Niere - Grundlagen PDF - 18. Dezember 2024

GRUNDLAGENVORLESUNG FH BERN NIERE - GRUNDLAGEN 18. Dezember 2024 Christian Forster Leitender Arzt Nephrologie ZU MEINER PERSON KONZEPTE DIE NIERE GRUNDLAGEN DIE NIERE SPEZIALSITUATIONEN DIE NIERE GRUNDLAGEN ANATOMIE UND FUNKTION AGENDA DIE NIERE funktionelle Anatomie Nierenfunkti...

GRUNDLAGENVORLESUNG FH BERN NIERE - GRUNDLAGEN 18. Dezember 2024 Christian Forster Leitender Arzt Nephrologie ZU MEINER PERSON KONZEPTE DIE NIERE GRUNDLAGEN DIE NIERE SPEZIALSITUATIONEN DIE NIERE GRUNDLAGEN ANATOMIE UND FUNKTION AGENDA DIE NIERE funktionelle Anatomie Nierenfunktion NIERENINSUFFIZIENZ Schweregrad (Stadien) FUNKTIONELLE ANATOMIE ANATOMIE Paarig angelegtes Organ 10-12 cm lang, 4-6 cm breit 120-150g 20 Zelltypen hochspezialisiert  ORGANAUFBAU RINDE - MARK - BECKEN Rinde Rinde Mark (Pyramide) Becken Markpyramide Papille NIERE STARKER BEZUG ZUM KREISLAUF Retroperioneum Bezug zu Gefässen ORGANAUFBAU VON DER MAKROSKOPIE ZUR MIKROSKOPIE Nephron vaskularisiert Rinde/Mark NEPHRON FUNKTIONELLE EINHEIT Glomerulum Tubulus Blut – Gewebe 1 Mio. Nephrone / Niere Bildnachweis: Lecturio GmbH NEPHRON BESTANDTEILE Glomerulum Filtration Macula densa Messen Tub.-Glom. Feedback Tubulus Rückresorption Sekretion RENALER BLUTFLUSS PLASMAFILTRATION - RÜCKRESORPTION = URIN Bildnachweis: Lecturio GmbH GLOMERULUM EMBRIONALENTWICKLUNG Embriology.ch NEPHRON FUKTIONSWEISE Filtration Rückresorption Exkretion Urin ANATOMIE NIERE TAKE HOME MESSAGES (ANATOMIE) Organaufbau Nephron = Funktionelle Einheit Glomerulum (Filter) Macula densa (Sensor) Tubulus ( selektive Rückresorption>>Sekretion) Bezug zum Kreislauf FUNKTIONELLE ANATOMIE NEPHRON / SPEZIALISIERTE ZELLEN + GLOMERULUM DER FILTER GLOMERULUM FILTER (TEILSELEKTIV / HOHER BLUTFLUSS) 1440 l viel Primärharn 160 l teilselektiv GLOMERULUM DER FILTER GLOMERULUM AUFBAU Podozyt DER FILTER Podozyt DER FILTER PODOZYT (EPITHEL), GBM, ENDOTHEL Podozyt Podozyt Endothelporen FILTER’MEMBRAN’ SELEKTIVITÄT Podozyt Basalmembran Endothel elektrisches Potential Schichtung Porengrösse Endothel NEPHROTISCH / NEPHRITISCH EXKURS NEPHROLOGIE ‘nephrotisch’ Proteinleck ‘nephritisch’ Gefässschaden TUBULUS SELEKTIVE RÜCKRESORPTION / SEKRETION TUBULUS HOCHSPEZIALISIERT / SELEKTIV Verschiedene Abschnitte Proximaler Tubulus Henle Schleife Distaler Tubulus Sammelrohr Verschiedene Funktionen TUBULUSZELLE SELEKTIVE RÜCKRESORPTION Urinseite Blutseite Diffusion Selektive Rückresorption EXKURS: PHYSIKALISCHE PRINZIPIEN Filter Semipermeable Membran Diffusion Osmose Ultrafiltration FILTER TEILSELEKTIVE BARRIERE Trennung in sich in Lösung befindlicher fester Bestandteile Membran (Niere: Albumin 60kD) Filtrat / Permeat NIERENFILTER TEILSELEKTIV (GROSSE, GELADENE MOLEKÜLE) Elektrische Ladung (Glykokalix) Podozyten Basalmembran Grosse Endothelporen