Harnorgane. Vorlesung: Grundlagen der Medizin

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1 Harnorgane Vorlesung: Grundlagen der Medizin 1

2 J. Frömke Klinik für Herz Thorax Gefäßchirurgie St. Johannes Hospital Dortmund 2

3 Inhaltsverzeichnis Niere Aufbau und Funktion...5 Anatomie (äußere und innere Struktur, Nephron) Physiologie (glomeruläre und tubuläre Prozesse) Erkrankungen...13 Entzündungen Steine Niereninsuffizienz (Bedeutung, Therapieverfahren) Tumoren Harnleiter...24 Aufbau und Funktion Erkrankungen Harnblase...25 Aufbau und Funktion Erkrankungen Anhang

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5 Die Entwicklung von Niere, den ableitenden Harnwegen sowie den Geschlechtsorganen ist eng miteinander verknüpft. Durch ihre anatomische Lage und ihre funktionelle Bedeutung stehen sie in Nachbarschaft miteinander und werden als urogenitales System zusammen gefaßt. Der komplizierte entwicklungsgeschichtliche Ablauf bei der Organentstehung bringt es mit sich, daß eine Vielzahl angeborener Störungen auftreten kann. Mit der Harnbildung als Hauptfunktion sind die Nieren an einer großen Zahl von Regulationsvorgängen beteiligt, deren Endziel die Konstanterhaltung des inneren Flüssigkeits und Stoffwechselgleichgewichts darstellt. Eine Leistung, die trotz starker Variation in der Stoffaufnahme und metabolischen Aktivität ständig zu erbringen ist. Zusätzlich sind die Nieren an der Regulation des Blutdruckes und der Blutbildung maßgeblich beteiligt. Weiterhin kommt ihnen in der Regulation des Vitaminstoffwechsels eine wichtige Rolle zu. Mit ihrer paarigen Anlage können Erkrankungen bis zu einem gewissen Grad kompensiert werden, während ihr kompletter Ausfall Dank moderner Blutreinigungsverfahren ebenfalls therapierbar ist. Letztlich bietet die Nierentransplantation ein Verfahren an, mit dem ein fast normales Leben wieder ermöglicht wird. Anatomische und funktionelle Einteilung der Harnorgane Aufteilung in das harnbildende System und das harnableitende System Anteile: Niere Harnleiter Harnblase Harnröhre 5

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7 Übersicht der Anatomie der Harnorgane untere Hohlvene Nebenniere Niere Aorta Harnleiter Harnblase Die oben abgebildeten Harnorgane sowie großen Gefäße (Aorta, Hohlvene) liegen nicht frei in der Bauchhöhle (= Peritonealhöhle) sondern in einem direkt daran anschließenden Raum, der sich dahinter befindet. 7

8 Eine Abgrenzung erfolgt durch das hintere Bauchfell (= Retroperitoneum), das diesem Raum seine Bezeichnung Retroperitonealraum verleit. Die anatomische Trennung beider Räume stellt eine sinnvolle Abgrenzung dar, die bei primärer Erkrankung eines Organs in einem dieser Räume das Übergreifen auf Nachbarstrukturen verhütet. 8

9 Niere A u f b a u und F u n k t i o n 1. Anatomie Die linke und rechte Niere gehören zu den paarig angelegten Organen des Bauchraumes, die knapp unter dem Zwerchfell neben der Wirbelsäule liegen und ein bohnenförmiges Außsehen haben. Die Blutversorgung erfolgt meist über eine Hauptarterie (direkt aus der Bauchschlagader, der Aorta, stammend), gelegentlich auch über zusätzliche Nebenarterien. Der Abfluß wird über die entsprechende Nierenvene zur sogenannten Hohlvene (große Sammelvene für die gesamte untere Körperhälfte) geleitet. Anatomische Darstellung der linken Niere mit den äußeren Strukturen: : medialer Nierenrand 2: 3: Nierenarterie (A. renalis) Nierenvene (V. renalis) 4: Nierenbecken (Pelvis renalis) 9

10 5: Daten: Gewicht: Größe: Harnleiter (Ureter) etwa 150 g (pro Niere) 12 6 cm 10

11 Die oberflächenbildende Kapsel bedeckt eine äußere Rindenschicht und eine innere Markschicht. Darstellung der inneren Nierenstrukturen: : 2: Nierenmark (Markpyramide) Nierenrinde (Cortex) 3: 4: Nierenbecken Harnleiter 5: 6: Nierenbälkchen Papille 7: 8: Kapsel (Bindegewebe) Nierenkelch 11

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13 Die Feinstruktur ist ein kompliziertes, weit verzweigtes System von Kanälen, die der Urin zusammensetzung dienen und als Nephron bezeichnet werden. Nephron: Hierbei handelt es sich um eine morphologisch und strukturelle Einheit, die aus folgenden Teilen besteht: Nierenkörperchen mit den Blutkapillaren (Glomerulum) Nierenkanälchen (Tubulussystem) Die Nierenkörperchen bilden ein Gefäßknäuel, daß über ein zuführendes und abführendes Blutgefäß verfügt und von einer Kapsel (Bowman'sche Kapsel) umgeben wird. Die Anzahl an Nephronen wird auf 1,2 Millionen pro Niere geschätzt. Die Nierenkanäle bestehen ihrerseits aus folgenden hintereinandergeschal teten Teilen: dem Anfangsstück (proximaler Tubulus), einer Schleife (Henle Schleife) und dem Endstück (distaler Tubulus). Diese münden schließlich in die Sammelrohre, die den Urin zum Nierenbecken ableiten und zu dem hier entspringenden Harnleiter leiten. 13

14 Vas afferens = blutzuführendes Gefäß Vas efferens = blutabführendes Gefäß Glomerulum = Kapillarknäuel Proximaler Tubulus = Anfangsstück Distaler Tubulus = Endstück 14

