Nierenfunktion und Wasser- & Elektrolythaushalt: Aufbau und Funktion der Niere

Hallo und herzlich willkommen zum Kurs Physiologie der Niere und zum Vortrag Aufbau und Funktion. Was erwartet uns im kommenden Vortrag? Wir werden uns mit den globalen Funktionen, welche die Niere erfüllt, vertraut machen. Wir werden uns mit dem groben anatomischen Aufbau und den einzelnen Bestandteilen der Niere beschäftigen. Danach werden wir uns näher beschäftigen mit dem Aufbau des Nierenkörperchens und näher eingehen auf die Gefäßarchitektur. Am Schluss werden wir noch einmal näher zu sprechen kommen auf das Tubulussystem der Niere. Beginnen wir also mit der Funktion der Niere. Was sind denn die Aufgaben, welche die Niere im menschlichen Körper erfüllt? Die Niere liegt im Retroperitonealraum und ist paarig angelegt. Sie ist essentiell für den Wasser- und Elektrolythaushalt im menschlichen Körper. Sie reguliert die vermehrte oder verminderte Ausscheidung von Flüssigkeit und die vermehrte oder verminderte Ausscheidung einzelner Elektrolyte, sodass die Homöostase im Körper erhalten bleibt. Darüber hinaus ist die Niere extrem wichtig bei der Ausscheidung von Endprodukten des Stoffwechsels. Hier sei zum einen der Harnstoff genannt oder die Harnsäure, welche wichtig sind, um Stickstoff zu eliminieren, und zum anderen ist die Niere äußerst wichtig bei der Elimination von körperfremden Stoffen, also von Medikamenten beispielsweise, welche im Körper mehr oder weniger metabolisiert werden und häufig renal über den Harn ausgeschieden werden müssen. Zusätzlich hat die Niere eine Kernfunktion im Säure-Basen-Haushalt, denn über die Niere können vermehrt oder vermindert Säuren bzw. Basen ausgeschieden werden. Damit kann die Niere aktiv in den Säure-Basen-Haushalt einerseits eingreifen und auf eine Azidose oder Alkalose im anderen Fall reagieren. Daneben ist die Niere auch nicht nur ein Filtrationsorgan, sondern auch noch ein endokrines Organ. Endokrin bedeutet in diesem Fall ein hormonbildendes Organ, denn in der Niere werden einerseits das Erythropoetin (EPO) und zum anderen das Calzitriol, das 1,25-Dihydroxy-Vitamin D3, gebildet. Beide haben systemische Auswirkungen. Schauen wir uns also nun anatomisch den Aufbau etwas näher an. In der Abbildung sehen wir sie schematisch dargestellt. Die Niere gliedert sich in eine äußere Rinde, hier im hellen Grauton, und in ein inneres, innengelegenes Nierenmark. Das Mark wiederum können wir einteilen in ein inneres Mark und in ein äußeres Mark. Dieses nennt man auch Innenzone bzw. Außenzone. Die Außenzone wiederum können wir unterteilen in einen innengelegenen Innenstreifen und in einen außengelegenen Außenstreifen. Im Nierenmark findet vornehmlich anaerober Stoffwechsel statt und in der Nierenrinde im Gegensatz dazu vornehmlich aerober Stoffwechsel. Sich an das Nierenmark nach innen hin anschließend haben wir den sogenannten Sinus renalis. Dieser Sinus renalis liegt genau am Nierenhilus und er beinhaltet einerseits das Nierenbecken, das Pelvis renalis genannt wird, und dieses Nierenbecken verengt sich dann nachher zum Ureter, welcher nachher den Harn zur Harnblase transportiert. Zum anderen ist eben dieser Nierenhilus und Sinus renalis die Eintrittsstelle für die Arteria renalis, welche die Niere mit Blut versorgt, und die Austrittsstelle der Vena renalis zum anderen, welche das venöse Blut aus der Niere abführt. Die Niere ist insgesamt sehr stark durchblutet. Der renale Blutfluss beträgt zwischen einem und 1,2 Litern pro Minute. Dies macht etwa 20 bis 25 % des Herzzeitvolumens aus. Also ein erheblicher Teil des Herzzeitvolumens wird durch die Nieren gepumpt. Wichtig zu differenzieren vom Blutfluss ist der renale Plasmafluss. Der ergibt sich aus dem Blutfluss minus dem Hämatokrit, also minus die zellulären Bestandteile des Blutes von etwa 0,4, und damit kommen wir auf einen renalen Plasmafluss von etwa 600 ml pro Minute. Die kleinste Baueinheit der Niere ist das sogenannte Nephron. Hier sind zwei Nephrone exemplarisch in dieser Abbildung dargestellt. Das Nephron wiederum gliedert sich in ein Nierenkörperchen, das