Allgemeines
Nach Filtration: Nierentubulus → Resorption & Sekretion
Nach Filtration sortieren Tubulusegel Harnkanalisation
Aus den Nieren-Glomeruli (Nierenkörperchen) wird jeden Tag eine riesige Menge an Primärharn (180 Liter) und Nährstoffen filtriert. Der Nierentubulus (“Nierenkanälchen”) muss diese riesigen Mengen reduzieren. Die Niere resorbiert also einen Großteil des Primärharns zurück. Sie muss auch die Nährstoffe resobieren – und zudem Stoffe sezernieren.
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Allgemeines
4 Abschnitte: proximaler Tubulus, Henle-Schleife, distaler Tubulus, Sammelrohr
4 Bereiche: Rocker Egel, Hennen, triste Egel, Hammel
Man unterscheidet grob vier Bereiche des Nierentubulus. Die verschiedenen Tubulusabschnitte bilden eine hintereinander geschaltetes Röhrensystem, durch das der Primärharn fließt, um prozessiert zu werden. Jeder Abschnitt hat dabei eine bestimmte Aufgabe, die sich auf die weitere Zusammensetzung des Harns auswirkt.
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Allgemeines
1. Kapillarbett: Filtration
Glomerulum: Harnwasserfall
Eine Besonderheit der Niere ist, dass es zwei Kapillarbette gibt, die u.a. für das Tubulussystem wichtig sind. Das eine Kapillarbett dient zur Filtration.
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Allgemeines
2. Kapillarbett: Epithel vermittelt zw. Harn & Blut (u.a. Proteine)
Kapillar-Bett: von Egel Gerettete (Steak)
Das zweite Kapillarbett verläuft parallel zum gesamten Nierentubulus, damit die Tubulusepithelzellen Stoffe (u.a. Proteine) zwischen dem Harn im Tubuluslumen und dem Blut austauschen können.
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Allgemeines
(1/2) Na⁺/ K⁺-ATPase
(1/2) Salz-Bananen-Pumpe
Die Tubulusepithelzellen kleiden das gesamte röhrenförmige Tubulussystem aus. In ihnen befindet sich auf der basolateralen Zellseite die Na⁺/K⁺-ATPase. Als Ionenpumpe transportiert sie unter direktem ATP-Verbrauch (“primär aktiv”) 3 Na⁺-Ionen nach extrazellulär (Richtung Nierenparenchym) und 2 K⁺ Ionen nach intrazellulär (Richtung Tubuluslumen).
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Allgemeines
(2/2) Hält intrazelluläres Natrium ↓
(2/2) Schickt Salz-Ionen weg
Na⁺ ist daher im Intrazellulärraum viel niedriger konzentriert als im Tubuluslumen. Dieser Na⁺-Gradient ist die Triebkraft für viele Transportprozesse und ist damit sehr wichtig für die Funktion des Nierentubulus.
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Allgemeines
Transzellulärer Transport
Transgender-Egel
Die zu resorbierenden Stoffe können auf zwei Arten aufgenommen werden. Über den transzellulären Transport werden die Stoffe via Membranproteine (Transporter oder Carrier) in die Tubulusepithelzellen aufgenommen und auf der basolateralen Zellseite auch wieder über diese abgegeben.
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Allgemeines
Parazellulärer Transport
Paraglider-Egel
Beim parazellulären Transport werden die Stoffe zwischen den Zellen hindurch aufgenommen. Limitierend dafür ist die Durchlässigkeit der transepithelialen Zellkontakte (Tight Junctions).
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Proximaler Tubulus
Proximaler Tubulus (PT)
Steiniger (engl. rocky) Punk-Rock-Bereich
Direkt an den Glomerulus schließt sich der proximale Tubulus als erster Teil des Tubulussystems an.
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Proximaler Tubulus
Pars convoluta
Gewundener Schwanz, LKW-Konvoi
Der PT lässt sich in einen gewundenen Abschnitt (Pars convoluta) und in einen geraden Abschnitt (Pars recta) einteilen.
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Proximaler Tubulus
Pars recta
Reck-Egel, gerader Schwanz
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Proximaler Tubulus
Höchste Transportleistung
Langer Transport-Konvoi im Punkrock-Teil, Egel sehr hungrig
Im PT werden die größten Anteile an Wasser und Elektrolyten aus dem Primärharn resorbiert. Die Epithelzellen des PT besitzen Mikrovilli, welche die Transportrate durch Oberflächenvergrößerung erhöhen.
