7.1 Lage und Funktion der Niere - Buchhandel.de

7 URIN AUSSCHEIDEN
7.1 Lage und Funktion der Niere
Lage
Lage der Nieren
Linke und rechte Niere liegen hinter dem Bauchfell,
also im Retroperitonealraum. Ihre Längsachse ist
leicht gekippt, so dass der obere Nierenpol einen geringeren
Abstand zur Wirbelsäule hat als der untere.
Dem oberen Nierenpol sitzt wie eine leicht zur Mitte
hin verschobene Kappe die Nebenniere auf, ein
wichtiges hormonproduzierendes Organ.
Die Nieren liegen vergleichsweise weit oben im
Rumpf, direkt unterhalb des Zwerchfells, am Übergang
von der Brust- zur Lendenwirbelsäule. Die rechte
Niere wird vom mächtigen rechten Leberlappen
leicht nach unten verdrängt. Im Stehen und bei starker
Einatmung bewegt sich die Niere um wenige
Zentimeter nach unten. Diese Verschieblichkeit
wird dadurch ermöglicht, dass die Nieren von einer
derben Organkapsel eingehüllt sind, die ihrerseits in
lockerem Fett- und Bindegewebe schwimmend gelagert
ist (Abb. 7.1).
untere Hohlvene
Fett und
Bindegewebe
rechte Niere
M. psoas major
Beckenkamm
Harnleiter
Prostata
Harnröhre
Nierenbecken
Aorta
untere Hohlvene
Speiseröhre
Nebennieren
Nebennierenvene
Nierenvene
Nierenarterie
Beckenarterie
und -vene
Harnblase
a
Fett und
Bindegewebe
Nierengurt. Ihre hervorragende Lagerung
tief im Inneren des Körpers sowie die Tatsache,
dass die Nieren zum größten Teil von
den Rippen umgeben sind, schützt sie sowohl vor
harten Stößen und Schlägen als auch vor Auskühlung.
Beim Motorradfahren würden die Nieren niemals
auskühlen, vorher wäre der Motorradfahrer
schon vor Unterkühlung gestorben. Der sogenannte
„Nierengurt“ schützt nicht die Nieren, sondern die
Muskulatur der Lendenwirbelsäule vor Auskühlung
und Verspannung (Hexenschuss).
Aufbau
Größe und Gewicht
M. psoas major
autochthone
Rückenmuskulatur
Wirbelkörper
rechte Niere
Abb 7.1 Teil (a) der Abbildung zeigt den Raum hinter dem
Bauchfell (Retroperitonealraum), nachdem die Bauchspeicheldrüse
entfernt worden ist. Ein „Lager“ aus Fett und Bindegewebe
schützt die Nieren vor Erschütterungen. Nierenarterie und -
vene zweigen rechtwinklig aus den großen Bauchgefäßen ab.
Der Harnleiter überkreuzt auf seinem Weg zur Blase die Bekkenarterien.
Auf einem Querschnitt durch den oberen Bauchraum
(b) sehen Sie, dass die Nieren direkt neben der Wirbelsäule
liegen und durch die Rückenmuskulatur nach hinten isoliert
sind.
Die Niere eines gesunden Erwachsenen ist ca. 12 cm
lang, 6 cm breit, 5 cm dick und hat ein Gewicht von
ca. 100–200 g. Diese Werte sind je nach Körperkonstitution
und Ernährungsgewohnheiten starken
Schwankungen unterworfen: Bei einer ausgeprägt
eiweißreichen Diät bzw. wenn die zweite Niere funktionsuntüchtig
ist oder entfernt wurde, kann eine
Niere das Doppelte ihres Ausgangsgewichts erreichen.
Umgekehrt führt eine überwiegend kohlenhydratreiche
Kost dazu, dass die Nieren kleiner werden.
Die typische Nierenform kommt dadurch zustande,
dass sich das Nierengewebe zur Mittellinie hin – gewissermaßen
in Embryohaltung – einrollt (Abb. 7.2).
