Bau und Funktion der Nieren
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Eine wesentliche Funktion der Nieren ist die Kontrolle der Salz- und
Wasserausscheidung, um dadurch Volumen und Osmolarität des
Extrazellularraums konstant zu halten. Ferner sind die Nieren an der
Regulation des Säure-Base-Haushalts beteiligt und eliminieren
Endprodukte des Stoffwechsels und Fremdstoffe (z. B. Harnstoff,
Harnsäure bzw. Medikamente oder Umweltgifte). Sie haben Funktionen im
Stoffwechsel (z. B. Gluconeogenese, Protein- und Peptidabbau,
Argininbildung) und produzieren Hormone (z. B. Calcitriol, Angiotensin,
Erythropoetin, Prostaglandine).
Beim Menschen liegen die Nieren zu beiden Seiten der Wirbelsäule an der
hinteren Wand der Bauchhöhle. Jede Niere wiegt etwa 160 g und ist von
einer Nierenkapsel umgeben. Ein dickes Fettpolster schützt sie vor
Stoßverletzungen. Ein langer enger Schlauch, der Harnleiter, führt den
Harn zur Harnblase. Die Nieren gehören zu den am stärksten
durchbluteten Organen des Körpers. Obwohl sie nur etwa 1 % des
Körpergewichts ausmachen, werden sie von 20 – 25 % des Blutes
durchströmt. Täglich fließen ca. 1.500 l Blut durch die Nieren.
Im Schnitt (Abbildung aus dem Biologie-Buch) erkennt man einen inneren
Hohlraum, das Nierenbecken. Aus ihm entspringt der Harnleiter. Die
dicke Wand der Niere besteht aus der äußersten gekörnten Rindenschicht
und der inneren, radial gestreiften Markschicht. Aus der Markschicht
springen 10 – 15 kegelförmige Nierenpyramiden gegen das Nierenbecken
vor. Der eigentliche Ausscheidungsapparat wird von den Nephronen
gebildet (über 1 Million, Abbildung). Jedes Nephron besteht aus einem
Nierenkörperchen (Abbildung) und dem daraus abgehenden Nierenkanälchen
(Tubulus). In jedes Nierenkörperchen führt eine kleine Arterie. Sie
verzweigt sich innerhalb der doppelwandigen BOWMANschen Kapsel zu einem
Knäuel von Kapillaren (Glomerulus). Diese vereinigen sich wieder zu
einer kleinen Arterie, die aus dem Nierenkörperchen herausführt und
sich erneut in Kapillaren aufteilt. Diese bis zu 4 cm langen Kapillaren
begleiten das Nierenkanälchen und münden in eine kleine Vene.
Das Nierenkanälchen ist in der Rindenschicht aufgeknäult, geht in einer
Schleife (HENLE-sche Schleife) gerade durch die Markschicht und wieder
zurück in die Rinde. Dort knäult es sich erneut und endet in einem
Harnsammelrohr, das auf der Spitze der Nierenpyramide in das
Nierenbecken mündet. Die Wand der Nierenkanälchen ist nur eine Zelllage
dick.
Durch die Wand der Kapillaren und die angrenzende Wand der
BOWMANschen-Kapsel wird Flüssigkeit aus dem Blutplasma ins Innere des
Nierenkanälchens gepresst (Primärharn).
Blutzellen und die meisten Proteinmoleküle sind zu groß, um durch die
Poren dieser Wände gedrückt zu werden. Der Primärharn enthält aber alle
anderen im Blutplasma gelösten Stoffe in der dort vorliegenden
Konzentration. Er entsteht also auf die gleiche Weise wie die
Gewebsflüssigkeit (Lymphe) im Kapillargebiet.
Der Blutdruck in den Kapillaren des Nierenkörperchens ist höher als in
anderen Kapillargebieten. Erwachsene bilden pro Tag 150 – 180 Liter
Primärharn. Während des Abflusses durch die erste Aufknäulung des
Nierenkanälchens werden dem Primärharn vor allem durch aktive
Transportvorgänge die verwertbaren Stoffe (z. B. Na+-Ionen und Glucose,
Vitamine, Aminosäuren) wieder entzogen, sie gelangen dadurch in die
Gewebsflüssigkeit der Niere. Infolge des Stoffentzugs sinkt der
osmotische Druck des Harns unter den des umgebenden Gewebes, sodass auf
osmotischem Wege (also passiv!) ein großer Teil des Wassers ebenfalls
in die Gewebsflüssigkeit strömt. Es werden auch Stoffe über die
Wandzellen der Nierenkanälchen in den Primärharn abgesondert (z. B.
Sekretion von Drogen, Medikamenten). Bis zum Erreichen der HENLEschen
Schleife verliert der Primärharn 75 % des Wassers. Weiterer
Wasserentzug findet in der HENLEschen Schleife, im Endabschnitt des
Nierenkanälchens und in den Sammelrohren statt.