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Proximaler Tubulus > Frühproximal
Glucoseresorption via SGLT 2 (1 Na⁺, 1 Glucose)
Doppel-Punkrocker rettet Glucken-Zuckerwürfel & Salzstreuer für Ess-Geld
Glucosemoleküle können den glomerulären Filter ungehindert passieren, werden aber im PT vollständig rückresorbiert. Dies geschieht im Natriumsymport über den sog. SGLT-2 Transporter. Der Transport ist sekundär aktiv: Natrium steht für diesen Ko-Transport durch den unter ATP-Verbrauch aufgebauten Natrium-Gradienten der Na⁺/K⁺-ATPase zur Verfügung.
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Proximaler Tubulus > Frühproximal
Hohe Kapazität, niedrige Affinität
Großes, aber löchriges Netz
Dieser Transporter hat eine niedrige Affinität für Glucose, aber eine hohe Kapazität.
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Proximaler Tubulus > Spätproximal
Glucoseresorption via SGLT 1 (2Na⁺, 1 Glucose)
Punkrocker mit 1 Iro rettet Glucken-Zuckerwürfel & Salzstreuer für Ess-Geld
Im Verlauf des proximalen Tubulus (v.a. in der Pars recta) fällt die Glucosekonzentration immer weiter ab, sodass eine größere Triebkraft zum Transport nötig ist. 1 Glucosemolekül wird nun im Symport mit 2 Na⁺ über den effektiver arbeitenden SGLT-1 Transporter in die Zellen aufgenommen.
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Proximaler Tubulus > Spätproximal
Niedrige Kapazität, hohe Affinität
Kleines, aber intaktes Netz
Dieser Transporter hat eine niedrige Kapazität, aber eine hohe Affinität für Glucose.
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Proximaler Tubulus
Glucose verlässt die Zelle über GLUT-2
Zuckerwürfel läuft an zwei Glut-Stellen vorbei
An der basolateralen Zellseite verlässt Glucose die Zelle dann mittels erleichterter Diffusion über GLUT-2-Transporter. So kann sie wieder ins Blut aufgenommen werden.
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Proximaler Tubulus
Resorption u.a. von Proteinen
Punkrock-Egel holt Steaks raus
Im proximalen Tublulus werden der Großteil der Proteine, Peptide und Aminosäure resorbiert. Kleine Proteine, die den glomerulären Filter passiert haben, werden endozytotisch über die Tubulusepithelzellen resorbiert. Die Resorption von Peptiden erfolgt über einen Symport mit H⁺-Ionen, die von Aminosäuren über einen Na⁺-Symport.
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Proximaler Tubulus
PT + Carboanhydrase: Protonensekretion
Karo-Carbon-Hydra: wirft Katzen-Ion-Kation in Harn
Die Niere kann helfen, den pH-Wert des Blutes konstant zu halten, v.a. der PT. Dabei ist die Carboanhydrase des PTs entscheidend. Zunächst sezerniert die Epithelzelle überschüssige Säuren in den Harn v.a. in Form von H⁺-Kationen aus (im Antiport mit Natrium). Im Tubuluslumen reagiert H⁺ mit HCO₃⁻ zu CO₂ – katalysiert durch die Carboanhydrase.
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Proximaler Tubulus
PT + Carboanhydrase: Bicarbonatresorption
Karo-Carbon-Hydra: fischt Backsodapackung raus
Das CO₂ diffundiert danach zurück in die Epithelzellen. Dort sitzt eine 2. Carboanhydrase, die die Reaktion intrazellulär rückgängig macht. Das dabei entstandene HCO₃⁻ wird basolateral über einen Na⁺-Symporter resorbiert. Im Endeffekt ist das Resultat: Proton wird sezerniert, Bikarbonat wird resorbiert.
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Proximaler Tubulus
Osmose → Wasserresorption → Solvent Drag
Osmanisches Ion zieht (engl. drag) Wasserkübel und Kuh-Ion mit
Alle Stoffe, die im PT dem Primärharn entzogen werden, sind osmotisch aktiv. Osmotisch aktive Teilchen führen dazu, dass Wasser parazellulär folgt. Bei diesem Nachströmen des Wassers – auch Solvent Drag (= Lösungsmittel Zugkraft) – werden andere gelöste Stoffe „mitgerissen“. So werden auch weitere Ionen (Cl⁻, Ca²⁺, Phosphat) resorbiert.
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Henle-Schleife
Henleschleife: Regulation der Osmolarität v. Interstitium & Harn
Osmanischer Hennen-Tubulus-Egel im Interstitium, gelb gekleidet
Hauptaufgabe der Henleschleife ist, die Osmolarität des Harns und damit auch des Blutes zu regulieren. Die Henle-Schleife schafft das, indem es den Ionengehalt und damit die Osmolarität des Interstitiums reguliert.
