Niere Grob- und Feinbau

Die Funktionen der Niere

Die Funktionen der Niere sind vielseitig und überlebenswichtig für uns. Wenn die Nieren aufhören zu arbeiten, führt dies zum Tod. Sie sind also unabdingbar für unsere Wundermaschine und sollten gut gepflegt werden! Trink gern nochmal einen Schluck Wasser oder Tee, bevor wir dieses spannende Thema näher beleuchten.

Ganz kurz zusammengefasst: Die Nieren, bzw. das Harnsystem im Ganzen, sind nicht nur für die Harnproduktion zuständig, sondern auch für die Entgiftung unseres Körpers, die Regulation vom Blutdruck (mehr in meine Blogbeitrag zur Blutdruckregulation hier), die Umwandlung von Vitamin D, die Konstanthaltung des Wasserhaushalts uuuuuund die Regulation des Säure-Basen-Haushalts, sowie des Elektrolytenhaushalts. Also Du siehst: Krasse Aufgaben für dieses paarige Organ. Doch alles mit der Ruhe. Ich erkläre Dir alles Schritt für Schritt 🙂

Übergestellte Funktion der Niere: Die Harnproduktion

Hier geht es um das Filtrationssystem in der Niere. Um dieses zu verstehen, solltest Du Dir vorher nochmal genau die Anatomie der Niere anschauen, sonst wird es schwer, zu folgen. Dafür switch gern zu meinem Beitrag Grob- und Feinbau der Niere.

Entstehung des Primärharns

Wir beginnen im Vas afferens, also dem zuführenden Gefäß. Dieses endet im Gefäßknäuel, dem Glomerulum, welches von der Bowmann-Kapsel umgeben ist. Wenn nun vom Blut etwas ausgefiltert werden soll, müssen diese Stoffe also erst die Kapillarwand durchdringen, dann die Basalmembran der Bowmann-Kapsel und zum Schluss noch das innere Blatt der Bowmann-Kapsel. Das äußere Blatt ist nicht durchlässig, hier endet also die Filtration. Diese drei Schichten lassen nicht alles und jeden durch, sondern nur ganz bestimmte Stoffe, und zwar Wasser, Elektrolyte, Glukose und Aminosäuren. So entsteht unser Primärharn, welcher ca. 150 Litern pro Tag entspricht! Eine sehr große Menge also! Das lassen wir natürlich nicht alles raus, sonst würden wir ja nur noch auf dem Klo sitzen.

Entstehung des Sekundärharns

Sondern die Nieren filtern noch ein zweites Mal: Das Ganze passiert im Tubulussystem. Der proximale Tubulus bekommt nun den Primärharn aus der Bowmann-Kapsel. Die Tubuli sind vom 2. Kapillarnetz umschlungen und nehmen von diesem die Giftstoffe auf (dazu unten mehr). Außerdem werden nun Aminosäuren, Elektrolyte und Glukose rückresorbiert, also wieder ans Blut zurückgegeben (Du erinnerst Dich: In der Bowmann-Kapsel wurden diese Stoffe vom Blut weggenommen). Das sind teils aktive und teils passive Prozesse, je nach Teilchenladung im Inneren und Äußeren. Kleine Eiweiße und Glukose sind nun also wieder im Blut. In der Henle-Schleife und im distalen Tubulus wird hauptsächlich Wasser rückresorbiert, also wieder ans Blut zurückgegeben. Das ist wiederum ein passiver Prozess, das Wasser wird sozusagen ins Blut mitgeschleppt.  So schmälert sich der Primärharn von 150 Litern zu ca. 1,5-2 Litern pro Tag und wird zum Sekundärharn, den wir dann später auch ausscheiden.

Bestandteile des Urins

  1. Wasser, 95%
  2. harnpflichtige Substanzen
  3. Kochsalz (NaCl -> ca. 10g pro Tag!)
  4. Phosphate
  5. organische Säuren
  6. Spuren von Hormonen, Vitaminen und Enzymen
  7. Urobilinogen (aus der Leber, verleiht dem Urin seine gelbliche Farbe)

Glomeruläre Filtration, Funktionen der Niere

Entgiftung und Ausscheidung von harnpflichtigen Substanzen

Eine sehr wichtige Funktion der Nieren! Die Nieren filtern beim zweiten Mal, im Tubulussystem, nicht nur die Elektrolyte, Glukose und Wasser, sondern entgiften auch bzw. scheiden harnpflichtige Substanzen aus. Also: Der proximale Tubulus bekommt nun den Primärharn aus der Bowmann-Kapsel. Die Tubuli sind vom 2. Kapillarnetz umschlungen und nehmen von diesem die Giftstoffe auf. Dazu zählen z.B. Medikamente und körpereigene, harnpflichtige Substanzen. Genauer gesagt passiert das alles aktiv, das zweite Kapillarnetz presst sozusagen diese Stoffe ins Tubulussystem, damit das Zeug auch ja durch den Harn ausgeschieden wird und nicht weiter im Blut ist. Denn: Diese Stoffe sind giftig für uns.

