Nierenphysiologie Summer 2023 PDF

NIERE UND SALZ- / WASSERHAUSHALT AUFGABEN DER NIERE • Ausscheidung von Stoffwechselendprodukten, v.a. harnpflichtiger Substanzen • Ausscheidung von körperfremden Substanzen (Entgiftung) • Regulation des Wasserhaushalts • Regulation des Elektrolythaushalts • Regulation des Säure-Base-Haushalts • B...

NIERE UND SALZ- / WASSERHAUSHALT AUFGABEN DER NIERE • Ausscheidung von Stoffwechselendprodukten, v.a. harnpflichtiger Substanzen • Ausscheidung von körperfremden Substanzen (Entgiftung) • Regulation des Wasserhaushalts • Regulation des Elektrolythaushalts • Regulation des Säure-Base-Haushalts • Bildung und Sekretion von Hormonen AUFBAU DER NIERE untere Hohlvene oberer Nierenpol Nebenniere Nierenrinde Nebennierenarterie und -vene Nierenmark Nierenbecken Niere Nierenkelch Nierenarterie und -vene unterer Nierenpol Harnleiter Aorta Menche, Biologie Anatomie Physiologie AUFBAU DER NIERE Menche, Biologie Anatomie Physiologie BLUTVERSORGUNG DER NIERE peritubuläres Kapillarsystem Nierenrinde Glomerulus (Nierenkörperchen) afferente Arteriole „zufließend“ efferente Arteriole „abfließend“ peritubuläres Kapillarsystem Nierenmark Sammelrohr Duale Reihe Physiologie BLUTVERSORGUNG DER NIERE Merke: Die Niere besitzt ein doppeltes, hintereinander geschaltetes Kapillarnetz. Glomeruluskapillaren peritubuläres Kapillarnetz • Gewinnung des Primärharns durch Filtration • Versorung des renalen Gewebes mit Nährstoffen, Sauerstoff • bestimmt die Durchblutung • arteriovenöse O2-Differenz 7% BLUTVERTEILUNG IN DER NIERE Rinde Mark Duale Reihe Physiologie BLUTVERTEILUNG IN DER NIERE Rinde 90% des renalen Blutflusses Mark 10% des renalen Blutflusses Duale Reihe Physiologie RENALER BLUTFLUSS (RBF) RBF= !" # [ml/min] abführende Arteriole „Vas efferens“ zuführende Arteriole „Vas afferens“ Ziel: Blutdruck und Blutfluss innerhalb der Glomeruluskapillaren konstant halten, damit die Filtration erfolgen kann Δ𝑝 = Druckunterschied in Nierenarterie und Nierenvene R = Gefäßwiderstand Menche, Biologie Anatomie Physiologie RENALER BLUTFLUSS (RBF) RBF= !" # [ml/min] abführende Arteriole „Vas efferens“ zuführende Arteriole „Vas afferens“ Ziel: Blutdruck und Blutfluss innerhalb der Glomeruluskapillaren konstant halten, damit die Filtration erfolgen kann bei Blutdruckanstieg verengt sich das Vas afferens (Widerstand ⇧) bei Blutdruckabfall erweitert sich das Vas afferens (Widerstand ⇩) R= $ % Menche, Biologie Anatomie Physiologie Bayliss Effekt (myogene Autoregulation der Gefäße) RENALER BLUTFLUSS Autoregulation der renalen Durchblutung: • zwischen 80 und 160 mmHg ändert sich der Perfusionswiderstand parallel mit dem Perfusionsdruck • dadurch wird der renale Blutfluss konstant gehalten • dadurch wird die Filtrationsrate konstant gehalten • oberhalb 160 mmHg steigt der renale Blutfluss -> erhöhte Filtration -> erhöhte Harnausscheidung Duale Reihe Physiologie DAS NEPHRON • Nierenkörperchen + • dazugehöriger