Funktionen der Nieren
Regulierung des Flüssigkeitsvolumens und seiner Elektrolytzusammensetzung
Regulation von Acide-Base Gleichgewicht (pH 7.4)
Ausscheidung von Abbauprodukten des Stoffwechsel
Regulation des Blutdrucks (via Volumenregulation & NaCl)
Hormonproduktion
Ausscheidung von Fremdstoffen
Glukoneogenese
Nierenstruktur - Cortex, Medulla, Nephron, Glomerulus
Cortex = Nierenrinde
Medulla = Nierenmark (innerer Teil)
Nephron = kleinste Funktionelle Einheit (Glomerulus & Röhrchen)
Glomerulus
3 Schritte der Nierenfiltration
Filtration: vom Blut zum Lumen
Rückresorption: vom Lumen ins Blut Blut
Sekretion: vom Blut zum Licht
Ausscheidung
Filtration - Reabsorption + Sekretion
GFR & RBF
glomerular filtration rate
125ml/min = 180l/Tag
→ Dosis eines Medikaments muss vom GFR abhängig gemacht werden
→ erhöhter GFR → schnellere Elimination von toxischen Abfallprodukten
renal blood flow
Ohms law → ca 1,2 l/min
2 Arten von Nephronen
Oberflächlich: 80 bis 85%.
Nierenkörperchen sehr weit oben in der Rinde.
Kurze Schlingen, die sehr flach in die Medulla eindringen
vaskularisiert durch Kapillaren, die von den efferenten Arteriolen abzweigen
Juxtamedullär: 15-20%.
Nierenkörperchen tiefer in der Rinde
Lange Schlingen
vaskularisiert durch Kapillaren, die sich von den efferenten Arteriolen ableiten
Je länger die Schlinge, desto höheres Konzentrationsvermögen hat das Nephron
Tägliche Bilanz - Input & Output
Input - Output = 0
Input:
Metabolismus
zelluläre Produktion
intestinale Absorption
Output:
Nieren
Ventilation
Haut
Fäkalien
Tubulusabschnitte
Bowman-Kapsel mit Glomerulus
proximaler Tubulus
Henle-Schleife
distaler Tubulus
Sammelrohr
Diurese vs Natriurese
Diurese:
Erhöhung der Wasserausscheidung
Natriurese:
Erhöhung der Natriumausscheidung
Tubuläres Epithelium
basolaterale Natriumpumpe
Proximales Epithel → "leaky"
Distales Epithel → "tight"
(rechts: Kapillare)
Zellen des proximalen Tubulus
Bürstensaum → sehr grosse Oberfläche
aktiver Metabolismus
proximales Epithel → leaky
reich an Aquaporine 1 → H2O Kanal
lockere/wenige tight junctions → hohe hydraulische Leitfähigkeit
Ab- & aufsteigender Teil der Henle-Schleife
Absteigend:
konzentrierender Teil (wasserdurchlässig)
dünner herabgehender Teil
→ Wassertransport
Aufsteigend:
verdünnender Teil (NaCl durchlässig)
dünner aufsteigender Teil
dicker aufsteigender Teil
→ Reabsorption von Na, K & Kati
ca 20-25% des gefilterten Na wird resorbiertenon
Furosemid blockiert Resorption
Zellen im Sammelrohr
distales Epithel → dicht
2 Zelltypen:
Hauptzellen → Wasser-, Na- & K-Transport (flache apikale Membran)
Interkalationszellen → Ansäuerung des Urins oder Alkaninisierung (wichtig für Ausscheidung von Protonen & Bicarbonat)
Glomeruläre Struktur
fenestrierte Endothelzellen → kleine Kanäle dazwischen um Wasser durchzulassen
→ perfekte Filterung, sodass keine Proteine verloren gehen
Filtrationsbarriere - 3 Schichten
fenestrierte Endothelzellen
glomeruläre Basalmembran
→ Kollagen & Proteoglykane (negativ geladen) → stossen Proteine (negativ geladen) ab → sehr wichtig um nicht zu viele Proteine zu verlieren
Schlitzmembran → Podozytenfüsschen
Druck in den Nierenkapillaren & -arteriolen
glomerulären Kapillaren liegen im arteriellen System
Druck ist höher als in den anderen Kapillaren
Druckabfälle in afferenten & efferenten Arteriolen entsprechen den Widerständen Raff und Reff .