15 2. Physiologie Die Nieren haben unter anderem die wichtige Aufgabe, das Blut kontinuierlich zu filtern und dabei Schadstoffe zu eliminieren. Als paarige, jedoch nicht sehr große Organe haben sie hierfür eine vorgegebene, be schränkte Fläche zur Verfügung. Da die Harnbildung direkt proportional zur Größe der Nierendurchblutung steht, müssen beide Nieren, um ihrer Aufgabe gerecht zu werden, eine hohe Durchflußrate aufweisen. Etwa ein Fünftel des vom Herzen ausgeworfenen Blutvolumens fließen durch die Nieren, die somit auf eine tägliche Flußrate von Litern Blut kommen. Ausgehend von einer Blutplasmamenge des Erwachsenen von etwa 3 Litern werden durch die Filtrationsleistung der Nieren etwa 60mal pro 24 Stunden das gesamte Plasmavolumen dem Filterprozeß unterworfen. Leistungen der Niere 1. Filtrationsfähigkeit und Harnbereitung In den Glomerula findet die Bildung (Filterprozeß) der primären Harnflüssigkeit (des Primärharns) von 180 Liter täglich statt, wovon die größte Menge wieder resorbiert wird. Es verbleiben etwa 1,5 Liter, die als tägliche durchschnittliche Urinmenge (Sekundärharn) ausgeschieden werden. Dies entspricht einer Konzentrationsleistung auf 1% des Ausgangsvolumens. Die Ausscheidungsfähigkeit der Nieren ist ein wesentliches Maß ihrer Funktion. Hierunter wird die Gesamtleistung aller Nierenkörperchen (Glomeruli) pro Zeiteinheit verstanden und als glomeruläre Filtrationsrate (GFR) definiert. Der Normalwert liegt bei 125 ml pro Minute. Im Alter sinkt dieser Wert kontinuierlich ab und beträgt dann nur noch die Hälfte. Beim Vorgang der Filtration aus den Blutgefäßen in das Niereninnere (das System der Harnkanälchen) müssen folgende Schichten passiert werden: die Gefäßwand (Kapillarendothel) ein Grundhäutchen (Basalmembran) das innere Blatt (Epithelschicht) der Bowmann'schen Kapsel Speziell die letzte Schicht bildet mit seiner Zellformation ein siebähnliches Filter mit schlitzförmigen Öffnungen von etwa 30 nm. Hieraus läßt sich folgern, daß kleinere Moleküle des Blutplasmas auch im Primärharn erscheinen, während größere Moleküle (wie zum Beispiel Eiweiße) nicht passieren können. Das kritische Molekulargewicht liegt bei

16 2. Klärfähigkeit Ein weiterer, wichtiger Begriff der Nierenphysiologie ist die Klärfunktion. Sie wird mit dem Terminus der renalen Clearance beschrieben und stellt ein Maß für die Eliminations fähigkeit eines im Plasma gelösten Stoffes während der Passage durch die Niere dar. In der Regel wird derjenige Plasma Flußanteil, der pro Minute von einem Stoff befreit (geklärt) wird, als Clearancewert bezeichnet. 16

17 Demnach müssen die pro Zeiteinheit mit dem Harn ausgeschiedene und die aus dem Plasma eliminierte Stoffmenge gleichgroß sein. Es kann nun durch Messung der Plasma und Urinkonzentration einer Substanz mit Hilfe einer einfachen mathematischen Beziehung der Clearancewert bestimmt und Aussagen zur Nierenfunktion gemacht werden. Clearance Gleichung: Substanzkonzentration im Urin Urinzeitvolumen Clearance = Substanzkonzentation im Plasma 3. Spezielle Funktionen Nierenkanälchen (Tubulusapparat): In diesem Teil durchfließt der primär gebildete Harn ein verzweigtes Röhrensystem und unterliegt dabei zahlreichen teils aktiven, komplexen Prozessen, teils passiven Vor gängen, die in erster Linie der Rückgewinnung ( Rückresorption) von Flüssigkeit und der darin gelösten Teilchen dienen. Hierbei unterliegen Körpersalze wie Natrium (Na+), Kalium (K+), Chlorid (Cl ), und der Wasserstoff (H+) einer Umverteilung, die unter Einsatz von energieverbrauchenden Pro zessen aber auch reinen Diffusionsvorgängen, vonstatten geht. In die Resorptionsmechanismen sind daneben noch eine Reihe weiterer Substanzen: organische und anorganische Verbindungen, Zucker (Glucose) sowie Eiweißen (Aminosäuren) einbezogen. Von den 180 Litern gebildeten Primärharns werden, unter Einfluß eines Hypophysen hormons ( Adiuretin), in den proximalen Kanälchen und den Schleifen etwa 150 Liter und in den distalen Tubuli etwa 28 Liter resorbiert, so daß nur 1,5 bis 2 Liter Endurin zur Aus scheidung kommen. In dem so gebildeten Harn werden eine Reihe Substanzen ausgeschieden, welche End produkte bestimmter Stoffwechselvorgänge sind. Hierzu zählen Kreatinin, Harnstoff und Harnsäure, die auch als harnpflichtige Sunstanzen bezeichnet werden. Ihre Bestimmung im Blut und Urin gibt Aufschlüsse über den Zustand der Nierenfunktion. 17

18 Das Kreatinin stellt ein Abbauprodukt des Muskelstoffwechsels dar und bildet, unabhängig von der Nahrungszufuhr, einen konstanten Blutserumwert (bis 1,3 mg/ dl). Der Harnstoff bildet als Endprodukt des Eiweißstoffwechsels einen von der Zufuhr ab hängigen Wert mit entsprechend deutlichem Schwankungsbereich. Die Harnsäure entsteht als Endprodukt des Eiweißstoffwechsels der Zellkerne und steigt bei Niereninsuffizienz im Blut an (= Hyperurikämie). In seltenen Fällen kommt es zu entzündlichen Veränderungen der Gelenke, die im akuten Stadium als Gichtanfall auftreten. 18