Tubulusapparat • • • • proximaler Tubulus intermediärer Tubulus distaler Tubulus Sammelrohr Menche, Biologie Anatomie Physiologie NIERENKÖRPERCHEN - GLOMERULUS Vas afferens Vas efferens Menche, Biologie Anatomie Physiologie NIERENKÖRPERCHEN - GLOMERULUS • 1-1,5 Mio pro Nierenrinde • 150-300 um groß • ca. 30 Kapillarschlingen • gespeist von einer afferenten Arteriole • umgeben von einer Kapsel • Zelltypen: Endothelzellen (Kapillaren innen) Podozyten (Kapillaren außen) Mesangiumzellen Menche, Biologie Anatomie Physiologie FILTRATIONSBARRIERE 1- Glomerulus 1- Kapillare 2- proximaler Tubulus 2- Endothel (mit Poren) 3- distaler Tubulus 3- Basalmembran 4- Podozytenfortsätze 5- Kapselraum Menche, Biologie Anatomie Physiologie FILTRATION nach Molekülgröße: • effektiver Porenradius 1,5-4,5 nm • Moleküle bis 5 kDa (Harnstoff, Kreatinin, Harnsäure, Wasser, Zucker, AS, Peptide, Elektrolyte nach Ladung: • negativ geladene Moleküle können schwerer passieren (Basalmembran und Podozytenfortsätze enthalten negativ geladene Reste) Menche, Biologie Anatomie Physiologie Filtrationsbarriere: • Endothelzellen (50-100nm) • Basalmembran (400kDa) • Podozyten mit Schlitzmembran (5nm) FILTRATION • 20% des Plasmavolumens werden abfiltriert = Ultrafiltrat • wässrig, zellfrei, eiweißarm • ca. 125ml/min = glomeruläre Filtrationsrate GFR • das sind ca. 180 l/d! Menche, Biologie Anatomie Physiologie • abhängig von Filterfläche (Anzahl der Glomeruli) • abhängig von der hydrostatischen Druckdifferenz Δp und der onkotischen Druckdifferenz Δ𝜋 FILTRATION Menche, Biologie Anatomie Physiologie AUTOREGULATION DER NIERE Menche, Biologie Anatomie Physiologie DAS TUBULUSSYSTEM • proximaler Tubulus -gewundener Teil -gerader Teil • distaler Tubulus -gerader Teil -gewundener Teil • Verbindungstubulus • Sammelrohr Duale Reihe Physiologie DAS TUBULUSSYSTEM • Henle-Schleife -dünner absteigender Teil -(dünner aufsteigender Teil) -dicker aufsteigender Teil (distaler Tubulus) Duale Reihe Physiologie WIE WIRD AUS ULTRAFILTRAT DER ENDHARN? Resorption Ultrafiltrat (180l) Elektrolyte Wasser Zucker Aminosäuren Harnstoff Sekretion Säureanionen Protonen Ammoniak Harnsäure Bikarbonat Kalium Endharn (1,5l) WIE WIRD AUS ULTRAFILTRAT DER ENDHARN? Resorption Sekretion Elektrolyte Wasser Zucker Aminosäuren Harnstoff Säureanionen Protonen Ammoniak Harnsäure Bikarbonat Kalium Silbernagl,Taschenatlas Physiologie Silbernagl,Taschenatlas Physiologie GLUCOSE Nierenschwelle: Glukose im Plasma > 10mmol/l • Rückresorption im proximalen Tubulus Transportkapazitäten wird überschritten • hohe Kapazität • Endharn ist normalerweise glukosefrei Glukosurie (z.B. bei Diabetes mellitus) Wasser folgt passiv nach Wasserverlust Durst Silbernagl,Taschenatlas Physiologie DAS GEGENSTROMPRINZIP DAS GEGENSTROMPRINZIP • Henle-Schleife • Vasa recta Silbernagl,Taschenatlas Physiologie DAS GEGENSTROMPRINZIP • der absteigende Teil der Henle-Schleife ist passierbar für Wasser • der