Auf diese Weise entstehen eine konvexe Außenfläche
und eine konkave Innenfläche.
b
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Schwegler, Der Mensch – Anatomie und Physiologie (ISBN 3131001542), F 2006 Georg Thieme Verlag

7.1 LAGE UND FUNKTION DER NIERE
Längsschnitt durch eine Niere
Nierenlappen
Nierenkapsel
Nierenkelch
Nierenhilus
Nierenbecken
Harnleiter
Nierenrinde
Nierenmark
Markpyramide
Markstrahlen
Missbildungen der Nieren. Missbildungen
der Niere sind extrem häufig und werden
meist nur als Zufallsbefund festgestellt.
Eine Nierenzyste entsteht dadurch, dass ein Teil der
Niere zwar Urin produziert, jedoch keinen Anschluss
an das ableitende Harnwegsystem hat: Der Urin
staut sich auf, der Staudruck zerstört das funktionsuntüchtige
Areal, während das übrige Gewebe nicht
beeinträchtigt wird.
Hufeisennieren sind mit ihrem unteren Pol über
die Wirbelsäule hinweg miteinander verwachsen
und enthalten zwei oder mehrere Nierenbecken.
Bei der Senkniere ist die Verschieblichkeit des Organs
abnorm vergrößert: Im Stehen rutscht die Niere
aus ihrem Fettlager nach unten bis in den Beckenraum
ab. Diese im Prinzip harmlose Normvariante
besitzt nur dann Krankheitswert, wenn der Harnleiter
abgeknickt wird und der Urin im Stehen nicht
mehr abfließen kann.
Nierenpapille
Nierenhilus
Die der Wirbelsäule benachbarte Konkavfläche enthält
den Nierenhilus, also die Einmündungsstelle der
Nierenarterie (A. renalis), und den Ursprung von Nierenvene
(V. renalis), Harnleiter (Ureter) und Lymphgefäßen.
Nierensinus
Nierensäule
Abb 7.2 Unter der Nierenrinde ziehen gestreifte Markpyramiden
zu jeweils einem Nierenkelch. An die Markpyramiden grenzen
die Nierensäulen, die aus Nierenrindengewebe bestehen. Je
eine Markpyramide und die zwei angrenzenden halben Nierensäulen
bilden einen Nierenlappen.
Der Längsschnitt durch eine Niere (Abb. 7.2) zeigt Ihnen,
dass sich das Nierengewebe wie ein Ballettschuh
einrollt, wobei die Nierenkapsel der Schuhsohle
entspricht. Dadurch entsteht im Inneren der
Niere eine Tasche, die mit Ausnahme des Nierenhilus
allseits von Nierengewebe umfasst ist – der Nierensinus.
Er wird zum größten Teil vom Nierenbecken
(Pelvis renalis) ausgefüllt, das von einem wasserdichten
Epithel ausgekleidet ist.
Die Nieren liegen am Übergang von den
Brust- zur Lendenwirbelsäule. Sie schwimmen
in einem Fett- und Bindegewebslager.
Nierenkapsel und -rinde
Eine derbe Bindegewebskapsel (Capsula fibrosa) umhüllt
die ungefähr einen Zentimeter breite, rotbraun
gefärbte Nierenrinde (Cortex renalis). Die Nierenrinde
ist ein homogen erscheinendes Gewebe, das von
vielen stecknadelkopfgroßen Strukturen (Glomerula)
durchsetzt ist.
Nierenmark
Weiter innen – in Richtung Nierensinus – erkennt
man eine Reihe (8–20) von Markpyramiden, deren
Spitzen zum Nierenbecken weisen. Die Gesamtheit
dieser Markpyramiden bildet das Nierenmark (Medulla
renalis). Je zwei Markpyramiden sind durch
eine Säule aus Nierenrindengewebe voneinander getrennt
(Columna renalis), die sich bis an die äußere
Begrenzung des Nierenbeckens vorschiebt. Je eine
Markpyramide und der außen anschließende Anteil
der Nierenrinde bilden einen Nierenlappen (Lobus
renalis).
Blutversorgung
20–25% des gesamten Herzzeitvolumens durchströmen
ständig die beiden Nieren. Daher haben Nierenarterie
und -vene einen großen Innendurchmesser.