19 Tubuläre Prozesse n Resorption Mit dem Primärharn erfolgt im Glomerulum die Filtration der extrazellulären Flüssigkeit und damit aller in ihr enthaltenen Bestandteile. Ausgenommen sind Eiweiße mit hohem Moleku largewicht. Damit die ausgeschiedene große Flüssigkeitsmenge sowie die in ihr gelösten Bestandteile dem Körper nicht verlorengehen, werden sie zum größten Teil zurückge wonnen. Dieser Prozeß wird mit dem Begriff der Resorption bezeichnet und kann aktiv (d.h. energieverbrauchend) oder passiv (d.h. über Konzentrationsunterschiede) erfolgen. Beispiel: Wasser Je nach Flüssigkeitsverlusten (Schwitzen, Fieber, Unfall) wird über die Salzkonzentration im Blut durch das Durstgefühl die Trinkmenge variiert und damit der Wasserhaushalt sich ständig ändernden Bedingungen angepaßt. Hierzu stehen den Nieren die Mechanismen der Harnkonzentrierung und der Harnverdünnung zur Verfügung. Das Zusammenspiel von Rezeptoren im Gehirn (Hypothalamus) sowie den peripheren Variablen im Blut führt zur bedarfsweise Ausschüttung von Hormonen, die auf dem Blut weg zur Niere gelangen. Für die Regulation des Wasserhaushaltes ist ein spezielles Hormon verantwortlich, was an einem bestimmten Teil der Nierenkanälchen, nämlich den Sammelrohren, zur Wirkung gelangt. Mit seiner Hilfe kommt es zu einer vermehrten Durchlässigkeit an den Wänden dieser Kanälchen, die in einer vermehrten Rückgewinnung (= Resorption) von Wasser mündet. Da dieses Hormon der Ausscheidung (Diurese) hoher Urinmengen entgegenwirkt, wird es als antidiuretisches Hormon bezeichnet und mit ADH (= antidiuretisches Hormon oder Adiuretin) abgekürzt. Von den in einer Minute filtrierten 125 ml primärem Harn werden 124 ml zurückbehalten. Die so zur Ausscheidung gebrachte Menge von 1 ml Harn (pro Minute) wird als harn pflichtige Wassermenge bezeichnet. Beispiel: Glucose Die im Primärfiltrat erscheinende Glucose wird bei der Passage im Tubulussystem voll ständig resorbiert und ist somit im ausgeschiedenen Urin nicht vorhanden. Dieser Vorgang der Glucoseresorption ist an eine Arbeitsgröße des tubulären Apparats gebunden, dessen Kapazität als tubuläres Transportmaximum (in diesem Fall für den Stoff: Glucose) definiert ist. Für den Normalfall bedeutet dies, daß die filtrierte Glucosemenge kleiner ist als das Transportmaximum. Wird bei krankhafter Erhöhung der Glucosemenge im Blut diese auch in großer Zahl in den Nierenkörperchen filtriert, gelangt eine überhöhte Menge in das Tubulussystem. Beim Überschreiten der Transportkapazität gelangt offensichtlich nicht mehr 19

20 die gesamte Menge (durch Resorptionsvorgänge) zurück in den Körper, sondern wird vermehrt ausgeschieden. Dieser Zustand wird als Glucosurie (= Glucose im Urin) bezeichnet und ist für die Zuckerkrankheit (Diabetes mellitus) charakteristisch. Beispiel: Kochsalz Hier gilt es das Gleichgewicht zwischen Aufnahme und Verlust von Kochsalz aufrecht zu erhalten. Im Primärharn werden 1,2 bis 1,3 kg Kochsalz zunächst filtriert. 10 bis 12 g gelangen zur Ausscheidung, gerade die Menge, die durch die Nahrungsaufnahme wieder in den Körper gelangt und so zum Gleichgewicht beiträgt. Je nach Zufuhr wird dabei die zur Resorption gebrachte Kochsalzmenge variiert. 20

21 Diese Vorgänge unterliegen einem Energieverbrauch und werden durch sogenannte Ionen Pumpen (Natrium Kalium Pumpen) vermittelt, die in den Zellwänden der Harnkanälchen lokalisiert sind. Sie tragen entscheidend zum Konzentrierungsmechanismus der Nieren bei. Beispiel: Bikarbonat Dieser komplizierte Mechanismus läuft über mehrer Stufen ab und unterliegt teils aktiven, teils passiven Prozessen. Durch Austauschvorgänge von Natrium und Wasserstoff Ionen wird letzendlich das Bikarbonat Ion der tubulären Flüssigkeit entzogen und so die Möglichkeit zur Steuerung der Harnansäuerung gegeben. Ein sehr wesentlicher Vorgang, der zur renalen Regulation des Säure Basen Haushaltes beiträgt. n Sekretion Auch dieser Vorgang kann auf aktivem oder passiven Wege erfolgen und beinhaltet die Ausscheidung von Stoffen in das tubuläre System. Analog zur Resorption besitzt auch die sekretorische Leistung ein Transportmaximum und damit eine Begrenzung. Beispiel: Kalium Der Kaliumgehalt im Blut ist an eine enge physiologische Konzentration gekoppelt. Dieser Wert beträgt etwa 4 mmol pro Liter. Eine Verdoppelung dieses Wertes würde infolge extremer Herzrhythmusstörungen zum Tode führen! Die Feinregulation zur Konstanter haltung des Normalwertes geschiet vor allem in der ersten Hälfte des Nephrons. Unter Einwirkung des Nebennierenrindenhormons Aldosteron wird über die Sekretions steuerung die Kaliumausscheidung reguliert. Zusammenfassung der tubulären Leistung: Über die Resorptions und Sekretionsvorgänge wird die Konzentration und die Mengen verhältnisse von Wasser, Elektrolyten, Säuren und Basen reguliert und die Urinzusammen setzung verändert. Über den Kontakt zur Außenwelt kann mit der Urinausscheidung so das empfindliche Gleichgewicht des Körpers aufrechterhalten und das innere Milieu garantiert werden. Menge und Konzentration an bestimmten Stoffen im Endharn sind obligat. Diese werden als harnpflichtige Substanzen bezeichnet. Substanz Einflußgröße Mechanismus Menge Ort Wasser Natrium Adiuretin Aldosteron Resorption Resorption 70% 90% Sammelrohre prox. Tubulus 21

22 Kalium Aldosteron Bikarbonat Karboanhydrase Resorption Sekretion Resorption 2% 70% ~5% 90% 10% distal. Tubulus prox. Tubulus distal. Tubulus prox. Tubulus distal. Tubulus Als Zielfunktionen sind Ausscheidung harnpflichtiger Substanzen, Regulation des Wasser und Elektrolythaushaltes und Regulation des Säure Basen Haushaltes zu nennen. 22