Was sind harnpflichtige Substanzen?

Es gibt drei harnpflichtige Substanzen. Den Harnstoff (25g tägl.): Dieser ist das Abbauprodukt vom Eiweißstoffwechsel. Die Harnsäure (1g tägl.): Ein Abbauprodukt vom Purinstoffwechsel. Und last but not least das Kreatinin (1,5g tägl.). Das hast Du eventuell schon in Kombi mit Muskulatur gehört, es entsteht nämlich aus dem Muskelstoffwechsel.

Wie der Name schon sagt, müssen diese Stoffe im Harn, in bestimmten Mengen, nachweisbar sein. Wenn dies nicht der Fall ist, oder die Werte nicht in der Norm liegen, besteht eine Pathologie und man muss näher forschen, woher das Problem kommt. Das ist dann die Sache vom Arzt/ von der Ärztin.

Regulation des Wasserhaushalts

Wir nehmen Wasser nicht nur durchs Trinken zu uns, sondern auch durch unsere Nahrung. Außerdem wird Wasser bei der Verstoffwechslung dieser Nahrung freigesetzt. Ausgeschieden wird es durch den Urin und den Stuhl, sowie durch unsere Atemluft und das Schwitzen. Der Wasserhaushalt ist sehr wichtig für uns. Wir bestehen zu 75% aus Wasser, das sagt schon alles, oder? Die Nieren sind durch ihren Filtrationsmechanismus das Alphaltier im Wasserhaushalt. Jetzt erkläre ich Dir hier kurz und knackig, wie das Tubulussystem mit dem Wasser so umgeht. Trink vorher nochmal einen Schluck 😉

ADH

Zum Einen haben wir das sog. Adiuretin (auch „ADH“ oder „antidiuretisches Hormon“ genannt). Dieses wird im Hypothalamus gebildet und freigesetzt. Es wirkt jedoch auf die Nieren, denn: ADH sorgt dafür, dass das Sammelrohr (am distalen Tubulus angeschlossen) mehr Wasser abgibt, also mehr Wasser in die Kapillaren, ins Blut, rückresorbiert werden kann. Außerdem wirkt es vasokonstriktiv, d.h. die Gefäße ziehen sich zusammen, wodurch der Blutdruck erhöht wird (Näheres zur Blutdruckregulation hier).

Aldosteron

Das Aldosteron wird in der Nebennierenrinde gebildet und wirkt auch im Tubulussystem: Es fördert die Resorption von Natrium und Wasser im distalen Tubulus, womit das Blutvolumen ansteigt und der Blutdruck erhöht wird.

ANP

ANP (Atriales natiuretisches Peptid) ist der Gegenspieler zu den oben genannten Hormonen ADH und Aldosteron. Irgendwer muss ja auch dafür sorgen, dass weniger Wasser im Kreislauf ist, oder? Also: ANP kommt aus dem rechten Vorhof des Herzen und wirkt auf das Tubulussystem so, dass mehr Wasser und Natrium dort drin bleibt und so auch mehr Harn ausgeschieden wird. Außerdem wirkt es vasodilatatorisch, es weitet also die Gefäße, wodurch der Blutdruck sinkt. Es gibt auch noch das BNP und das CNP, die haben die gleiche Wirkung, kommen allerdings aus anderen Organen

Sidenote: Ich nenne hier auch immer den Blutdruck, denn wenn der Blutdruck höher wird, wird auch der Filtrationsdruck in der Niere höher, sie produziert also mehr Harn. Umgekehrt wird bei niedrigerem Blutdruck weniger Harn produziert. (Es beeinflussen natürlich noch viele andere Dinge die Funktionalität der Niere, der Blutdruck spielt jedoch eine große Rolle)

Regulation des Elektrolytenhaushalts

Als ich dieses Thema gelernt habe, bin ich komplett in die Welt der Biochemie abgedriftet. Davor will ich Dich natürlich beschützen, denn das Wichtige ist einfach und schnell erklärt 🙂 Unsere wichtigsten Elektrolyte sind Natrium, Kalzium, Kalium, Magnesium, Chlorid und Phosphat. Du denkst jetzt vielleicht „ach herjemine, keine Lust auf Chemie“. Ja, das kenne ich. Zum Glück müssen wir uns aber nur die Ladungen der einzelnen Elektrolyte anschauen.

Natrium (Na+), Kalzium (Ca2+), Kalium (K+) und Magnesium (Mg2+) sind alle positiv geladen, also sogenannte Kationen. Lediglich das Chlorid (Cl-) ist ein Anion, also negativ geladen. Jetzt ist es so, dass im Tubuluslumen fast ausschließlich positiv geladene Teilchen rumhängen. Im Extrazellularraum, also außerhalb der Zellen, ist immer ganz viel Chlorid (negativ geladen). Dieses ist sozusagen der Magnet für die positiv geladenen Teilchen, also all die anderen Elektrolyte. Da der Körper immer ein Gleichgewicht herstellen möchte, diffundieren nun also Natrium, Kalzium, Kalium und Magnesium wegen des Ladungsgradienten durch die Zellschicht ins Blut, also in die Kapillare.

