Tubuläre Transportprozesse der Niere

• Na+/K+/2Cl--Transporter

• Distaler Tubulus, Pars convoluta
  • NaCl-Cotransporter
• Verbindungsstück und Sammelrohr
  • Epitheliale Na+-Kanäle (ENaC) 

Die Natriumresorption im Sammelrohr via ENaCerfolgt aldosteronabhängig und geht immer mit einer gesteigerten Kaliumsekretion einher!

Kaliumresorption: Etwa 90% des im Glomerulus filtrierten Kaliums werden resorbiert

• Proximaler Tubulus: Solvent Drag 
• Dicker, aufsteigender Teil der Henle-Schleife: Na+-K+-2Cl--Transporter

Kaliumsekretion

• Sammelrohr: K+-Kanäle

Die Kaliumkanäle im Sammelrohr sind funktionell an die ENaC (Epitheliale Natriumkanäle) des Sammelrohrs gekoppelt. Eine gesteigerte Natriumresorption durch die ENaC geht deshalb immer mit einer gesteigerten Kaliumsekretion einher!

Etwa 99% des im Glomerulus filtrierten Chlorids werden wieder resorbiert. Die Chloridresorption ist eng an die Natriumresorption gekoppelt.

• Proximaler Tubulus: Solvent Drag 
• Dünner, aufsteigender Teil der Henle-Schleife: Passive Resorption
• Dicker, aufsteigender Teil der Henle-Schleife: Na+-K+-2Cl--Transporter
• Distaler Tubulus, Pars convoluta: NaCl-Cotransporter

Ca. 95%

• Proximaler Tubulus: Parazellulär (Solvent Drag) 
• Aufsteigender Teil der Henle-Schleife: Parazellulär 
• Distaler Tubulus, Pars convoluta: ECaC(Epitheliale Calciumkanäle)

Ca. 95%

• Proximaler Tubulus: Solvent Drag 
• Dicker, aufsteigender Teil der Henle-Schleife: Parazellulär (Triebkraft hierfür ist das lumenpositive transepitheliale Potential, welches durch den Na+/K+/2Cl--Transporter erzeugt wird)

Protonen werden von Körper ca. zur einen Hälfte als freie Protonen und zur anderen Hälfte als Ammonium-Ionen (NH4+) ausgeschieden.

Die Pufferung erfolgt im Tubuluslumen hauptsächlich über das Phosphatpuffersystem, sodass Bicarbonat (HCO3-) resorbiert werden kann und dem Körper somit nicht verloren geht.

Na+/H+-Antiporter: Die Protonensekretionmittels dieses Transporters ist eng an die Bicarbonatresorption gekoppelt

1. H+ gelangt mittels des Na+/H+-Antiporters ins Tubuluslumen und verbindet sich dort mit HCO3- zu Kohlensäure (H2CO3)
2. Im Bürstensaum sitzt die Carboanhydrase, welche H2CO3 zu H2O und CO2 spaltet
3. CO2 wird resorbiert und von einer zytosolischen Carboanhydrase wieder zu H2CO3 hydratisiert
4. H2CO3 zerfällt spontan in H+ und HCO3-
5. H+ wird nun wieder mittels des Na+/H+-Antiporters ins Tubuluslumen befördert
6. HCO3- verlässt die Zelle basolateral über den Na+/3HCO3--Symporter 

Sammelrohr: Abhängig vom pH-Wert des Blutes dominiert hier einer der zwei Typen von Schaltzellen, die ineinander umgewandelt werden können

• Typ-A-Schaltzellen
  • H+-ATPase (primär-aktiv): Pumpt Protonen ins Tubuluslumen 
• Typ-B-Schaltzellen
  • Cl-/HCO3--Antiporter: Befördert Bicarbonat im Austausch mit Chlorid ins Tubuluslumen

Sekretion von Ammoniak im proximalen Tubulus

• Hier sitzen zwei Enzyme, die von Glutaminbzw. Glutamat Ammoniak abspalten, das dann ins Tubuluslumen diffundieren und sich dort mit H+ zu Ammonium-Ionen verbinden kann 
  • Glutaminase: Glutamin → Glutamat + NH3
  • Glutamat-Dehydrogenase: Glutamat → α-Ketoglutarat + NH3

Sekretion von Phosphat: PO43- wird glomerulär frei filtriert und verbindet sich im Tubuluslumen mit einem oder zwei H+-Ionen (zu HPO42- bzw. H2PO4‑) 

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.