23 Neben diesen wesentlichen Aufgaben zählen die Regulation des Blutdruckes und die Blutbildung zu den weiteren wichtigen Funktionen der Nieren. Filtration, Resorption und Sekretion sind die Hauptleistungen der Nieren. Diese Leistung vollzieht sich entlang der anatomischen Anteile des Nephrons in unterschiedlichem Ausmaß. Struktur Vorgang Glomerulum, Bowman sche Kapsel 100 % Filtration Proximaler Tubulus 80 % des Filtrates werden resorbiert (aktive und passive Absorption) Henle Schleife 6 % des Filtrates werden resorbiert Distaler Tubulus 9 % des Filtrates werden resorbiert; aktive Sekretion findet hier statt Sammelrohre 4 % des Filtrates werden resorbiert Urinvolumen 1 % von der totalen Filtrationsmenge Zusammenfassung der Daten zur Anatomie und Physiologie: Nierengewicht Anzahl der Nephronen Nierendurchblutung Filterfläche (Kapillaroberfläche) Menge des Primärharns Menge des Endharns Glomeruläre Filtrationsrate (GFR) 150 Gramm über 2 Millionen 1700 Liter in 24 Stunden (~ 1,2 Liter/ min.) 1,5 m2 180 Liter in 24 Stunden 1,5 Liter in 24 Stunden 125 ml pro Minute 23

24 Einschränkungen oder kompletter Ausfall der Nierenfunktion führen zum Bild der Harn vergiftung, die als Urämie bezeichnet wird. Mit diesem Begriff wird der starke Anstieg harnpflichtiger Substanzen im Blut benannt. In diesem Endstadium, man spricht auch von terminaler Niereninsuffizienz. Es kann nur durch Ersatzverfahren der Nierenfunktion oder einer Nierentransplantation das Überleben gesichert werden. 24

25 Erkrankungen Erkrankungen der Niere führen aufgrund funktioneller Einbußen der Nierenfunktion zu schwerwiegenden Folgen, an deren Ende die zum Tode führende Urämie steht. Auf dem Wege dahin können zahlreiche Komplikationen auftreten, die zu schweren Organschäden außerhalb der Niere beitragen. Dazu gehören der Bluthochdruck mit seinen Folgen am arteriellen Gefäßsystem: Gehirn Schlaganfall Herz Infarkt Gefäßsystem Entstehung und Fortschreiten der Verkalkungsprozesse Nieren Fortschreiten der Niereninsuffizienz Augen Sehverschlechterung 1. Nephritis, Glomerulonephritis Definition: Hierunter versteht man die Entzündung der Nierenkörperchen, die akut oder chronisch verläuft. Ursache: Tritt in zeitlicher Verzögerung nach banalen Infekten (Streptokokken) der oberen Luftwege (Mandelentzündung) oder anderen Infektionskranheiten (Scharlach) auf. Klinik: Wassersucht als Folge unzureichender Ausscheidung von Kochsalz und Wasser (Häufig mit Gesichtsschwellung) Bluthochdruck Krankheitsgefühl (Müdigkeit) Diagnose: Eiweißausscheidung im Urin (= Proteinurie) Ausscheidung roter Blutkörperchen (= Hämaturie) Folgen: Gefahr des dauerhaften Nierenversagens Therapie: kausal nicht möglich Bettruhe Antibiotika (Penicillin) im Stadium der Niereninsuffizienz kommen Verfahren zur Blutreinigung (Dialyse) zum Einsatz 25

26 2. Nierenbeckenentzündung (Pyelonephritis) Häufigste Erkrankung der Nieren. Definition: Meist doppelseitig auftretende Entzündung der Nierenbecken (Pyelon) und Nierenkelche. Fast immer mit einer Entzündung des eigentlichen Nieren gewebes (Nephritis) vergesellschaftet. Formen: akute Pyelonephritis (50% ohne erkennbare Ursachen) chronische Pyelonephritis 26

27 Ursache: Bakterien Infektionsweg: aufsteigend aus dem Harnsystem (Harnröhre, Blase, Harn leiter) oder über das Blut hämatogen) Zahlreiche Faktoren tragen zur Krankheitsentstehung bei: Harnwegsobstruktion (Steine, Prostatavergrößerung), Blasenkatheter, weibliches Geschlecht, Operationen an den Harnwegen. Klinik: Schüttelfrost Fieber Keimnachweis im Urin (= Bakteriurie) Lendenschmerzen Therapie: Antibiotika Muß sehr konsequent durchgeführt werden um Rezidive und damit eine chronische Nierenschädigung zu vermeiden! 3. Nierensteine (Nephrolithiasis) Ursache: Ist in 75% aller Steinbildungen unbekannt! Erkrankungen, die zur Steinbildung führen: Hyperparathyreoidismus (3 5%) Hyperurikämie Mechanismus: Auskristallisation gelöster Harnsubstanzen (Überschreiten des Löslichkeitsproduktes) Formen: Anorganische Harnsteine: Kalzium Oxalat Steine (60%); u.a. Organische Harnsteine: Harnsäuresteine (20%); u.a. Epidemiologie: Prävalenz: Anzahl der Steinträger Inzidenz: Neuerkrankungsrate Klinik: Nieren 3% (Gallenblase 15%) Nierensteine 0,5% (Gallensteine 1,5%) starke Schmerzen (Koliken) der Flanken Rückengegend Rotfärbung des Urins (infolge Blutbeimengung) Fieber Schmerzen beim Wasserlassen Folgen: Durch Verlegung der Harnleiterlichtung entsteht eine Abflußstörung mit Aufstau in die Niere. 27

28 Eine chonische Stauung führt über eine mechanische Schädigung des Nierengewebes zum Parenchymverlust. Diagnose: Ultraschall (Nachweis pathologischer Veränderungen) mikroskopische Urinuntersuchung (Harnsediment) Röntgen Darstellung der Harnwege mittels Kontrastmittel (Urographie) 28

29 Harnsediment: 1. Nachweis von Kalziumoxalat Kristallen mit unterschiedlichen Formen (Hantelform, Pyramidenform, Eiform) 2. Nachweis von Harnsäure Kristallen mit typischer "Wetzsteinform" 29

