LE 5 Die Harnaufbereitung

Glomeruläre Filtration

Die Menge des Glomerulusfiltrates, die sämtliche Nierenkörperchen beider Nieren pro Zeiteinheit erzeugen, bezeichnet man als glomeruläre Filtrationsrate. Sie beträgt beim jungen Erwachsenen ca. 120 ml pro Minute. Dies entspricht einer Filtrationsmenge von 180 Litern Glomerulusfiltrat täglich.

Das gesamte zirkulierende Blutplasma (ca. 3 l) wird etwa 60 Mal täglich in den Nieren filtriert.

Einfacher gerechnet und vergröbert:

• Die glomeruläre Filtrationsrate beträgt 2.000 Liter Blut pro Tag

• davon 200 Liter Primärharn pro Tag (bei einem jungen Erwachsenen eigentlich 180 Liter. Siehe unten)
• davon 2 Liter Endharn pro Tag

Anders ausgedrückt:

• 10 % des durchfließenden Blutvolumens wird glomerulär zu Primärharn filtriert
• Davon wird nur 1 % zum Endharn, die restlichen 99 % werden tubulär rückresorbiert

Diese Zahlen führen vor Augen, welche Arbeit die Nieren sowohl glomerulär als auch tubulär leisten.

Die Filtrationsleistung der Niere ist stark vom Blutdruck abhängig. Ist dieser zu niedrig (< 80 mmHg),kommt es zur Funktionseinschränkung bzw. zum Nierenversagen.

Glomerulärer Filtrationsdruck

In den Glomerulusschlingen herrscht ein Blutdruck von etwa 50 mmHg.

Dieser glomeruläre Blutdruck ist jedoch nicht identisch mit dem glomerulären Filtrationsdruck - also dem eigentlich wirkenden Filterdruck, mit dem der Primärharn abgepresst wird, da dem glomerulären Blutdruck zwei Kräfte entgegenwirken:

• der kolloidosmotische Druck des Blutes (etwa 25 mmHg)
• der hydrostatische Druck in der Bowman-Kapsel (etwa 17 mmHg)

Es ergibt sich ein Wert von etwa 8 mmHg.

Dieser geringe Druck bietet eine nur geringe Bandbreite zur Filtration.

+           Druck im Glomerulus:                                50 mm/Hg

-           kolloid-osmotisch wirksamer Druck:           25 mm/Hg

-           Kapseldruck:                                                17 mm/Hg

=           Restdruck:                                                     8 mm/Hg

Die Autoregulation von Nierendurchblutung und glomerulärer Filtration

Die Durchblutung beider Nieren beträgt etwa 20 % des Herzzeitvolumens^[1], das sind rund 1 l/min oder 1500 l täglich. Die Nierendurchblutung und der Druck in den Glomerulusschlingen werden im Wesentlichen durch die glatten Muskelfasern der zuleitenden Gefäße der Nierenkörperchen konstant gehalten. Diese Autoregulation der Nierendurchblutung funktioniert jedoch nur bei einem arteriellen systolischen Blutdruck (RR) zwischen 80 und 190 mmHg.

< 80 mmHg

• ein zu geringer glomerulärer Filtrationsdruck bringt die Urinproduktion rasch zum Erliegen
• es kommt zum akuten Nierenversagen (prärenales Nierenversagen)

> 190 mmHg

• ein zu hoher glomerulärer Filtrationsdruck erhöht die glomeruläre Filtrationsrate.
• pro Zeiteinheit wird mehr Glomerulusfiltrat durch das Tubulussystem geleitet, wodurch die vielfältigen Resorptions- und Sekretionsvorgänge gestört werden.
• Folge ist ein ungenügend konzentrierter Urin (und damit droht Nähr- und Mineralstoffverlust sowie Dehydration)

Zwei Mechanismen sorgen für den richtigen Druck

• Vasokonstriktion bei RR 80 bis 190 mmHg
• Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS) bei RR < 80 mmHg

[1] Herzzeitvolumen (HZV) oder Herzminutenvolumen (HMV): das Volumen des Blutes, das in einer Minute vom Herzen in den Blutkreislauf gepumpt wird. HZV = Herzschlagvolumen x Herzfrequenz. Wenn mit jedem Herzschlag 70 ml Blut ausgeworfen werden und das Herz 70 Mal pro Minute schlägt, ergibt sich ein HZV von 70 x 70 = 4.900 ml. Vergröbert: HZV = 4,5 bis 5 l. Das entspricht der Menge des zirkulierenden Blutes überhaupt und bedeutet, dass das gesamte zirkulierende Blut innerhalb einer Minute einmal durch den ganzen Körper durchfließt.

