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Renale Ausscheidung von Arzneistoffen über den Urin

Inhaltsübersicht:
Tubulusapparat
Glomeruläre Filtration
Tubuläre Rückresorption
Tubuläre Sekretion

 

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Tubulusapparat

Der Tubulusapparat ist mehrere Kilometer lang Die größte Bedeutung bei der Ausscheidung (Elimination) von Arzneistoffen haben die Nieren (Renes). Die meisten Arzneimittel werden über den Urin wieder ausgeschieden.

Das Herausfiltern des Arzneistoffes aus dem Blut spielt sich hauptsächlich in den Nierentubuli ab. Die Nierentubuli kann man sich als einfache Rohre vorstellen. Sie bestehen aus dicken und dünnen Abschnitten und Schleifen, genauer dem proximalen Tubulus, der Henle-Schleife und dem distalen Tubulus. In ihrer Gesamtheit beträgt die Länge des Tubulussystems in beiden Nieren mehrere Kilometer. Der Sinn dieses Systems besteht darin, die Passage des Primärharns durch die Niere zu verlängern. So können Stoffe, die nicht ausgeschieden werden sollen, in das Blut zurückresorbiert werden. Die einzelnen Abschnitte im Tubulusapparat haben sich dabei auf bestimmte Substanzen spezialisiert. Andere Stoffe, die der Körper nicht mehr braucht, oder die schädlich sind, bleiben im Primärharn. Wie das genau funktioniert finden Sie hier beschrieben (Tubulusapparat).

 

Die Ausscheidung verläuft unterschiedlich

Der Ausscheidungsprozess kann über drei verschiedene Mechanismen ablaufen, die glomeruläre Filtration, die tubuläre Rückresorption und die tubuläre Sekretion. Welcher letztendlich vorherrscht, hängt vom jeweiligen Medikament ab, z.B. unterliegen Penicilline vorwiegend der aktiven, tubulären Sekretion. Es ist aber auch möglich, dass alle Mechanismen gleichzeitig und in gleichem Umfang ablaufen.

 

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Glomeruläre Filtration

Nierenkörperchen mit Glomerulus
1 = innere Wand der Bowman-Kapsel
2 = äußere Wand der Bowman Kapsel
3 = Glomerulums
4 = Gefäßpol
5 = Harnpol

Der ankommende Arzneistoff wird im Glomerulus aus dem Blut herausfiltriert und gelangt so in den Primärharn. Der Glomerulus ist ein Gefäßknäuel, dass in eine Kapsel gestülpt ist. Zusammen bilden sie das Nierenkörperchen. Von diesen Nierenkörperchen, die sich alle im Bereich des Nierenmarks befinden, besitzt jede menschliche Niere etwa eine Million Stück. Die Nierenkörperchen sind ein kugeliges Gebilde. Sie bestehen aus einer Kapsel (Bowman-Kapsel), die eine innere und eine äußere Wand besitzt. In die Bowman-Kapsel eingestülpt befindet sich ein feines Kapillarknäuel, der Glomerulus. Alle Blutbestandteile, die durch die feinen Poren des Glomerulus passen, werden hier aus dem Blut gedrückt und gelangen so in den Zwischenbereich der Bowman-Kapsel. Von dort gelangt diese Flüssigkeit, die Primärharn genannt wird, in den Tubulusapparat (siehe oben). Eine genaue Darstellung dieser Filtration finden Sie im Bereich MedizInfo®Urologie: Nierenkörperchen.

 

Große Moleküle bleiben im Blut

Die Poren des Glomerulus sind so klein, dass größere Moleküle im Blutstrom zurückgehalten werden, während die kleineren dem Blut entzogen werden. Auf diese Weise sinkt die Konzentration des Medikamentes kontinuierlich ab.

 

Binden sich im Blut Arzneistoffe an Eiweiße, können sie nicht ausgeschieden werden

Einige Arzneimittel, z.B. Benzodiazepine oder Antikoagulantien vom Dicoumarol-Typ, besitzen eine hohe Anziehungskraft (Affinität) zu den im Blut befindlichen Proteinen (Eiweiße). Durch diese Eiweißbindung erhält das Arzneistoffmolekül eine Größe, die nicht mehr durch die Poren der Glomeruli hindurchpassen. Der Arzneistoff wird nicht aus dem Blut herausgefiltert, solange diese Bindung besteht. Sobald diese Bindung gelöst ist, kann auch die Ausscheidung über die Niere erfolgen. Gelöst wird die Bindung meistens, wenn die Konzentration des Medikamentes im Blut sinkt und ein "Nachschub" zur Erhaltung des Gleichgewichts nötig ist. Der Grund, warum man das Arzneimittel so geschaffen hat, dass es eine Bindung mit einem Eiweiß eingeht, ist eine Speicherfunktion. So lange Arzneistoff und Eiweiß aneinander gebunden sind, bleibt das Arzneimittel ohne Wirkung. Ein Teil des Medikamentes bleibt durch diese Bindung unwirksam bis es bei Konzentrationsabfall vom Eiweiß befreit wird und seine Wirkung wieder unblockiert entfalten kann.