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31 Urographie: Rechts: Deutlich erweiterter Harnleiter und Nierenbecken mit Kelchsystem (Steinlokalisation im Mündungsbereich des Harnleiters in die Blase) Links: Normale Abflußverhältnisse Therapie: medikamentöse Auflösung Stoßwellen Lithotripsie Operation mit chirurgischer Entfernung Der spontane Abgang von Steinen ist nur bis zu einer bestimmen Größe möglich und wird durch reichliches Trinken und Bewegung begünstigt. Unter der medikamentösen Therapie können lediglich Harnsäure steine durch Alkalisierung des Urins günstig beeinflußt werden, was zur Auflösung führt. Für die meisten Steine (80%) ist jedoch die alleinige medikamentöse Therapie unzureichend! Bis etwa 1980 war eine chirurgische Therapie der Harnsteine bei Beschwerden und Versagen medikamentöser Maßnahmen unum gänglich. Mit Einführung neuer Verfahren (Ultraschallzertrümmerung) ist die er folgreiche Behandlung mit 80 90% anzusetzen. Die chirurgische 31

32 Therapie findet daher nur noch in 1 2% ihre Anwendung. Sie ist vor allem bei großen Nierenkelch und Nierenbeckensteinen indiziert. 32

33 4. Niereninsuffizienz Die Niereninsuffizienz stellt kein eigenes Krankheitsbild, sondern ein mehr oder weniger fortgeschrittenes Stadium der Nierenschwäche im Rahmen zahlreicher ursächlicher Erkrankungen dar. Die Bedeutung der Diagnose "Niereninsuffizienz" und die damit verbundenen therapeu tischen Verfahren sollen näher erläutert werden Nierenversagen Der Verlauf verschiedener Nierenkrankheiten führt zum zunehmenden Verlust der exkre torischen Nierenfunktion bis hin zur Urämie. Infolge Retention harnpflichtiger Substanzen entsteht das Krankheitsbild einer terminalen Niereninsuffizienz, die unbehandelt mit dem Leben nicht vereinbar ist. Hiervon abzugrenzen sind passagere Störungen der Nierenfunktion (posttraumatisch, post operativ, Intoxikationen), die einer meist vorübergehenden Unterstützung durch Dialysebe handlung bedürfen. Epidemiologie: Prävalenz: 700 Patienten mit terminaler Niereninsuffizienz auf 1 Million Einwohner Ursachen: Glomerulonephritis 40 % Pyelonephritis 20 % Zystennieren 8 % renovaskuläre Störung 5 % Abbildung einer gesunden Niere (links) und einer Schrumpfniere (rechts) nach chronischer Entzündung. 33

34 Abbildung einer Niere mit zahlreichen Zysten (polycystische Niere) 34

35 Einteilung: Je nach glomerulärer Filtrationsrate, Kreatininwert und klinisch labor chemischer Befundkonstellation werden vier Stadien unterschieden. Das Stadium IV wird als terminale Niereninsuffizienz klassifiziert. Es zeichnet sich aus durch: GFR < 5 ml pro Minute Serum Kreatinin > 10 mg pro dl Urämie (Hyperkaliämie, Azidose, Polyneuropathie) Klinik: Wasseransammlungen vor allem im Gesicht Abbildung mit Lidödem Therapie: Das chronische Nierenversagen erfordert den dauerhaften Ersatz der Nierenleistung durch chronische Dialyseverfahren oder die Nierentransplantation (als kausale Therapie) Bei den Dialysevefahren kommen die Hämodialyse (häufigste Form) und die Peritonealdialyse (seltene Form) in Frage. Für den Einsatz der chronischen Hämodialyse ist ein Zugang zum Blutkreislauf erforderlich. Dieser wird entweder im Sinne eines temporären Gefäßzuganges durch Kathetersysteme (z.b. Shaldon Katheter, Scribner Shunt) oder eines dauerhaften Zuganges durch chirurgische Eingriffe (Shuntanlage) erzielt. 35

36 4.2. Verfahren der Blutreinigung Hierunter werden eine Vielzahl von Verfahren zusammengefaßt, deren gemeinsames Ziel die Elimination harnpflichtiger Substanzen aus dem Blut ist. Zu den Hauptverfahren zählen: die Hämodialyse (HD) die Peritonealdialyse (PD) 36

37 1. Grundlagen: Diffusion, Osmose, Dialyse In wässriger Lösung befindliche Teilchen können mit Hilfe einer teilweise durchlässigen Membran getrennt werden. Dieser Effekt beruht aufgrund von Konzentrationsunterschieden auf der jeweiligen Membranseite und dem Bestreben, diese auszugleichen. Dieser Vermischungsvorgang wird als Diffusion bezeichnet. Entscheidend dabei ist die Größe der Membranporen, die wiederum Teilchen nur bis zu einer bestimmten Größe passieren läßt. Handelt es sich um sehr kleine Poren in der Trennmembran und der Durchtritt für gelöste Teilchen unmöglich, so wird jedoch das Lösungsmittel (im biologischen Milieu also das Wasser) versuchen den Konzentrationsunterschied auszugleichen, indem es durch die Membran wandert. Dieser Verdünnungsvorgang wird als Osmose bezeichnet und seine treibende Kraft als osmotischer Druck definiert. konzentrierte verdünnte Teilchenlösung Teilchenlösung Diffusion Vorgang der Diffusion: Teilchen (z. B. Kaliumionen) können durch die Poren einer Membran wandern. Sie sind bestrebt, den Konzentrationsunterschied auszugleichen. Zum Ende der Diffusionsvorgänge besteht ein 37

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39 Lösungsmittel Teilchenlösung Osmose Vorgang der Osmose: Grundsätzlich wird versucht Konzentrationsunterschiede auszugleichen. Das Lösungsmittel (linke Seite) kann durch die Poren der Membran wandern. Dabei wird die Teilchenkonzentration (links) verdünnt. Für größere Teilchen sind die Membranporen zu klein; sie werden Bei der Dialyse, einem technischen Verfahren, werden die beschriebenen Ausgleichs bestrebungen zweier unterschiedlich konzentrierter Lösungen, getrennt durch eine teilweise durchlässige Membran, ausgenutzt. So können bestimmte Teilchen (z.b. Elektrolyte, Glucose, Harnstoff, Kreatinin, aber auch Medikamente) eliminiert sowie überschüssiges Wasser (was infolge Nierenversagens zurückbleibt) entzogen werden. Durch geeignete Zusammensetzung der Dialyselösung lassen sich diese Vorgänge recht gut steuern. Zusammenfassung: 39