sind die kleinen Kreise in der Abbildung, und das Nierenkörperchen ist hier auch vergrößert in dem Rechteck dargestellt. Dieses besteht zum einen aus einem zuführenden Gefäß, welches am Kapillar, am Gefäß in das Nierenkörperchen eintritt und dort ein Kapillarknäuel bildet. Nachdem das Blut dieses Kapillarknäuel durchlaufen hat, verlässt es durch ein abführendes Gefäß, durch ein Vas efferens am Gefäßpol eben das Nierenkörperchen. Dieses Gefäßknäuel nennt man auf Englisch auch Tuft oder ursprünglich auch Glomerulus. Glomerulus war ursprünglich eben die Bezeichnung nur für dieses Gefäßknäuel, ist aber mittlerweile auch eine Bezeichnung geworden für das Nierenkörperchen, also für das gesamte Nierenkörperchen, denn dieses besteht nicht nur aus dem Gefäßknäuel, sondern auch noch aus der sogenannten Baumannschen Kapsel. Diese Baumannsche Kapsel kann man sich vorstellen wie eine Art Luftballon, in den sich das Gefäßknäuel eingestößt hat, also wie eine Art Stein, der sich in einen Luftballon hineindrückt. Dadurch ergibt sich zum einen eine Membran der Baumannschen Kapsel nach außen hin, eine Abgrenzung nach außen zum Interstitium hin, und zum anderen eine Membran, eine Abgrenzung zum Gefäßknäuel selber hin, eine Art doppelte Membran. Zwischen diesen Membranen befindet sich der Baumannsche Kapselraum und am Harnpol geht dieser Baumannsche Kapselraum über in das Tubulussystem der Niere. Der eigentliche Filtrationsprozess findet nun statt von diesem Gefäßknäuel in den Baumannschen Kapselraum und von dort in das Tubulussystem. Das Tubulussystem ist der zweite große Teil des Nephrons und man kann sich dieses Tubulussystem eigentlich vorstellen als einen ganz lang gezogenen Schlauch, welcher durch Nierenrinde und Nierenmark in einer ganz bestimmten Anatomie läuft. Und zwar bildet er zunächst eine Art Schleife ins Nierenmark, die sogenannte Henle-Schleife, steigt wieder in die Nierenrinde auf und mündet dort in ein sogenanntes Sammelrohr, in das mehrere verschiedene Nephrone mit ihren Tubulussystemen münden. Und diese Sammelrohre verlaufen zum Nierenmark und geben dann den Harn in den Ureter, ins Nierenbecken und dann später in den Ureter ab, sodass er ausgeschieden werden kann. Im Tubulussystem, das ist eben nicht ganz so einfach wie ein Schlauch, finden komplexe Resorptions- und Sekretionsmechanismen statt. Das heißt, das ursprüngliche Filtrat wird stark verändert. Es gibt verschiedene Arten von Nephronen. Es gibt oberflächliche und tiefe Nephrone. Oberflächliche Nephrone haben ihre Nierenkörperchen subkapsulär und ihre Henle-Schleife geht kaum in das Nierenmark hinein und geht nur bis zur Rinden-Mark-Grenze oder nur bis ins äußere Mark. Die tiefen Nephrone hingegen besitzen Henle-Schleifen, die bis ganz nach unten zur Papille, also bis ganz nach unten hin ins Nierenmark verlaufen, und ihre Nierenkörperchen sitzen auch am Nierenmark, also weiter, also etwas tiefer als die der oberflächlichen. Deswegen nennt man sie auch juxtamedulläre Nierenkörperchen. Von den 600 ml an Plasmafluss, die pro Minute durch die Niere fließen, werden etwa 125 ml filtriert. Den Anteil des Filtrats an dem renalen Plasmafluss bezeichnet man auch als Filtrationsfraktion und die beträgt etwa 20 %. Rechnen wir das nun auf einen gesamten Tag hoch, so filtriert die Niere 180 Liter Primärharn pro Tag. Wir scheiden aber ja nicht 180 Liter an Urin am Tag aus, sondern im Tubulussystem werden 99 % dieser 180 Liter wieder rückresorbiert, sodass nur in etwa 1 ml pro Minute an Harn gebildet wird. Wenn man dies wieder auf einen Tag hochrechnet, so kommen wir auf eine Harnausscheidung von 1,5 bis 2 Litern pro Tag. Werfen wir nun einen näheren Blick auf die Gefäßarchitektur der Niere. Wie wir bereits festgestellt haben, tritt am Nierenhilus die Arteria renalis in die Niere ein. Dort spaltet sie sich auf in Arteriae interlobares, sogenannte Lappenarterien. Hiervon abgehend haben wir kleinere Arteriae arcuatae, also bogenförmige Arterien, welche an der Grenze zwischen Rinde und Mark verlaufen. Hier sehen wir sie an der Grenze zwischen Außenstreifen und Rinde abgehend von dies...

