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Niere
9.2.6 Der tubuläre Transport organischer Stoffe
proximaler Tubulus
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zentral für Rückresorption
2/3 des Wassers & NaCl, 95 % des Bikarbonats, ca. 100 % der Glukose & AS
treibende Kraft: elektrochemischer Na+-Gradient
o erzeugt durch Symportcarrier (Glukose, AS, Phosphat, org. Säuren)
o Antiportcarrier (Bikarbonat)
o elektrogene Carrier  lumennegatives Potenzial  Cl- aus Lumen gedrängt
 parazelluläre Resorption (= solvent drag) von Cl.
 lumenpositives Potenzial  parazelluläre Resorption von Kationen

Einstrom von Flüssigkeit aus Interstitium in peritubuläre Kapillaren durch
o Salz- & Wasserresorption aus Tubulus ↑  hydrostatischer Druck im Interstitium ↑
o Proteinkonzentration in Kapillaren ↑  onkotischer Druck in Kapillaren ↑
Glukose-Resorption
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frei filtriert
Glukose-Konzentration im Ultrafiltrat: 0,8-1,0 g/l
sekundär-aktiver Na+-Glukose-Symport (prox. Tubulus)
Schwellenwert: 1,8-2,0 g/l (= 10 mmol/l)  Glukosurie (Diabetes mellitus: osmotische
Diurese)
AS-Resorption
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vgl. Glukose
spezifische Transportsysteme für AS-Gruppen
Aminoazidurie (Ursachen: prärenal/renal)
kompetitive Hemmung der Resorption
Resorption von Peptiden & Proteinen
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Oligopeptide durch Hydrolasen zerlegt & resorbiert
tlw. komplette Proteine durch Endozytose
Proteinurie: > 150 mg/d
Natrium-Resorption
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in allen Nephronsegmenten resorbiert
1/3: prox. Tubulus durch sek.-aktive Transporte
Rest: parazelluläre Shunts & solvent drag (Na+ folgt Cl- durch interzelluläre Spalten; osm.
Druck im Tubulus ↓  Wasser strömt aus Tubulus, reißt gelöste Teilchen mit)
Regulation: spätdistaler Tubulus & Sammelrohr durch Aldosteron und ANF
Bikarbonat-Resorption
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
hauptsächlich im prox. Tubulus (Na+-H+-Antiporter)
Tubulus: H+ + HCO3-  H2O + CO2; CO2 diffundiert in Zelle, reagiert wieder zu HCO3. und H+
(Carboanhydrase)
HCO3- verlässt Zelle auf basolateraler Seite (Na+-HCO3—Symport, HCO3- - CO32- - Na+ Symport, HCO3- - Cl—Antiport)
Calcium-Resorption
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ca. 40 % der Ca2+-Ionen an Albumin gebunden  keine Filtration
restl. 60 %
o 2/3: prox. Tubulus
o 1/3: TAL & frühdistaler Tubulus unter Einfluss von Parathormon und Calcitriol (Ca2+Resorption ↑)
treibende Kraft: lumenpositives Potenzial durch Cl—Resorption
Phosphat-Resorption
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prox. Tubulus: Na+-Phosphat-Symport
Resorptionsrate: 80-95 %
Kalium-Resorption
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prox. Tubulus: 60-70 % (fast ausschließlich passiv durch Diffusion und solvent drag)
TAL: 25-35 % (Cotransport mit Na+ und Cl-)
distaler Tubulus & Sammelrohr
o passiv sezerniert (luminale K+-Kanäle)
o aktiv resorbiert (H+/K+-ATPase)
K+-Sekretion gesteigert bei:
o hohem Na+-Angebot im distalen Tubulus
o Aldosteron
o hohe K+-Zufuhr
Harnsäure-Ausscheidung
 prox. Tubulus: 90 % resorbiert, gegen Ende tlw. sezerniert
 Netto-Ausscheidung: 10 %
 Urat-Kristallbildung bei: hoher Harnsäurekonzentration, niedrigem pH
Harnstoff
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Aufbau des Konzentrationsgradienten
kleines, ungeladenes Molekül  freie Filtration
prox. Tubulus, TDL, papilläres Sammelrohr: gut permeabel (> 50 % resorbiert)
TAL, distales Konvolut, erstes Stück des Sammelrohrs: kaum permeabel (Wasserresorption
 Harnstoff-Konzentration ↑)
Rest des Sammelrohrs gut permeabel (s.o.)  verlässt Tubuluslumen  diffundiert entlang
des Konzentrationsgradienten erneut in dünnen Teil der HENLE-Schleife (Rezirkulation im
Nierenmark)

ca 40 % des resorbierten Harnstoffs ausgeschieden (Clearance abhängig von GFR &
Diurese/Antidiurese)
9.2.7 Die Harnkonzentrierung
Die HENLE-Schleife
Aufbau eines Konzentrationsgradienten