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Henle-Schleife
3 Abschnitte (dünn absteigend, dünn aufsteigend, dick aufsteigend)
3 Hennen-Tubulus Egel (zwei ausgemergelt, einer dick)
An den PT schließt sich die Henle-Schleife an. Die Henle-Schleife verläuft U-förmig und reicht bis ins Nierenmark hinein. Zur Erinnerung: die Glomeruli und der PT befinden sich in der Nierenrinde.
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Henle-Schleife
Abschnitte beeinflussen sich über Gegenstromprinzip
Gegenläufiger Strom: Charaktere strecken sich Arme entgegen
Ein wichtiger Mechanismus, um den osmotischen Gradienten im Nierenmark aufzubauen, ist das Gegenstromprinzip. Dabei wird der Harn im absteigenden Teil erst konzentriert (= höhere Ionenkonzentration), damit im aufsteigenden Teil diese Ionen effektiv resorbiert werden können.
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Henle-Schleife
Gegenstromprinzip spart Energie
Nur Kerzenlicht
Das Gegenstromprinzip ist komplex, spart aber sehr viel Energie, den Osmolaritätsgradienten aufzubauen. Wasser und zum Teil auch Ionen (s.u.) werden aufgrund der Konzentrations- bzw. Osmolaritätsunterschiede zwischen Tubuluslumen und Interstitium passiv transportiert.
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Henle-Schleife
Energie nur für Na⁺/K⁺-ATPase im dicken aufsteigenden Teil
Salz-Bananen-Pumpe neben dickem Egel
Der einzige energieverbrauchende Prozess ist der durch die Na⁺/K⁺-ATPase aufgebaute Na+-Gradient im dicken aufsteigenden Teil. Dieser Gradient ist für die Arbeit des NKCC-Transporters wichtig.
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Henle-Schleife > Dicker aufsteigender Abschnitt
Dicker aufsteigender Teil: wasserdicht
3. Hennen-Egel: Regenjacke
Der dicke aufsteigende Teil der Henle-Schleife heißt so, weil seine Epithelzellen ziemlich groß sind. Durch ihre Tight Junctions sind sie so dicht, dass dieser Abschnitt impermeabel für Wasser ist.
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Henle-Schleife > Dicker aufsteigender Abschnitt
Na+, 1 K⁺ & 2 Cl⁻ via NKCC⁻ Transporter
Saugt Salz-, Bananen- & 2 Klo-Ionen mit N-Katzen-Staubsauger auf
Der sekundär aktive NKCC-Transporter befindet sich in der apikalen Zellmembran. Seine Funktion steckt schon im Namen: er transportiert im Symport 1 Na⁺, 1 K⁺ und 2 Cl⁻ durch die Epithelzellen.
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Henle-Schleife > Dicker aufsteigender Abschnitt
Ionen reichern sich im Interstitium an → osmotischer Druck ↑
Reichlich Ionen mit osmanischen Hüten im Interstitium
Kalium-, Natrium- und die beiden Chlorid-Ionen verlassen basolateral die Epithelzellen und reichern sich im Interstitium an: Die Ionen bauen einen erhöhten osmotischen Druck im Interstitium auf.
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Henle-Schleife > Dicker aufsteigender Abschnitt
↑ Osmotischer Druck → Wasserresorption
Osmanische Ionen tropfen mit Wasser
Dieser erhöhte osmotische Druck ist wiederum Voraussetzung für den nächsten Schritt des Gegenstromprinzips: die Wasserresorption im dünnen absteigenden Teil.
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Henle-Schleife > Dünner absteigender Abschnitt
Dünner absteigender Teil
Dünner absteigender Ast
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Henle-Schleife > Dünner absteigender Abschnitt
Passiver Wasserausstrom ins Interstitium & Blut
Hennen-Egel kotzt Wasser in Interstitum & rotes Gefäß
Wo das Wasser aber sehr wohl durchfließen kann, ist der dünne absteigende Teil der Henleschleife. Der dünne absteigende Teil ist, was Ionen und Wasser angeht, das genaue Gegenteil des dicken Teils: er ist impermeabel für Ionen, lässt Wasser aber großzügig durch. Er lässt also Wasser passiv ins Interstitium und ins Blut folgen!