→ Präglomeruläre Vasodilatation (↓ Raff) oder postglomeruläre Vasokonstriktion (↑ Reff) ⇒ erhöhter Druck in glomulären Kapillaren ⇒ ↑ GFR
→ Nieren können den Druck selber regulieren
Wichtigkeit der Autoregulation:
beugt große Veränderungen der Rückresorption und Ausscheidung von Urin vor
sorgt für eine relativ konstante "Delivery" der Masse an Salz und Wasser zum distalen Tubulus
Mechanismen des tubuloglomerulären Feedbacks
Zu hoher Blutdruck:
→ Druck im Glomerulus steigt → GFR steigt → Macula densa bemerkts → Adenosin steigt (→ Raff steigt) & Renin sinkt (→ Reff sinkt) → senken glomerulären Druck
→ schnell, um eine Hyperfiltration zu vermeiden
Zu tiefer Blutdruck:
→ Druck im Glomerulus sinkt → GFR sinkt → Macula densa bemerkts → Adenosin sinkt (→ Raff sinkt) & Renin steigt (→ Reff steigt) → erhöhen glomerulären Druck
→ langsamer (weniger wichtig)
Transport im proximalen Tubulus
Passiver Transport:
1/3 des Na Transports → leaky Epithelium
Aktiver Transport:
2 Barrieren → apikal & basolateral
Apikale Barriere:
Symport (Cotransport) → Substrat & Na in Zelle hinein
Na Kanal
Antiport (Antitransport) → Na in Zelle & H+ aus Zelle
Basolaterale Barriere:
Symport → Na & 3 HCO3- aus Zelle hinaus
Na K Pumpe (unter Aufwendung von ATP) → Na heraus & K hinein
Proximale Reabsorption von Bicarbonat
Resorption im distalen Tubulus
Na & Cl
→ Symport Na & Cl → Cl Kanal & Antiport Na & K
→ blockiert durch Thiaziddiuretika
ca 5-10% des gefilterten Na resorbiert
Ca & Mg
→ transzellulär
Resorption im Sammelrohr
Na Resorption durch ENaC → gehemmt durch Amilorid
Reguliert durch Aldesteron
ca 2% des gefilterten Na resorbiert
Wasser Resorption & Rolle von Vasopressin (ADH)
Proximaler Tubulus → Resorption von Wasser & Salz → Osmolalität bleibt gleich
DTL (descending thin limb) → Resorption von Wasser → Osmolalität steigt
ATL (ascending thin limb) & TAL (thick ascending limb) → wasserundurchlässig, Resorption von Salz → Osmolalität sinkt
DCT (distal convoluted tube) → wasserundurchlässig
CNT & CCD (cortex collecting duct)
wasserundurchlässig ohne Vasopressin → Osmolalität sinkt → verdünnter Urin
Resorption von Wasser mit Vasopressin → Osmolalität steigt → konzentrierter Urin
ADH Stimulus
zu hohe Osmolalität → ADH Sekretion → hohe Resorption von Wasser → Zurückhaltung von Wasser & Durstgefühl
zu tiefe Osmolalität = Verdünnung → ADH Inhibition → keine Resorption
Produktion im Gehirn
Verdünnter vs konzentrierter Urin - Werte
Verdünnt → 50mOsm/kg
Konzentriert → 1200mOsm/kg
Acide-Base equilibrium
pH = 7.4 → sehr wichtig
Metabolismus (vor allem Fleischesser) generiert sehr viel H+
Schutzmechanismen vor Übersäuerung
Puffer (nicht Bicarbonat)
Lungen → atmen CO2 aus → weniger da um mit H2O zu Bicarbonat + H zu reagieren
Nieren
Alpha & Beta Zellen im Sammelrohr für das Säuren-Basen Gleichgewicht
Alpha:
zu viel freies H+
sehr viele Mitochondrien → generieren ATPs → befördern H+ nach draussen
Beta:
Antiport: Bicarbonat gegen Cl → sind wichtig wenn pH steigt (zB in Höhe) → zu wenig freies H+, zu viel Bicarbonat → muss raus
Wir haben viel mehr Alpha Zellen -> sind auf ein aggressives Regime von H+ eingestellt -> der Körper kann sich sehr gut anpassen
Beta Zellen können sich wenn nötig in Alpha Zellen umwandeln
Zusammenhang von Bicarbonat & Partialdruck von CO2
erhöhter CO2 Partialdruck → Nieren erhöhen Bicarbonat
tiefer CO2 Partialdruck → Nieren senken Bicarbonat
Metabolische Azidose
Kompensation durch Hyperventilation
Ursachen
Addition von festen Säuren (↑ Einnahme von H+ (Aspirinvergiftung), metabolische Bildung ↑ von H+ (fleischreiche Diät, ↑ Milchsäureproduktion bei schwerer körperlicher Betätigung (Laktat), Hypoxie, ...))
Bikarbonatverlust (intestinal (Verlust der Darmsekretion bei Durchfall) oder renal (renale ↓ H+-Sekretion: Nierenversagen, Hemmung der karbonischen Anhydrase, tubuläre Dysfunktion, ...)