Nierenphysiologie

• Durchmesser Glomeruli: 200 μm -->
  bestehen aus: äusserem und innerem Blatt der Bowman'schen Kapsel; aus den dem Vas afferens entspringenden 5-6 glomerulären Kapillaren, die sich wieder zum Vas efferens vereinigen
• Zwischen Kapillaren und zwischen Vas afferens und efferens befinden sich Mesangiumzellen --> können sich kontrahieren und betreiben Phagozytose (Reinigung des Filters)

Der glomeruläre Filter besteht aus 3 Schichten:
 

1. fenestrierte Kapillarendothel
2. Basalmembran
3. Epithel des inneren Blatts der Bowman'schen Kapsel = Podozyten (Haben fussartige Forsätze). Zwischenräume = Schlitzporen

Limitierend für glom. Filtration: Poren der Basalmembran und der Schlitzmembran (bestehend aus Nephrin) sowie elektrische Ladung

 

• im Kapselraum der Bowman'schen Kapsel
• keine Blutzellen 
• sehr geringe Menge kleiner Plasmaproteine
• Glucose, Na⁺, K⁺, Cl^-,HCO₃^- entsprechen in ihrer Konz. der des Plasmas der glom. Kapillaren
• Ca²⁺- und  Mg²⁺-Konzentrationen im glom. Filtrat = 50-60% der Plasmakonzentrationen, weil Ca²⁺- und  Mg²⁺ teilweise an Plasmaproteine gebunden sind, welche nicht filtriert werden.

3 Drücke:

• Blutdruck der glom. Kapillaren (P_kap~ 50 mm Hg) 
• Gegendruck in der Bowman'schen Kapsel (P_Bow ~ 12 mm Hg) 
• kolloidosmotischer Druck des Plasmas (∏kap ~ 25 mm Hg) 

Effektiver Filtrationsdruck:

--> Diese 3 Drücke ergeben den effektiven Filtrationsdruck = 50-12-25 = 13mm Hg = Triebkraft für glom. Filtration am Beginn der Kapillaren.

• wird entlang glom. Kapillaren allmählich geringer (aufgrund Zunahme der Proteinkonz. wegen glom. Filtration)
• Ca. 20% des durch die glom. Kapillaren fliessenden Plasmas wird filtriert --> erscheint im Kapselraum als Primärharn (Filtrationsfraktion).
• Abnahme der Filtrationsfraktion bei hohem renalen Plasmafluss, da das Blut die glomerulären Kapillaren rascher passiert. 

Def. GFR:

• Def.: der pro Min. in beiden Nieren gebildete Primärharn (ml)
• im Schlaf 30% niedriger als in Aktivitätsphase
• Mahlzeit + 30% (aufgrund Zunahme d. Nierendurchblutung

Def.: Clearence:

• Plasmavolumen, das pro Min. von einem Stoff völlig gereingt wird
  --> Nur für Stoffe, die frei glom. filtriert und im Tubulussystem nicht resorbiert od. sezerniert werden gilt: Clearence= GFR

• Primärharn (=Glomerulusfiltrat) hat die gleiche Zusammesetzung wie Blutplasma ausser dass Harn praktisch proteinfrei ist
• Primärharn gelangt in Tubulussystem --> Veränderung seiner Zusammensetzung und starke Konzentrierung
• Volumen Endharn (Sekundärharn) beträgt ca 1% des Primärharnvolumens
• Endharn 4x höhere Osmolarität wie Blutplasma
• Umwandlung erfolgt durch tubuläre Resorption und tubuläre Sekretion

• > 99% an austauschbarem Na⁺ wird resorbiert (-> nur 1% ausgeschieden)
• 2/3 des glom. filt. Na⁺ und Cl^- sowie H₂O bereits im prox. Tubulus resorbiert
• im 1. Viertel des prox. Tubulus werden Glucose + AS quasi vollständig resorbiert --> Epithelzellen weisen luminal Bürstensaum und antiluminal Einstülpungen der Zellmembran auf

• Na⁺ wird durch Na⁺-Cotransport-Systeme (mit Glucose, Aminosäuren) sowie durch einen Na⁺/H⁺-Austauscher der Bürstensaum-membran in Epithelzelle aufgenommen und durch die antiluminale Membran durch die Na⁺/K⁺-Pumpe in das Interstitium gepumpt

•  Durch die Absorption von Na⁺ und Cl^- im prox. Tubulus wird H₂O „iso-osmotisch“ mitgenommen. 

• Im dicken aufsteigenden Ast der Henle-Schleife (wasserimpermeabel!) werden ca. 25% des glom. filtrierten Na+ und Cl- resorbiert. --> H₂O dabei nicht resorbiert --> hypotone Flüssigkeit gelangt in distalen Tubulus
  --> H₂O (ca. 25% des glom. Filtrats) tritt im absteigenden dünnen Schenkel passiv entlang osmotischen Gradienten in hypertones Interstitium aus
   
• In luminaler Membran des aufst. dicken Schenkels ist Na⁺/K⁺/2 Cl^--Cotransport-System -> in Epithelzelle.
  --> Dieser Cotransport kann durch Schleifendiuretika (z.B. Furosemid, Lasix®) blockiert werden. 

