Niere und Gegenstromprinzip

Die Hauptaufgabe der paarig angelegten Nieren ist die Ausscheidung von Stoffwechselendprodukten und Giftstoffen mit dem Harn, der über die Harnwege und die Blase abgeführt wird. Die Niere kontrolliert weiterhin den Wasserhaushalt und Mineralhaushalt und damit auch langfristig den Blutdruck. Die Niere produziert auch wichtige Signalstoffe (s.u.) und übernimmt wichtige Aufgaben im Stoffwechsel, indem sie z.B. aus Abbauprodukten von Aminosäuren und Fetten den Energieträger Glucose aufbaut (Gluconeogenese).

Jede der beiden bohnenförmigen Nieren ist aus etwas über 1 Millionen gleichartigen Grundbausteinen zusammengesetzt, den Nephronen. Ein einzelnes Nephron besteht wiederum aus einem Nierenkörperchen (Glomerulus) und dem zugehörigen Harnkanälchen. Das Nierenkörperchen ist ein Blutgefässknäuel, in das arterielles Blut ein- und venöses Blut austritt. Das Blutgefässknäuelist von einer eng anliegenden, doppelwandigen Kapsel (Bowman-Kapsel) umgeben, deren Zwischenraum in das gewundene und schleifenförmig verlaufende Harnkanälchen übergeht. Dieses nimmt die im Nierenkörperchen aus dem Blut abfiltrierte Flüssigkeit, den Primärharn auf. Dieses Filtrat enthält neben Wasser auch andere Blutbestandteile, mit Ausnahme derjenigen, welche zu gross sind, um filtriert zu werden, also die Blutzellen (weiße und rote Blutkörperchen, Blutplättchen) und die Bluteiweisse. Bei einem Erwachsenen fliessen innerhalb von 24 Stunden rund 1700 Liter Blut durch die Nieren, die dann etwa 170 Liter Primärharn abfiltrieren. In den Harnkanälchen der Nephrone wird der Primärharn konzentriert, so dass nur noch 1,5 Liter Harnflüssigkeit übrig bleiben und ausgeschieden werden.

niere-anatomie

Anatomie der Niere und eines Nephrons: Das Nephron erstreckt sich von der Nierenrinde bis zum Nierenmark. Die Sammelrohre münden in die Nierenkelche, von wo aus der abfiltrierte und konzentrierte Harn in den Harnleiter gelangt. Quellen: http://www.caring4urology.com/, http://www.staatsexamen.net/ (Collage und Beschriftung:Pharmakologie Journal) 

Mit Hilfe von Eiweissen (Proteinen), die als Ionenpumpen wirken, werden vor allem Natriumionen unter Energieaufwand von innen nach aussen durch die Wandung der Harnkanälchen transportiert. Durch diesen aktiven Transport wird ein Konzentrationsgefälle aufgebaut, so dass Lösungswasser den Natriumionen nachfolgt. Wasser und gelöste Natriumionen (und andere gelöste Substanzen) bewegen sich in Richtung der an den Harnkanälchen eng anliegenden Blutgefässe. In der Niere ist das Gegenstromprinzip verwirklicht, denn sowohl die Fliessrichtungen im aufsteigenden und absteigenden Teil der Harnkanälchen, als auch in Blutgefässen und Harnkanälchen sind immer einander entgegengesetzt. Daher liegen stets Abschnitte mit Flüssigkeit, die schon viele Natriumionen aufgenommen hat, unmittelbar neben Abschnitten mit Flüssigkeit, die noch kaum Natriumionen verloren hat. Flüssigkeit mit wenig Natriumionen “begegnet” dagegen immer Flüssigkeit, die schon relativ viel Natriumionen “losgeworden” ist. Durch die gegenläufige Stromführung besteht also immer ein so grosses Konzentrationsgefälle zwischen den strömenden Flüssigkeiten, dass ein optimaler Stofftransport (Wasser und gelöste Salze) erreicht wird. In den Harnkanälchen wird der Harn von der Nierenrinde in Richtung Nierenmark immer weiter aufkonzentriert. 

concurrent-countercurrent

Gegenstromprinzip am Beispiel eines Wärmetauschers: Bei einem Wärmeaustauscher nach dem Gegenstromprinzip bleibt der den Wärmeaustausch antreibende Temperaturgradient über die gesamte Austauschstrecke erhalten. Die Austrittstemperatur des wärmeaufnehmenden kälteren kann sogar höher liegen als die Austrittstemperatur des wärmeabgebenden Fluids. Bei einem Wärmeaustauscher nach dem Gleichstromprinzip nimmt der Temperaturgradient dagegen immer weiter ab. T w,e = Temperatur des warmen Fluids am Eingang, T w,a = Temperatur des warmen Fluids am Ausgang, T k,e = Temperatur des kalten Fluids am Eingang, T k,a = Temperatur des kalten Fluids am Ausgang, T m = mittlere Temperatur, Δ T = Temperaturdifferenz Quelle: http://www.chemgapedia.de/

Die so gewährleistete Konzentrierung des Harns steht unter dem Einfluss von mindestens 3 Signalstoffen (Hormonen): Aldosteron fördert den aktiven Natriumionentransport ins Blut, indem es die Gene für die Produktion der Ionenpumpen anschaltet, welche ja Natrium- und Kaliumionen in entgegengesetzte Richtungen transportieren. Da mehr Natrium- als Kaliumionen transportiert werden, gelangt auch mehr Lösungswasser aus den Harnkanälchen ins Blut. Gleichzeitig nimmt die Kaliumausscheidung über den Harn spürbar zu. Adiuretin, ein kleiner Eiweisskörper aus der Hirnanhangdrüse im Stammhirn erleichtert direkt den Rückstrom von Wasser aus den Harnkanälchen ins Blut. Das Atriale Natriuretische Peptid (ANP), ein Eiweiss, das von der Muskulatur der Herzvorhöfe abgegeben wird, hemmt die Ionenpumpen, erhöht also die Natriumionen- und Wasserausscheidung in die Harnkanälchen und damit auch die Harnmenge. Mit dem Harn werden zahlreiche Stoffwechselschlacken wie Harnstoff, Harnsäure und Gallefarbstoffe, aber auch Medikamente und allzu reichlich aufgenommene Salze entgültig ausgeschieden (Entgiftungsfunktion). Die Nieren produzieren wichtige Signalstoffe (Hormone) wie Renin, das eine wichtige Rolle bei der Blutdruckregulation spielt und von Erythropoetin, ein für die Blutbildung im Knochenmark unerlässliches Hormon.

Jens Christian Heuer

Post a comment or leave a trackback: Trackback URL.

Trackbacks

  • By Bluthochdruck « Pharmakologie Journal on 3. Juli 2009 at 09:52

    […] wirken auf die Nieren und sorgen dafür, dass vermehrt Natrium – und Chloridionen (Kochsalz), zusammen mit ihrem […]

Schreibe einen Kommentar

Trage deine Daten unten ein oder klicke ein Icon um dich einzuloggen:

WordPress.com-Logo

Du kommentierst mit Deinem WordPress.com-Konto. Abmelden / Ändern )

Twitter-Bild

Du kommentierst mit Deinem Twitter-Konto. Abmelden / Ändern )

Facebook-Foto

Du kommentierst mit Deinem Facebook-Konto. Abmelden / Ändern )

Google+ Foto

Du kommentierst mit Deinem Google+-Konto. Abmelden / Ändern )

Verbinde mit %s

%d Bloggern gefällt das: