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Nieren von Innen: Tubulusapparat

Der Primärharn wird in ein komplexes System aus Kanälchen geleitet

Würden wir den Primärharn, der aus den Nierenkörperchen gepresst wird, 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 ein komplexes System aus Kanälchen 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 ausgeschieden.

 

Die Kanälchen des Tubulusapparates sind mehrere Kilometer lang

Jedes Nierenkörperchen mündet am Harnpol in einen Tubulusapparat. Tubulusapparat und Nierenkörperchen zusammen werden als Nephron bezeichnet. Das Nephron bildet die eigentliche funktionelle Einheit der Nieren. Die Tubuli darf man sich nicht einfach als plumpe Rohre vorstellen. Jeder für sich bildet im Rindenlabyrinth ein System von gewundenen dicken und dünnen Abschnitten und Schleifen, deren Gesamtheit in beiden menschlichen Nieren mehrere Kilometer beträgt.

 

Nierenkörperschen und Tubulusapparat bilden zusammen das Nephron. Entsprechend ihren Funktionen sind die einzelnen Abschnitte des Tubulusapparates auch an verschiedenen Stellen angeordnet. Der gleich an das Glomerulum anschließende Tubulus wird proximaler Tubuls genannt. Proximal bedeutet "in der Nähe". Er verläuft in der Nierenrinde, und ist stark geschlängelt. Er schließt mit einem geraden Teil ab, das sich im Nierenmark befindet und stark von Blutgefäßen umschlungen ist. An den proximalen Tubulus schließt sich die sogenannte Henle-Schleife an. Dieser Teil des Tubulus befindet sich ebenfalls im Bereich des Nierenmarks. Die Henle-Schleife ist ein sehr dünnes Kanälchen, das einen absteigenden und einen aufsteigenden Ast hat. Der aufsteigende Ast reicht zurück bis fast zum Nierenkörperchen. Dort geht die Henle-Schleife in den distalen Tubulus über, der wieder etwas dicker ist. Distal bedeutet "weiter entfernt gelegen". Der distale Tubulus hat wiederum einen kurzen geraden Anteil. Danach schlängelt sich auch der distale Tubulus, wobei der im Bereich des Gefäßpols die zuleitende Arterie (Vas afferens) des Nierenkörperchens berührt. In diesem Bereich befindet sich der juxtaglomeruläre Apparat.

 

Der Tubulusapparat ist ein Filter zur Rückresorption wichtiger Stoffe.

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.

 

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Der distale Tubulus mündet in ein Sammelrohr, wobei immer mehrere Tubuli in einem Sammelrohr enden. Die Sammelrohre führen den Harn in das Nierenbecken weiter. Von da an wird der Harn Sekundärharn genannt. Vom Nierenbecken aus gelangt der Sekundärharn über die Harnleiter in die Harnblase. Das Volumen des Sekundärharns beträgt nur noch etwa ein Prozent des Volumens des Primärharns. Die Rückresorption von Flüssigkeit findet vorwiegend im distalen Tubulus und im Sammelrohr statt. Sie wird gesteuert durch das Hormon Adiuretin (ADH). Fehlt dieses Hormon oder ist es nicht in ausreichender Menge vorhanden, so entsteht die Krankheit Diabetes insipidus, bei der die Betroffenen täglich bis zu 20 Liter Flüssigkeit ausscheiden.

 

Bei der aktiven Filtration werden Substanzen aus dem Blut direkt in den Tubulus abgegeben.

Im Blut gelösten Substanzen gelangen nach der Filtration in den Nierenkörperchen in den Primärharn. Das ist aber nicht die einzige Möglichkeit, wie Substanzen vom Blut in den Tubulus gelangen können. Auch durch aktive Filtration im Bereich der Nierentubuli können Substanzen aus dem Blut in den Harn gelangen. Dazu ein Beispiel: Sie essen eine Mahlzeit, deren Hauptbestandteil eine große Menge Fleisch ist (z. B. die leckere Grillplatte beim Griechen). Bei der Verarbeitung und Verstoffwechselung von Fleisch wird sehr viel Harnsäure produziert. Warum das so ist, können Sie hier nachlesen. Die Harnsäure muss ausgeschieden werden, weil der Körper sie nicht verwerten kann. Durch die Filtration im Nierenkörperchen wird aber nicht die gesamte Harnsäure aus dem Blut gelöst. Deshalb wird auch aus dem Blut auch Harnsäure direkt in den Tubulus abgegeben.

 

Aktive Filtration beschleunigt die Ausscheidung.

