Anatomische Struktur
Morphologisch stellt jedes Nephron ein komplexes System mikroskopischer Tubuli dar. Klassischerweise wird es in mehrere aufeinanderfolgende Segmente unterteilt, von denen jedes eine spezifische Aufgabe bei der Harnbildung erfüllt.
Zu den Schlüsselabschnitten des Nephrons gehören:
- Nierenkörperchen (Corpusculum renale). Besteht aus dem Glomerulus (Kapillarknäuel) und der umschließenden Bowman-Kapsel. Dies ist der Startpunkt, an dem die Plasmafiltration beginnt.
- Proximaler Konvolut (Tubulus proximalis). Schließt sich direkt an die Kapsel an und ist der Hauptort für die Rückresorption von Substanzen in den Blutkreislauf.
- Henle-Schleife. Besitzt eine U-Form und wird in ein dünnes Segment (mit absteigendem und aufsteigendem Schenkel) sowie ein dickes Segment unterteilt.
- Distaler Konvolut (Tubulus distalis). Der Abschnitt zur Feinabstimmung der Zusammensetzung des zukünftigen Harns.
- Sammelrohr. Streng genommen stellt es das funktionelle Ende des Nephrons dar, in das die Flüssigkeit aus zahlreichen distalen Tubuli mündet.
Proximaler Tubulus: obligate Reabsorption
Im proximalen Konvolut findet der umfangreichste Prozess der Stoffrückresorption statt — die obligate (obligatorische) Reabsorption. In dieser Phase nimmt der Organismus den überwiegenden Teil der filtrierten Komponenten wieder auf. Das Gesamtvolumen der Reabsorption beläuft sich hier auf etwa 80% des Ausgangsfiltrats.
In die Blutbahn werden $Na^+\text{-, } K^+\text{- und } Cl^-$Ionen aktiv zurückgeführt, ebenso Wasser, lebenswichtige Aminosäuren, Vitamine und Glukosemoleküle. Den physiologischen Parametern zufolge erreicht die Resorption von Wasser und Ionen (Natrium, Kalium, Calcium und Chlorid) 65–85%. Bikarbonate ($HCO_3^-$) werden zu 80–90% und Phosphate ($PO_4^{3-}$) zu bis zu 100% reabsorbiert.
Neben der Rückgewinnung nützlicher Moleküle läuft hier eine intensive tubuläre Sekretion ab. Die Epithelzellen geben zielgerichtet Wasserstoffionen ($H^+$), Ammoniak ($NH_3$) und Para-Aminohippursäure (PAH) in das Tubuluslumen ab.
Henle-Schleife und Harnkonzentrierung
Die Henle-Schleife spielt eine kritische Rolle beim Prozess der Harnkonzentrierung. Ihr absteigender und aufsteigender Schenkel weisen grundlegend unterschiedliche histologische und physiologische Eigenschaften auf.
Der absteigende Schenkel der Schleife ist mit flachen Epithelzellen ausgekleidet. Dieses Gewebe ist funktionell passiv: Die Zellen sind arm an Mitochondrien und Enzymkomplexen. Aufgrund des Fehlens der erforderlichen Transportproteine findet hier keine Natriumreabsorption statt. Allerdings bilden die Zellkontakte in diesem Abschnitt eine Membran mit Poren, die für Flüssigkeit durchlässig ist. Wasser verlässt ungehindert das Tubuluslumen und gelangt passiv entlang des osmotischen Gradienten in das Interstitium ($Na^+$-Ionen im umliegenden Gewebsraum „ziehen“ Wasser buchstäblich an).
Der aufsteigende Schenkel hingegen ist absolut wasserundurchlässig. Dafür findet hier eine starke Reabsorption von Elektrolyten ($Na^+$) statt. Auf diese Weise wird durch die Trennung von Wasser- und Salzströmen eine effiziente Konzentrierung der Tubulusflüssigkeit erreicht.
Distale Abschnitte und Bildung des Endharns
Im distalen Konvolut erfolgt die fakultative (regulierte) Reabsorption. Im Gegensatz zum proximalen Abschnitt hängen die Prozesse hier streng von den aktuellen Bedürfnissen des Organismus ab. In diesem Segment werden $Na^+\text{-, } Cl^-$-Ionen und Wasser reabsorbiert (auf den distalen Abschnitt entfallen etwa 10% der Wasser- und Natriumrückresorption).