40 Diffusion: Osmose: Dialyse: Wanderung der gelösten Teilchen Wanderung des Lösungsmittels technisches Verfahren der Teilchentrennung unter Ausnutzung der Vorgänge von Osmose und Diffusion an teilweise durchlässigen Membranen. 40

41 2. Verfahren und Anwendung in der Medizin In der Praxis finden die oben geschilderten Vorgänge in der Anwendung der Dialyse verfahren ihren Einsatz. Ein zylinderförmiger Körper liefert den Hauptbestandteil der Dialyseapparatur, die je aus einem Zulauf für Blut und Dialysewasser (= Dialysatlösung) sowie dem jeweiligen Ablauf besteht. Das ganze ist in ein entsprechendes Gerät integriert, was der Steuerung dient. Die eigentliche Dialyseeinheit wird aus einem System von Hohlfasern gebildet, die vom Blut durchströmt werden und durch deren Wand (Dialysemembran) der Stoff und Flüssigkeits austausch mit dem Dialysat stattfindet. Mikroskopische Darstellung einer Polysulfon Dialysemembran: Die Dialysemembranen sind semi permeabel. D.h. sie bestehen aus Poren bestimmter Größe und gestatten dadurch einen teilweisen Stoffdurchtritt. Die kritische Größe liegt bei einem Molekulargewicht von Dalton. wie Polysulfon, Celluloseacetat u.a. Hämodialyse: Verfahren der Blutwäsche, wobei Blut vom Patienten in den Dialyseapparat geleitet, gereinigt (= dialysiert) und zurückgeführt wird. Anatomie eines Gefäßshunts zur Hämodialyse: Unterarm-Vene Unterarm-Arterie Verbindung von Arterie und Vene 41

42 Voraussetzung: Prinzip: Häufigkeit: kontinuierliche Blutabnahme aus einem größeren Gefäß Punktion einer größeren Vene (oder eines Shunts) Zuführen zum Dialysegerät nach Herabsetzung der Blutgerinnung Vorgang der Dialyse: Flußgeschwindigkeit des Blutes (etwa 250 ml pro Minute) 2 3fache Flußgeschwindigkeit der Dialyselösung (etwa 500 ml pro Minute) Punktion an zweiter Stelle zur Rückführung des gereinigten Blutes 3 mal pro Woche für je 4 Stunden 42

43 Peritonealdialyse: Dialyseverfahren, bei dem das Bauchfell (Peritoneum) als Austauschmembran dient. Im Gegensatz zur Hämodialyse ist dieses Verfahren, abgesehen vom Dialysekatheter, nicht an spezielle Apparaturen gebunden. Prinzip: Einlegen eines Katheters in den Bauchraum Einlaufenlassen der Dialyselösung in den Bauchraum (ca. 2 Liter) Ablauf der Dialyselösung nach einer Verweilzeit mehrmalige Wiederholung des Vorganges Häufigkeit: 3 mal pro Woche für je 12 Stunden Schematische Darstellung der Peritonealdialyse: 1. Zulauf der Dialyselösung in die Bauchhöhle DialyseLösung teilweise gefüllte Bauchhöhle 2. Ablauf der Dialyselösung aus der Bauchhöhle nach einer gewissen Verweilzeit 43

44 Dieses Dialyseverfahren setzt einen steril eingebrachten Katheter in die Bauchhöhle voraus, bedarf aber keiner weiteren technischen Apparaturen. Unter Ausnutzung der Schwerkraft wird lediglich durch die Lage des Beutels der Zu und Ablauf der Dialyselösung in die Bauchhöhle gesteuert. 44

45 4.3. Verfahren der Nierentranplantation Bei der Nierentransplantation werden vom geeigneten Spender (dies kann ein naher Verwandter oder das Organ eines Verstorbenen sein), nach erfolgter Gewebetypisierung und weiteren Kompatibilitätstest die Spenderniere im sogenannten kleinen Becken des Empfängers auf der linken oder rechten Seite eingepflanzt. Besteht ein nicht therapierbarer Bluthochdruck, ausgelöst von der erkrankten Niere, muß diese entfernt werden. Eine sorgfältige Operationsplanung, Auswahl des Organs und die entsprechende Nachsorge ergibt für die Nierentransplantation (unter allen transplantierten Organen) die derzeit besten Langzeitergebnisse. Im Jahr 2004 wurden in Deutschland Nierentransplantationen durchgeführt. Abbildung einer rechtsseitig transplantierten Niere im Schema und Röntgenbild: Nahtverbindung von Arterie und Vene Nahtverbindung des Harnleiters zur Harnblase Transplantiere Niere an ihrem neuen Ort 45

46 Beckenarterie rechts 46

47 5. Bösartige Veränderungen Karzinom (Hypernephrom) Klinik: Flankenschmerzen blutiger Urin (Makrohämaturie = sichtbar blutiger Urin) Gewichtsverlust Diagnose: Ultraschall Computertomographie Urographie Röntgenbild der Lungen (Ausschluß von Lungenmetastasen) Verlauf: Ungünstiger Verlauf infolge früher Metastasierung in zahlreiche Organe (Lunge, Leber, Hirn, Knochen) Therapie: Operation: Entfernung der Niere (Nephrektomie) Prognose: 5 Jahres Überlebensrate 45% Harnleiter Anatomie Der linke und rechte Harnleiter (= Ureter) verbindet die jeweilige Niere mit der Harnblase. Sie stellen recht dünne, etwa 30 cm lange Muskelschläuche dar, die innen mit Schleimhaut ausgekleidet sind und einen Durchmesser von etwa 5 mm aufweisen. Der Abgangsbereich aus der Niere, die Kreuzungsstelle mit den großen Gefäßen im Becken und der Verlauf in der Blasenwand stellen physiologische Engpässe dar, in denen es bevorzugt zur Einklemmung von Steinen kommen kann. Physiologie Der von den Nieren gebildete Urin wird am Nierenausgang, dem Nierenbeckensystem gesammelt und über den Harnleiter zur Blase befördert. Diese Leitungsstücke stellen nicht nur eine Verbindung zwischen zur Harnblase dar, sondern nehmen aktiv am Flüssigkeits transport teil. Dieser erfolgt hier nicht etwa passiv, durch die Schwerkraft vermittelt, sondern 47

