Exkretionsorgane und Homöostase
Das Exkretionssystem ist ein funktionelles System, dessen Aufgabe darin besteht, die physiologische Konstanz des inneren Milieus aufrechtzuerhalten.
Die Hauptwege der Stoffausscheidung aus dem Körper:
- Nieren. Dies ist der Hauptweg der Exkretion, der die Harnbildung und die Entfernung der meisten löslichen Metaboliten sicherstellt.
- Haut. Die Ausscheidung von Substanzen über die Schweißdrüsen ist von enormer Bedeutung für den Temperatur- sowie den Wasser- und Elektrolythaushalt.
- Gastrointestinaltrakt (GIT). Beteiligt sich an der Exkretion von Wasser und Salzen.
- Lunge. Gewährleistet die Verdunstung von Wasser bei der Atmung und die Entfernung gasförmiger Produkte.
Das Zusammenwirken dieser Organe hält den osmotischen und den Blutdruck, den Blut-pH-Wert, den Partialdruck der Atemgase, die Körpertemperatur und die Nährstoffkonzentration (z. B. Glucose) auf einem stabilen Niveau. Dabei werden Wasser und Salze im Körper ständig durch neue Moleküle ersetzt, die mit Nahrung und Getränken aufgenommen werden, was für die Regulation des osmotischen Drucks von entscheidender Bedeutung ist.
Proteinstoffwechsel und Reststickstoff
Die Endprodukte der Oxidation von Fetten und Kohlenhydraten sind Wasser und Kohlenstoffdioxid. Der Proteinstoffwechsel führt jedoch zur Bildung stickstoffhaltiger Verbindungen, deren hohe Konzentration für zelluläre Prozesse toxisch ist. Physiologische Mechanismen sind darauf ausgerichtet, deren Minimalniveau aufrechtzuerhalten.
Die Menge an Proteinstoffwechselprodukten im Blut, die nach der Ausfällung der Plasmaproteine bestimmt wird, wird als Reststickstoff bezeichnet. Seine Norm liegt bei 200–400 mg/l.
Der Reststickstoff umfasst:
- Harnstoffstickstoff (macht den größten Teil aus – etwa 70%).
- Kreatininstickstoff.
- Kreatin.
- Harnsäure.
- Aminosäuren.
- Ammoniak.
- Indikan und einige andere Substanzen.
Funktionelles Regelsystem
Die Regulation des Metabolitenspiegels funktioniert als geschlossener Regelkreis. Steigt die Konzentration der Proteinstoffwechselprodukte im Blut an (Reiz), wird dies von vaskulären Chemorezeptoren registriert. Sie vermitteln eine retrograde Afferenz, indem sie Signale an das Zentralnervensystem übertragen.
Das zentrale Bindeglied, das die Informationen verarbeitet und die Reaktion koordiniert, ist der Hypothalamus — das höchste vegetative Zentrum. Als Effektorreaktion werden efferente Mechanismen aktiviert:
- Nervöse Regulation (direkte Einwirkung auf Organe).
- Hormonelle Regulation (humoraler Einfluss auf Zielorgane).
Infolgedessen werden die Ausscheidungsprozesse verstärkt. Das System balanciert zwischen „Eingang“ (verhaltensbiologische Regulation, z. B. Einschränkung proteinreicher Nahrung) und „Ausgang“ (Exkretion über Nieren, Haut und GIT). Der Hauptweg zur Umsetzung dieser Reaktion ist die Harnbildung.
Physiologie der Defäkation
Der Prozess der Darmentleerung unterliegt ebenfalls strengen physiologischen Reflexen. Eine entscheidende Rolle spielt der gastrokolische Reflex: Wenn Nahrung in den Magen gelangt, führt dies reflexartig zu einer Kontraktion des Rektums und zum Defäkationsreiz. Dieser Mechanismus wird besonders häufig bei Kindern beobachtet und zur Ausbildung eines systematischen Reflexes für Zeit und Ort genutzt.