Eine wichtige Rolle spielt dabei ein Konzentrationsgefälle im
Nierengewebe, von wo das überschüssige Wasser kontinuierlich ins Blut
abfließt. Der Endharn (1 – 1,5 l), der aus den Sammelrohren abfließt,
verändert seine Zusammensetzung nicht mehr. Wie viel Wasser aus den
Nierenkanälchen zurückgewonnen wird, welche Konzentration der Harn also
annimmt, wird durch das Hypophysen-Hormon Adiuretin (ADH) bestimmt. Je
mehr ADH im Blut ist, desto mehr Wasser diffundiert aus den
Sammelrohren in die Zwischenzellflüssigkeit des Nierengewebes zurück
und von da ins Blutplasma, desto konzentrierter wird der Endharn
(geringerer Wasserverlust des Körpers). Bei abnehmendem ADH-Gehalt im
Blutplasma diffundiert weniger Wasser aus den Sammelrohren, es wird ein
schwach konzentrierter Endharn erzeugt (hoher Wasserverlust des
Körpers).
Die Regelung des Salzgehaltes der Körperflüssigkeiten erfordert eine
ausreichende Wasserzufuhr. Bei Wassermangel kommt es zur Erregung des
„Durstzentrums“, das im Zwischenhirn liegt. Schon beim Wasserverlust
von 0,5 % des Körpergewichts (z. B. 250 ml bei 50 kg) entsteht beim
Menschen Durst. Diese empfindliche Reaktion ist „zweckmäßig“, weil er
bereits bei einer Wasserabgabe von 15 – 20 % seines Körpergewichts
verdurstet. Bei mäßigen Außentemperaturen ist dies ohne Trinken nach 10
– 20 Tagen der Fall, in der Tropensonne wegen der hohen Schweißabgabe
schon nach einigen Stunden.
Zusatzinfo: Erkrankungen der Niere
a. NierensteineSogenannte Harnsäuresteine entstehen durch den zu hohen Konsum purinreicher Lebensmittel (Fleisch, Krustentiere, Innereien). Der Verzehr oxalsäurereicher Lebensmittel begünstigt die Bildung von Oxalatsteinen. Mäßiges Essen und reichliches Trinken (1,5 – 2 Liter/Tag) sind die beste Vorbeugung. Kleinere Kristalle werden als Nierengrieß problemlos durch den Harnleiter transportiert. Größere Steine können das Nierengewebe schädigen und beim Transport durch den Harnleiter zur Nierenkolik führen (Schmerzen, Übelkeit). Nierensteine müssen behandelt werden (operativ oder durch Ultraschallzertrümmerung), da es sonst zur Schrumpfniere mit Verlust der Nierenfunktion kommen kann.
b. Nierenversagen (Niereninsuffizienz)
Entzündungen der Niere, Bluthochdruck (Hypertonie), Diabetes, Gicht, Umweltgifte oder bestimmte Medikamente können zur Zerstörung von Nierengewebe und einer Verengung der Nierenarteriolen führen. Dadurch ist die Nierenfunktion eingeschränkt, es kommt zur Anhäufung harnpflichtiger Substanzen im Blut. Als Folge kommt es zu Ödemen, Übelkeit, Erbrechen, Juckreiz.
Das Fortschreiten der Erkrankung kann durch eine streng salz- und eiweißarme Diät, ausreichende Flüssigkeitszufuhr und harntreibende Medikamente verzögert werden. Letzte Konsequenz sind Dialyse (2 – 3 x wöchentlich) oder die Transplantation einer Spenderniere.
Aufgabe: Ergänzen Sie stichwortartig mit Hilfe des Textes.
1. Aufgaben der Nieren:
- Ausscheidung von Stoffwechsel-Endprodukten (z. B. Harnstoff) und Giftstoffen
- reguliert Volumen und Osmolarität des Extrazellular-Raums (langfristige Blutdruckeinstellung)
- reguliert Elektrolyt- und Säure-Base-Haushalt
- Stoffwechselfunktion (Gluconeogenese, AS/Peptidabbau…)
- Hormonproduktion (Calcitriol, EPO…)
2.Harnbildung
a. Filtration: des Blutes → Primärharn (150 l – 180 l/d), entspricht in seiner Zusammensetzung der Lymphe (Blut ohne Proteine und Blutzellen)
b. Rückresorption: von Glucose, Aminosäuren, Elektrolyten wie Na+, Vitaminen, z. T. aktiv, Wasser folgt osmotisch (passiv) nach
c. Sekretion/Exkretion: Harnstoff, Medikamente, Drogen, Umweltgifte
Zusatzinfo (mündlich):
Glucose im Urin z. B. bei Diabetes Mellitus, SchwangerschaftProteine im Urin z. B. bei Harnwegsinfekt