Mechanismus und Zusammensetzung des Filtrats
Der erste Schritt der Harnbildung findet im Nierenkörperchen statt. Das Blut, das in die Kapillaren des Glomerulus gelangt, unterliegt dem Prozess der Ultrafiltration. Unter dem Einfluss eines hohen hydrostatischen Drucks wird der flüssige Teil des Plasmas buchstäblich durch die mikroskopischen Poren der Kapillarwand in den Raum der Bowmanschen Kapsel gepresst. Auf diese Weise entsteht der Primärharn.
Die Filtrationsbarriere fungiert als strenger physikalischer Filter: Sie hält zelluläre Blutelemente und große Proteine zuverlässig zurück, sodass diese im Blutkreislauf verbleiben. Wasser, Elektrolyte, Aminosäuren, Glukosemoleküle sowie verschiedene Vitamine und Spurenelemente dringen hingegen frei in den Kapselraum ein. Gleichzeitig werden Abbauprodukte des Stickstoffstoffwechsels (Harnstoff, Kreatinin, Harnsäure), Hormone (z. B. Insulin) und Pigmente (Urobilin, Indikan) mitfiltriert. In seiner chemischen Zusammensetzung ist das resultierende Filtrat bis auf das Fehlen hochmolekularer Verbindungen nahezu identisch mit dem Blutplasma.
Effektiver Filtrationsdruck (EFD)
Der Prozess der glomerulären Filtration wird durch ein feines Gleichgewicht der Starling-Kräfte – der Druckdifferenz beiderseits der Barriere – gewährleistet. Der wichtigste hämodynamische Parameter hierbei ist der effektive Filtrationsdruck (EFD). Er stellt die Differenz dar zwischen der Kraft, die Flüssigkeit aus den Blutgefäßen herauspresst, und den Kräften, die bestrebt sind, sie im Inneren zu halten.
In die physiologische Berechnung gehen drei Schlüsselparameter ein:
- Blutdruck (BD): Dies ist der hydrostatische Blutdruck direkt in den Kapillaren des Glomerulus. Er stellt die Hauptantriebskraft für die gesamte Filtration dar. Sein Normwert beträgt 70 mmHg.
- Onkotischer Druck (OD): Wird durch die Plasmaproteine (vor allem Albumine) erzeugt, die den Filter nicht passiert haben, im Gefäß verblieben sind und Wassermoleküle an sich ziehen, wodurch sie dem Austritt aktiv entgegenwirken. Sein Wert beträgt 30 mmHg.
- Hydrostatischer Druck des Harns (HD): Dies ist der Widerstand der Flüssigkeit, die sich im Kapselraum und in den Nierentubuli befindet. Auch er wirkt einer erneuten Filtration entgegen. Er beträgt 20 mmHg.
Die allgemeine Berechnungsformel lautet: $$EFD = BD - (OD + HD)$$
Setzt man die Normwerte ein, erhält man: 70 - (30 + 20) = 20 mmHg. Genau dieser positive Wert sorgt für eine kontinuierliche und stabile Bildung von Primärharn.
Einfluss des Arteriolentonus auf die Diurese
Der Tonus der Blutgefäße, die zum Nierenglomerulus hinführen, steuert direkt das Volumen des gebildeten Primärharns und die Gesamtdiurese.
- Verengung der efferenten Arteriole (Vas efferens): In dieser Situation ist der Blutabfluss aus dem Glomerulusnetzwerk erschwert. Das Blut staut sich in den Kapillaren, wodurch der hydrostatische Druck in ihrem Inneren stark ansteigt. Dies führt logischerweise zu einer Erhöhung des EFD, einer Zunahme des Filtrationsvolumens und als direkter Folge zu einer Steigerung der Diurese.
- Spasmus der afferenten Arteriole (Vas afferens): Bei diesem Zustand sinkt der Zufluss von frischem Blut zum Nierenkörperchen. Der hydrostatische Druck in den Kapillaren sinkt, und der EFD bricht drastisch ein. Infolgedessen geht die Bildung von Primärharn stark zurück und die Diurese fällt ab – bis hin zur Entwicklung einer Oligurie (pathologisch geringe Harnmenge) oder Anurie (völliges Ausbleiben der Harnbildung).
Selbstregulation des Prozesses und Marker
Der gesunde Organismus ist bestrebt, das Volumen des Primärharns trotz starker physiologischer Schwankungen des systemischen Blutdrucks in einem breiten Bereich von 70 bis 180 mmHg auf einem streng konstanten Niveau zu halten.