Konzentration des Harns kann zwischen 50 & 1200 mosmol/l variiert werden
25-30 % des filtrierten NaCl über Na+-K+-2Cl—Cotransport resorbiert

absteigender, wasserdurchlässiger Teil
o Wasser wird Tubulus entzogen & über Vasa recta abtransportiert
 Konzentration des Harns nimmt zur Papillenspitze hin zu

aufsteigender, wasserundurchlässiger Teil
o Na+-K+-2Cl—Cotransporter: Salz aus Tubulus in Interstitium (sichert dort hohe
Osmolarität)
 absteigendem Teil wird Wasser entzogen
 Transporter noch aktiver
 Osmolarität ↑
 intraluminale Konzentration im aufsteigenden Teil ↓
 Tubulusinhalt hypoton (Ende der HENLE-Schleife: 100 mosmol/l)
o Papillennähe: 1200-1400 mosmol/l
Das Gegenstromprinzip


haarnadelartiger verlauf der Kapillaren im Nierenmark
 Austausch von Wasser zwischen parallelen auf- und absteigenden Kapillaren
(aufsteigende Kapillaren erhalten Wasser aus absteigenden: fließt am Nierenmark vorbei)
Blut wird in Richtung Papillenspitze konzentriert und der Osmolarität des Interstitiums
angeglichen
Das distale Nephron
= distaler Tubulus + Sammelrohr

Feinabstimmung der Harnzusammensetzung (Regulation durch Aldosteron, ADH, ANF)

distaler Tubulus
o wasserdurchlässig
o Na+-Cl—Cotransporter (resorbieren 10 % des filtrierten NaCl)
 Cl- und K+ verlassen Zelle passiv
 Na+ aktiv über Na+-K+-ATPase


spätdistales Konvolut
o Aldosteron: Na+-Ionen im Austausch gegen K+- oder H+-Ionen resorbiert
o Cl- und Wasser folgen dem resorbierten Na+
o hypotoner Harn in aufsteigendem Teil der HENLE-Schleife gibt Wasser an Umgebung
ab  50 % des noch vorhandenen Wasser resorbiert
Verbindungsstück & Sammelrohr
o Na+ über Kanäle aus Lumen in Hauptzellen (basolateral: Na+-K+-Pumpe; K+ verlässt
Zelle durch luminale Kanäle)
o gesteigerte Na+-Resorption  gesteigerter K+-Verlust
o
o


ADH: Einbau von Aquaporinen in Sammelrohr (Wasser  Interstitium)
bei Fehlen von ADH: im distalen Nephron weiterhin NaCl resorbiert, Wasser kann
nicht folgen  Harn hypoton
Antidiurese (= Harnkonzentrierung): 1200-1400 mosmol/l Urin (4 x Plasmaosm.)
Diurese (= max. Wasserausscheidung): 50 mosmol/l (1/6 d. Plasmaosm.)
9.2.8 Die Steuerung der Nierenfunktion durch Hormone
Aldosteron
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
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Mineralokortikoid aus Zona glomerulosa der Nebenniere
induziert Synthese von: luminalem Na+-Kanal & basolateraler Na+-K+-ATPase
gesteigerte Na+-Resorption  lumennegatives Potenzial  Auswärtsstrom von K+
steigert Aktivität des Na+-H+-Antiports

Na+-Retention, K+- und H+-Sekretion  Volumen ↑  Blutdruck ↑

Sekretionsstimuli: Blutdruckabfall (Volumenmangel), Hyponatriäme, Hyperkaliämie, erhöhter
Sympathikotonus, ACTH aus Adenohypophyse, RAAS
Das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS)


Renin
o Protease aus juxtaglomerulärem Apparat
o Sekretionsstimulus: renaler Perfusionsdruck ↓, Hyponatriämie, Aktivierung von β1Rezeptoren
o spaltet Angiotensinogen (Leber) in Angiotensin I (biologisch inaktiv)
Angiotensin Converting Enzyme (ACE) (Gefäßendothel der Lunge)
o hydrolisiert Angiotensin I zum Oktapeptid Angiotensin II
 Aldosteron (Nebennierenrinde) ↑
 stärkster bekannter Vasokonstriktor
 ADH (Hypothalamus) ↑
 Durstgefühl, Salzhunger
ADH
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
Produktion: Hypothalamus  Hypophysenhinterlappen
Sekretionsstimuli: Osmolarität des Plamas ↑, Volumenmangel
stimuliert Einbau von Aquaporinen in distalen Tubulus & Sammelrohr
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Diabetes insipidus centralis: zu wenig ADH-Ausschüttung
Diabetes insipidus renalis: Wirksamkeit des ADH in Niere beinträchtigt

