Was muß ein Arzt über die Niere wissen?

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1 Was muß ein Arzt über die Niere wissen? makroskopischer Aufbau und Lagebeziehungen (Chirurgie, innere Medizin) mikroskopischer Aufbau (Verständnis der Funktion) Entwicklung (Verständnis bestimmter Anomalien und Krankheiten) Physiologie Funktionsproteine Verständnis von Nierenerkrankungen Erbkrankheiten Medikamente (Angriffspunkte) Vergiftungen

2 Aufbau der Filtrationsmembran im Glomerulus nm Endothel ~300 nm Basalmembran - - Podozyten 400 nm 4 nm 14 nm Schlitzmembran P-Cadherin Nephrin Negative Ladungen beeinflussen das Filtrationsverhalten

3 Pars convoluta Nierenrinde Pars convoluta Pars recta Außenstreifen Außenzone Innenstreifen Henle sche Schleife proximaler Tubulus distaler Tubulus Innenzone intermediärer Tubulus

4 Wiederholung, Niere Stunde 1 1) Die menschliche Niere ist multipapillär. Bei den Columnae renales handelt es sich um Nierenrindengewebe zwischen den Einzelnieren. 2) Gefäßversorgung der Niere: A. renalis Aa. interlobares Aa. arcuatae Aa. interlobulares oder radiatae Vasa afferentia Kapillarknäuel der Glomeruli peritubuläres Kapillarnetz Venae stellatae Venae radiatae Venae arcuatae Venae interlobares Vena renalis. 3) Die arteriellen Vasa recta entspringen aus den Vasa efferentia der juxtamedullären Nephrone. 4) Die Filtrationsmembran der Glomeruli besteht aus (a) großen Poren im Kaipillarendothel, (b) einer negativ geladenen Basilarmembran und (c) der Schlitzmenbran zwischen den Fortsätzen der Podozyten. 5) Moleküle mit einem Molekulargewicht > können die Filtrationsbarriere der Glomeruli nicht passieren.

5 Bestimmung der glomerulären Filtrationsrate (GFR) mit Hilfe von Inulin (Inulin wird filtriert, jedoch weder reabsorbiert oder sezerniert) Während einer bestimmten Zeit ausgeschiedene Urinmenge Inulinkonzentration im Urin Inulinkonzentration im Blutplasma

6 Bestimmung des renalen Blutflusses mit Hilfe von Para-Aminohippursäure (PAH) PAH wird bei einer Nierenpassage des Blutes durch die Niere vollständig aus dem Plasma entfernt (Filtration und Sekretion). Deshalb ist der renale Plasmafluß (RPF) direkt mit der im Urin ausgeschiedenen PAH-Menge korreliert. Als grobe Schätzung gilt : RPF. [PAH] Plasma = V u.. [PAH] Urin Renaler Plasmafluß pro h Urinausscheidung pro h

7 Komponenten des juxtaglomerulären Apparates 1) Muskelzellen des Vas afferens (reflektorische Kontraktion, Bayliss-Effekt) 2) granulierte Zellen des Vas afferens (Reninproduktion, Renin-Angiotensinmechanismus) 3) Macula densa (glomeruläre feed-back-regulation) 4) Mesangiumzellen (Vermittler)

8 1) Bayliss Effekt Durch reflektorische Kontraktion des Vas afferens wird der Druck in den Glomeruluskapillaren bei etwa 60 mm Hg konstant gehalten. Dadurch wird die glomeruläre Filtration über einen weiten Blutdruckbereich konstant gehalten.

9 2) Der Renin - Angiotensin - Mechanismus Druckrezeptoren im Hypothalamus Sympathicus Druckrezeptoren im Vas afferens Renin Erniedrigung der Cl-Konzentration in den Macula densa-zellen Angiotensinogen (Leber) Angiotensin 1 ACE Angiotensin 2 ( ACE = Angiotensin converting enzyme, Endothelzellen) 1. Vasokonstriktion 2. Erhöhung der Aldosteronabgabe in der Nebennierenrinde (direkte Wirkung und über Stimulierung von ACTH) (Aldosteron erhöht die Rückresorption von NaCl und Wasser in der Niere) 3. Erzeugung von Durstgefühl Blutdruckerhöhung (Renale Hypertonie)

10 3) Der glomeruläre feed-back Mechanismus Erhöhung der Na + und / oder Cl - Konzentration führt zu einer Verengung des Vas afferens Zu stark filtrierende oder Nephrone mit reduzierter Natriumrückresorption werden aus dem Verkehr gezogen

11 Die Hauptfunktionen des proximalen Tubulus 1) 2) 3) Resorption von organischen und anorganischen Stoffen (z.b. D-Glukose, Aminosäuren, Laktat, Phosphat, Sulfat) ph-regulation (Na/H-Austauscher, H-ATPase) Resorption von NaCl, H 2 O und Bicarbonat 4) Sekretion von organischen Stoffen (Anionen und Kationen, OCTs, OATs, MDRs)

