Nieren

Nieren: Nicht bloss Filter!

• Die Nieren sind mehr als nur Filterorgane. Sie erfüllen vielfältige physiologische und biochemische Funktionen.
• Sie sind an der Blutbildung, der Blutdruckregulation und dem Kalziumstoffwechsel beteiligt.
• Sie regulieren den Säure-Basen-Haushalt.

Lernziele

• Die Studierenden sollen den Aufbau und die verschiedenen Funktionen der Nieren beschreiben.
• Sie sollen die wichtigsten gefilterten, rückresorbierten und sezernierten Substanzen benennen.
• Die Studierenden sollen die Stoffe benennen, die im Urin vorkommen und nicht vorkommen sollten.
• Sie sollen die Aufgaben der Nieren bei der Blutbildung, Blutdruckregulation und dem Kalziumstoffwechsel kennen.
• Sie müssen die Regulierung des Säure-Basen-Haushaltes und die Rolle der Nieren dabei erklären.

Bau und Ausscheidungsfunktion der Niere

• Urinanalyse: Unterscheidung zwischen erwünschten und unerwünschten Bestandteilen im Urin.
• Nieren als endokrines Organ: Die Nieren stellen Hormone her, die den Körper beeinflussen.
• Säure-Basen-Haushalt: Die Nieren spielen eine wichtige Rolle beim Erhalt des Gleichgewichts zwischen Säuren und Basen im Körper.

Niere: Organ mit vielen Aufgaben

• Regulierung des Blutdrucks
• Regulierung der Produktion roter Blutkörperchen
• Einfluss auf den pH-Wert des Blutes (Säure-Basen-Haushalt)
• Regulierung des Knochen-/Mineralstoffwechsels
• Ausscheidung von Stoffwechselprodukten und Wasser

Nephron: Funktionelle Einheit der Niere

• Besteht aus Nierenkörperchen (Glomerulus) und Harnkanälchen (Tubulus, Röhrchen oder Schläuchlein).
• Filterung im Nierenkörperchen (Glomerulus).
• Proximale, absteigende und aufsteigende Schleife des Henle-Systems und distale Tubulus
• Sammelrohre
• unterschiedliche Sekretion und Resorptionen in den Tubuli

Glomerulus (Nierenkörperchen): Filter

• Das Nierenkörperchen filtriert das Blut
• Afferente und efferente Arteriolen
• Bowman-Kapsel
• Zusammensetzung des Filtrats
• Zusammensetzung des Blutes
• Filtration Druck (hydrostatischer Druck im Blut vs. kolloidosmotischer Druck) und Filtermembran bestehen aus Kapillaren
• Aufgaben der Kapillaren und Membranen

Tubulus

• Proximal (nahe)
• Distal (fern)
• Intermediär (dazwischen liegend)
• Rolle des Proximalen Tubulus, Distalen Tubulus Intermediärer Tubulus für die Rückgewinnung und Resorption wichtiger Substanzen
• Wichtig für Rückresoprtion: proximal, distal und Intermediær Tubulus.
• Interaktion mit Aldosteron und ADH am Ende des Tubulus-Systems

Was wird gefiltert, was nicht?

• Kleine Moleküle werden besser gefiltert als grosse.
• Negativ geladene Moleküle werden schlechter gefiltert als positiv geladene oder neutrale Moleküle.
• Wasser, Elektrolyte und Glukose werden gut gefiltert.
• Proteine, Albumine und Globuline werden kaum gefiltert, Blutzellen und Lipiden werden nicht filtriert.

Harnproduktion

• Blut -> Glomeruläre Filtration -> Primärharn -> Tubuläre Reabsorption (+tubuläre Sekretion) -> Endharn -> Ausscheidung
• Filtration, Wiederaufnahme (Resorption) und Sekretion
• Funktionen des Nephrons bei der Harnproduktion

Tubulus: 4 Transportvorgänge

• Filtration
• Wanderung entlang des Konzentrationsgefälles
• Diffusion in den Urin
• aktive Resorption
• aktive Sekretion in den Urin
• Diffusion ins Blut

Rezeptor für Glukose / Natrium-Rückresorption

• SGLT2-Hemmer und Glukose
• Ausscheidung mit dem Harn

Tubulus-System

• Rückgewinnung wertvoller Stoffe aus dem Primärharn durch Rückresoprtion.
• Regulation der Wasserausscheidung.
• Ausscheidung von Stoffen: Sekretion
• Über Elektrolyte und Bikarbonat: Regulation von pH, Osmolarität.