Dieser Vorgang nennt sich aktive oder tubuläre Sekretion. Mit Hilfe der tubulären Sekretion wird hauptsächlich die schnelle Ausscheidung von körperfremden Stoffen gewährleistet. Dazu gehören z. B. auch Medikamente wie Penizillin und andere Substanzen. Auch körpereigene Abbauprodukte wie die oben erwährte Harnsäure, Harnstoff, Ammoniak und andere werden so beschleunigt ausgeschieden.

 

Carrier-Systeme transportieren bestimmte Stoffgruppen. Ihre Kapazität ist begrenzt.

Die Ausscheidung von Medikamenten wird mit Hilfe von aktiven Transportern oder Carrier gewährleistet. Diese Carrier sind nicht spezifisch für ein bestimmtes Medikament. Ein Carrier nimmt alle zu einer bestimmten Gruppe chemischer Elemente gehörenden Substanzen auf. Wenn nun im Körper die Abbauprodukte von zwei Medikamenten ausgeschieden werden müssen, die zur gleichen Gruppe gehören, z. B Säuren, dann werden sie vom gleichen Carrier aus dem Blut in den Tubulus transportiert. (Ähnlich wie ein Kühlwagen. Der transportiert gekühlte Nahrungsmittel, egal, ob es sich dabei um Eis oder um Gefriergemüse oder frischen Fisch handelt.) Dabei kann es vorkommen, dass die Gesamtmenge der Abbauprodukte die zur Verfügung stehende Kapazität der speziellen Carrier übersteigt. (Es müssen mehr gekühlte Nahrungsmittel transportiert werden, als Kühlwagen zur Verfügung stehen.) Dann bleiben Abbauprodukte übrig, die weiter mit dem Blut im Körper zirkulieren. Bei Medikamenten kann dies dazu führen, dass sich die Wirkung verstärkt und dass zwischen verschiedenen Medikamenten eine Wechselwirkung eintritt. Das muss dann über eine Dosisanpassung verändert werden. Zirkuliert bei der oben erwährten Harnsäure ein ständiger Überschuss im Blut, so kann sie sich in Gelenken ablagern und zur Gicht führen.

 

Lebenswichtige Substanzen werden rückresorbiert.

Viele Substanzen, die im Primärharn enthalten sind, werden vom Körper benötigt. Deshalb müssen sie in das Blut zurückgeholt werden. Man sagt dazu Rückresorption. Zu den Substanzen, die rückresorbiert werden gehören z. B. Elektrolyte wie Natrium, Kalium, Kalzium, Chlorid und Bikarbonat. Auch Kohlenhydrate und Aminosäuren werden rückresorbiert. Bei den Elektrolyten werden die einzelnen Ionen jeweils passiv von einer geringen Menge Wasser "verfolgt", das sich an das Ion anhängt. So gelangt zwei Drittel des Wassers im Primärharn wieder zurück ins Blut.

 

Passive Transporte

Das willenlose nachfolgen des Wassers ist charakteristisch für passive Transportprozesse bei der Rückresorption. Ein weiterer passiver Transport erfolgt bei den Cl-Ionen. Sie folgen über weite Strecken passiv den Na-Ionen, weil sie ein elektrisches Gegenstück sind.

 

Aktive Transporte

Ein aktiver Transportprozess unterscheidet sich vom passiven Transport, weil der Durchtritt eines Stoffes durch eine Membran nur dann funktioniert, wenn ein Stoffaustausch stattfindet. Dieser Stoffaustausch wird auch als Pumpmechanismus bezeichnet. Ein Beispiel ist die Natrium-Wasserstoff-Pumpe, bei der ein H-Ion (Wasserstoff), dass in den Harn abgegeben wird, gleichzeitig ein Na-Ion (Natrium) in die Zelle aufgenommen wird.

 

Die Rückresorption von Aminosäuren und Glukose ist begrenzt.

Bei der Rückresorption von Aminosäuren und Glukose kann nur eine bestimmte Menge rückresorbiert werden. Diese Stoffe unterliegen einem Schwellenwert. Übersteigt die Menge der im Primärharn gelösten Stoffe diesen Schwellenwert, so wird der Überschuss mit dem Harn ausgeschieden. Das geschieht z. B. auch bei Diabetes mellitus. Durch den Mangel an Insulin bei Diabetikern zirkuliert viel zu viel Glukose mit dem Blut. Bei Überschreitung des Schwellenwertes für Glukose von ca. 180 mg\dl wird dann Glukose mit dem Urin ausgeschieden.

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