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Henle-Schleife > Dünner absteigender Abschnitt
Vasa recta nehmen Wasser und Ionen auf
Wasser wird in rote Vasen geschöpft
Der osmotische Gradient wird im dicken Teil aufgebaut. Wasser folgt im dünnen absteigenden Teil und bleibt jedoch nicht im Interstitium, sondern fließt in den Vasa recta ab. So bleibt das Interstitium osmotisch aktiv.
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Henle-Schleife > Dünner absteigender Abschnitt
Ziel: Aufbau Tonizität des Harns im Tubuluslumen
Harn singt immer lautere Töne
Das Ziel des absteigenden dünnen Teils der Henleschleife ist es, die Tonizität des Harns im Tubuluslumen aufzubauen. Der dünne Teil lässt ja auch Wasser raus, aber keine Ionen, d.h. natürlich wird die Tonizität des Harns im absteigenden Teil auch stärker.
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Henle-Schleife > Dünner aufsteigender Abschnitt
Dünner aufsteigender Teil: passiver Ionenausstrom
Hennen-Egel fischt Ion heraus, Ion hinterfragt Existenz im Passiv
Der dünne aufsteigende Abschnitt der Henleschleife ist genauso wie der dicke aufsteigende Teil impermeabel für Wasser, aber permeabel für Ionen. Der wichtige Unterschied des dicken und des dünnen aufsteigenden Teils der Henle-Schleife ist der NKCC-Transporter – den gibt es nur im dicken oberen Teil.
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Distaler Tubulus
Distaler Tubulus: Feineinstellung des Harns
Triste Egel: Feinstarbeit mit Pinzette
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Distaler Tubulus
NCC-Symporter resobiert NaCl
Notendurchschnitt NCC
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Sammelrohr
Zwei Zelltypen: Hauptzellen & Schaltzellen
Triste Egel mit Hauptmannsmütze & hinter Schalter
Im Sammelrohr können zwei verschiedene Zelltypen unterschieden werden – Hauptzellen und Schaltzellen.
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Sammelrohr
Hauptzellen: Na⁺-Resorption & K⁺-Sekretion
Hauptmann-Egel rettet Salz-Katzenion & stößt Bananen-Ion rein
Natrium wird in den Hauptzellen über luminale ENaC- Kanäle („Epithelial-Natrium-Channel“) resorbiert, Kalium über luminale ROMC- Kanäle („Renal-Outer- Medullary Potassium (K⁺ ) Channel“) ins Tubuluslumen sezerniert. Beide Prozesse werden von dem Hormon Aldosteron gesteuert.
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Sammelrohr
Aldosteron stimuliert Na⁺-Resorption & K⁺-Sekretion.
Alter-Dostojewski-Zepter des Hauptmanns
Bindet Aldosteron an seinen intrazellulären Rezeptor, wird die Expression der ENaC- und ROMC- Kanäle gesteigert. Somit kommt es unter Aldosteronstimulation zu einer erhöhten Na⁺-Resorption und K⁺-Sekretion.
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Sammelrohr
Schaltzellen Typ A: Säure-Sekretion
Egel mit Apfel-Helm schütttet Säure rein
Typ A-Zellen (“A” wie “acid”) exprimieren in der luminalen Zellmembran H⁺ bzw. H⁺/K⁺-ATPasen, die überschüssige Protonen (= Säuren) ins Tubuluslumen sezernieren.
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Sammelrohr
Schaltzellen Typ B: Basen-Sekretion
Egel mit Birnen-Helm schütttet Base rein
Bei Typ B-Zellen (“B” wie “base”) wird HCO₃⁻ (= Base) im Austausch mit Cl⁻ ins Tubuluslumen sezerniert. So kann der Körper überschüssige Basen bzw. Säuren (Schaltzellen Typ A, s.o.) mit dem Harn ausscheiden.
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Sammelrohr
Sammelrohr: ADH-gesteuerte Wasserresorption (Aquaporin-Kanäle)
Hammel pflanzt antidiuretischen Mohn an (Strohhalme)
Eine wichtige Aufgabe des Sammelrohrs ist nämlich die finale Wasserresorption. In den Hauptzellen erfolgt diese Resorption via Diffusion über sog. Aquaporin-Kanäle.
43/47
Sammelrohr
Wasserhaushalt bestimmt Harnkonzentration
Durstiger Hammel befiehlt Mohn mehr Wasser zu trinken
Der Wasserhaushalt des Körpers bestimmt, ob Diurese oder Antidiurese betrieben wird. Ist er niedrig, befinden wir uns also im dehydratisierten Zustand, wird unter ADH-Stimulation im Sammelrohr vermehrt Wasser resorbiert und der Harn konzentrierter – die Antidiurese.
