig wird Bicarbonat durch Na + -<br />
oder Cl – - Antiporter in die basolateralen<br />
Räume transportiert von wo es in die<br />
Kapillare diffundiert.<br />
•Die Rückgewinnung von Bicarbonat erfolgt<br />
zu 80-90% bereits im proximalen Tubulus<br />
•Die regulatorische Anpassung des H + -<br />
Sekretion und Bicarbonat-Rückgewinnung<br />
erfolgt in den Schaltzellen des<br />
Sammelrohrs aufgrund der<br />
Stoffwechsellage.<br />
Dr. G. Mehrke<br />
29
Glukose<br />
Aminosäuren<br />
Phosphat<br />
Wasser<br />
H +<br />
Na +<br />
Cl –<br />
Cl –<br />
Cl –<br />
Cl –<br />
Cl –<br />
Cl –<br />
Cl –<br />
Cl –<br />
K +<br />
Na +<br />
Ca 2+<br />
Mg 2+<br />
Massenresorption im proximalen Tubulus II<br />
K +<br />
K +<br />
Na +<br />
Cl –<br />
Dr. G. Mehrke<br />
Resorption von Wasser:<br />
Im proximale Tubulus wird Wasser<br />
parazellulär und transzellulär resorbiert.<br />
Für den transzellulären Durchtritt sind<br />
Aquaporine verantwortlich.<br />
Das Wasser folgt den resorbierten Ionen<br />
(insbesondere Na + , Cl – und HCO 3 – ). Die<br />
Resorption erfolgt also ohne Änderung<br />
des osmotische Drucks (isosmotisch).<br />
Die Wasseraufnahme in die peritubulären<br />
Kapillaren beruht auf dem niedrigen<br />
hydrostatischen und hohen onkotischen<br />
Druck in den Kapillaren.<br />
Der Wasserstrom „reißt“ Ionen mit sich<br />
und fördert damit deren Resorption<br />
(solvent drag = Lösungsmittel-Sog).<br />
Am Ende des proximalen Tubulus sind<br />
60% des Wassers rückresorbiert.<br />
30
Glukose<br />
Aminosäuren<br />
Phosphat<br />
Wasser<br />
Massenresorption im proximalen Tubulus III<br />
H +<br />
Na +<br />
Cl –<br />
Cl –<br />
Cl –<br />
Cl –<br />
Cl –<br />
Cl –<br />
Cl –<br />
Cl –<br />
K +<br />
Na +<br />
Ca 2+<br />
Mg 2+<br />
K +<br />
K +<br />
Na +<br />
Cl –<br />
Dr. G. Mehrke<br />
Weitere Resorptionsprozesse:<br />
• Der den resorbierten Ionen und<br />
Molekülen folgende Wasserstrom<br />
erhöht die Konzentration der nicht<br />
resorbierten Teilchen im Tubulusharn,<br />
insbesondere der Cl – -Ionen.<br />
• Die Cl – diffundieren dadurch in den<br />
späten Abschnitten des proximalen<br />
Tubulus massiv parazellulär in die<br />
basolateralen Räume, die daduch<br />
gegenüber dem Tubuluslumen negativ<br />
werden.<br />
• Diese Negativität des Interstitiums<br />
stellt einen elektrischen Gradienten für<br />
die bisher nicht resorbierten und<br />
angereicherten 2-wertigen Kationen<br />
(Mg2+ und Ca2+ ) aber auch für<br />
verbliebenes K + und Na + dar, die<br />
parazellulär diffundieren.<br />
31
Proximaler Tubulus: Eiweiß / Peptide<br />
Rückresorption durch Rezeptorvermittelte<br />
Endozytose und Abbau<br />
Tubuluslumen<br />
Kapillare<br />
Proteine<br />
Dr. G. Mehrke<br />
