Was mu ein Arzt ¼ber die Niere wissen - uni- .Wiederholung, Niere Stunde 1 1) Die menschliche

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  • 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

    Was muß ein Arzt über die Niere wissen ?

  • 50 – 100 nm

    ~300 nm

    4 nm

    14 nm Schlitzmembran P-Cadherin Nephrin

    400 nm

    Endothel

    Basalmembran

    Podozyten

    Negative Ladungen beeinflussen das Filtrationsverhalten

    Aufbau der Filtrationsmembran im Glomerulus

    - -

  • Pars convoluta

    Henle‘sche Schleife

    Pars convoluta

    Pars recta

    proximaler Tubulus

    distaler Tubulus

    intermediärer Tubulus

    Nierenrinde

    Innenzone

    Außenzone

    Außenstreifen

    Innenstreifen

  • 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 >40 000 können die Filtrationsbarriere der Glomeruli nicht passieren.

  • 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

  • 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 = Vu [PAH]Urin..

    Renaler Plasmafluß pro h

    Urinausscheidung pro h

    .

  • 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)

  • 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.

  • 2) Der Renin - Angiotensin - Mechanismus

    Sympathicus

    Druckrezeptoren im Vas afferens Renin

    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

    Druckrezeptoren im Hypothalamus

    Blutdruckerhöhung (Renale Hypertonie)

    Erniedrigung der Cl-Konzentration in den Macula densa-Zellen

  • 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

  • Die Hauptfunktionen des proximalen Tubulus

    1)

    2)

    3)

    4)

    Resorption von organischen und anorganischen Stoffen (z.B. D-Glukose, Aminosäuren, Laktat, Phosphat, Sulfat)

    pH-Regulation (Na/H-Austauscher, H-ATPase)

    Resorption von NaCl, H2O und Bicarbonat

    Sekretion von organischen Stoffen (Anionen und Kationen, OCTs, OATs, MDRs)

  • SGLT2/1

    GLUT2

    Die Rückresorption von D-Glukose und Wasser im proximalen Nierentubulus

  • Rückresorption von NaCl und Wasser im proximalen Tubulus

  • Kleine hydrophobe Moleküle werden kaum ultrafiltriert

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

  • Ausscheidung kationischer Pharmaka in der Niere

    proximaler Tubulus

    Lumen

    OCT2

    MATE1-K

  • Ausscheidung anionischer Pharmaka in der Niere

    Beispiel Penizillin

    OAT1/3

    α-KG-A-

  • 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).

  • 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)

  • Rinde

    Mark

    Pars recta des distalen Tubulus

    Lasix

    Inter- stitium

    Lumen

    NaCl-Rückresorption in der Pars recta des distalen Tubulus

  • Lasix

    Inter- stitium

    Lumen

    Bartter-Syndrom

    osmotische Diurese Salzverlust geringes Plasmavolumen Hypotonie

    ähnliches Phänomen Furosemid „Lasix“

    Lasix vermindert die Natriumrückresorption.und führt zum Verlust an Kalium!

    Hypocalciämie Hyponatriämie Kaliumverlust in späteren Tubulusabschnitten

    Eine Störung der NaCl-Rückresorption in der Pars recta des distalen Tubulus führt zum Bartter-Syndrom

  • 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 !

  • Aldosteron

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

  • 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

  • Die Schaltzellen helfen bei der Regulation des Säure-Basenhaushaltes.

    zwei Subtypen des HCO3 - / Cl- Antiporters

    Bei Azidose Bei Alkalose

  • In den Vasa recta des Nierenmarks findet ein Gegenstromaustausch von NaCl statt.

    Dank dem Gegenstromaustausch friert der Storch im Winter nicht.

  • dünner absteigender Schenkel (undurchlässig für NaCl, durchlässig für H2O)

    dünner aufsteigender Schenkel (durchlässig für NaCl)

    NaCl

    Die dünnen Schenkel der langen Henle-Schleifen sind Salzverteiler.

  • Die treibenden Kräfte für die Diffusion von Na+ oder Harnstoff sind die Konzentrationsgradienten der be- treffenden Stoffe. Die treibende Kraft für den osmotischen Wasserent- zug ist der Osmolaritätsunterschied.

    z. B. 800 mosmol durch Harnstoff

    z. B. 500 mosmol durch NaCl

    Wie ist es möglich, dass die Osmolarität in der Papille höher als im Innenstreifen ist?

  • 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 Sammel- rohren 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 vo