Die Bedingungen für eine normale Defäkation erfordern Regelmäßigkeit (Entleerung zur gleichen Zeit, optimalerweise morgens) und die Durchführung des Aktes unmittelbar nach Auftreten des Reizes. Anhaltendes und häufiges Zurückhalten führt zu einer Störung der vegetativen Regulation des inneren Analsphinkters, zur Entwicklung chronischer Obstipation und zu tiefgreifenden Funktionsstörungen der nachfolgenden Rektumentleerung.
Kurz gefasst: Antworten auf Fragen zum Thema
Welche konkreten Hormone sind an der humoralen Regulation der Harnbildung beteiligt?
An der humoralen Regulation der Harnbildung sind Hormone beteiligt, die die Diurese direkt oder über Stoffwechselveränderungen beeinflussen.
- Vasopressin (ADH) — verstärkt die Wasserrückresorption in den Nierentubuli, was zu einer Verringerung der Diurese führt.
- Aldosteron — erhöht die Natriumrückresorption und verringert die Diurese.
- Natriuretisches Peptid (Na-uretisches Hormon) — verstärkt die Natrium- und Wasserausscheidung und führt zu einer Erhöhung der Diurese.
- Angiotensin II, ACTH, Adrenoglomerulotropin — stimulieren die Aldosteronproduktion.
- Melatonin — hemmt die Aldosteronsekretion.
- Schilddrüsenhormone, Somatotropes Hormon (STH), Sexualhormone — erhöhen die Diurese auf Kosten der osmotischen Komponente (Akkumulation von Proteinstoffwechselprodukten).
Was sind die Mechanismen der tubulären Rückresorption im Nephron?
Die Mechanismen der tubulären Rückresorption variieren je nach Nephronabschnitt und umfassen Prozesse des aktiven und passiven Transports.
- Obligate (obligatorische) Rückresorption — findet in den proximalen Tubuli contorti statt. Glucose, Vitamine und Aminosäuren sowie bis zu 70 % Wasser und Ionen werden vollständig ins Blut zurückgeführt.
- Passive Diffusion — im absteigenden Schenkel der Henle-Schleife tritt Wasser passiv entlang des osmotischen Gradienten in die Interzellularflüssigkeit aus.
- Aktiver Transport — im aufsteigenden Schenkel der Nephronschleife pumpen die Zellen aktiv Natriumionen heraus (die Wand ist für Wasser undurchlässig).
- Fakultative Rückresorption — läuft in den distalen Tubuli contorti ab und wird hormonell je nach Bedarf des Körpers reguliert.
Die endgültige Harnkonzentrierung wird in den Sammelrohren abgeschlossen.
Fragen aus Vorlesungen und Prüfungen
Was gehört zur Zusammensetzung des Restazots?
Er umfasst Proteinstoffwechselprodukte: Harnstoff (etwa 70 %), Kreatinin, Kreatin, Harnsäure, Aminosäuren, Ammoniak und Indikan. Normalerweise liegt sein Spiegel bei 200–400 mg/l.
Wie erfährt das Nervensystem von der Ansammlung von Abbauprodukten im Blut?
Veränderungen der Metabolitenkonzentration im Blutkreislauf werden von speziellen vaskulären Chemorezeptoren registriert. Von diesen wird das Signal an das Zentralnervensystem, insbesondere an den Hypothalamus, weitergeleitet.
Welches Volumen an Primärharn wird unter Normalbedingungen pro Tag gebildet?
Die Nieren filtern etwa 180 Liter Primärharn pro Tag. Jedoch werden 99 % dieses Volumens rückresorbiert und nur 1 % als Sekundärharn ausgeschieden.
Warum sind häufige Unterdrückungen des Stuhldrangs gefährlich?
Das Ignorieren von Stuhldrang stört die vegetative Regulation des inneren Analsphinkters. Dies führt unweigerlich zu Verstopfung und Störungen der Rektumentleerungsmechanismen.
Was es zum Thema noch zu wiederholen gibt
- Mechanismen der glomerulären Filtration in den Nieren
- Resorptionsprozesse in den Nierentubuli
- Die Rolle des antidiuretischen Hormons bei der Regulation des Wasserhaushalts
- Regulation des osmotischen Blutdrucks
- Vegetative Innervation des Verdauungstrakts
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