Tubulus

• Wichtig für die Wasserregulation im Körper, besonders der aufsteigende Teil des distalen/intermediären Tubulus.
• Aldosteron und ADH wirken am Ende des Tubulus-Systems.
• Wassertransport, Natrium, Kalium und andere Ionen
• wichtige Funktion für Osmoregulation.

Gegenstromprinzip

• Effizienter Stoffaustausch zwischen zwei Röhren im Gegenstrom.
• Beispiel: Osmolarität im absteigenden und aufsteigenden Teil der Henle-Schleife.
• Zusammenhang zwischen Osmolarität und Wassertransport

Tubulus: Gegenstromprinzip

• Aktiver Transport von NaCl aus dem aufsteigenden Teil des Tubulus ist energieabhängig.

Gegenstromprinzip

• Austausch von Stoffen zwischen zwei Röhren im Gegenstrom.
• Effizienter als Gleichstrom
• Zusammenhang mit Osmolarität, Wasserdurchlässigkeit und tubuläre Funktionen

Urinfarbe

• Dunkel oder Hell? Farbe kann Hinweise auf Flüssigkeitsaufnahme und Nierenfunktion geben.
• Veränderung der Urinfarbe bei älteren Personen.

Nierenfunktion und -zustand testen

• Klinisch-chemische und bakteriologische Tests für Urin.
• Mögliche Analysen mit Teststreifen
• Urinanalyse und weitere Diagnostik

Harnpflichtige Substanzen

• Substanzen, die über die Nieren ausgeschieden werden müssen (Kreatinin, Harnsäure, Harnstoff).
• Blutuntersuchungen können Hinweis auf mögliche Nierenprobleme geben.
• Zusammenhang mit Stoffwechselprodukten und Nierenfunktion

Harnstoff

• Ausscheidung des Stickstoffs aus Aminosäuren.
• Bildung und Stoffwechsel.
• Diffundierbarkeit durch Zellmembranen.

Kreatinin

• Abbauprodukt aus Muskeln.
• Muskelmasse ausschlaggebend.
• Filtration und Nicht-Rückresoprtion in der Niere.
• Bestimmung der Nierenleistung (Kreatinin-Clearance).

Harnsäure

• Abbauprodukt aus Purinen (z.B. DNA-Bestandteile).
• Ausscheidung über den Darm und die Nieren.

Nieren als endokrines Organ

• Hormone wie Erythropoetin (EPO).
• Einfluss auf die Blutbildung.
• Auswirkungen auf Knochenbildung (Vitamin D).

Juxtaglomerulärer Apparat

• Reguliert den Blutdruck.
• renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS).

Erythropoetin (EPO)

• Hormon zur Blutbildung (rote Blutkörperchen).
• Regulation von Sauerstofftransport.
• Produktion in der Niere.

Vitamin D

• Vitamin D3-Produktion in der Niere aus Vorstufen.
• Einfluss auf Knochenbildung und Kalziumstoffwechsel.

pH-Wert muss konstant bleiben

• Normale Bandbreite des pH-Wertes im Blut.
• Stoffwechselvorgänge sind an den pH-Wert gebunden.
• Puffer-Systeme sind wichtig (Kohlensäure-Bikarbonat, Proteinpuffer).

So puffert der Körper

• Kohlensäure-Bikarbonat-System und Proteinpuffer im Blut.
• Pufferkapazität von ungefähr 75% .
• Hämoglobin und Albumin als Proteinpuffer.

Kohlensäure-Bikarbonat-Puffer

• Regulation des pH-Wertes im Blut.
• Zusammenspiel von Kohlensäure, Bikarbonat und CO2.

Gegenregulation bei pH-Abweichung

• Lunge und Nieren regulieren den pH-Wert im Körper durch Anpassung der Stoffwechseleliminierung.
• Schnell auftretende Kompensation durch die Lunge.
• Langsame Kompensation durch die Nieren.

Zu hoher oder zu tiefer pH

• Ursachen für metabolische Azidose und Alkalose.
• Auswirkungen auf andere Stoffwechselvorgänge.

Metabolische Azidose

• Übersäuerung des Körpers (pH < 7.36) durch zu viel Säure (Wasserstoff-Ionen).
• Ursachen (z.B. diabetische Ketoazidose).
• Gegenregulation durch Lunge und Nieren (z.B. Kompensation).
• Schwere Folge bei nicht kompensierter Erkrankung.

Metabolische Azidose (pH<7.36)

• Gegenregulation durch Blut (s.o.) und Nieren (s.o.)
• Gegenregulation durch Lunge (s.o.).
• Wichtig: Lebensgefahr bei fehlender Kompensation.