Exkretion (Ausscheidung) - Neurobiologie, FU Berlin

Exkretion (Ausscheidung)
* Ausscheidung von Abfallprodukten des Stoffwechsels
(Abbau von Proteinen)
* Ausscheidung giftiger Substanzen
* Reabsorption lebenswichtiger Stoffe (Wasser, Salze, Glucose)
Exkretion
* Ausscheidung hauptsächlich von Stickstoffverbindungen
Proteine
- ammoniotelische Tiere (Ammoniak)
NH3 + H20
NH4+ + OH-
Nukleinsäuren
Aminosäuren
verschied. N-Verbindgen
- urotelische Tiere (Harnstoff),
Harnstoff in Leber gebildet (pro
Mol Harnstoff werden 3 Mol ATP
benötigt
-uricotelische Tiere (Harnsäure),
Harnsäure in Leber und Niere gebildet
(Spinnen: Bildung von Guanin)
die meisten
Wassertiere incl.
Fische
Säuger, meiste
Amphibien Haie,
einig. Knochenfische
Vögel, Insekten,
Reptilien
Landschnecken
/ NH4+
Ammonium
Harnstoff
Harnsäure
Harnsäure
Harnstoff
Ammoniak
Exkretionsorgane
* Kontraktile Vakuolen: Einzeller (Einzeller im Süßwasser), ammoniotelisch
(Ciliaten: Harnstoff)
* Protonephridien: Plattwürmer und viele Larven der Spiralia (wirbellose Tiere mit
Spiralfurchung)
blind endende, ektodemale, schlauchartige Einstülpungen in das Parenchym
mit Reußengeiselzelle und Wimperflamme am Ende (Terminalzelle)
bereits Filtration und Reabsorption von Wasser, Salzen, Glucose, Aminosäuren
Reußengeiselzelle sorgt für den notwendigen Druckunterschied
Protonephridien
bei Plathelminthen
Protonephridien bei Plattwürmern
www.reefkeeping.com
Metanephridien Regenwurm (Anneliden)
www.umweltforscher.de
Metanephridien
(bei Vorhandensein
eines Cölom,
Sekundäre LeibesHöhle)
Offener
Wimpertrichter
(Nephrostom)
Porus
(Öffnung)
www.reefkeeping.com
site:cas.bellarmine.edu annelids
Metanephridien (oder Nephridien): Anneliden, alle Tiere mit Cölom
mit offenem Wimpertrichter im Cölom, durchbrechen Dissipiment und beginnen
im nächst posterioren Segment
lange, mehrfach gefaltete Schläuche mit Abschnitten unterschiedlicher Funktion
(Funktionsteilung)
Herstellung eines Ultrafiltrates
durch Cölomwand, Produktion
eines Harns unterschiedlicher
Osmolarität zum Blut und
umfangreiche Reabsorption
* Bei Mollusken: Metanephridium
mit offenem Wimpertrichter im
Pericard (Herzbeute), Ultrafiltration durch Herzwand in
den Perikardialraum
Lungenschnecken: „Niere“
Ultrafiltration im Nierensackepithel
Cephalopoden: Kiemenherzen mit
Anhängen (Perikardialdrüse),
dort Ultrafiltrat
aus Munk, Zoologie
Offener Wimpertrichter des MetaNephridiums im Herzbeutel (Pericard)
Bei Arthropoden:
- Antennendrüsen
(dekapode Krebse)
- Coxaldrüsen (Spinnen)
Malphigi Gefäße der Insekten
Insekten: Malpighi-Gefäße
Ausstülpungen des Enddarms,
die den gesamten Körper durchziehen,
vorwiegend Sekretion von
K-Ionen (Harnkonzentration
von Kalium übertrifft
die Hämolymphkonzentration
um das 4 - 20 fache)
Wasser-reabsorption im
Enddarm
aus Munk, Zoologie
Entwicklung von Nieren
Archinephros
(embryo of hagfish, ancestral condition of
Vertebrate kidneys)
Pronephros (adult hagfish, embryo of fish and
Amphibians, very shortly in embryos of reptiles, birds and mammals)
Urogenitalsysteme
Nebenniere
Nephron
Bau der Niere
Alle Wirbeltieren besitzen Nieren:
funktionelle Einheit: NEPHRON
(„niedere“ Vertebraten: einige 100 Nephrone
kleine Säugetiere: mehrere 1.000 Nephrone
Mensch: > 1 Million Nephrone)
Niere mit Nierenrinde und mit äußerem
und innerem Nierenmark intensiv durchblutet (20 - 25% des Herzausstoßvolumens gelangen zur Niere!)