Glomerulär filtrierte kleine Proteine und<br />
längere Peptidketten werden durch<br />
Endozytose aufgenommen.<br />
Die endozytotischen Vesikel (EV),<br />
verschmelzen Lysosomen zu endosomallysosomalen<br />
Vesikeln (E-L,<br />
Verdauungsvakuolen).<br />
Proteolytische Enzyme bauen die Proteine zu<br />
Aminosäuren ab, die in die Kapillare<br />
transportiert werden.<br />
Peptide werden meist durch Membran-<br />
Peptidasen des Bürstensaums gespalten und<br />
resorbiert.<br />
Proteinurie kann verschiedene Ursachen<br />
haben.<br />
32
Proteinurie<br />
Mögliche Ursachen einer Proteinurie:<br />
• Prärenale oder Überlauf-Proteinurie: Die Konzentration<br />
filtrierbarer Proteine, wie nicht gebundenes Hämoglobin oder<br />
pathologische Proteine (Paraproteine) ist erhöht, so dass die<br />
Rückresorptionsmechanismen überfordert sind.<br />
• Glomeruläre Proteinurie: Der glomeruläre Filter ist (meist<br />
entzündlich) geschädigt und lässt größere Mengen von Albumin durch,<br />
die nicht mehr resorbiert werden können.<br />
• Tubuläre Proteinurie: gestörte Rückresorption durch (toxische oder<br />
entzündliche) Schädigung der Tubuluszellen, so dass auch normal<br />
filtrierte Proteinmengen nicht ausreichend resorbiert werden.<br />
• Postrenale Proteinurie: Proteine stammen von geschädigten<br />
ableitenden Harnwegen. Dr. G. Mehrke<br />
33
Aktive Sekretion in den proximalen Tubulus: organische<br />
Substanzen<br />
Aktive Sekretion organischer Anionen:<br />
• Hippursäure, PAH<br />
• Harnsäure<br />
• gekoppelte Glukuron- und Schwefelsäuren<br />
• Penicillin,<br />
• u.a.<br />
Aktive Sekretion organischer Kationen:<br />
• Adrenalin<br />
• Cholin<br />
• Histamin<br />
• u.a. Dr. G. Mehrke<br />
35
Rinde<br />
Mark<br />
Die Henlesche Schleife<br />
Wasserundurchlässig<br />
Wasser<br />
Harn hyperton<br />
Harn hypoton<br />
300 mosm/l<br />
Na + , Cl – ,<br />
K +, NH 4<br />
Ca 2+ ,Mg 2+<br />
600 mosm/l<br />
Wasser<br />
1200<br />
1200<br />
mosm/l<br />
mosm/l<br />
Dr. G. Mehrke<br />
Tubuluslumen<br />
Dünner Teil: Resorption von 25% des<br />
filtrierten Wassers in das hypertone Mark<br />
Dicker Teil: Verdünnungssegment:<br />
Ein Na + , K + , 2Cl – -Symporter transportiert<br />
NaCl aus dem Tubulus ins Interstitium,<br />
ohne Wasser durchzulassen.<br />
Cl – diffundiert durch die basolaterale<br />
Membran ins Interstitium und erzeugt<br />
eine basale Negativität, die zur<br />
parazellulären Resorption von Mg 2+ ,<br />
Ca 2+ , Na + und K + führt.<br />
36
Osmotischer Gradient<br />
Dr. G. Mehrke<br />
Durch den lokal<br />
unterschiedlichen Transport<br />
von Salzen und Wasser wird<br />
ein osmotischer Gradient im<br />
Gewebe aufgebaut<br />
37
Modell des Gegenstromaustausches in den Vasa recta<br />