48 wird durch die Harnleitermuskulatur in Richtung Harnblase vorangetrieben. So kann auch im schwerelosen Raum (Raumfahrt) oder bei Kopfstand die Blase gefüllt werden. Erkrankungen Zu den häufigsten Störungen zählen Nierensteine, die beim Wandern im Bereich der physiologischen Engstellen steckenbleiben können. Primäre Tumoren sind hier selten lokalisiert. 48

49 Harnblase A u f b a u und F u n k t i o n Anatomie Die unmittelbar hinter dem Schambein gelegene Harnblase stellt ein muskulöses Hohlorgan dar. Sie ist im Inneren mit Schleimhaut ausgekleidet und im Wandaufbau durch mehrere Schichten glatter Muskulatur gekennzeichnet. Zusätzlich besteht am Blasenausgang zur Harnröhre hin eine ringförmige Verdickung der Muskulatur, die dem Verschluß bzw. Entleerungsvorgang dient und als innerer Schließmuskel (Sphincter internus) bezeichnet wird. Physiologie Als Hohlorgan dient die Blase als Urinreservoir. Durch die einmündenden Ureteren wird sie mit Urin gefüllt und kann ein Volumen von ca. 1 Liter fassen. Harndrang wird schon ab ml verspürt. Die Entleerung erfolgt über die Harnröhre (= Urethra), die am Boden der Harnblase diese verläßt. Dabei wird über den willkürlichen, nerval gesteuerten Harnentleerungmechanismus (Miktionsmechanismus), die Blasenmuskulatur angespannt und gleichzeitig der Schließ muskel erschlafft. Ein weiterer wichtiger Vorgang ist die Verhütung des Harnrückflusses (Reflux) in die Harnleiter während der Blasenmuskelkontraktion. Da die Harnleiter im Bereich ihrer Mündung in die Blase eine Faltelung der Schleimhaut aufweisen, wird hierdurch ein Ventil effekt erreicht, der zur Refluxverhütung beiträgt. Ein zusätzlicher Mechanismus ist die schlingenförmige Muskulaturanordnung im Bereich der Eintrittsstellen des Ureters in die Blasenwand, die ebenfalls zur Verschlußfunktion beiträgt. Am Ende der Miktion ist die Blase normalerweise leer. Verbleibt eine bestimmte Urinmenge in der Blase wird diese als Restharn bezeichnet. Die Bedeutung dieser Restmenge besteht in der Möglichkeit einer bakteriellen Besiedlung mit Infektionen am Ort, also der Harnblase oder aufsteigend, der Niere. E r k r a n k u n g e n Zystitis (= Harnblasenentzündung) Ursache: meist aufsteigende Entzündung aus der Harnröhre 49

50 selten bei primärer Nierenerkrankung (z.b.tuberkulose u.a.) Grundsätzlich kann jede Behinderung des Harnabflusses mit daraus resultierender Restharnmenge ( Bakteriennährboden) in der Blase zur Entzündung beitragen Klinik: Schmerzen beim Wasserlassen, evtl. mit blutigem Urin Folgen: Aufsteigen der Infektion in die Nieren Therapie: Antibiotika 50

51 Tumoröse Veränderungen Papillome und Karzinome stellen die beiden häufigsten Blasentumoren dar, von denen das Papillom gutartig ist, jedoch als Vorstufe des Karzinoms (Präkanzerose) gilt. Klinik: blutiger Urin (= Makrohämaturie) bei schmerzfreiem Wasserlassen Diagnose: Spiegelung der Harnblase (= Zystoskopie) Gewebeentnahme Therapie: zystoskopische Entfernung des Tumors teilweise Entfernung der befallenen Blasenwand vollständige Blasenentfernung und künstliche Harnableitung 51

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53 Anhang Anurie fehlende Harnproduktion (unter 100 ml in 24 Stunden) Clearance Klärungsfähigkeit der Niere (englisch: clearance = die Reinigung) Dialyse Diurese physikalisches Verfahren zur Trennung gelöster Teilchen (griechisch: dialysis = Auflösung) Urinausscheidung (griechisch: ouron = der Harn) Diuretika Elektrolyte Medikamente, die zur vermehrten Harnausscheidung (= Diurese) führen Substanzen, die in elektrisch geladene Teilchen (Ionen) dissoziieren. Sie besitzen die Fähigkeit, in wässriger Lösung, Ladung zu transpor tieren. GFR Maß für die Ausscheidungsfähigkeit der Niere. Abkürzung für: glomeruläre Filtrationsrate Glomerulum als Kapillarknäuel vorliegendes Nierenkörperchen (lateinisch: glomus = das Knäuel) Hämaturie blutiger Urin (mit und ohne Schmerzen beim Wasserlassen) Harnsäure Harnstoff Makrohämaturie: mit dem Auge sichtbare Rotfärbung des Urins Mikrohämaturie: nur unter dem Mikroskop nachweisbare Blutzellen Endprodukt des Eiweißstoffwechsels der Zellen Endprodukt des Eiweißstoffwechsels der Leber Hyperurikämie Erhöhung der Harnsäure im Blut Insuffizienz Ungenügende Funktion KfH Das Kuratorium für Dialyse und Nierentransplantation e.v. wurde am 7. Oktober 1969 gegründet. Heute bietet es eine flächendeckende Dialyseversorgung in Deutschland an. Etwa 30 Prozent aller Dialysepatienten in Deutschland werden durch das KfH versorgt. Ausscheidungsform des Kreatins, welches ein Stoffwechselprodukt Kreatinin darstellt (Muskulatur, Leber). Wichtiger Meßwert im Blut und Urin zur Abschätzung der Nieren funktion. (griechisch: kreatos = das Fleisch) Lithotripsie Steinzertrümmerung (griechisch: lithos = der Stein) Miktion Harnentleerung 53