aufsteigende Teil der Henle-Schleife ist unpassierbar für Wasser • Na+ Transport ins Interstitium im aufsteigenden Teil (aktiver Transport) Osmolaritätsgefälle im Interstitium: 300-1200 mosm/l Silbernagl,Taschenatlas Physiologie HARNKONZENTRIERUNG 99% des filtrierten Wassers werden zurückresorbiert • Wasserkanäle (Aquaporine) • aufsteigender Teil der Henle-Schleife ist wasserundurchlässig • Aufkonzentrierung erfolgt im Sammelrohr • Osmolaritätsgefälle im Interstitium ist entscheidend dafür • Einbau von Aquaporinen in die Membran der Sammelrohrzellen • ist ADH-abhängig • 50-1300 mosm/l möglich Silbernagl,Taschenatlas Physiologie ZUSAMMENFASSUNG OSMOLARITÄTSGRADIENT Duale Reihe Physiologie WASSERHAUSHALT Menche, Biologie Anatomie Physiologie Intrazellularraum (60-65%) Extrazellularraum (35-40%) Intravasal (Plasmavolumen, 25%) Interstitiell (75%) Transzellulär (Liquor, Pleura usw., 5%) OSMOREGULATION Osmolarität wird bestimmt durch die Konzentrationen von extrazellulär intrazellulär Na+ (140 mmol/l) K+ (150 mmol/l) Cl- (105 mmol/l) organische Phosphate HCO3- (25 mmol/l) Proteine Osmorezeptoren im Hypothalamus OSMOREGULATION OSMOREGULATION OSMOREGULATION • ADH (Antidiuretisches Hormon) aus dem Hypothalamus • Kontraktion der Gefäßmuskelzellen • Wasserrückgewinnung durch Einbau von Wasserkanälen im Sammelrohr der Niere Duale Reihe Physiologie OSMOREGULATION • Aldosteron (Nebenniere) • Rückresorption von Salz und Wasser im distalen Tubulus der Niere • ANP (Herz) • Natriumausscheidung in der Niere erhöht Silbernagl,Taschenatlas Physiologie STÖRUNGEN DES WASSERHAUSHALTS • Dehydratation – Wasserbestand ⇩ • Hyperhydratation – Wasserbestand ⇧ trockene Schleimhäute, Durst, wenig Urin, trockene faltige Haut, niedriger Blutdruck, hohe Herzfrequenz Blutdruckanstieg, gestaute Halsvenen, Ödeme, Luftnot • isoton – Osmolarität des EZR normal (isoosmolal) • hypoton – Osmolarität des EZR ⇩ (hypoosmolal) • hyperton Osmolarität des EZR ⇧ (hyperosmolal) STÖRUNGEN DES SALZ- UND WASSERHAUSHALTS • isoosmolale Dehydratation z.B. Blutverlust • isoosmolale Hyperhydratation z.B. Infusionstherapie Schmidt Thews, Physiologie des Menschen STÖRUNGEN DES WASSER– UND NATRIUMHAUSHALTS • hyperosmolale Dehydratation z.B. Säuglinge, Bewusstlose ADH Mangel • hypoosmolale Hyperhydratation z.B. Glukoseinfusion SIADH Schmidt Thews, Physiologie des Menschen STÖRUNGEN DES WASSER– UND NATRIUMHAUSHALTS • hypoosmolale Dehydratation z.B. Kochsalzmangel, Salzverlust über die Niere • hyperosmolale Hyperhydratation z.B. Meerwasser trinken • hyperosmolale Dehydratation Schmidt Thews, Physiologie des Menschen DER ENDHARN • 500-2000 ml/Tag • 50-1300 mosm/l • Urochrome aus dem Hämoglobinabbau (gelbe Farbe) • Elektrolyte • Harnpflichtige Substanzen • Spuren von Aminosäuren, Glukose, Proteinen Menche, Biologie Anatomie Physiologie URINSEDIMENT Menche, Biologie Anatomie Physiologie NIERENERSATZTHERAPIE - HÄMODIALYSE Menche, Biologie Anatomie Physiologie