Die Nierenarterien entspringen beidseits nahezu
rechtwinklig aus der Aorta. Die rechte Nierenarterie
unterquert hinten die untere Hohlvene. Die Nierenvenen
verlaufen parallel zu den Arterien, d.h. dass
die linke Nierenvene die Aorta vorne überquert.
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7 URIN AUSSCHEIDEN
Arterielles Blut gelangt über die Bogenarterien (Aa.
arcuatae) zwischen die Markpyramiden und die entsprechenden
Nierenrindenbezirken jedes Nierenlappens.
Aus diesen Bogenarterien leiten aufsteigende
Gefäße das Blut in die Glomerula und von dort wieder
abwärts zur Versorgung der Nierenrinde und des
Marks. 30% des gesamten durch die Niere strömenden
Bluts erreichen jedoch nur die Nierenrinde und
strömen in den allgemeinen Kreislauf zurück, ohne
das Mark zu durchbluten.
Die Nierenrinde hat eine extrem hohe Durchblutung.
Etwa 15 keilförmige Markpyramiden
erstrecken sich von der Nierenrinde bis in den
Nierensinus.
7.2 Aufbau eines Nephrons
Der mikroskopische Feinbau der Niere ist – verglichen
mit dem anderer Organe – recht komplex
und wirkt auf den ersten Blick schwer verständlich.
Das Nierengewebe besteht nahezu ausschließlich
aus einem verschlungenen, von flachem bis zylinderförmigem
Epithel ausgekleideten Röhrensystem sowie
einer Vielzahl kleinster Blutgefäße. Die kleinste
Baueinheit der Niere ist das Nephron. Der Mensch
besitzt schätzungsweise 1–1,5 Millionen Nephrone,
die alle parallel zueinander geschaltet sind. Jedes Nephron
setzt sich funktionell aus zwei unterschiedlichen
Abschnitten zusammen, dem Nierenkörperchen
und dem Tubulus.
Nierenkörperchen
Nierenkörperchen
Vas afferens
Bowman-
Kapsel
Gefäßpol
Harnpol
Vas efferens
• Macula-densa-Zellen des
distalen Tubulus
• Mesangiumzellen
• granulierte Zellen
in der Wand des
Vas afferens
Kapillaren des
Glomerulums
Kapselraum
Abb 7.3 Jedes Nierenkörperchen besteht aus einer Kapsel (Bowman-Kapsel)
und einem Netz aus Kapillarschlingen (Glomerulum).
Gefäßpol und Harnpol liegen auf entgegengesetzten Seiten. Beachten
Sie, dass sich einTeil des Tubulus dem Gefäßpol des Nierenkörperchens
eng anlagert (juxtaglomerulärer Apparat).
juxtaglomerulärer Apparat
Glomerulum
Das Nephron beginnt mit einem Nierenkörperchen
(Corpusculum renale, Malpighi-Nierenkörperchen).
Es handelt sich dabei um ein 0,2–0,3 mm großes Kügelchen,
das im Wesentlichen von einer knäuelförmigen
Kapillarschlinge, dem Glomerulum, gebildet
wird (Abb. 7.3). Die aus der Nierenarterie stammenden
Arteriolen (Einzahl Vas afferens, Mehrzahl Vasa
afferentia) teilen sich in 30–60 parallele Kapillarschlingen
auf, deren Endothel für Wasser und gelöste
Stoffe extrem durchlässig ist, Blutzellen und große
Eiweißmoleküle jedoch zurückhält. Das die glomerulären
Kapillarschlingen verlassende, immer noch
sauerstoffreiche Blut wird in arteriolenähnlichen
Blutgefäßen (Vasa efferentia) gesammelt und einem
weiteren Kapillarnetz zugeleitet.