Ein mit Flüssigkeit gefülltes, für Wasser und gelöste Teilchen<br />
permeables Rohr taucht in einen vorhandenen Gradenten ein<br />
1) keine Strömung:<br />
Angleichung an<br />
Gradienten<br />
300<br />
300<br />
400<br />
500<br />
600<br />
300 300 300 300 300<br />
300 500 300 400 300<br />
400<br />
500<br />
500<br />
600<br />
2) Strömung: verschiebt den<br />
Gradienten in Richtung Abfluss<br />
500<br />
300<br />
400<br />
Recycling von<br />
abfließendenTeilchen<br />
in den Zufluss<br />
Dr. G. Mehrke<br />
500<br />
600<br />
500<br />
300<br />
400<br />
Kurzschluss von<br />
zufließendem Wasser<br />
in den Abfluss<br />
Bereits vorhandener<br />
Gradient durch<br />
Resorption von<br />
Harnstoff und NaCl<br />
aus dem Sammelrohr<br />
im inneren Mark<br />
300 mosm/l<br />
400 mosm/l<br />
500 mosm/l<br />
600 mosm/l<br />
38<br />
Rinde<br />
Äußeres<br />
Mark
Gegenstromprinzip<br />
Durch das<br />
Gegenstromprinzip wird<br />
Wasser beim Durchlaufen<br />
des osmotischen<br />
Gradienten optimal<br />
zurückgewonnen<br />
Dr. G. Mehrke<br />
39
Dicker aufsteigender Teil d. Henleschen Schleife<br />
Dr. G. Mehrke<br />
Der Gegenstrom- Multiplikator:<br />
• Na + wird aktiv ins Interstitium<br />
transportiert<br />
• Die erhöhte Osmolarität hält Wasser<br />
rindenseitig zurück. Es wird durch<br />
die Vasa recta abtransportiert.<br />
• Na + diffundieren in den zuführenden<br />
dünnen Schenkel und konzentrieren<br />
Na + an der Haarnadelspitze<br />
• Der osmotische Gradient ist<br />
maßgeblich für die<br />
Endkonzentrierung des Tubulusharns<br />
40
Regulation der Wasserausscheidung:<br />
ADH<br />
ADH – Antidiuretisches<br />
Hormon<br />
ADH öffnet<br />
„Aquaporine“ –<br />
Wasserporen<br />
Rückgewinnung von<br />
H 2O<br />
Dr. G. Mehrke<br />
41
Aminogruppen<br />
Dr. G. Mehrke<br />
giftig<br />
42
Hypertonizität des Marks: Harnstoff-Recycling<br />
ADH<br />
fördert<br />
Dr. G. Mehrke<br />
• Harnstoff wird im proximalen Tubulus<br />
durch Wasserresorption konzentriert<br />
• Der dicke aufsteigende Teil der<br />
Henleschen Schleife und der distale<br />
Tubulus sind für Harnstoff<br />
undurchlässig<br />
• Im Sammelrohr des inneren Marks<br />
diffundiert Harnstoff in das Interstitium<br />
und in die Vasa recta. In den Vasa recta<br />
wird Harnstoff durch den Gegenstrom-<br />
Mechanismus angereichert. Von den<br />
Vasa recta diffundiert Harnstoff in den<br />
dünnen absteigenden Teil der<br />
Henleschen Schleife und wird von dort<br />
wieder ins Sammelrohr transportiert.<br />
• ADH fördert die Diffusion von Harnstoff<br />
aus dem Sammelrohr<br />
43
sekundär aktiver<br />
Transport<br />
Erhöhte Säureausscheidung: NH 4<br />
Dr. G. Mehrke<br />
Ammonium-Ionen werden im<br />