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Sammelrohr
Harnstoff: Rezirkulation zur Steigerung der Osmolarität
Hähne aus Stoff mit osmanischen Hüten baden
Ammoniak (NH3), ein giftiges Abbauprodukt von Proteinen und Aminosäuren, wird in unschädlichen Harnstoff umgewandelt. Dieser wird glomerulär frei filtriert und gelangt ins Tubulussystem. Harnstoff rezirkuliert zum Teil aus dem Sammelrohr ins Interstitium und erhöht dort ebenfalls die Osmolarität, wodurch die Wasserresorption unterstützt wird.
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Klinik
Diuretika beeinflussen Harnmenge & -zusammensetzung
Pillen & Clear-Hansi überlegen, welche Arbeiter sie ausschalten sollen
Diuretika werden zur Ausschwemmung von Wasser aus dem Körper eingesetzt. Sie können in fast jedem Tubulussegment ansetzen und es ausschalten.
46/47
Klinik
Schleifendiuretika blockieren NKCC-Transporter
Pille mit Schleife will Katzenstaubsauger
Bekanntestes Beispiel ist das Schleifendiuretikum Furosemid, das den dicken aufsteigenden Teil der Henle-Schleife blockiert. Konkret blockieren Schleifendiuretika den NKCC-Transporter. Dadurch wird der Aufbau des osmotischen Gradienten im Interstitium gehemmt, sodass weniger Wasser resorbiert und somit ausgeschieden wird.
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/
Quint
Basis
Expert
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n
63232
1
Allgemeines
Nach Filtration sortieren Tubulusegel Harnkanalisation
Aus den Nieren-Glomeruli (Nierenkörperchen) wird jeden Tag eine riesige Menge an Primärharn (180 Liter) und Nährstoffen filtriert. Der Nierentubulus (“Nierenkanälchen”) muss diese riesigen Mengen reduzieren. Die Niere resorbiert also einen Großteil des Primärharns zurück. Sie muss auch die Nährstoffe resobieren – und zudem Stoffe sezernieren.
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Allgemeines
4 Bereiche: Rocker Egel, Hennen, triste Egel, Hammel
Man unterscheidet grob vier Bereiche des Nierentubulus. Die verschiedenen Tubulusabschnitte bilden eine hintereinander geschaltetes Röhrensystem, durch das der Primärharn fließt, um prozessiert zu werden. Jeder Abschnitt hat dabei eine bestimmte Aufgabe, die sich auf die weitere Zusammensetzung des Harns auswirkt.
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Glomerulum: Harnwasserfall
Eine Besonderheit der Niere ist, dass es zwei Kapillarbette gibt, die u.a. für das Tubulussystem wichtig sind. Das eine Kapillarbett dient zur Filtration.
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Allgemeines
Kapillar-Bett: von Egel Gerettete (Steak)
Das zweite Kapillarbett verläuft parallel zum gesamten Nierentubulus, damit die Tubulusepithelzellen Stoffe (u.a. Proteine) zwischen dem Harn im Tubuluslumen und dem Blut austauschen können.
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(1/2) Salz-Bananen-Pumpe
Die Tubulusepithelzellen kleiden das gesamte röhrenförmige Tubulussystem aus. In ihnen befindet sich auf der basolateralen Zellseite die Na⁺/K⁺-ATPase. Als Ionenpumpe transportiert sie unter direktem ATP-Verbrauch (“primär aktiv”) 3 Na⁺-Ionen nach extrazellulär (Richtung Nierenparenchym) und 2 K⁺ Ionen nach intrazellulär (Richtung Tubuluslumen).
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Allgemeines
(2/2) Schickt Salz-Ionen weg
Na⁺ ist daher im Intrazellulärraum viel niedriger konzentriert als im Tubuluslumen. Dieser Na⁺-Gradient ist die Triebkraft für viele Transportprozesse und ist damit sehr wichtig für die Funktion des Nierentubulus.
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Allgemeines
Transgender-Egel
Die zu resorbierenden Stoffe können auf zwei Arten aufgenommen werden. Über den transzellulären Transport werden die Stoffe via Membranproteine (Transporter oder Carrier) in die Tubulusepithelzellen aufgenommen und auf der basolateralen Zellseite auch wieder über diese abgegeben.
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Allgemeines
Paraglider-Egel
Beim parazellulären Transport werden die Stoffe zwischen den Zellen hindurch aufgenommen. Limitierend dafür ist die Durchlässigkeit der transepithelialen Zellkontakte (Tight Junctions).