Bowman-Kapsel
Das Glomerulum ist von der Bowman-Kapsel umgeben,
die im Prinzip den blindsackartigen Beginn des
Tubulussystems darstellt. Im Verlauf der Entwicklung
hat sich dieser Tubulusanteil ausgeweitet und
das Glomerulum eingehüllt. Es entstand eine doppelwandige
Struktur, deren innere Schicht fest mit
dem Kapillarendothel des Glomerulums verwachsen
ist. Die Epithelzellen dieser inneren Schicht der Bowman-Kapsel
haben sich zu charakteristischen Podozyten
(„Füßchenzellen“) umgewandelt, zwischen
deren Ausläufern Wasser und kleinere gelöste Moleküle
aus dem Glomerulum in das Tubulussystem abfiltriert
werden. Diese Flüssigkeit bezeichnet man als
Primärharn.
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7.2 AUFBAU EINES NEPHRONS
Gefäß- und Harnpol
Das Nierenkörperchen besitzt also einen Gefäßpol an
der einzigen nicht von der Bowman-Kapsel umhüllten
Stelle (Mündung und Ursprung von Vas afferens
und Vas efferens) sowie einen entgegengesetzt gelegenen
Harnpol als Ursprung des Tubulussystems aus
der Bowman-Kapsel.
Nierentubulus
Durch die Glomerulumschlingen gelangen täglich bis
zu 200 l Flüssigkeit in die Bowman-Kapseln (!). Damit
wir nicht innerhalb weniger Minuten austrocknen,
müssen 99% dieser Menge wieder dem Blut zugeführt
werden. Dieser Aufgabe dient der Nierentubulus
(Abb. 7.4). Es besteht ausden folgenden Strukturen:
Proximaler Nierentubulus
Der erste Teil dieses Röhrensystems heißt proximaler
Nierentubulus. Er ist vielfach geschlängelt und besitzt
ein sehr stoffwechselaktives, dabei aber gut
Schema eines Nephrons
Vas efferens
Vas afferens
Glomerulum
proximaler Tubulus
absteigender Ast
aufsteigender Ast
Sammelrohr
distaler Tubulus
Überleitungssegment
Henle-
Schleife
Abb 7.4 Jedes Nephron besteht aus dem Nierenkörperchen mitzu-
und abführendem Blutgefäß, dem proximalen (nahen) Tubulus,
der dünnen und langen Henle-Schleife, dem distalen (fernen)
Tubulus und dem Sammelrohr. Die Henle-Schleife dient zusammen
mit dem parallel verlaufenden Sammelrohr der Harnkonzentrierung.
wasserdurchlässiges Epithel mit zylinderförmigen,
mitochondrienreichen Zellen.
Henle-Schleife
Der folgende kurze gerade Anteil des proximalen Tubulus
bildet zusammen mit dem dünnen ab- und
aufsteigenden Ast sowie dem dicken aufsteigenden
Ast die Henle-Schleife. Ihre Form erinnert an eine
Zugposaune, deren Spitze bis weit ins Nierenmark
hineinreicht. Das Epithel des absteigenden Astes
der Henle-Schleife ist flach und wiederum sehr gut
wasserdurchlässig. Im aufsteigenden Ast wird das
Epithel erneut stoffwechselaktiv, nun aber wasserundurchlässig.
Distaler Tubulus
An die Henle-Schleife schließt sich ein weiterer gewundener
Abschnitt, der distale Tubulus (distales
Konvolut) an. Dieser Teil ähnelt in vielerlei Hinsicht
dem proximalen Tubulus. Das distale Konvolut jedes
einzelnen Nephrons nimmt an dieser Stelle Kontakt
mit dem Gefäßpol seines eigenen Glomerulums auf
und bildet den juxtaglomerulären Apparat (juxta lat.
= neben), eine zentrale Struktur bei der hormonellen
Regulation von Blutdruck und Flüssigkeitshaushalt.
Sammelrohr
Nach dem distalen Konvolut geht der Tubulus in ein
langes gestrecktes Ableitungssystem, das Sammelrohr,
über. Wie der Name schon sagt, sammelt dieser
Abschnitt den noch unfertigen Harn aus mehreren
Tubuli. Die Anzahl der Sammelrohre ist daher deutlich
geringer als die der Nierenkörperchen und Tubuli.
Die Sammelrohre verlaufen parallel zu den Henle-
Schleifen in gerader Linie auf die Nierenpapille zu,
vereinigen sich zu größeren Papillargängen (Ductus
papillares) und geben den Urin in das Nierenbecken
ab.