54 Milieu interne Die Aufrechterhaltung eines konstanten "inneren Milieu's" ist eine Nephrologie Nephron Grundvoraussetzung zum Überleben: Neben verschiedenen Organen sind speziell die Nieren daran maßgeblich beteiligt. Lehre von der Niere und ihren Erkrankungen Kleinste Baueinheit der Niere, die zur eigenen Harnproduktion befähigt ist. (griechisch: nephro = die Niere) Oligurie Osmose verminderte Harnausscheidung (unter 500 ml in 24 Stunden) bezeichnet den Vorgang an teilweise porösen Membranen bezogen auf das Lösungsmittel; das relativ kleine Molekül des Lösungsmittels (Wasser) kann die Membranporen passieren Plasma wässrige Phase des Blutes, bestehend aus: Pyelon 93% Wasser und 7% Protein griechische Bezeichnung für Nierenbecken renal die Niere betreffend (lateinisch: ren = die Niere) Resorption Prozeß der Rückgewinnung von Salzen, Wasser und Nährstoffen im System der Nierenkanälchen Shunt Kurzschlußverbindung zwischen Gefäßen. Möglich sind angeborene Gefäßverbindungen künstlich (chirurgisch) angelegte Verbindungen. Tubulusapparat Nachgeschaltetes System von Nierenkanälchen mit aktiven und passiven Vorgängen. Ort der Resorptions und Sekretionsvorgänge. Urämie Harnvergiftung als Endstadium der Niereninsuffizienz Ureter Urethra (griechisch: ouron = der Harn; haima = das Blut) Harnleiter (Verbindung von Niere und Harnblase) Harnröhre (Auslaß der Harnblase) 54

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56 Zusammenfassung Harnorgane Die Nieren sind paarig angelegte Organe im hinteren Bauchraum (Retroperitoneum) und stellen die Filter unseres Körpers dar. Zu ihren zahlreichen Aufgaben zählen die Ausscheidungsfunktion von Harn, Stoff wechsel endprodukten (Harnstoff, Harnsäure, Kreatinin) und die Regulation des Wasser Elektrolyt und Säure Basen Haushaltes. Also diejenigen Vorgänge, die das "innere Mileu" ausmachen und das es konstant zu halten gilt. Alle genannten Prozesse sind unter den Begriffen der Filtration, Resorption und Sekretion zusammengefaßt. Für diese Funktionen stehen über 2 Millionen Nephrone zur Verfügung, die als kleinste Arbeitseinheiten anzusehen sind. Sie lassen sich funktionell in einen glomerulären und einen tubulären Teil unterteilen und bilden zusammen mit den sie begleitenden Gefäßen das eigentliche Nierengewebe (Nierenparenchym). Sogenannte Nierenkörperchen (= Glomerula) stellen spezielle Gefäßknäuel (Kapillar gefäße) dar, in denen das arterielle Blut durchfließt und dabei einem Filterprozeß unterworfen wird. Die von ihnen erbrachte Leistung wird durch die Größe der GFR (= glomerulären Filtrationsrate) beschrieben. Gemeint ist damit dasjenige Plasmavolumen (pro Minute), daß den Vorgang der Filtration durchläuft. Es beträgt ca. 125 ml pro Minute und bezieht sich auf eine durchschnittliche Körperoberfläche von 1,73 m2. Bezogen auf 24 Stunden ergeben dies 180 Liter! Das glomeruläre Filtrat ist keineswegs mit einer spezifisch sekretorischen Fähigkeit der Nieren gleichzusetzen, sondern bezieht seine hierfür erforderliche Energie von der Kontraktionskraft des Herzmuskels. Erst der so entstandene Blutdruck überträgt die Kraft auf die Kapillargefäße des Glomerulums mit dem Ergebnis der Primärharnbildung. Eine weitere Größe ist die Klärfähigkeit (= Clearance) der Nieren, die einen wichtigen klinischen Meßparameter zur Beurteilung der Nierenfunktion darstellt. Sie beschreibt diejenige Stoffmenge, die bei der Nierenpassage aus dem Plasma vollständig herausgefiltert wird. Je nach Auswahl und Bestimmung der Substanz können endogene Vorgänge (Kreatininclearance) oder auch von außen in die Blutbahn eingebrachte Substanzen bei Beantwortung spezieller Fragen (Messung der Nierendurchblutung) dienlich sein. Die Nierenkanälchen (= Tubuli) schließen sich an den glomerulären Teil an. Ihr erster, gewundener Teil heißt proximaler Tubulus, gefolgt von einer Schleifenbildung (Henle Schleife), die in den unteren (distalen) Tubulus übergeht. Diese münden gemeinsam in die Sammelrohre. 56

57 Die Tubuli dienen der Rückgewinnung von Wasser und Salzen (Resorptionsvorgänge) sind aber auch an einer Reihe aktiver Ausscheidungsprozesse (Sekretionsvorgänge) beteiligt. Hormonelle Botenstoffe (das antidiuretische Hormon ADH) spielen für die Regulation des Wasserhaushaltes eine entscheidende Rolle, indem sie zur fast vollständigen Resorption der mit dem Primärharn gefilterten Flüssigkeitsmenge führen. 57

58 Erkrankungen der Niere werden durch Untersuchungen der Körperflüssigkeiten (Urin, Blut) und der Niere selbst (Ultraschall, Röntgen der ableitenden Harnwege) diagnostiziert. Die frühzeitige Diagnose einer Nierenfunktionsstörung wird durch das Ansteigen harnpflichtiger Substanzen im Blut gestellt. Im Endstadium tritt ein kompletter Ausfall (terminale Niereninsuffizienz) auf, der unbehandelt zum Tode führt. Trotz der Komplexität der Nierenfunktion kann diese bei krankhaft bedingtem Ausfall durch technische Verfahren zum Teil ersetzt werden. Hierzu stehen die Möglichkeiten der Blutwäsche (Hämodialyse) zur Verfügung. Die Vorgänge bei der Dialyse beruhen hauptsächlich auf dem Prinzip der Diffusion (konzentrationsabhängige Verteilung von gelösten Teilchen) und Osmose (konzentrations abhängige Verteilung des Lösungsmittels). Eine kausale Therapie der chronischen Nierenschwäche (Insuffizienz) ist durch die Möglichkeit der Nierentransplantation gegeben. 58

59 untere Hohlvene Nierenvene Nebenniere Niere Harnleiter Harnblase Stand: März