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Proximaler Tubulus
Steiniger (engl. rocky) Punk-Rock-Bereich
Direkt an den Glomerulus schließt sich der proximale Tubulus als erster Teil des Tubulussystems an.
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Proximaler Tubulus
Gewundener Schwanz, LKW-Konvoi
Der PT lässt sich in einen gewundenen Abschnitt (Pars convoluta) und in einen geraden Abschnitt (Pars recta) einteilen.
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Proximaler Tubulus
Langer Transport-Konvoi im Punkrock-Teil, Egel sehr hungrig
Im PT werden die größten Anteile an Wasser und Elektrolyten aus dem Primärharn resorbiert. Die Epithelzellen des PT besitzen Mikrovilli, welche die Transportrate durch Oberflächenvergrößerung erhöhen.
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Proximaler Tubulus > Frühproximal
Doppel-Punkrocker rettet Glucken-Zuckerwürfel & Salzstreuer für Ess-Geld
Glucosemoleküle können den glomerulären Filter ungehindert passieren, werden aber im PT vollständig rückresorbiert. Dies geschieht im Natriumsymport über den sog. SGLT-2 Transporter. Der Transport ist sekundär aktiv: Natrium steht für diesen Ko-Transport durch den unter ATP-Verbrauch aufgebauten Natrium-Gradienten der Na⁺/K⁺-ATPase zur Verfügung.
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Proximaler Tubulus > Frühproximal
Großes, aber löchriges Netz
Dieser Transporter hat eine niedrige Affinität für Glucose, aber eine hohe Kapazität.
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Proximaler Tubulus > Spätproximal
Punkrocker mit 1 Iro rettet Glucken-Zuckerwürfel & Salzstreuer für Ess-Geld
Im Verlauf des proximalen Tubulus (v.a. in der Pars recta) fällt die Glucosekonzentration immer weiter ab, sodass eine größere Triebkraft zum Transport nötig ist. 1 Glucosemolekül wird nun im Symport mit 2 Na⁺ über den effektiver arbeitenden SGLT-1 Transporter in die Zellen aufgenommen.
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Proximaler Tubulus > Spätproximal
Kleines, aber intaktes Netz
Dieser Transporter hat eine niedrige Kapazität, aber eine hohe Affinität für Glucose.
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Proximaler Tubulus
Zuckerwürfel läuft an zwei Glut-Stellen vorbei
An der basolateralen Zellseite verlässt Glucose die Zelle dann mittels erleichterter Diffusion über GLUT-2-Transporter. So kann sie wieder ins Blut aufgenommen werden.
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Proximaler Tubulus
Punkrock-Egel holt Steaks raus
Im proximalen Tublulus werden der Großteil der Proteine, Peptide und Aminosäure resorbiert. Kleine Proteine, die den glomerulären Filter passiert haben, werden endozytotisch über die Tubulusepithelzellen resorbiert. Die Resorption von Peptiden erfolgt über einen Symport mit H⁺-Ionen, die von Aminosäuren über einen Na⁺-Symport.
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Proximaler Tubulus
Karo-Carbon-Hydra: wirft Katzen-Ion-Kation in Harn
Die Niere kann helfen, den pH-Wert des Blutes konstant zu halten, v.a. der PT. Dabei ist die Carboanhydrase des PTs entscheidend. Zunächst sezerniert die Epithelzelle überschüssige Säuren in den Harn v.a. in Form von H⁺-Kationen aus (im Antiport mit Natrium). Im Tubuluslumen reagiert H⁺ mit HCO₃⁻ zu CO₂ – katalysiert durch die Carboanhydrase.
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Proximaler Tubulus
Karo-Carbon-Hydra: fischt Backsodapackung raus
Das CO₂ diffundiert danach zurück in die Epithelzellen. Dort sitzt eine 2. Carboanhydrase, die die Reaktion intrazellulär rückgängig macht. Das dabei entstandene HCO₃⁻ wird basolateral über einen Na⁺-Symporter resorbiert. Im Endeffekt ist das Resultat: Proton wird sezerniert, Bikarbonat wird resorbiert.
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Proximaler Tubulus
Osmanisches Ion zieht (engl. drag) Wasserkübel und Kuh-Ion mit
Alle Stoffe, die im PT dem Primärharn entzogen werden, sind osmotisch aktiv. Osmotisch aktive Teilchen führen dazu, dass Wasser parazellulär folgt. Bei diesem Nachströmen des Wassers – auch Solvent Drag (= Lösungsmittel Zugkraft) – werden andere gelöste Stoffe „mitgerissen“. So werden auch weitere Ionen (Cl⁻, Ca²⁺, Phosphat) resorbiert.