Die Nieren bestehen aus ca. einer Million Nephrone,
die sich jeweils aus einem Nierenkörperchen
und einem Tubulusapparat zusammensetzen.
Das Nierenkörperchen besteht aus Glomerulum
und Bowman-Kapsel, der Tubulusapparat aus proximalem
Tubulus, Henle-Schleife, distalem Tubulus
und Sammelrohr.
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7.3 Filtration und Resorption
Glomeruläre Filtration
Filterstrukturen
Zwischen den „Zehen“ der Füßchenzellen im Glomerulum
spannt sich eine feine, gefensterte Basalmembran
aus, deren Poren nur ca. 25 Nanometer breit sind
(Abb. 7.5). Diese Poren halten sämtliche Plasmabestandteile
zurück, deren Molekulargewicht höher
ist als 60 000–70 000. Das verbleibende Ultrafiltrat,
der sog. Primärharn, ist daher weitgehend eiweißfrei.
Im Verlauf der Filtration bleiben ständig Rückstände
in der Basalmembran zurück, welche auf die Dauer
den Filter verstopfen würden. Der Nierenfilter
muss also ähnlich wie in der Kaffeemaschine regelmäßig
gereinigt werden. Diese Aufgabe übernehmen
die zwischen den Kapillarschlingen eingelagerten
Mesangiumzellen. Sie nehmen Teile der Basalmembran
per Endozytose auf und bauen diese intrazellulär
ab. Frische Basalmembran wird sowohl von den
Endothelzellen als auch von den Podozyten nachgebildet.
Effektiver Filtrationsdruck
Treibende Kraft für die Filtration im Glomerulum ist
der Blutdruck in den Kapillarschlingen (ca.
45–55 mmHg). Diesem entgegengesetzt wirken kolloidosmotische
Druck der Plasmaproteine (ca.
24 mmHg) sowie der Druck in der Bowman- Kapsel
(ca. 15–20 mmHg). Es verbleibt ein effektiver Filtrationsdruck
von durchschnittlich 8 mmHg (Abb.7.6).
Eine Blutdrucksenkung um nur 16 %, also von 50
auf 42 mmHg, würde bereits den effektiven Filtrationsdruck
auf Null senken und die Filtration vollständig
zum Erliegen bringen. Es käme zum akuten Nierenversagen.
Zur Vermeidung dieses Verstärkereffekts besitzen
die Nierengefäße die Fähigkeit, trotz schwankenden
Blutdrucks im Gesamtkreislauf den Druck innerhalb
der glomerulären Kapillaren – und damit die filtrierte
Flüssigkeitsmenge – in engen Grenzen konstant
zu halten (Autoregulation). Zuführende und abführende
Gefäße wirken dabei funktionell entgegengesetzt:
Erhöht sich der Widerstand im Vas afferens,
dann sinkt der effektive Filtrationsdruck, kontrahiert
Glomerulum-Kapillare
gefenstertes
Kapillarendothel
Basalmembran
Kern eines Podozyten
Podozytenausläufer
Abb 7.5 Innerhalb eines Glomerulums umgeben Ausläufer benachbarter
Podozyten jede einzelne Kapillare. Große Blutbestandteile
werden durch die „Fenster“ der Kapillarendothelzellen,
die angrenzende Basalmembran und die Zwischenräume
zwischen den Podozyten zurückgehalten und können nicht in
die Bowman-Kapsel vordringen.
Funktion eines Nierenkörperchens
Blutdruck
50 mmHg
Druck in
Bowman-
Kapsel
18 mmHg
Kapillare
effektiver
Filtrationsdruck
8 mmHg
kolloidosmotischer
Druck
24 mmHg
Bowman-
Kapsel
Kapselraum
Tubulus
Abb 7.6 Damit Primärharn aus dem Blut in die Bowman-Kapsel
gepresst wird, muss ein positiver effektiver Filtrationsdruck herrschen.