Bau des Nephrons:
* Bowman‘sche Kapsel, proximaler Tubulus,
Henle‘sche Schleife, distaler Tubulus,
Sammelrohr
Glomeruläre Filtration
Ultrafiltration (Na, K, Cl, Glucose, Harnstoff,
Wasser), zurück bleiben Proteine und
Rote und weiße Blutkörperchen
Unselektiv (hängt nur von Partikelgröße ab!)
125 ml/min, also 200 l / Tag
aus Munk, Zoologie
Tubuläre Reabsorption
99% des Wassers und die meisten Salze, Konzentrierung von Abfallstoffen
(Harnstoff!)
Tubuläre Sekretion:
Regulation von Kalium, Protonen, Bikarbonaten, Sekretion von Drogen (Pharmaka)
durch bestimmte Transporter
Proximales Tubuluskonvolut:
75% der Na-Ionen und 100% Glucose
reabsorbiert
Diagnostik: Glucose im Urin: Diabetes-Erkrankung
Henle‘sche Schleife:
Nur bei Vögeln und Säugern, die einem zum
Blut hyperosmotischen Harn bilden
(dafür notwendig), Wüstentiere besitzen
die längsten Henle‘schen Schleifen
proximaler Tubulus: starke Resorption, angetrieben durch aktiven Na+ Transport (Kotransport), für Wasser sehr permeabel (folgt passiv)
dünner Teil des aufsteigenden Schenkels:
kein aktiver Ionentransport,
(für Natrium und Chlorid sehr permeabel,
für Wasser und Harnstoff kaum permeabel)
dicker Teil des aufsteigenden Schenkels: aktiver
Transport von Natrium und Kalium in den
Interstitiellen Raum, für Wasser nur wenig permeabel.
Distaler Tubulus:
Transport von Kalium,
Protonen, Ammonium in
das Lumen; aus dem
Lumen wird Natrium,
Chlorid und Hydrogenkarbonat in die interstitielle Flüssigkeit aktiv und Wasser passiv transportiert
Sammelrohr
Für Wasser permeabel, aktive Reabsorption von NaCl,
hohe Permeabilität für Harnstoff (in das Sammelrohr), sonst undurchlässig
Entgiftung
„Giftstoffe“ werden in der Leber mit bekannten Stoffen konjugiert (z.B. Glukuronsäure),
für die es in der Niere Transporter gibt. Auf diese Weise können die Giftstoffe in den
proximalen Tubulus gelangen.
Harnkonzentration nach dem
Gegenstrom Prinzip
aktiver Transport (Na+)
passive Diffusion
Regulation der Harnausscheidung:
Bei Abnahme des Blutvolumens, bei Abfall des Blutdrucks oder bei Na+-Mangel
im Blutplasma kommt es zur Aktivierung des SYMPATHIKUS.
* Bewirkt Vasokonstriktion (Gefäßverengung) und Freisetzung von RENIN,
welches ein im Blutplasma vorhandenes, aus der Leber stammendes α-Globulin,
ANGIOTENSINOGEN, zu ANGIOTENSIN I spaltet.
* ANGIOTENSIN I wird durch ein Enzym in ANGIOTENSIN II (Octapeptid)
umgewandelt, welches in der NEBENNIERENRINDE die Produktion von
ALDOSTERON anregt.
* ALDOSTERON wirkt auf distalen Tubulus und erhöht Na+-Rückresorption (und zweitrangig von Wasser)
* ANGIOTENSIN II verursacht Durstgefühl, Trinken
Bei Abnahme der Osmolarität des Blutes
ADH (Anti-Diuretisches Hormon, aus der Neurohypophyse) reguliert die
Permeabilität des Sammelrohres für Wasser (steigender ADH-Spiegel im Blut,
Harn wird konzentrierter, da mehr Wasser zurückgewonnen wird)
Alkohol verhindert Ausschüttung von ADH, Ausscheidung eines dünnen,
wässrigen Harns (Osmolarität des Blutes nimmt zu, Dehydration)
Durstgefühl
Alkohol
-
Sympathikus
Anti-diuretisches
Hormon
Ausscheidung eines konzentrierten Harns
Keine Wasser-reabsorption und
dadurch Ausscheidung eines
sehr wässrigen Harns
Bei Vasokonstriktion (Druckabfall in
Arteriole, oder niedere Ionenkonzentration im
distalen Tubulus):
* Freisetzung von Renin aus dem
juxtaglomerulären Apparat
* Dadurch Zunahme von Angiotensin II
und Aldosteron
* Dadurch erhöhte Na-reabsorption aus
dem distalen Tubulus