Tubuläre Transportprozesse der Niere

Dies hilft dem Körper, Bicarbonat einzusparen, da dieses nicht als Puffer mitsezerniert werden muss!

Proteine und Aminosäuren werden im proximalen Tubulus fast vollständig resorbiert.

• Freie Aminosäuren: Über einen Na+-Symporter 
• Dipeptide, Oligopeptide, Polypeptide: Werden durch Peptidasen im Bürstensaum gespalten
  • Aufnahme entweder über Endozytose oder mittels eines Protonen-Symporters

Glucoseresorption: Im Normalfall wird die gesamte Glucose bereits im proximalen Tubulus wieder resorbiert. Hierfür stehen zwei Natrium-gekoppelte Transporter (SGLT = Sodium dependent glucose transporter) zur Verfügung, welche sich in ihrer Affinität unterscheiden

SGLT2: Sitzt vermehrt am Anfang des proximalen Tubulus

• Resorbiert ein Molekül Glucose mit einem Molekül Natrium (Na+-/Glucose-Symporter)
• Hohe Kapazität, aber geringe Affinität

SGLT1: Sitzt vermehrt am Ende des proximalen Tubulus

• Resorbiert ein Molekül Glucose mit zwei Molekülen Natrium (2Na+-/Glucose-Symporter)
• Geringe Kapazität, aber hohe Affinität

SGLT2: Dieser Transporter resorbiert einen Großteil der Glucosemoleküle.

SGLT1: Dieser Transporter stellt sicher, dass alle Glucosemoleküle aus dem Primärharn entfernt werden.

• Fructoseresorption: GLUT5 (natriumunabhängig)
• Galactoseresorption: Ebenfalls SGLT1

Ab einer Konzentration von 10mmol/l im Primärharn wird die Transportkapazität der Glucosetransporter überschritten, so dass Glucose mit dem Urin ausgeschieden wird. Man bezeichnet diesen Wert deshalb als Nierenschwelle für Glucose!

Die Wasserresorption kann sehr stark moduliert werden (bspw. über ADH). Dies macht die variable Ausscheidung von Wasser möglich (Harnkonzentrierung).

Proximaler Tubulus

• Aquaporine 1 (AQP1)
• Parazellulär 

Über Aquaporine 1 (AQP1) 

Diese ist undurchlässig für Wasser! 

Parazellulär

Sammelrohr: Aquaporine 2 (AQP2) 

• Hier erfolgt die Einstellung der endgültigen Urinosmolarität 

ADH

Ammoniakausscheidung: Wird entweder im Harnstoffzyklus in Harnstoff umgewandelt oder im Glutamin fixiert

• Glutamin wird dann durch die Glutaminase des Bürstensaums unter Abspaltung eines Ammonium-Ions (NH4+) in Glutamatumgewandelt. Das Ammonium-Ion wird mit dem Harn ausgeschieden.

Harnstoffausscheidung

• Harnstoff wird frei filtriert und im proximalen Tubulus zu 50% wieder resorbiert
• Ein Teil des Harnstoffs unterliegt der Harnstoffrezirkulation, welche entscheidend am Aufbau des corticomedullären Osmolaritätsgradienten beteiligt ist

Harnsäureausscheidung

• Harnsäure wird zunächst fast vollständig als Urat im proximalen Tubulus rückresorbiert, erst gegen Ende des proximalen Tubuluswerden ca. 10% wieder sezerniert, die dann ausgeschieden werden 

Kreatininausscheidung

• Kreatinin wird frei filtriert, geringfügig sezerniert und nicht resorbiert

Deshalb kann die sog. Kreatinin-Clearance im klinischen Alltag zur Ermittlung der GFR herangezogen werden.