Glomeruläre Filtrationsrate (GFR)

Die Menge des Glomerulusfiltrates, die sämtliche Nierenkörperchen beider Nieren pro Zeiteinheit erzeugen, bezeichnet man als glomeruläre Filtrationsrate. Sie beträgt beim jungen Erwachsenen ca. 120 ml pro Min. Dies entspricht einer Filtrationsmenge von 180 l Glomerulusfiltrat täglich.

Das gesamte Blutplasma (ca. 2,5 bis 3 l) wird etwa 60 bis 70 Mal täglich in den Nieren filtriert.

Die GFR gibt als wichtigster Parameter Auskunft über die Nierenfunktion: Durch sie wird die Fähigkeit der Niere gemessen, eine Substanz aus dem Blut zu entfernen. Bei einem gesunden jungen Erwachsenen beträgt die GFR 120 ml/min, sie sinkt physiologisch mit zunehmendem Alter, pathologisch bei Einschränkung der Nierenfunktion, z. B. beim akuten Nierenversagen (ANV) oder bei chronischer Niereninsuffizienz (CNI).

Gemessen wird die GFR mithilfe von Substanzen, die ausschließlich glomerulär filtriert und nicht zusätzlich tubulär sezerniert oder rückresorbiert werden. Hierzu ist die endogen-physiologische Substanz Kreatinin sehr gut, ansonsten der exogene Marker Inulin noch besser geeignet: Es wird die sogenannte (Creatinin-)Clearance untersucht.

Glomerulär gefiltert werden

• Mineralstoffe
• Glukose
• einige Aminosäuren
  
• ein Drittel der harnpflichtigen Substanzen.
  

Tubuläre Aufbereitung

Im Tubulussystem wird die Zusammensetzung des Primärharns entscheidend verändert.

Tubuläre Rückresorption

Der größte Teil der darin gelösten Stoffe wird wieder in den Blutkreislauf zurückgeführt (rückresorbiert). 99 % des Wasseranteils aus dem Glomerulusfiltrat fließen passiv, sozusagen „im Schlepptau" dieser Stofftransporte mit. Damit wird der Harn stark konzentriert.

Tubuläre Sekretion

Aber aus dem Tubulussystem werden nicht nur Stoffe ins Blut rückresorbiert, sondern es werden auch Substanzen in umgekehrter Richtung in den Tubulus abgegeben (sezerniert).

Sezerniert werden

• 2/3 der harnpflichtigen Substanzen
  (körpereigene, harnpflichtiger Abbauprodukte, z.B. Harnsäure)
• Arzneimittel
• Gifte
• außerdem: Säuren, Basen, Salze, Farbstoffe, etc.

Aktiv rückresorbiert werden im proximalen und distalen Tubulus

• Natrium
• Kalium
• außerdem: Chlor, Bikarbonat, Calcium

Aktiv rückresorbiert werden im proximalen Tubulus

• Elektrolyte
• Aminosäuren
• Glukose

Passiv rückresorbiert wird

• Wasser

Der Rückresorptionsmechanismus kann nur bestimmte Konzentrationen dieser Nähr- und Mineralstoffe bewältigen. Wird ein Schwellenwert überschritten, so scheidet der Körper diesen „Überschuss" mit dem Harn aus. Die Grenze der tubulären Rückresorption von Glukose wird als Nierenschwelle bezeichnet; sie liegt bei 180 mg Glukose pro dl Blut. Durch die dann auftretende Glukosurie wird osmotisch bedingt auch vermehrt Wasser ausgeschieden, so dass es zu Polyurie und damit zu Polydipsie (vermehrtem Durst) kommt.

Die Konzentration des Harns findet v. a. in den Sammelrohren statt und wird durch das Hormon Adiuretin reguliert.

Zwei Videos zeigen Dir in leicht verständlicher Form

den Aufbau der Niere... Viel Spaß dabei!

...und ihre Funktionsweise

Zu den Begriffen der Harnaufbereitung bieten wir Dir eine Zuordnungsaufgabe an. Gutes Gelingen!