Ein paar weitere Informationen zur Rückresorption der Elektrolyte für die, die Bock haben:

Natrium:

Natrium diffundiert nicht nur wegen des Gradienten, also der Differenzen der Ladungen. Es wird auch von anderen Stoffen transportiert, sie nennen sich Carrier (finde ich ganz süß hihi). Und zwar kann es sich an Glukose, Phosphaten und Aminosäuren binden und mit ihnen zusammen dann ins Blut transportiert werden. Außerdem, das hast Du ja schon gelernt, sorgt Aldosteron für eine Na+ Resorptionssteigerung und ANP sorgt für eine Na+ Resorptionsminderung. Nur als kleine Erinnerung.

Kalzium:

Kalzium ist zu 40% an Albumin gebunden, ein großes Eiweiß. Dieses wird gar nicht erst ins Tubulussystem gelassen, denn die drei Schichten, die ich oben beschrieben habe, haben gar nicht so große Poren. Allerdings sind die anderen 60% nicht an dem großen Albumin gebunden und werden gefiltert. Sie diffundieren zum Einen durch den Gradienten, zum Anderen aber auch durch Hormone! Und zwar haben wir da das Parathormon (oder auch PTH) aus der Nebenschilddrüse und das Calcitriol, welches die aktive Form des Vitamin D ist! Interessant oder?

Regulation des Säure-Basen-Haushalts

Über dieses Thema habe ich bereits einen Beitrag geschrieben. Du kannst gern hier reinschauen (Auch dieses Thema gehört zu den wichtigsten Funktionen der Nieren!).

Die Niere im Zusammenhang mit Hormonen

Jetzt darfst Du einmal durchschnaufen, denn diese Funktion der Niere ist nicht mehr so kompliziert, wie die letzten. Unsere Nieren können auch Hormone produzieren, die gar nicht mal so unwichtig sind, spannend bleibt es also trotzdem!

Renin

Das Hormon kennst Du bereits. Es ist am RAAS beteiligt (hier eine ausführliche Erklärung dazu) und wird im JGA (Juxtaglomerulären Apparat) gebildet. Jedoch nur, sobald die Basorezeptoren im Vas afferens eine zu niedrige Spannung auf die Gefäßwand wahrnehmen. Dann sorgt es dafür, dass der RAA-Mechanismus los geht, mehr Natrium und Wasser rückresorbiert werden und letztendlich das Blutvolumen und damit der Blutdruck ansteigt. Es hat aber auch noch eine zweite Aufgabe: Es kann auch die Bildung von Erythrozyten (roten Blutkörperchen) anregen, wenn Sauerstoffmangel besteht! Und mit diesem Thema kommen wir zum nächsten Hormon.

Erythropoetin (EPO)

Da klingeln unsere Alarmglocken und alle denken an den Radsport und die Doping-Skandale oder? Ja, genau dieses EPO ist gemeint. Natürlich wurde es fürs Doping künstlich hergestellt. Auf natürlicher Weise wird es von der Niere produziert, sobald Sauerstoffmangel herrscht. Denn: Es treibt die Bildung von roten Blutkörperchen im Knochenmark an, welche wiederum die Transporter für Sauerstoff sind. Also mehr Sauerstofftransporter, mehr Sauerstoff. Jetzt kannst Du dir sicherlich auch erklären, warum nierenkranke Menschen bzw. Menschen mit Blutarmut EPO gespritzt bekommen 🙂

Vitamin D Hormon

Das liebe, liebe Vitamin D… Alle kennen es und gerade wir in Norddeutschland sind chronisch unterversorgt damit. Kurz zur Bildung des Hormons in unserem Körper: Die Vorstufe, das sog. Provitamin D, wird bei der Cholesterinbildung produziert. Jetzt benötigen wir Sonne, die das Provitamin D in das Vitamin D3 in der Haut umwandelt. In der Leber wird das Vitamin D3 gespeichert und in Calcidiol umgewandelt. Und zu guter Letzt wird es dann in der Niere zu Calcitriol umgewandelt, das ist dann die aktive Form des Vitamin D Hormons. Die Aufgaben dieses Hormons sind noch nicht komplett erforscht. Was man schon weiß ist, dass es zusammen mit dem Parathormon (PTH) die Kalziumrückresorption in den Tubuli erhöht. Es sorgt also für mehr Kalzium im Blut. Aber nicht nur in der Niere! Auch im Verdauungstrakt sorgt es für eine erhöhte Resorption von Kalzium und Phosphaten. Und wir wissen alle: Kalzium ist wichtig für unsere Knochen! 🙂

Wie immer, hier noch ein Video aus YouTube, welches alles schön mit Bildchen erklärt: Visuelles Lernen der Funktionen der Niere

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