• 5-10% des glom. filtrierten Na⁺ und Cl^- werden im distalen Tubulus resorbiert
   
• Resorption NaCl durch Na⁺/Cl^--Cotransport (hemmbar durch Thiazid-Duretika) in der luminalen Membran
• Ferner Aufnahme Na⁺ durch Na⁺-Kanäle 
• Ausschleusung von Na⁺ ins Interstitium durch Na⁺/K⁺-Pumpe der antiluminalen Membran, von Cl^- durch Cl^--Kanäle
   
• hohe H₂O-Permeabilität --> Tubulusflüssigkeit wieder isoton zum Blutplasma
   
• Regulation der Na⁺-Resorption sowie NaCl-Cotransportes durch Nebennierenrindenhormon Aldosteron
  --> viel Aldosteron, wenn wenig Na⁺ via Futter aufgenommen wurde (Na⁺-Mangel)
  --> Aldosteron erhöht Na⁺-Resorption durch vermehrten Einbau luminaler Na⁺-Kanäle sowie von Na⁺/Cl^--Cotransportern

• nur ca. 2-5% des glom. filtr. Na⁺ und Cl^- im Sammelrohr resorbiert
   
• Cl^--Resorption durch Tight Junctions und durch Cl^-/HCO₃^--Austauscher der luminalen Membran
   
• Aldosteron --> hält Na⁺-Haushalt konstant
• Amilorid (= K⁺-sparendes Diuretikum) --> hemmt reversibel aldosteronabhängigen Na⁺-Kanal
  --> Na⁺-Kanal-Blocker hemmen Na⁺-Resorption im distalen Tubulus und Sammelrohr --> Na ⁺ und sekundär Cl^-- und H₂O-Ausscheidung steigen
• Atriopeptin (Atriales Natriuetisches Peptid, ANP) --> in Vorhöfen des Herzens gebildet --> bei starker NaCl-Zufuhr ins Blut ausgeschüttet --> fördert Na⁺-Ausscheidung indem es GFR erhöht + Na⁺-Resorption im Sammelrohr hemmt

• > 98% K⁺ sind intrazelluär vorhanden--> geregelt aber nur extrazellulärer Anteil (1-2%)
• Geringe Änderung der K⁺-Plasma-Konzentration:
  - Hypokaliämie--> Kontraktion der Skelettmuskulatur gesenkt (-->AP kann nicht ausgelöst werden)
  - Hyperkaliämie --> Es kommt schnell zur Muskel-Kontraktion (Extremfall: Herzstillstand)

• K⁺-Resorption durch Solvent drag etwa 60-70% des glom. filtrierten K⁺
   
• Tubulärer Transport von K⁺,Ca²⁺ und Mg²⁺.
   
• K⁺ in distalen Tubulusabschnitten wird je nach K⁺-Plasmakonzentration resorbiert od. sezerniert.
   
• Normalerweise 15% des glom. filtrierten K⁺ über Endharn ausgeschieden, da über Futter viel K⁺ aufgenommen wird --> ausgeschiedenes K⁺ ist z.T. sezerniertes K⁺
•  K⁺-Mangel: nur noch Spuren von K⁺ über Endharn ausgeschieden
• Beim Wdk. wird mehr K⁺ über Endharn ausgeschieden als glom. filtr. --> hohe K⁺-Aufnahme via Futter und intensive K⁺-Sekretion

prox. Tubulus:

• 65% des glom. filtr. H₂O im prox. Tubulus iso-osmotisch resorbiert  => 
  Osmolarität  der absorbierten Flüssigkeit = Osmolarität des Plasmas

Henle-Schleife:

• 20% des H₂O verlassen absteigenden Ast der Henle-Schleife entlang osmotischen Gradienten, weil Umgebung hyperton --> Tubulusflüssigkeit damit auch hyperton
• keine H₂O-Resorbtion im aufsteigenden Ast (H₂O-impermeabel) --> infolge NaCl-Resorption im aufst. Ast gelangt hypotone Flüssigkeit in dist. Tubulus.
   

distaler Tubulus + Sammelrohr:

• H₂O-Resorption von Adiuretin (ADH=Vasopressin) abhängig
  --> bewirkt Einbau von H₂O-Kanälen (=Aquaporine) in die luminale Membran des Epithels
• Normalerweise H₂O hier auf 0.05% des glom. filt. H₂O resorbiert --> ausgeschiedener Harn ist hyperton
• Fehlt ADH --> viel hypotoner Harn (Wasserdiurese)

• niedriger Blutdruck sowie hoher onkotischer Druck (Plasmaproteine infolge glom. Filtration konzentriert) in peritubulären Kapillaren begünstigt H₂O-Resorption

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• Max. Osmolarität des Endharns bei...
  - Schw: 2-3x
  - Msch, Pfd, Wdk: 3-4x
  - Flfr: 8-10x 
  - Wüstentiere: 20x
  ... höher als diejenige des Plasmas bzw. Primärharns.
• Harnkonzentrierung abhängig von:
  - relativen Dicke des Nierenmarks bzw. der Länge der Henle-Schleifen 
  --> je länger desto tiefer ins Mark und je mehr Mark desto konzentrierter der Harn

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