einzelnen Bestandteilen der Niere beschäftigen danach werden wir näher uns näher beschäftigen mit dem Aufbau des nierenkörperchens und näher eingehen auf die gefäßarchitektur der am Schluss werden wir noch einmal näher zu sprechen kommen auf das tubulussystem der Niere beginnen wir also mit den Funktion

der Niere was ist denn was sind denn die Aufgaben welche die Niere menschlichen Körper erfüllt die Niere liegt im retroperitonealraum und ist paarig angelegt sie ist essentiell für den Wasser und Elektrolythaushalt im menschlichen Körper sie reguliert die vermehrte oder verminderte Ausscheidung

von Flüssigkeit und die vermehrte oder verminderte Ausscheid Einzel Elektrolyte sodass die hömostase im Körper erhalten bleibt darüber hinaus ist die Niere extrem wichtig bei der Ausscheidung von Endprodukten des Stoffwechsels hier sei zum einen der harhnstoff genannt oder die harhnsäure welche wichtig sind um

Stickstoff zu eliminieren und zum anderen ist die Niere äußerst wichtig bei der Elimination von körperfemdstoffen also von Medikamenten beispielsweise welche im Körper Meter mehr oder weniger metabolisiert werden und häufig renal über den Hahn ausgeschieden werden müssen zusätzlich hat die Niere eine

Kernfunktion im säurebasehaushalt denn über die Niere können vermehrt oder vermindert Säuren bzw Basen ausgeschieden werden damit kann die Niere aktiv in den surebasaushalt einerseits eingreifen und auf eine Azidose oder Alkalose im anderen Fall reagieren daneben ist die Niere auch

noch nicht nur nicht nur eben filtrationsorgan sondern auch noch ein endokrines Organ endokrin bedeutet in diesem Fall ein Hormon bildendes Organ denn in der Niere werden einmerseits das eritopoitin EPO und zum anderen das calzitriol das 125 dihydroxy Vitamin D3 gebildet beide

haben systemische Auswirkung schauen wir uns also nun anatomisch den Aufbau der etwas näher an in der Abbildung sehen wir sie schematisch dargestellt die nähere gliedert sich in eine äußere Rinde hier im hellen Grauton und in ein inneres innengelegenes nierenmk das Mark