12 Die Rückresorption von D-Glukose und Wasser im proximalen Nierentubulus SGLT2/1 GLUT2

13 Rückresorption von NaCl und Wasser im proximalen Tubulus

14 Kleine hydrophobe Moleküle werden kaum ultrafiltriert

15 Deshalb müssen sie tubulär sezerniert werden (Beispiel : organische Kationen)

16 Ausscheidung kationischer Pharmaka in der Niere proximaler Tubulus Lumen MATE1-K OCT2

17 Ausscheidung anionischer Pharmaka in der Niere OAT1/3 A - α-kg - Beispiel Penizillin

18 Wiederholung, Niere Stunde 2 1) Die glomeruläre Filtrationsrate kann man über die renal ausgeschiedene Inulinmenge bestimmen, wenn man die Plasmakonzentration an Inulin kennt. 2) Der renale Blutfluß ist mit der renalen Ausscheidung von PAH korreliert. 3) Der juxtamedulläre Apparat besteht aus den (a) glatten Muskeln im Vas afferens (Bayliss-Effekt), (b) den epitheloiden Zellen im Vas afferens (Renin), (c) der Macula densa (Na/Cl - im distalen Tubulus - Abschaltung der Filtration in dem dazugehörigen Nephron), (d) die Mesangiumzellen (Vermittler). 4) Renin ist eine Protease, die Angiotensinogen in Angiotensin I spaltet. Angiotensin I wird durch ACE in Angiotensin II gepalten, welches zur Vasokonstriktion und Aldosteronabgabe führt. Außerdem steigert es das Durstgefühl (Wirkung im Hypothalamus).

19 NaCl wird in verschiedenen Abschnitten des Nephrons rückresorbiert 1. Rückresorption der Hauptmenge an Natrium (Natriumkotransporter) 2. Aktive Natriumrückresorption (Na,K,2Cl-Kotransporter, Motor der Harnkonzentrierung) 3. Gesteuerte Natriumrückresorption (Na-H-Antiporter) 4. Gesteuerte Natriumrückresorption (Natriumkanal ENAC)

20 NaCl-Rückresorption in der Pars recta des distalen Tubulus Rinde Mark Pars recta des distalen Tubulus Lumen Lasix Interstitium

21 Eine Störung der NaCl-Rückresorption in der Pars recta des distalen Tubulus führt zum Bartter-Syndrom Bartter-Syndrom osmotische Diurese Salzverlust geringes Plasmavolumen Hypotonie Hypocalciämie Hyponatriämie Kaliumverlust in späteren Tubulusabschnitten Lumen Lasix Interstitium ähnliches Phänomen Furosemid Lasix Lasix vermindert die Natriumrückresorption. und führt zum Verlust an Kalium!

22 Na + - Rückresorption und K + - Sekretion in der Pars convoluta des distalen Tubulus Auch Aldosteronantagonisten vermindern die Na + - Rückresorption. Sie erniedrigen jedoch die K + - Sekretion! kaliumsparend!

23 Na + - Rückresorption und K + - Sekretion in der in den Sammelrohren Aldosteron

24 Die luminale Membran der Hauptzellen bildet eine osmotische Barriere zwischen dem Sammelrohrlumen und dem Interstitium. ADH-regulierter Wasserkanal Aquaporin 2 konstitutive Wasserkanäle Aquaporine 3 / 4 Osmolyte (Myoinositol, Taurin) NaCl Harnstoff

25 Die Schaltzellen helfen bei der Regulation des Säure-Basenhaushaltes. Bei Azidose Bei Alkalose zwei Subtypen des HCO 3 - / Cl - Antiporters

26 In den Vasa recta des Nierenmarks findet ein Gegenstromaustausch von NaCl statt. Dank dem Gegenstromaustausch friert der Storch im Winter nicht.

27 Die dünnen Schenkel der langen Henle-Schleifen sind Salzverteiler. dünner absteigender Schenkel (undurchlässig für NaCl, durchlässig für H 2 O) dünner aufsteigender Schenkel (durchlässig für NaCl) NaCl

28 Wie ist es möglich, dass die Osmolarität in der Papille höher als im Innenstreifen ist? z. B. 500 mosmol durch NaCl z. B. 800 mosmol durch Harnstoff Die treibenden Kräfte für die Diffusion von Na + oder Harnstoff sind die Konzentrationsgradienten der betreffenden Stoffe. Die treibende Kraft für den osmotischen Wasserentzug ist der Osmolaritätsunterschied.

29 Wiederholung, Niere Stunde 3 1) Sammelrohre in den Markstrahlen und im äußeren Mark besitzen Hauptzellen und Schaltzellen. Sammelrohre im inneren Mark besitzen nur Hauptzellen. 2) Die Schaltzellen dienen der Säure-Basen-Regulation, während die Hauptzellen für die Harnkonzentrierung wichtig sind. 3) Aquaporin 2 ist ein Wasserkanal, der in Gegenwart von Adiuretin in die luminale Membran der Hauptzellen eingebaut wird. Dadurch wird die Wasserresorption aus den Sammelrohren ins hypertone Interstitium des Nierenmarks ermöglicht. 4) An der Harnkonzentrierung in der Niere sind vier Prozesse beteiligt: a) Basiskonzentration des Harns im äußeren Mark durch NaCl-Transport aus den Partes rectae der distalen Tubuli. b) Verschleppung von Natrium aus dem äußeren Mark ins innere Mark mit Hilfe der dünnen Schleifen. c) Harnstoffkonzentration in dünnen absteigenden Schenkeln der Henle-Schleife und Hanrstofffreisetzung im tiefen inneren Mark. d) Entzug von Wasser aus den Sammelrohren.