Dieser Prozess wird als Selbstregulation bezeichnet. Er erfolgt über einen myogenen Mechanismus – die autonome Kontraktion oder Relaxation der präkapillären Sphinkteren ohne Beteiligung des Nervensystems und von Hormonen. Es ist wichtig anzumerken, dass dieser Mechanismus in der Rinde gut ausgeprägt ist, in den juxtamedullären Nephronen an der Grenze zwischen Rinde und Mark jedoch völlig fehlt.
Im Normbereich ist der onkotische Plasmapruc eine strenge Konstante. Ist das Kräftegleichgewicht gestört (z. B. bei unkontrolliert ansteigendem Blutdruck oder kritisch abfallendem onkotischen Druck), steigt als kompensatorische Reaktion der hydrostatische Druck des Harns in der Kapsel an. Dies gleicht die Verschiebungen aus und hält die glomeruläre Filtrationsrate stabil.
Für eine präzise klinische Beurteilung der Filtrationsintensität werden spezielle Markersubstanzen verwendet: Inulin und Kreatinin. Ihr Besonderheit besteht darin, dass sie die Filtrationsbarriere frei passieren, aber in den Nierentubuli überhaupt nicht reabsorbiert werden. Anhand ihrer Konzentration im Endharn beurteilen Ärzte objektiv die Nierenfunktion.
Kurz gefasst: Antworten auf Fragen zum Thema
Aus welchen strukturellen Schichten besteht die Filtrationsbarriere des Nierenkörperchens?
Die Filtrationsbarriere des Nierenkörperchens wird in der Literatur wie folgt beschrieben:
- Basalmembran – eine spezialisierte Form der extrazellulären Matrix; sie liegt in den Nierenglomeruli zwischen zwei Zellschichten und fungiert als hochselektive Filtrationsbarriere.
- Podozyten – Zellen des inneren Blatts der Kapsel; sie stehen über kurze Fortsätze – Zytopodien – mit der Basalmembran in Kontakt.
- Zwischen benachbarten Zytopodien verbleiben Filtrationsschlitze, die mit dem Lumen der Kapsel des Nierenkörperchens in Verbindung stehen und den Abfluss des Filtrats gewährleisten.
- Von der Seite des Blutes her passiert der flüssige Teil des Plasmas die Kapillarporen in Richtung Kapsel.
Wie hoch ist die normale glomeruläre Filtrationsrate (GFR) in Millilitern pro Minute?
Die normale glomeruläre Filtrationsrate (GFR) beträgt 115–125 ml/min.
Normwerte der GFR bei einem Körpergewicht von 70 kg und einer Körperoberfläche von 1,73 m²:
- bei Männern – 120–125 ml/min;
- bei Frauen – etwa 110 ml/min.
Der GFR-Wert wird in ml/min pro 1,73 m² Körperoberfläche berechnet.
Fragen aus Vorlesungen und Prüfungen
Was ist der effektive Filtrationsdruck?
Dies ist die resultierende Kraft, die die Plasmafiltration gewährleistet. Sie wird als Differenz berechnet zwischen dem hydrostatischen Blutdruck (der die Flüssigkeit herauspresst) und der Summe aus onkotischem Plasmapruc und dem Druck des Primärharns (die die Flüssigkeit zurückhalten).
Worin unterscheidet sich Primärharn von Blutplasma?
In seiner chemischen Zusammensetzung ist der Primärharn dem Plasma fast vollständig identisch. Der Hauptunterschied besteht darin, dass geformte Blutelemente und hochmolekulare Verbindungen (Proteine mit einer Masse von über 70.000 Einheiten) darin völlig fehlen.
Warum führt ein Spasmus der afferenten Arteriole zur Anurie?
Bei einem Spasmus der afferenten Arteriole verringert sich der Blutzustrom zum Glomerulus drastisch. Dadurch fällt der hydrostatische Druck in den Kapillaren so stark ab, dass der effektive Filtrationsdruck sinkt und die Harnbildung zum Erliegen kommt.
Was es zum Thema noch zu wiederholen gibt
- Aufbau der Filtrationsbarriere des Nierenkörperchens
- Unterschiede zwischen kortikalen und juxtamedullären Nephronen
- Prozesse der tubulären Rückresorption von Substanzen
- Klinische Bedeutung der Kreatinin-Clearance
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