wiederum können wir einteilen in ein inneres Mark und in ein äußeres Mark dieses nennt man auch Innenzone bzw Außenzone die Außenzone wiederum können wir unterteilen in einen innengelegenen innenstreifen und in einen außengelegenen außenstreifen im Nierenmark findet vornehmlich anerober Stoffwechsel statt

und in der Nierenrinde im Gegensatz dazu vornehmlich eroberstoffwechsel sich an das Nierenmark nach innen hin anschließend haben wir den sogenannten Sinus renalis dieser Sinus renalis liegt genau am nierenhilus und er beinhaltet einerseits das Nierenbecken das pelvis renalis oder

genannt und dieses Nierenbecken verengt sich dann nachher zum Ureter welcher nachher den han zur Harnblase transportiert zum anderen ist eben dieser nierenhilus und Sinus renalis die Eintrittsstelle für die Arteria renalis welche die Niere mit Blut versorgt und die Austrittsstelle der venarenalis zum

anderen welche das venöse Blut aus der Niere abführt die Niere ist insgesamt sehr stark durchblutet der renale Blutfluss beträgt zwischen einem und 1,2 l pro Minute dies macht etwa 20 bis 25 % des herzzeitvolumens aus also ein erheblicher Teil des herzzeitvolumens

wird durch die Nieren gepumpt wichtig zu differenzieren vom Blutfluss ist der renale plasmafluss der gibt sich aus dem Blutfluss minus den hematokrit also minus die zellulären Bestandteile des Blutes von etwa 0,4 und damit kommen wir auf einen renalen

plasmafluss von etwa 600 pro Minute die kleinste Baueinheit der Niere ist das sogenannte nephron hier sind zwei Nephrone exemplarisch in dieser Abbildung dargestellt das nephron wiederum gliedert sich in ein Nierenkörperchen das sind die kleinen Kreise in der Abbildung und das Nierenkörperchen ist

hier auch vergrößert in dem Rechteck dargestellt dieses besteht zum ein aus einem zuführenden Gefäß welches am am kapillar am Gefäß in das Nierenkörperchen Eintritt und dort ein kapillarkneul bildet nachdem das Blut dieses kapillarkneul durchlaufen hat verlässt es durch ein abführendes Gefäß durch ein

wars efferenz am gefäßpol eben das Nieren Körperchen dieses gefäßkneul nennt man auf Englisch auch Taft oder ursprünglich auch Glomerulus glomerodus war ursprünglich eben die Bezeichnung für nur für dieses gefäßkneul ist aber mittlerweile auch eine Bezeichnung geworden für das Nierenkörperchen also

für das gesamte Nierenkörperchen denn dieses besteht nicht nur aus dem Gefäß knul sondern auch noch aus der sogenannten baumenschen Kapsel diese baumensche Kapsel ist kann man sich vorstellen wie eine Art Luftballon in D sich das gefäßkneäul ein eingestöbt hat

also wie eine Art Stein der sich in einen Luftballon hineindrückt dadurch ergibt sich zum einen eine Membran der bumenschenkapsel nach außen hin eine Abgrenzung nach außen zum interstizium hin und zum anderen eine Membran eine Abgrenzung zum gefäßkneu selber hin eine

Art doppelte Membran zwischen diesen Membran befindet sich der bomensche kapselraum und am harhnpol geht dieser bomensche kapselraum über in das tubulussystem der Niere der eigentliche Filtrationsprozess findet nun statt von diesem gefäßkneul in den benschen kapselraum und von dort

in das tubulussystem das bystem ist der zweite große Teil des Nephrons und man kann sich dieses tubulussystem eigentlich vorstellen als ein ganz lang gezogenen Schlauch welcher durch Nierenrinde und Nierenmark in einer ganz bestimmten Anatomie läuft und zwar bildet er zunächst eine Art

Schleife ins Nierenmark die sogenannte hähnlische Schleife steigt wieder in die Nierenrinde auf und mündet dort in ein sogenanntes Sammelrohr in das mehrere verschiedene nefrone mit ihren tubulussystem münden und diese Sammelrohre verlaufen zum Nierenmark und geben dann den Hahn in den uretter ins