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Henle-Schleife
Osmanischer Hennen-Tubulus-Egel im Interstitium, gelb gekleidet
Hauptaufgabe der Henleschleife ist, die Osmolarität des Harns und damit auch des Blutes zu regulieren. Die Henle-Schleife schafft das, indem es den Ionengehalt und damit die Osmolarität des Interstitiums reguliert.
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Henle-Schleife
3 Hennen-Tubulus Egel (zwei ausgemergelt, einer dick)
An den PT schließt sich die Henle-Schleife an. Die Henle-Schleife verläuft U-förmig und reicht bis ins Nierenmark hinein. Zur Erinnerung: die Glomeruli und der PT befinden sich in der Nierenrinde.
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Henle-Schleife
Gegenläufiger Strom: Charaktere strecken sich Arme entgegen
Ein wichtiger Mechanismus, um den osmotischen Gradienten im Nierenmark aufzubauen, ist das Gegenstromprinzip. Dabei wird der Harn im absteigenden Teil erst konzentriert (= höhere Ionenkonzentration), damit im aufsteigenden Teil diese Ionen effektiv resorbiert werden können.
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Henle-Schleife
Nur Kerzenlicht
Das Gegenstromprinzip ist komplex, spart aber sehr viel Energie, den Osmolaritätsgradienten aufzubauen. Wasser und zum Teil auch Ionen (s.u.) werden aufgrund der Konzentrations- bzw. Osmolaritätsunterschiede zwischen Tubuluslumen und Interstitium passiv transportiert.
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Henle-Schleife
Salz-Bananen-Pumpe neben dickem Egel
Der einzige energieverbrauchende Prozess ist der durch die Na⁺/K⁺-ATPase aufgebaute Na+-Gradient im dicken aufsteigenden Teil. Dieser Gradient ist für die Arbeit des NKCC-Transporters wichtig.
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Henle-Schleife > Dicker aufsteigender Abschnitt
3. Hennen-Egel: Regenjacke
Der dicke aufsteigende Teil der Henle-Schleife heißt so, weil seine Epithelzellen ziemlich groß sind. Durch ihre Tight Junctions sind sie so dicht, dass dieser Abschnitt impermeabel für Wasser ist.
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Henle-Schleife > Dicker aufsteigender Abschnitt
Saugt Salz-, Bananen- & 2 Klo-Ionen mit N-Katzen-Staubsauger auf
Der sekundär aktive NKCC-Transporter befindet sich in der apikalen Zellmembran. Seine Funktion steckt schon im Namen: er transportiert im Symport 1 Na⁺, 1 K⁺ und 2 Cl⁻ durch die Epithelzellen.
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Henle-Schleife > Dicker aufsteigender Abschnitt
Reichlich Ionen mit osmanischen Hüten im Interstitium
Kalium-, Natrium- und die beiden Chlorid-Ionen verlassen basolateral die Epithelzellen und reichern sich im Interstitium an: Die Ionen bauen einen erhöhten osmotischen Druck im Interstitium auf.
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Henle-Schleife > Dicker aufsteigender Abschnitt
Osmanische Ionen tropfen mit Wasser
Dieser erhöhte osmotische Druck ist wiederum Voraussetzung für den nächsten Schritt des Gegenstromprinzips: die Wasserresorption im dünnen absteigenden Teil.
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Henle-Schleife > Dünner absteigender Abschnitt
Dünner absteigender Ast
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Henle-Schleife > Dünner absteigender Abschnitt
Hennen-Egel kotzt Wasser in Interstitum & rotes Gefäß
Wo das Wasser aber sehr wohl durchfließen kann, ist der dünne absteigende Teil der Henleschleife. Der dünne absteigende Teil ist, was Ionen und Wasser angeht, das genaue Gegenteil des dicken Teils: er ist impermeabel für Ionen, lässt Wasser aber großzügig durch. Er lässt also Wasser passiv ins Interstitium und ins Blut folgen!
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Henle-Schleife > Dünner absteigender Abschnitt
Wasser wird in rote Vasen geschöpft
Der osmotische Gradient wird im dicken Teil aufgebaut. Wasser folgt im dünnen absteigenden Teil und bleibt jedoch nicht im Interstitium, sondern fließt in den Vasa recta ab. So bleibt das Interstitium osmotisch aktiv.