proximalen Tubulus aus der<br />
Aminosäure Glutamin (gebildet in<br />
der Leber) freigesetzt und über den<br />
Na + /H + -Antiporter in den Harn<br />
sezerniert.<br />
Der Ammoniak, puffert H + ab.<br />
Diese Pufferung ist wesentlich zur<br />
Aufrechterhaltung der H + -<br />
Ausscheidung im Sammelrohr.<br />
Warum ist Ammoniak hier unschädlich?<br />
44
Kontrolle der <strong>Nierenfunktion</strong><br />
Dr. G. Mehrke<br />
45
Die glomeruläre Filtrationsrate (GFR)<br />
• Die GFR ist die pro Minute von beiden Nieren gefilterte Plasmamenge<br />
= Primärharnmenge<br />
Die GFR hängt ab insbesondere von<br />
der Nierendurchblutung (auf mehreren Ebenen geregelt):<br />
– myogene Autoregulation<br />
– Renin-Angiotensin-Aldosteronsystem<br />
– Autoregulation durch tubulo-glomerulären Feedback<br />
– Sympathicus (wirkt vasokonstriktorisch)<br />
Dr. G. Mehrke<br />
46
Myogene Autoregulation der Nierendurchblutung<br />
GFR: glomeruläre Filtrationsrate<br />
RPF: renaler Plamafluss<br />
(Plamamenge in ml, die pro<br />
Minute durch die Nieren fließt)<br />
Die glatte Muskulatur der Arteriola afferens reagiert auf erhöhte Wandspannung<br />
sofort mit Vasokonstriktion, auf Nachlassen der Wandspannung mit<br />
Vasodilatation. Geringfügige Änderungen des Radius (r 4 ) kompensieren damit die<br />
Wirkung von Blutdruckschwankungen.<br />
Bei Schwankungen des arteriellen Blutdrucks wird auf diese Weise<br />
zwischen 80 und 200 mmHg der Blutfluss (bzw. der renale Plasmafluss,<br />
RPF) und die GFR konstant gehalten.<br />
Dr. G. Mehrke<br />
47
Autoregulation durch tubulo-glomeruläre Rückkoppelung<br />
Der aufsteigende dicke Schenkel der Henleschen Schleife kehrt an den Gefäßpol des<br />
Nierenkörperchens zurück, wo er sich an die afferente und efferente Arteriole anlegt und mit den<br />
juxtaglomerulären Zellen Kontakt aufnimmt.<br />
Der juxtaglomeruläre Apparat<br />
Arteriola<br />
efferens<br />
Mesangiumzellen<br />
Tubulus<br />
distalis<br />
Juxtaglomeruläre<br />
Zellen Arteriola<br />
afferens<br />
Macula<br />
densa<br />
Henlesche<br />
Schleife<br />
Dr. G. Mehrke<br />
An der Kontaktstelle mit dem Gefäßpol<br />
verdichten sich die Tubuluszellen zur<br />
Macula densa, die gemeinsam mit den<br />
juxtaglomerulären Zellen eine funktionelle<br />
Einheit, den juxtaglomerulären Apparat,<br />
bildet.<br />
Ein zu hoher NaCl-Gehalt des<br />
abfließenden Tubulus-Harns<br />
(aufgrund unzureichender<br />
Rückresorption in den<br />
vorhergehenden<br />
Tubulusabschnitten) führt zur<br />
Vasokonstriktion in der<br />
afferenten Arteriole und damit<br />
zu einer Verringerung des<br />
Blutflusses und der<br />
Filtrationsrate.<br />
Zusätzlich wird der Renin-Angiotensin-<br />
48<br />
Aldosteron-Mechanismus aktiviert.