Nierenbecken und dann später in den Ureter ab sodass er ausgeschieden werden kann im tubulussystem das ist eben nicht ganz so einfach wie wie ein wie ein Schlauch finden komplexe resorptions und sekretionsmechanismen statt das heißt das ursprüngliche Filtrat wird stark

verändert es gibt verschiedene Arten von nephron es gibt oberflächliche und Tiefe nefrone oberflächliche nefrone haben i Nierenkörperchen subkapsulär und ihre hählische Schleife geht kaum in das Nierenmark hinein und geht nur bis zur rindenmkgrenze oder nur bis ins äußere

Mark die tiefen nefrone hingegen besitzen hählische schleifen schleifen die bis ganz nach unten zur Papille also bis ganz nach unten hin ins Nierenmark verlaufen und ihre Nierenkörperchen sitzen auch an der Nierenmark also weiter also etwas tiefer als die der

oberflächlichen deswegen nennt man sie auch juxter meduläre Nierenkörperchen von den 600 ml an plasmafluss die pro Minute durch die Niere fließen werden etwa 125 ml filtriert den Anteil des Filtrats an dem renalen plasmafluss bezeichnet man auch als filtrationsfraktion und die beträgt

etwa 20%. rechnen wir das nun auf einen gesamten Tag hoch so filtriert die Niere 180 l Primärharn pro Tag wir scheiden aber ja nicht 180 l anurin am Tag aus sondern im tubulussystem werden 99% dieser 180 l wieder rückresorbiert

sodass nur in etwa 1 ml pro Minute an Hahn gebildet wird wenn man dies wieder auf einen Tag hochrechnet so kommen wir auf einen auf einen auf einen Hahn auf eine Hahn acheidung von 1,5 bis 2 l pro

Tag werfen wir nun einen näheren Blick auf die gefäßarchitektur der Niere wie wir bereits festgestellt haben tritt am Nieren Hilus die Arteria renalis in die Niere ein dort spaltet sie sich auf in Arterie interlobaris sogenannte lappenarterien hiervon abgehend haben

wir kleinere Arterie aquuate also Bogen förmige Arterien welche an der Grenze zwischen Rinde und Mark verlaufen hier sehen wir sie an der Grenze zwischen aßenstreifen und Rinde abgehend von diesen Arterie aquuate finden wir Arterie interlobularis also Läppchen Arterien welche wiederum übergehen in

der in die Vasa afferentia also die zuführenden Gefäße diese zuführen zuführenden Gefäße heißen so weil sie zum Glomerulus selber verlaufen und im Glomerulus entsteht aus diesen zuführenden Gefäßen das kapillarkneu nach dem kapillarknoll haben wir am gefäßpol der Nierenkörperchen das abführende Gefäß

das wars efferenz nun ist es so dass bei den subkapsulären nephron sich an dieses war efferenz ein kapillarplexus in der Nierenrinde anschließt bevor das Blut in die venösen in die größeren Venen mündet bei den juxter medulären neronen wiederum ist es so dass aus den vas Vasa

efferenti aus den abführenden Gefäßen die sogenannten vaser rekter entstehen diese vas rekter sind gerade Gefäße welche schnurstraaks in das Nierenmark absteigen von dort steigen Sie dann machen Sie dann eine Art Bogen und steigen als venöse Gefäße wieder aus dem

Nierenmark auf und münden in die in die venösen Gefäße wie beispielsweise die Vene interalobularis oder veneakuate welche sich dann schlussendlich zur ven renalis vereinigen und die Niere verlassen diese vasarekter verlaufen genau parallel und in enger räumlicher Beziehung dies wird

nachher wichtig wenn wir über die harhnkonzentrierung der Niere sprechen insgesamt besitzt die Niere einen sehr hohen Sauerstoffverbrauch von etwa 18 ml pro Minute dem gegenüber steht die besonders hohe Durchblutung allerdings ist die Durchblutung der Niere nicht nur so hoch weil sie so