Blutvolumen ↑  Blutdruck ↑ (zusätzlich: Vasokonstriktion)

Ausnahme: ZNS- und Koronargefäße (Vasodilatation; sichert Versorgung bei Blutverlust)
atriales natriuretisches Peptid (ANP)
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
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Sekretionsstimulus: Erhöhung des ZVD
Senkung des Blutdrucks und des Blutvolumens
Antagonist zu ADH & Aldosteron
GFR ↑  renale Na+-Rückresorption ↓  Wasserrückresorption ↓  Blutvolumen ↓
hemmt Freisetzung von Renin, Aldosteron & ADH
wirkt vasodilatierend auf kleine Gefäße
9.2.9 Die renale Säure- und Basenausscheidung


Ausscheidung von 60-100 mmol H+-Ionen/d
Puffersysteme:
o Phosphatpuffer (HPO42-/H2PO4-, 30-50 %)
o Ammoniaksystem (NH3/NH4+, 40-60 %)
Der Phosphatpuffer
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30-50 % der H+-Ionen als titrierbare Säure ausgeschieden
Überprüfung: Titrati on des Harns bis zum Blut-pH von 7,4
pKs 6,8 (im Blut: 80 % als HPO42-, 20 % als H2PO4-)
Der Ammoniakweg
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

Harnstoff (CO(NH2)2)
bei Umwandlung in Harnstoff: Verbrauch eines Bikarbonat-Ions pro Ammonium-Ion
Gleichgewicht auf Seite des NH4+ (kann durch einige K+-Kanäle diffundieren, über Na+-K+-2Cl—
Transporter, anstelle von H+ durch H+-Na+-ATPase)


NH4+ zum Transport zur Niere in Glutamin eingebaut
dort: Glutamin  NH4+ + Glutamat (durch mitochondriale Glutaminase)

Glutamat  NH4+ + 2-Oxoglutarat (durch Glutamat-Dehydrogenase)

Transport in Tubuluslumen durch
o Diffusion nach Dissoziiation zu NH3 und H+
o Na+-NH4+-Antiport
im TAL tlw. Nutzung des Na+-K+-2Cl—Cotransporters anstelle von K+  Akkumulation im
Nierenmark  NH3 durch nichtionische Diffusion zurück ins Sammelrohr
bei Alkalose
o hepatische Glutaminase↑, Harnstoffsynthese überwiegt (2 NH4+ und 2 HCO3verbraucht)
bei Azidose
o hepatische Glutaminase ↓, renale Glutaminase ↑ (NH4+ vermehrt ausgeschieden,
HCO3- „bleibt übrig“)

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9.2.10 Diuretika
Osmotische Diuretika
 z.B. Mannitol (auch durch Glukose möglich)
 werden aufgrund ihrer geringen Molekülgröße frei filtriert, jedoch nicht rückresorbiert
 osm. Druck hemmt Übertritt von Wasser ins Interstitium
Carboanhydrase-Hemmstoffe


z.B. Acetazolamid
Carboanhydrase im prox. Tubulus ↓  Na+-H+-Austausch ↓  Resorption von Na+ und
Bikarbonat ↓
Thiazid-Diuretika


z.B. Hydrochlorothiazid
Na+-Cl—Cotransporter in frühdistalem Tubulus ↓  vermehrte Ausscheidung von NaCl
 im distalen Tubulus mehr Na+ zum Austausch mit K+ zur Verfügung  K+-Ausscheidung ↑
Schleifendiuretika



z.B. Furosemid, am stärksten wirksam
Na+-K+-2Cl—Cotransporter im aufsteigenden Teil der HENLE-Schleife ↓
 verstärkte Ausscheidung dieser Salze  kein hoher Konzentrationsgradient aufgebaut
 Osmolarität im Nierenmark ↓  Rückresoprtion von Wasser im Sammelrohr ↓
Nebenwirkungen: starke K+-Verluste
Kalium-sparende Diuretika


z.B. Amilorid, Triamteren
Na+-Kanäle im spätdistalen Tubulus & kortikalen Sammelrohr ↓  Austausch von Na+ gegen
K+ verringert  Na+ vermehrt ausgeschieden, K+ zurückbehalten
Aldosteron-Antagonisten
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
z.B. Spironolacton
blockieren Aldosteron-Rezeptoren (luminaler Na+-Kanal & basolaterale Na+-K+-ATPase ↓)
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