SEMIPERMEABLE MEMBRAN SELEKTIVE STOFFPERMEABILITÄT WASSER FREI PERMEABEL H20 Zellmembran Dialysemembran DIFFUSION GELÖSTER STOFF UND WASSER PERMEABEL Konzentration gelöster Teilchen gleicht sich an OSMOSE GELÖSTER STOFF NICHT PERMEABEL Konzentration gelöster Teilchen gleicht sich an ULTRAFILTRATION DRUCK VERSCHIEBT WASSER ÜBER MEMBRAN EXKURS PHYSIKALISCHE PRINZIPIEN TAKE HOME MESSAGES Filter Semipermeable Membran Diffusion Osmose Ultrafiltration TUBULUSZELLE AUFBAU APIKAL BASOLATERAL Urinseite Blutseite Na/K ATPase Antrieb Abdichtung NA/K ATP-ASE TREIBENDE KRAFT Basolateral (= Blutseite) Na Konzentrationsgradient Elektogradient TUBULUS VERSCHIEDENE ABSCHNITTE – VERSCHIEDENE FUNKTIONEN TUBULUS VERSCHIEDENE ABSCHNITTE – VERSCHIEDENE FUNKTIONEN Stoff- und Wasseraustausch umfangreich und hochselektiv ANATOMIE NIERE TAKE HOME MESSAGES (FUNKTIONELLE ANATOMIE) Glomerulum (teilselektives Filter) Macula densa (Sensor) Tubulus (selektive Rückresorption, Sekretion) Pause NIERENFUNKTION FUNKTION DER NIERE Lebenswichtiges Organ Elektrolyte/Wasser Exkretion Hormone FUNKTIONEN DER NIERE Wasser- und Elektrolythaushalt Blutdruckregulation (RAAS System / Natrium) Ausscheidung harnpflichtiger Substanzen Säure Basen Haushalt Hormonproduktion RENALER BLUTFLUSS Bildnachweis: Lecturio GmbH BLUT WIRD ZU URIN IN ZAHLEN Herzminutenvolumen 5 l/min. Nierendurchblutung 1 l/min. Renaler Plasmafluss 500 ml/min. Glomeruläre Filtration 110 ml/min. (158.5 l/Tag) Tubuläre Rückresorption 157 l/Tag Urin 1 ml/min. (1.5 l/Tag) GLOMERULUM FILTRATION Glomeruläre Filtration 110 ml/min. (158.5l/Tag) grosses Volumen Selektivität im Wesentlichen grosse Moleküle (Proteine) GLOMERULUS TAKE HOME MESSAGES teilselektive Filtration (Ausscheidung) in grossen Mengen weitgehend unabhängig der Trinkmenge! TUBULUS RÜCKRESORPTION – SEKRETION / EXKRETION Wasser Elektrolyt- und Stoffaustausch Exkretion Bildnachweis: Lecturio GmbH  TUBULUSZELLE SEKRETION / RESORPTION Antrieb Blut Urin Tubuluszelle ATP ase Co- Transporter TUBULUS JEDER TUBULUSABSCHNITT HAT CHARAKTERIS- TISCHE ZELLEN Rückresorption Feinregulation Konzentrations Wasserhaushalt gradient PROXIMALER TUBULUS RÜCKRESORPTION H2O, GLC, AMINOSÄUREN, BICARBONAT Wasser (Na) Glucose AS PROXIMALER TUBULUS RÜCKRESORPTION H2O, GLC, AMINOSÄUREN, BICARBONAT Säure FRÜH-PROXIMALER TUBULUS TRANSZELLULÄRE (NA GEKOPPELTE) RESORPTION Natriumgradient Na - Symport Glucose Aminosäuren Phosphat Na - Antiport H (Säure) SÄURE (H+) ELIMINIATION SPÄT-PROXIMALER TUBULUS PARAZELLULÄR Passiver Transport Transepitheliales Potential Cl Resoption Solvent Drag Osmotischer Gradient PROXIMALER TUBULUS SELEKTIVE RÜCKRESORPTION Stoffwechselaktiv Gros der Elektrolyte und 2/3 des Wassers reabsorbiert Glucose*, Bicarbonat** und Aminosäuren* vollständig reabsorbiert. *Natrium-Symport – elektrochemischer Gradient Na+/K+-ATPase **Na+/H+-Antiporter. Die ins Tubuluslumen gelangenden Protonen reagieren mit Bicarbonat (HCO3 –) zu CO2 unter Vermittlung der Carboanhydrase in der Zellmembran. CO2 diffundiert dann passiv in die Tubuluszelle und wird wieder unter Vermittlung der Carboanhydrase zu Protonen und HCO3 – umgewandelt. Bicarbonat gelangt dann durch einen Na+/HCO3 –-Symport aus der Zelle ins Interstitium. HENLE-SCHLEIFE KONZENTRATIONSGRADIENT HENLE-SCHLEIFE KONZENTRATIONSGRADIENT ROMK passive K Sekretion NKCC2 Na/K/2Cl Co- Transp. HENLE-SCHLEIFE KONZENTRATIONSGRADIENT NIERENMARK NaCl Resoption (Interstitium) NKCC2 / ROMK HENLE-SCHLEIFE SCHLEIFENDIURETIKUM ‘Saluretikum’ FRÜHER DISTALER TUBULUS VOLUMENREGULATION (NACL) Ca Kanal (ECaC) Na/Cl Cotransporter Aldosteron induziert FRÜHER DISTALER TUBULUS THIAZIDDIURETIKUM / RAAS INHIBITOR ‘Saluretikum’ NCC / ECAC SPÄTER DIST TUBULUS / SAMMELROHR VOLUMENREGULATION (NACL) ENaC Natriumkanal ROMK Kaliumkanal Aldosteron SAMMELROHR HARNKONZENTRATION / OSMOREGULATION Aquaporine ADH gesteuert AQUAPORIN TUBULUSFUNKTIONEN ÜBERSICHT TUBULUS TRANSPORTPROZESSE ÜBERSICHT (DETAILS REIN INFORMATIV!) TUBULUS TAKE HOME MESSAGES mehrere/verschiedene HOCHDIFFERENZIERTE Zellen effiziente SELEKTIVE Rückresorption Sekretion Aufbau KONZENTRATIONSGRARDIENT VOLUMENreguation (NaCL) OSMOregulation (H2O) TUBULUS TAKE HOME MESSAGES PROXIMALER Tubulus Massenrückresorption (H20, Glucose, AS, HC03-) stoffwechselaktiv DISTALER Tubulus Aufbau Konzentrationsgradient Volumenregulation (NaCl Resorption – Aldosteron) SAMMELROHR Osmoregulation (H20 Resorption – ADH) WASSERHAUSHALT GLOMERULUM FILTRATION Zell- / Proteinbarriere Glomeruläre Filtration 110 ml/min. 160l Primärharn HARNKONZENTRATION KONZENTRATIONSGRADIENT TREIBENDE KRAFT Aufsteigende Henleschleife und distaler Tubulus bauen NaCl Gradient auf Treibende Kraft HARNKONZENTRATION PASSIVE EFFIZIENTE WASSERRESORPTION Absteigende Henleschleife resobiert passiv einen Grossteil des Wassers 157l HARNKONZENTRATION STEUERUNG DER OSMOLALITÄT AM SAMMELROHR Sammelrohr konzentriert Urin ‘0’ – 10l KONTOLLE OSMOLALITÄT KOOPERATION HYPOPHYSE SAMMELROHR +/- ADH Sammelrohr konzentriert Urin durch Aquaporine WASSERHAUSHALT ÜBERSICHT 157L Konzentrationsgradient 1.5L Urin WASSERHAUSHALT OSMOREGULATION ADH Konzentrationsgradient OSMO- REGULATION Urin WASSERHAUSHALT VOLUMENREGULATION (NACL) NaCl BD Konzentrationsgradient ADH H2O Urin Konzentrationsgradient WASSERHAUSHALT Urin WASSERHAUSHALT TAKE HOME MESSAGES Glomeruläre Filtration (160l) Henle Schleife errichtet KONZENTRATIONSGRADIENT als treibende Kraft VOLUMENregulation (NaCl) dist. Tubulus unter Steuerung von Aldosteron OSMOregulation (H20) am Sammelrohr unter Steuerung von ADH Pause ENTGIFTUNG ENTGIFTUNG ‘ANGENÄHERT’ wirf alles weg! was du behalten möchtest