 

Die Löslichkeit des Arzneistoffes spielt bei der glomerulären Filtration keine Rolle. Ein wasserlöslicher Stoff wird genauso gut filtriert wie ein eher fettlöslicher.

 

Eiweiße im Urin deuten auf eine Nierenschädigung hin

Der "Siebeffekt" der Glomeruli lässt sich auch diagnostisch nutzen. Kommt es zu einer Schädigung der Glomeruli, z.B. bei einer Nierenentzündung (Nephritis), so vergrößern sich die Poren und es werden auch große Moleküle, wie das Eiweiß Albumin, durchgelassen, welches dann mit dem Urin ausgeschieden wird. Der Nachweis von Eiweißstoffen im Urin deutet dann auf eine Schädigung des Filtersystems hin.

 

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Tubuläre Rückresorption

Nur 1 Prozent der ausgepressten Flüssigkeit wird ausgeschieden

Würden wir den Primärharn, der aus den Glomeruli gepresst wurde, vollständig ausscheiden, so würden wir auf der Stelle "vertrocknen". Der Primärharn enthält zwar kaum noch Zellen und Eiweiße, aber dafür den gesamten "Rest" des Blutes, das Blutplasma. Diese Flüssigkeit wird durch das komplexe Tubulussystem geleitet, wo sie immer wieder gefiltert und ein Großteil zurück in das Blut aufgenommen wird. Am Ende wird nur noch etwa ein Prozent des Primärharn als Urin ausgeschieden.

 

Die Konzentration des Arzneistoffes im Blut sinkt kontinuierlich ab

Durch die Rückresorption des Wassers vom Primärharn zurück in den Blutstrom kommt es zu einer Konzentrationserhöhung von Arzneistoffen, die sich im Harn befinden. Es hat sich ein Konzentrationsgefälle in Richtung Blut gebildet, das wieder ausgeglichen werden muss. Der Unterschied in der Konzentration des Arzneistoffs zwischen Harn (hoch) und Blut (niedrig) sorgt dafür, dass der Arzneistoff wieder in das Blut zurück gelangt. Meistens erfolgt dies durch passive Diffusion. Durch den Ausgleich wird immer ein Teil des Arzneistoffes ausgeschieden und ein gleicher Teil bleibt im Blut. Durch die wiederholte Filtration sinkt die Konzentration des Arzneimittels im Blut kontinuierlich ab. Bei Arzneistoffen, die die Tubuluswand nicht durchdringen können, bleibt das Konzentrationsgefälle bestehen. Sie werden direkt ausgeschieden.

 

Fettlösliche Stoffe werden leicht rückresorbiert

Die meisten Arzneistoffe werden auf passivem Wege rückresorbiert. Dies geschieht in Abhängigkeit von deren Löslichkeitseigenschaften, ihrem pH-Wert und dem pH-Wert des Urins. Fettlösliche Stoffe durchdringen besonders leicht die Gefäßwand der Tubuli und werden bevorzugt rückresorbiert. Wasserlösliche Substanzen dagegen werden nicht oder nur schlecht über die Tubuli zurück in das Blut aufgenommen.

 

Die Ausscheidung ist abhängig vom pH-Wert

Die Rückresorption ist auch abhängig vom pH-Wert. Ist der Urin sauer (niedriger pH-Wert), werden bevorzugt basische Substanzen ausgeschieden. Ist der Urin basisch, werden leichter saure Substanzen ausgeschieden. Wegen dieser pH-Abhängigkeit, kann man bei Vergiftungen gezielt über eine Ansäuerung oder eine Alkalisierung des Harns eine Entgiftung herbeiführen. Beispielsweise handelt es sich bei Alkaloiden um basische Substanzen, die dementsprechend durch eine Ansäuerung des Harns schneller aus dem Körper eliminiert werden können. Umgekehrt wird bei einer Vergiftung mit Barbituraten, die saure Eigenschaften besitzen, der Urin alkalisiert, um den Entgiftungsprozess voranzutreiben.

 

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Tubuläre Sekretion

Aktive Filter schleusen das Arzneimittel aus dem Blut

Bei dieser Art der Ausscheidung handelt es sich um einen aktiven Vorgang. In der Gefäßwand der proximalen Tubuli (siehe oben) befindet sich ein spezieller Transportmechanismus. Dieser sorgt dafür, dass z.B. Penicilline unabhängig vom Konzentrationsgefälle in den Harn abgeben werden. Das bedeutet, dass die Konzentration des Arzneistoffes im Blut geringer ist als im Harn und trotzdem noch mehr von der Substanz in den Harn abgegeben wird. So steigt die Konzentration des Medikamentes im Harn weiter an. Das Medikamente wird ausgeschieden.

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Elimination - Ausscheidung von Arzneimitteln

 




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