Das heißt, die Kräfte, welche Blutbestandteile aus der Kapillare
filtrieren (Rest-Blutdruck), müssen größer sein als die entgegenwirkenden
Kräfte (Druck in der Bowman-Kapsel und kolloidosmotischer
Druck).
sich hingegen die Gefäßmuskulatur des Vas efferens,
so findet ein „Aufstau“ im Glomerulum statt; der
Filtrationsdruck wird größer (Abb. 7.7).
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7.3 FILTRATION UND RESORPTION
Autoregulation im Glomerulum
normal
a
RR
b
RR
c
effektiver Filtrationsdruck
Abb 7.7a-c Damit der effektive Filtrationsdruck (a) gleich bleibt,
muss sich der „Rest-Blutdruck“ (Perfusionsdruck) in einer Glomerulumkapillare
vom schwankenden allgemeinen Blutdruck
unabhängig machen. Bei steigendem Blutdruck (b) verengt
sich das zuführende Gefäß und wirkt wie ein Drosselventil.
Bei fallendem Blutdruck (c) staut das abführende Gefäß Blut
auf, gleichzeitig erweitert sich das zuführende Gefäß.
Glomeruläre Filtrationsrate
ca. 1 600 l Blut
ca. 900 l Plasma
160 – 190 l/Tag Primärharn (GFR)
entspricht einer Badewannenfüllung
ca. 1 400 l Blut
ca. 700 l Plasma
Dieser Mechanismus funktioniert allerdings nur bei
Blutdruckwerten über ca. 80 mmHg. Fällt der Blutdruck
unter diesen Wert, dann bricht die Filtration
im Glomerulum zusammen – es entsteht ein Nierenversagen.
Glomeruläre Filtrationsrate
Auf Grund der guten Autoregulation der Nierengefäße
bleibt das pro Zeiteinheit filtrierte Flüssigkeitsvolumen
– die glomeruläre Filtrationsrate (GFR, Abb.
7.8) – unabhängig vom Blutdruck konstant (ca.
110–130 ml/min oder 160–190 l/Tag). Das heißt,
dass von jedem Liter Blut, der durch die Nieren
strömt, ca. 200 ml als Primärharn in das Tubulussystem
gelangen. Die übrigen 800 ml gelangen über die
Vasa efferentia in die Nierenvenen.
Frauen haben eine durchschnittlich um 10 % niedrigere
GFR als Männer, da sie weniger harnpflichtige
Substanzen aus der Muskulatur freisetzen.
Hinweise für ein glomeruläres Nierenversagen.
Der Primärharn ist normalerweise
frei von Eiweiß. Eiweiß im Urin ist daher
stets verdächtig für eine Störung dieses Plasmafiltersystems,
beispielsweise eine immunologisch ausgelöste
Entzündung (Glomerulonephritis) oder eine
Nierenkomplikation bei Diabetes mellitus.
Eine dauernde Einschränkung der glomerulären
Filtrationsrate ist ebenfalls Zeichen einer beginnenden
Funktionseinschränkung der Nieren, obwohl
noch eine GFR von 40–50 ml/min eine fast normale
Ausscheidung von Abfallstoffen gewährleistet. Umgekehrt
steigt die GFR nach einer deftigen Eiweißmahlzeit
um bis zu 20 % an. Dieser Anpassungsmechanismus
ist sinnvoll, weil jede Verstoffwechselung
von Aminosäuren zu einem deutlichen Mehranfall
an Harnstoff führt, dessen Ausscheidungsrate
ganz wesentlich von der glomerulären Filtrationsrate
abhängt. Das heißt aber im Umkehrschluss, dass
Patienten mit eingeschränkter GFR nicht zu viel Eiweiß
essen sollten, damit der Organismus nicht
mit Harnstoff überschwemmt wird.
Abb 7.8 Jeden Tag geben die Glomerula knapp 200 Liter Primärharn
in den proximalen Tubulus ab. Damit wir nicht sofort austrocknen,
resorbiert die Niere 99 % dieser Menge wieder ins Blut.
Die Glomerula filtrieren aus dem durchströmenden
Blutplasma täglich ca. 180 Liter Primärharn.
Die glomeruläre Filtrationsrate (GFR) beträgt
rund 20 % des durch die Nieren strömenden
Volumens.
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