hol dir zurück! Vorteil: man muss nicht erkennen was man entsorgt, so ist die Niere z. b. auf alle erdenklichen Toxine vorbereitet ENTGIFTUNG PRINZIP ENTSORGE ALLES immense Filtration (160l) ermöglicht breites Spektrum BEWAHRE WICHTIGES Rückresorption (Tubulus) Filter (Glomerulum) SEKRETION, RESORPTION VARIIERT JE NACH TUBULUSABSCHNITT [Tubulusflüssigkeit] : [Blutplasma] RESORPTION VARIIERT JE NACH TUBULUSABSCHNITT [Tubulusflüssigkeit] : [Blutplasma] EXKRTETION FEHLENDE REARBSORPTION [Tubulusflüssigkeit] : [Blutplasma] RENALE EXKRETION ~ FILTRATION (MINUS RESORPTION / PLUS SEKRETION) 1. Filtration 160l 2. Resorption 3. Sekretion Wasser Elektrolyte Glucose Aminosäuren 4. Exkretion FRAKTIONELLE EXKRETION JEDER STOFF VERHÄLT SICH ANDERS FE = Clearance Stoff X / Clearance Inulin Keine Sekretion (3) Resorption (2) Inulin p Amoniumhippurat Natrium Kreatinin Glucose FE 1 FE 500 FE 0.00X NIERENFUNKTION FILTRATION / REABSORPTION / EXKRETION NaCl Glc AS Konzentrationsgradient ADH H2O H2O Urin NIERENFUNKTION ENTGIFTUNG Das Grundprinzip besteht darin, dass alle niedermolekularen Substanzen in einer großen Menge an Ultrafiltrat unselektiv ausgeschieden werden (Filtration - Glomerulum) Aus diesem Ultrafiltrat werden dann selektiv Substanzen und Wasser zurückgewonnen (Rückresorption - Tubulus) Andererseits werden zusätzlich Substanzen aktiv in den Harn ausgeschieden / sezerniert (Sekretion - Tubulus) ENTGIFTUNG TAKE HOME MESSAGES Hohe, teilselektive glomeruläre Filtration Selektive tubuläre Rearbsorbtion Tubuläre Sekretion Exkretion, Fraktionelle Exkretion ‘Prinzip der Entgiftung’ FUNKTIONELLE ANATOMIE NEPHRON / SPEZIALISIERTE ZELLEN + HORMONPRODUKTION NIERE - ENDOKRINES ORGAN VITAMIN D / ERYTHROPOIETIN / RENIN Renin Vitamin D Erythropoietin VITAMIN D NIERE AKTIVIERT VORSTUFEN VON VIT D Cholecalciferol Serumwert ‘aktives’ Vitamin D ERYTROPOIETIN BLUTBILDUNG (HÄMOGLOBIN) Eisen MACULA DENSA Distaler Tubulus misst Na Konzentration Natium Vas afferens misst Blutdruck MACULA DENSA TUBULOGLOMERULÄRER FEEDBACK /RENIN Natrium im distalen Tubulus Na Macula densa Prostagandine Adenosin Vasokonstriktion cAMP Vas afferens Renin (TGF) (RAAS) TUBULOGLOMERULÄRER FEEDBACK NA IM DIST TUBULUS SENKT GFR (VAS AFFERENS) ! Natrium im distalen Tubulus steuert GFR Tiefes Natrium vermindert Konstriktion V. afferens Hohes Natrium erhöht Konstriktion V. afferens RAAS RENIN-ANGIOTENSINOGEN-ALDOSTERON-SYSTEM ‘Kaskade’ Niere Leber Na Depletion Lunge dist Tubulus Nebenniere Niere Natriumretention Kaliumexkretion RAAS KASKADE (BLAU) RAAS ANGIOTENSIN II / ALDOSTERENON (WESEN- TLICHE MEDIATIOREN) RAAS ANGIOTENSIN II (WIRKUNG AT1 REZEPTOR) ALDOSTERNON DISTALER TUBULUS Natriumresorption Kaliumexkretion HORMONPRODUKTION TAKE HOME MESSAGES Aktiviert Vitamin D Bildet Erytropoietin (Hämoglobin) Funktionen Macula