einen hohen Sauerstoffverbrauch hat sondern damit sie die filtrationsfunktion erfüllen kann das heißt die venöse Sättigung die venöse Sauerstoffsättigung in der Niere in der venarinalis ist mit 90% immer noch höher als im restlichen Körper werfen wir nun zuletzt noch einen

näheren Blick auf das tubulussystem das sehen wir in der rechten Abbildung starten wir be beim glumerulus nach dem glumerulus verlässt das primärfiltrat die Niere in den sogenannten proximalen Tubulus dieser proximale Tubulus teilt sich auf in eine in einen gewundenen Teil in eine pas

konvoluta und in einen geraden Teil eine sogenannte pas rekta die paskonvoluta findet sich noch in der Nierenrinde und die pas rekta steigt Richtung Nierenmark hinab daran schließend finden wir an der in der sogenannten hähnlischen Schleife den dünnen absteigenden Schenkel der

hähnlischen Schleife dieser ist hier ein hellgrau dargestellt bei den oberflächlichen neevronen geht dieser dieser dieser dünne absteigende hählische Schleife nun über in den distalen Tubulus dieser gliedert sich wieder in eine pas rekta und in eine paskonvoluta in einen gewundenen teil

anschließend finden wir einen sogenannten verbindungstubulus bevor dieser in das Sammelrohr mündet das Sammelrohr steigt dann wiederum in das Nierenmark hinab und entlässt den haarn im Sinus renalis in das Nierenbecken mehrere Nephrone ungefähr Zeh münden in ein Sammelrohr bei den tiefen Nephronen

sieht die Architektur nun ein kleines bisschen anders aus hier haben wir nicht nur einen dünnen absteigenden teil der hählichischen Schleife sondern auch einen dünnen aufsteigenden Teil der hählischen Schleife bevor der dieser dünne Abschnitt des tubulussystems der hier auch wieder in hellgrau dargestellt

ist übergeht in den distalen Tubulus mit seiner pasrekta eine weitere anatomische Besonderheit des distalen Tubulus ist dass seine pasrekter an ihrem Ende noch einmal Kontakt aufnimmt mit genau dem Nierenkörperchen aus dem es das ultrafiltrat erhält und hier bildet es

eine spezielle Struktur die sogenannte makul denensa die nachher wichtig wird wenn wir über die Regulation der Filtration und der Durchblutung der Niere sprechen was haben wir also gelernt wir haben gelernt dass die Niere wichtige Funktion erfüllt hinsichtlich des Wasser

und des Elektrolythaushalts sie ist wichtig dafür dass die Homöostase verschiedener Elektrolyte und des des globalen Wasservolumens im Körper aufrechtterhalten werden kann und dies macht sie indem sie eben vermehrt Elektrolyte oder Wasser ausscheidet zudem ist sie wichtig zur Ausscheidung von Stoffwechsel

Endprodukten wie hahnstoff oder hahnsäure oder auch zur Ausscheidung von Fremdstoffen wie metabolisierten Medikamente Medikamenten die über den Hahn ausgeschieden werden sie spielt eine Rolle bei der Regulation des säurebasehaushalts und hat bestimmte endokrine Funktion weil sie auch gleichzeitig ein hormonbildendes Organ

ist wir haben gesehen dass sich die Niere in eine äußere gut durchblutete Rinde und in eine ein weniger gut durchblutetes Inneres Mark aufteilen lässt wir haben uns beschäftigt mit dem Aufbau eines Nephrons in die bomensche Kapsel gefäßkneul und näher beschäftigt

mit dem Aufbau des tbulussystems darüber hinaus haben wir die gefäßarchitektur der Niere kennengelernt und hierbei die Besonderheiten gesehen dass die Niere vor dem gefäßkneäul das wars afferenz besitzt nach dem gefäßknoll das war es efferenz und gerade ins Nierenmark

absteigende vaser rekta ich hoffe ihnen hat dieser Vortrag gefallen und ich bedanke mich ganz herzlich für das Zuhören und bis zum nächsten Mal tschüss [Musik]