Nieren

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Aufgaben[Bearbeiten]

Die Hauptaufgabe der Nieren ist die Aufrechterhaltung des Wasser- und Elektrolythaushaltes. Sie sorgt für das Säuren-Basen-Gleichgewicht und gewährleistet die Isoionie. Unter Isoionie versteht man den gleichbleibende Konzentration von Ionen im Blut. Auch der osmotische Druck des Blutes wird über die Nieren konstant gehalten. (Der isotonsche Druck des Blutes liegt bei 300 mosmol/L). Dies wird als Isotonie bezeichnet. Des Weiteren wird das Plasmavolumen durch die Nieren konstant gehalten (Sog. Isovolämie).
Um pH-Verschiebungen des Blutes (ca. pH 7,4) zu verhindern kann dies kurzfristig über CO2-Abgabe über die Lunge reguliert werden. Die langfristige Regulation erfolgt über die Niere (Stichwort Isohydrie). Häufig ist hier die Abgabe von H+-Ionen in den Harn gemeint.
Eine weitere wichtige Aufgabe der Nieren ist die Ausscheidung der Endprodukte des Eiweißstoffwechsels. Zum Beispiel die Ausscheidung von Harnstoff, Kreatinin, Harnsäure und NH3.
Last but not least ist die Niere an der Ausscheidung von Fremdstoffen und an deren Biotransformation beteiligt.

Die funktionelle Einheit der Niere ist das Nephron. Jede Niere weist jeweils ca. 1 Mio Nephronen auf.


Funktion[Bearbeiten]

Filtration[Bearbeiten]

Im Glomerulus wird das ankommende Blut filtriert. Alle Moleküle kleiner 60 kDa bzw. mit einem Durchmesser kleiner 4 nm können den Filter passieren. Alles was größer als 10 nm ist bleibt dabei im Blut. Die Niere ist ein sehr gut druchblutetes Organ (Ca. 1,2 bis 1,3 L/min). Die Glomeruläre Filtrationsrate (GFR) liegt bei ca. 125mL/min oder 180 L/d. Auf diese Weise entstehen pro Tag ca. 180 L Primärharn, der weiter eingeengt wird und so ca. 1 L/d Endharn produziert. Das heißt auch, das ca. 99% des Primärharns rückresorbiert werden müssen.

Daraus folgt weiterhin, dass die Ausscheidung von Fremdstoffen hauptsächlich über die Nieren erfolgt.

Der osmotische Druck des Primärharns entspricht in etwas dem des Blutes. Der des Endharns liegt meist um des 3- bis 4-fache höher.

Rücksorption[Bearbeiten]

Die Aufkonzentrierung erfolgt über die restlichen Bestandteile des Nephrons: den proximalen Tubulus, die Henle'sche Schleife,den distalen Tubulus und dem Sammelrohr.

Im proximalen Tubulus erfolgt eine Reduzierung des Volumen auf ca. 40%. Es kommt zu einer Rückresorption von Nährstoffen, die der Körper noch gebrauchen könnte (Glucose, Aminosäuren, Hydrogencarbonat etc...) Außerdem erfolgt hier bereits eine Anreicherung von Säureäquivalenten und Harnstoff. In den restlichen Bereichen des Nephrons kommt es vor allem zu einer weiteren Wasserrückresorption und zur Rückresorption der Elektrolyte (Na+, K+, Cl-, Ca2+ und Mg2+... Diese Elektrolyte dienen der Aufrechterhaltung der oben genannten Isos (Isohydrie, -tonie, ionie und -volämie).

Fremdstoffe[Bearbeiten]

Die meisten Fremdstoffe oder toxische Substanzen sind relativ kleine Moleküle, die effektive durch die glomeruläre Filtration ausgeschieden werden können. So hat hier die GFR eine besondere Rolle, den sie bestimmt die Ausscheidungsgeschwindigkeit der Substanzen. Es werden also ca. 125 mL Plasma pro Minute von Fremdstoffen befreit. Dies wird als sogenannter Nieren-Clearence bezeichnet.

Für die Ausscheidung ist aber auch die Verteilung der Substanz im Organismus (sog. Verteilungsvolumen) entscheident. Ist ja klar, je weiter verteilt das Zeug ist, desto länger dauert es auch bis alles "eingefangen" ist.

Bei einer Bindung an Gewebe- und oder Blutproteine wird nochmal schwieriger, denn diese können wie oben erwähnt nicht über die Niere ausgeschleust werden.

Als letzter Punkt sein noch die Rückdiffusion aus den Nierenkanälchen genannt. Dies ist vor allem für lipophile Substanzen wichtig, da es hier zu einer gleichen Konzentrationverteilung im Harn und im Blut kommen kann.

Es kommt also erst zu einer effektiven Ausschleusung, wenn:
a) die Substanz ausreichende wasserlöslich ist
b) die Rückdiffusion (z.B. durch Ansäuren oder Alkalisieren des Harns) unterbunden wird
und wenn
c) das Verteilungsvolumen möglichst gering ist

Bei sauren oder basischen Giften kommt noch die Dissoziationskonstante ins Spiel. Ionisierte Substanzen werden i.d.R. gut ausgeschleust. Aufgrund der nierenbedingten Isohydrie kann der pH-Wert des Harn aktiv beeinflusst werden. Natriumhydrogencarbonat führt zu einer Alkalisierung und Ascorbinsäure führt zu einer Ansäuerung.

Aktiver Transport[Bearbeiten]

In der Regel basieren der Stoffaustausch zwischen Harn und Körper auf Diffusion und Filtration. Es gibt aber auch aktiven Transport. Die tubuläre Sekretion im proximalen Nierentubuli transportiert organische Säuren wie beispielsweise Penicillin. Dies ermöglicht natürlich auch gewünschte (Entgiftung) oder unerwünschte (Medikamente) Konkurrenz um den Transporter. Auch organische Basen können unabhängig von den Säuren transportiert werden.

Dieser aktive Transport funktioniert aber unter anderem bei Säuglingen noch nicht. Daher sind für sie einige Substanzen eben toxisch während ein Erwachsener keine Auswirkungen spürt.


Renale Clearence[Bearbeiten]

Ist ein Maß für die ausgeschiedene Substanzmenge:

Clren =  in [mL/min]

Wobei:
vU = Volumen des ausgeschiedenen Harns
cU = Konzentration der Substanz im Harn
cP = Konzentration der Substanz im Plasma