Zugehörige anatomische Tubulusabschnitte: Proximaler Tubulus (Pars convoluta und Pars recta) 

Übergeordnete Rolle: Massenresorbtion zurück ins Blut

• Glucose, Aminosäuren, Phosphat (je 100 %)
• Bicarbonat (95 %)
• Harnsäure(90 %) 
• NaCl, Wasser, Kalium, Calcium(je 65 %)
• Magnesium(15 %)

Was sind die zugehörigen (anatomischen) Tubulusabschnitte: 

• Pars recta des proximalen Tubulus
• Intermediärtubulus
• Pars recta des distalen Tubulus

Übergeornete Funktion: Harnkonzentrierung

• Magnesium(75 %)
• NaCl, Wasser (je 20 %)
• Kalium (25 %)

Zugehörigen (anatomischen) Tubulusabschnitte: 

• Distaler Tubulus (Pars convoluta) 
• Sammelrohr

Übergeordnete Funktion: Feinabstimmung der Harnzusammensetzung (reguliert durch Hormone)

• Distaler Tubulus
  • Calcium(35 %)
  • NaCl, Wasser (je 10 %)
  • Magnesium(5–10 %)
• Sammelrohr
  • NaCl, Wasser (je 4 %)
  • Harnstoff
  • H+ und HCO3-

• Transzelluläre Resorbtion
• Parazelluläre Resorbtion
• Transepitheliales Potential
• Solvent drag

• Beschreibung: Transporter schleusen Stoffe aktiv durch die Epithelzellen hindurch 
• Ort: Überwiegend frühproximal
• Mechanismus (sekundär aktive Transporter)
  1. Basolaterale Na+/K+-ATPase transportiert (unter ATP-Verbrauch) Na+ aus der Zelle heraus und K+ in die Zelle hinein
  2. Bildung eines hohen elektrochemischen Gradienten für Na+
  3. Der Transport von Natrium in die Zelle(= Triebkraft) erfolgt entweder im Symportoder im Antiport mit anderen Stoffen 

• Na+/Glucose-Symporter (sog. SGLT1/SGLT2-Transporter) 
• Na+/Aminosäuren-Symporter
• Na+/Phosphat-Symporter
• Na+/H+-Antiporter

Na+/3HCO3--Symporter (sog. NBC1-Transporter):Transportiert Natrium- und Bicarbonat-Ionen gegen ihren chemischen Gradienten aus der Zelle ins Niereninterstitium

Natriumresorbtion

• Beschreibung: Passiver Transport von Stoffen zwischen den Tubulusepithelzellen
• Voraussetzung: „Undichte“ Tight Junctions (sog. leaky Tight Junctions) zwischen den Epithelzellen
• Ort: Überwiegend spätproximal
• Zwei Mechanismen treiben diese Resorptionsform an
  1. Transepitheliales Potential
  2. Solvent Drag

• An Tubulusepithelzelle kann man zwei unterschiedliche elektrische Potentiale messen: das luminale und das basolaterale Potential
• Das transepitheliale Potential beschreibt die Differenz zwischen diesen beiden Potentialen 

• Frühproximal: Dem Tubuluslumen wird viel Na+ und damit positive Ladung entzogen → Lumen wird zunehmend negativer → Lumennegatives transepitheliales Potential entsteht 
• Spätproximal: Das lumennegative Potential drängt Cl- aus dem Tubuluslumen ins Blut/Interstitium → Cl- wird resorbiert → Lumen wird dadurch zunehmend positiver → Lumenpositives transepitheliales Potential entsteht → Dadurch werden Kationen aus dem Lumen gedrängt → Kationen (Mg2+, Ca2+,Na+, K+) werden resorbiert

• Beschreibung: Konvektiver Transport der im Wasser gelösten Stoffe
• Mechanismus: Resorption von Stoffen im proximalen Tubulus → Osmotischer Gradient zwischen Tubuluslumen und Interstitiumentsteht → Dem Gradienten folgend strömt Wasser aus dem Tubuluslumen ins Interstitiumund „reißt“ Elektrolyte und kleine Moleküle mit sich

Im frühproximalen Tubulus wird das positiv geladene Natrium aus dem Tubuluslumen entfernt

Im spätproximalen Tubulus wird das negativ geladene Chlorid aus dem Tubuluslumen entfernt

Die Henle-Schleife kann funktionell als ein Tubulusabschnitt betrachtet werden, setzt sich anatomisch/histologisch aber aus unterschiedlichen Tubulusbereichen zusammen. Die wichtigste Aufgabe der Henle-Schleife ist die Harnkonzentrierung.

• Einteilung
  • Dicker, absteigender Teil 
  • Dünner absteigender und aufsteigender Teil 
  • Dicker, aufsteigender Teil 
• Funktion: Harnkonzentrierung

Wasserresorption durch Aquaporin-1-Kanäle (AQP 1)