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Henle-Schleife > Dünner absteigender Abschnitt
Harn singt immer lautere Töne
Das Ziel des absteigenden dünnen Teils der Henleschleife ist es, die Tonizität des Harns im Tubuluslumen aufzubauen. Der dünne Teil lässt ja auch Wasser raus, aber keine Ionen, d.h. natürlich wird die Tonizität des Harns im absteigenden Teil auch stärker.
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Henle-Schleife > Dünner aufsteigender Abschnitt
Hennen-Egel fischt Ion heraus, Ion hinterfragt Existenz im Passiv
Der dünne aufsteigende Abschnitt der Henleschleife ist genauso wie der dicke aufsteigende Teil impermeabel für Wasser, aber permeabel für Ionen. Der wichtige Unterschied des dicken und des dünnen aufsteigenden Teils der Henle-Schleife ist der NKCC-Transporter – den gibt es nur im dicken oberen Teil.
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Distaler Tubulus
Triste Egel: Feinstarbeit mit Pinzette
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Sammelrohr
Triste Egel mit Hauptmannsmütze & hinter Schalter
Im Sammelrohr können zwei verschiedene Zelltypen unterschieden werden – Hauptzellen und Schaltzellen.
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Sammelrohr
Hauptmann-Egel rettet Salz-Katzenion & stößt Bananen-Ion rein
Natrium wird in den Hauptzellen über luminale ENaC- Kanäle („Epithelial-Natrium-Channel“) resorbiert, Kalium über luminale ROMC- Kanäle („Renal-Outer- Medullary Potassium (K⁺ ) Channel“) ins Tubuluslumen sezerniert. Beide Prozesse werden von dem Hormon Aldosteron gesteuert.
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Sammelrohr
Alter-Dostojewski-Zepter des Hauptmanns
Bindet Aldosteron an seinen intrazellulären Rezeptor, wird die Expression der ENaC- und ROMC- Kanäle gesteigert. Somit kommt es unter Aldosteronstimulation zu einer erhöhten Na⁺-Resorption und K⁺-Sekretion.
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Sammelrohr
Egel mit Apfel-Helm schütttet Säure rein
Typ A-Zellen (“A” wie “acid”) exprimieren in der luminalen Zellmembran H⁺ bzw. H⁺/K⁺-ATPasen, die überschüssige Protonen (= Säuren) ins Tubuluslumen sezernieren.
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42
Sammelrohr
Egel mit Birnen-Helm schütttet Base rein
Bei Typ B-Zellen (“B” wie “base”) wird HCO₃⁻ (= Base) im Austausch mit Cl⁻ ins Tubuluslumen sezerniert. So kann der Körper überschüssige Basen bzw. Säuren (Schaltzellen Typ A, s.o.) mit dem Harn ausscheiden.
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43
Sammelrohr
Hammel pflanzt antidiuretischen Mohn an (Strohhalme)
Eine wichtige Aufgabe des Sammelrohrs ist nämlich die finale Wasserresorption. In den Hauptzellen erfolgt diese Resorption via Diffusion über sog. Aquaporin-Kanäle.
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Sammelrohr
Durstiger Hammel befiehlt Mohn mehr Wasser zu trinken
Der Wasserhaushalt des Körpers bestimmt, ob Diurese oder Antidiurese betrieben wird. Ist er niedrig, befinden wir uns also im dehydratisierten Zustand, wird unter ADH-Stimulation im Sammelrohr vermehrt Wasser resorbiert und der Harn konzentrierter – die Antidiurese.
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Sammelrohr
Hähne aus Stoff mit osmanischen Hüten baden
Ammoniak (NH3), ein giftiges Abbauprodukt von Proteinen und Aminosäuren, wird in unschädlichen Harnstoff umgewandelt. Dieser wird glomerulär frei filtriert und gelangt ins Tubulussystem. Harnstoff rezirkuliert zum Teil aus dem Sammelrohr ins Interstitium und erhöht dort ebenfalls die Osmolarität, wodurch die Wasserresorption unterstützt wird.
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Klinik
Pillen & Clear-Hansi überlegen, welche Arbeiter sie ausschalten sollen
Diuretika werden zur Ausschwemmung von Wasser aus dem Körper eingesetzt. Sie können in fast jedem Tubulussegment ansetzen und es ausschalten.
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Klinik
Pille mit Schleife will Katzenstaubsauger
Bekanntestes Beispiel ist das Schleifendiuretikum Furosemid, das den dicken aufsteigenden Teil der Henle-Schleife blockiert. Konkret blockieren Schleifendiuretika den NKCC-Transporter. Dadurch wird der Aufbau des osmotischen Gradienten im Interstitium gehemmt, sodass weniger Wasser resorbiert und somit ausgeschieden wird.
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