Der funktionelle Weg endet im Sammelrohr. Genau hier wird der Endharn gebildet. In den Sammelrohren wird die Resorption von $H_2O$ und $Na^+$ fortgesetzt, zudem werden Kaliumionen ($K^+$), Ammoniak ($NH_3$) und Wasserstoff-Protonen ($H^+$) sezerniert. Nach dem Durchlaufen dieser Phase ist die Zusammensetzung der Flüssigkeit fixiert und sie wird in die Nierenbecken geleitet.
Kurz gefasst: Antworten auf Fragen zum Thema
Welche Nephrontypen werden in der Niere je nach Lage unterschieden?
Je nach Lokalisation des Nierenkörperchens und der Länge der Henle-Schleife werden in der Niere drei Nephrontypen unterschieden.
- Kurze kortikale Nephrons — Nierenkörperchen liegen in der Rinde, die Schleife ist kurz und steigt nicht tief hinab.
- Intermediäre kortikale Nephrons — der Haupttyp (80%), Schleife von mittlerer Größe reicht bis in die äußere Zone des Markes der Pyramiden.
- Juxtamedulläre Nephrons — Nierenkörperchen liegen an der Grenze zwischen Rinde und Mark, und eine lange Schleife durchzieht fast die gesamte Dicke der Pyramiden.
Wie funktioniert das Gegenstrom-Multiplikationssystem der Henle-Schleife?
Das Gegenstrom-Multiplikationssystem erzeugt im Nierenmark einen osmotischen Gradienten zur Harnkonzentrierung. Der absteigende und der aufsteigende Schenkel arbeiten als eine Einheit:
- Aufsteigender Schenkel — aktiver Transport von Natrium- und Chloridionen, wobei die Epithelzellen kein Wasser durchlassen.
- Absteigender Schenkel — passive Reabsorption von Wasser.
Der Austritt von Ionen aus dem aufsteigenden Schenkel erhöht den osmotischen Druck in der Umgebungsflüssigkeit, was den passiven Austritt von Wasser aus dem absteigenden Schenkel entlang des Gradienten begünstigt.
Welche Hormone regulieren die fakultative Reabsorption im distalen Konvolut und im Sammelrohr?
Die fakultative Reabsorption im distalen Konvolut und in den Sammelrohren wird durch Aldosteron, antidiuretisches Hormon und natriuretisches Hormon reguliert.
- Aldosteron — wirkt auf den distalen Konvolut und die Sammelrohre; verstärkt die Reabsorption von Na+, Cl- und H2O, aktiviert die Na+,K+-ATPase, im Anschluss an Na+ wird Wasser passiv reabsorbiert.
- Antidiuretisches Hormon (Vasopressin) — wirkt auf die Sammelrohre; erhöht die Durchlässigkeit ihrer Wände für H2O über Aquaporine und verstärkt die Wasserrückresorption.
- Natriuretisches Hormon — hemmt im distalen Konvolut die Na+,K+-ATPase und vermindert die Reabsorption von Na+ und Wasser.
Fragen aus Vorlesungen und Prüfungen
Wird Natrium im absteigenden Schenkel der Henle-Schleife resorbiert?
Nein, eine Natriumreabsorption findet in diesem Abschnitt nicht statt. Die Wände des absteigenden Schenkels bestehen aus flachem Epithel, in dem Mitochondrien und spezialisierte Enzymsysteme für den aktiven Ionentransport fehlen.
Worin besteht der Unterschied zwischen obligater und fakultativer Reabsorption?
Die obligate Reabsorption findet im proximalen Tubulus statt, ist obligatorisch und führt bis zu 80% des Filtrats zurück. Die fakultative Reabsorption läuft im distalen Tubulus ab, ist reguliert und betrifft nur etwa 10% Wasser und Natrium.
Wie verlässt Wasser den absteigenden Abschnitt des Nephrons?
Wasser tritt passiv entlang des osmotischen Gradienten durch Poren an den Verbindungsstellen der Epithelzellen aus. Es wird durch Natriumionen in der Interzellularflüssigkeit angezogen.
Wo wird der Endharn gebildet?
Der Prozess der Endharnbildung schließt in den Sammelrohren ab, wo die finale Reabsorption von Wasser und Natrium sowie die Sekretion von Protonen, Kalium und Ammoniak stattfindet.
Was es zum Thema noch zu wiederholen gibt
- Mechanismen der tubulären Sekretion von Wasserstoff- und Ammoniakionen
- Osmotischer Gradient des Niereninterstitiums
- Histologischer Aufbau des Epithels in verschiedenen Nephronsegmenten
- Die Rolle der Para-Aminohippursäure (PAH) bei der Beurteilung der Nierenfunktion
- Normwerte der glomerulären Filtrationsrate (GFR)
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