Kontrolle der <strong>Nierenfunktion</strong><br />
Dr. G. Mehrke<br />
49
Distaler Tubulus<br />
Sammelrohr<br />
Na+ Cl–<br />
Na+<br />
Dr. G. Mehrke<br />
Na+<br />
Na+<br />
Regulierte Na + -Resorption<br />
im distalen Tubulus<br />
und Sammelrohr<br />
Aldosteron<br />
fördert<br />
Atriopeptin<br />
hemmt<br />
Aldosteron<br />
reguliert die<br />
Salzkonzentration<br />
50
Rückresorption von Wasser und Natrium<br />
Dr. G. Mehrke<br />
ADH öffnet<br />
„Aquaporine“<br />
ADH fördert die<br />
Wasserresorption<br />
51
Aufrechterhaltung des Blutdrucks durch die Niere<br />
durch das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System<br />
Druck in<br />
A.renalis<br />
Druck in<br />
A.renalis<br />
Reninzellen<br />
Angiotensinogen<br />
Renin<br />
ACE<br />
Systemische<br />
Vasokonstriktion<br />
Systemischer<br />
Blutdruck<br />
Dr. G. Mehrke<br />
A I<br />
A II<br />
Angiotensin<br />
Aldosteron-<br />
Sekretion<br />
Retention von<br />
Na + und H 2O<br />
Extrazelluläres<br />
Volumen<br />
Vasodilatation in der<br />
Arteriola afferens<br />
durch PGE und PGI 2<br />
aus Endothel<br />
52
Renin - Niere<br />
Hormone<br />
Dr. G. Mehrke<br />
53
Diuretika erhöhen den Harnfluß (Diurese)<br />
Carboanhydrase-<br />
Hemmer<br />
Thiazid-Diuretika<br />
Aldosteron-<br />
Antagonisten<br />
Schleifen-Diuretika<br />
Diuretika hemmen die Rückresorption osmotisch<br />
wirksamer Substanzen des Tubulusharns und führen<br />
Dr. G. Mehrke<br />
damit zu einer osmotischen Diurese<br />
54
Zusammmenfassung<br />
Aufgaben der Niere:<br />
Ausscheidung von harnpflichtigen Substanzen (Harnstoff)<br />
Erhaltung des inneren Milieus (Homöostase):<br />
Regelung der Ionengleichgewichte (Na + , K + , Ca 2+ ,<br />
Mg 2+ , Cl - , HCO 3 - )<br />
Regelung des pH (Ammoniakproduktion)<br />
Regelung des Wasserhaushalts Blutdruck<br />
Hormonproduktion - Renin<br />
- Erythropoetin (Erythrozytenproduktion)<br />
Dr. G. Mehrke<br />
55
Funktionsprinzip der Niere<br />
• Filtration aller<br />
kleinmolekularen Substanzen<br />
– Bowmann-Kapsel<br />
• Rückgewinnung der<br />
metobolisch wichtigen<br />
Moleküle (und Wasser)<br />
– Tubulussystem<br />
Dr. G. Mehrke<br />
56
• Energieeffizient<br />
Resorption<br />
– Primär aktiv (ATP-<br />
Verbrauch; Na/K-Pumpe)<br />
– Sekundär aktiv - Na-<br />
Kotransporter (Antiporter)<br />
– Osmotische Prozesse;<br />
„Solvent Drag“<br />
– Gegenstromprinzip<br />
Dr. G. Mehrke<br />
57
• Regulation durch<br />
– ADH<br />
Wasserausscheidung<br />
– Öffnet Wasserporen im distalen Tubulus und<br />
Sammelrohr Wasser strömt zurück<br />
Dr. G. Mehrke<br />
58
Glucose - Diabetes<br />
• Proximaler Tubulus: vollständige Rückresorption in Carriern<br />
• distal: keine Rückresorption<br />
Glucose ist eine Schwellensubstanz, bei Überschreitung<br />
ihrer Schwelle wird sie ausgeschieden<br />
• normale Plasmakonzentration: 0,6 - 1 g/l, 5 mmol/l<br />
• Schwelle: 1,8 g/l, 10 mmol/l<br />
Bei Diabetes kommt es zu Polyurie, weil die osmotisch wirksame Glucose<br />
die Rückresorption von Wasser verringert.<br />
Na-Glucose Kotransporter<br />
„überlastet“<br />
Dr. G. Mehrke<br />
59
Wenn die Nieren versagen<br />
Eine funktionsfähige Niere ist ausreichend<br />
„Blutwäsche“<br />
Dr. G. Mehrke<br />
60
• Dialyse<br />
Dreimal in der<br />
Woche müssen<br />
Dialysepatienten<br />
für vier bis fünf<br />
Stunden die<br />
Blutwäsche<br />
durchführen<br />
lassen.<br />
Künstliche Niere<br />
Dr. G. Mehrke<br />
61
Jährlich werden in den<br />
USA 25.000 und in<br />
Deutschland über<br />
2000 Nieren<br />
transplantiert<br />
Transplantation<br />
Dr. G. Mehrke<br />
62