Densa Renin / Aldosteron (RAAS) TAKE HOME MESSAGES NIERENFUNKTION Lebenswichtiges Organ Elektrolyte/Wasser Exkretion Hormone TAKE HOME MESSAGES NIERENFUNKTION Lebenswichtiges Organ Elektrolyte/Wasser Exkretion Hormone TAKE HOME MESSAGES NIERENFUNKTION Regulation Tubulusfunktion Lebenswichtiges Organ konservativ, selektiv Elektrolyte/Wasser Exkretion Hormone TAKE HOME MESSAGES NIERENFUNKTION Ausscheidung Ultrafiltration Lebenswichtiges Organ unselektiv, permissiv Elektrolyte/Wasser Exkretion Hormone TAKE HOME MESSAGES NIERENFUNKTION Lebenswichtiges Organ Renin Elektrolyte/Wasser (RAAS – BD) Vitamin D Exkretion Blutbildung Hormone MESSUNG NIERENFUNKTION NIERENFUNKTION FUNKTION DER NIERE wie bestimmen ? Elektrolyte/Wasser Exkretion Hormone NIERENFUNKTION wie bestimmen ? Elektrolyte/Wasser Exkretion Hormone NIERENFUNKTION GLOMERULÄRE FILTRATIONSRATE (GFR) filtriertes (gereinigtes) Plasmavolumen (ml) pro Zeiteinheit (min.) ~ Normwert: Frau 100ml/min. Mann 120ml/min. NIERENFUNKTION CLEARANCE Clearance von einer Substanz X gereinigtes Plasmavolumen in einer Zeiteinheit (ml/min.) Kreatinin NIERENFUNKTION KREATININCLEARANCE von Kreatinin gereinigtes Plasmavolumen in einer Zeiteinheit (ml/min.) Kreatinin (Markersubstanz) konstanter Anfall frei filtrierbar (Glomerulum) weder relevant absorbiert noch sezerniert (Tubulus) günstig KREATININ MUSKELABBAUPRODUKT Stoffwechselprodukt aus Keratin (Muskelbestandteil*) 1-2% werden täglich in Kreatinin abgebaut (konstant) 100% harnpflichtig Normwert 50-110 umol/l (abhängig von Muskelmasse) Geringer Anteil tubulär sezerniert (GFR ÜBERschätzt) Zunahme dieses Effekts mit Abnahme der Nierenfuntion Keine lineare Beziehung zur Nierenfunktion FORMELN! *Alternativ: Cystatin C (Muskelmasse unabhängig) KEINE LINEARE BEZIEHUNG KREATININBLINDER BEREICH / KEINE LINEARE BEZIEHUNG Bis 50% Funktionsverlust unbemerkt ALTERS- UND GESCHLECHTSABHÄNGIG NIERENFUNKTION GEMESSEN 24H URIN aufwändig fehleranfällig (untersammeln) Normwerte: Frau 130-180umol/kgKG/d Mann 180-220umol/kgKG/d COCKROFT-GAULT BERECHNEN (GESCHÄTZT) KALKULATOR E GFR CKD-EPI-FORMEL (FAVORISIERT) Kreatinin Alter Geschlecht Hautfarbe CHRONISCHE NIERENINSUFFIZIENZ STADIEN (!) Stadium 1 (GFR >90ml/min.) Stadium 2 (GFR 60-90ml/min.) leicht Stadium 3(GFR 30-60ml/min.) mässig Stadium 4(GFR 30-15ml/min.) schwer Stadium 5(GFR < 15ml/min.) terminal NIERENINSUFFIZIENZ AKUT / CHRONISCH Akut Chronisch Schaden: aktuell Schaden: abgelaufen (min. - h) (mind. 3 Monate) Fokus: Ursache Fokus: Verzögern Progression beheben Behandlung Folgeerkrankungen NIERENFUNKTION TAKE HOME MESSAGES Nierenfunkion (komplex) Glomeruläre Filtrationsrate Clearance Kreatinin Markersubstanz messen, berechnen, schätzen (eGFR) Interpretation Kreatininwert ‘unsinnig’ (->GFR) Stadieneinteilung CHRISTIAN FORSTER ZEIT FÜR FRAGEN