Niere: Funktionsweise
Die Nieren sind dafür zuständig, das Blut zu filtern und von bestimmten Stoffwechselabbauprodukten zu reinigen.
Filtrationsdruck
In jedem Nierenkörperchen (Glomerulus) - Gesamtzahl rund 1 Mio. - wird das Blut filtriert und der Primärharn gewonnen. Der dabei herrschende Druck spielt eine wichtige Rolle für die Selbstregulierung dieses Systems. Um in den Nierenkörperchen Flüssigkeit aus dem Blut durch die verschiedenen Filtermembranen (grobe Endothelzellen, die bereits feinere Basalmembran sowie schließlich das innere Blatt der Bowman-Kapsel) zu pressen, ist ein bestimmter Druck erforderlich. Der wirksame Druck in den zu einer Art Knäuel verschlungenen Blutbahnen im Nierenkörper- chen (glomerulärer Filtrationsdruck) beträgt etwa 8 mmHg. Er entsteht aus dem herrschenden Blutdruck in den Glomerulusschlingen (etwa 50 mmHg), vermindert um Gegenkräfte im Nierenkörperchen (kolloidosmotischer Druck im Blutplasma, hydrostatischer Druck in der Bowman-Kapsel). Die herausgefilterte Flüssigkeit ist der Primärharn, auch Glomerulusfiltrat genannt.
Jede Minute erzeugen die Nieren des jungen Erwachsenen auf diese Weise insgesamt 120 ml Filtrat.Dieser Wert wird glomeruläre Filtrationsrate genannt. Am Tag summiert sich die genannte Menge auf 180 l.
Selbstregulierung des Filtersystems
Wenn der wirksame Filtrationsdruck im Nierenkörperchen zu hoch ist, wird zu viel Filtrat durch die Membranen gedrückt und die Menge des Urins steigt, seine Konzentration wird jedoch geringer. So verliert der Körper zu viel Wasser und droht auszutrocknen. Ist der Druck hingegen zu gering, können nicht mehr alle Schadstoffe durch die Filtermembranen gedrückt werden, die Urinproduktion nimmt ab (Oligurie) oder kommt zum Erliegen (Anurie), es kann ein akutes Nierenversagen eintreten.
Da der Druck des ankommenden Blutes in den Schlingen des Nierenkörperchens nun natürlich tatsächlich schwankt, besitzen die Nieren ein äußerst wirksames System der Selbstregulierung (Autoregulation), das den Wert jeweils automatisch auf die benötigten 50 mmHg einstellt. Diese Feinregulierung wird im Wesentlichen durch die Muskeln der Blutgefäße im Glomerulus erreicht. Abhängig vom Blutdruck ziehen sie sich zusammen oder entspannen sich und verändern so den Filterdruck.
Dieses System der Selbstregulierung arbeitet zuverlässig, solange der Körperblutdruck in den Arterien sich zwischen 80 und 190 mmHg bewegt. Wird allerdings ein Blutdruck von 80 mmHg unterschritten, versagen die Nieren ihren Dienst.
Rückgewinnung im Tubulusapparat
Zwar werden täglich 180 l Glomerulusfiltrat hergestellt, aber nicht als Harn ausgeschieden. Dies würde zur Austrocknung führen und es gingen Salze und Nährstoffe verloren, die in diesem Primärharn enthalten sind. 99 % des Wassers werden daher zurückbehalten, nur der Rest wird zu Sekundärharn und auch andere wichtige Stoffe aus dem Filtrat werden zurückgewonnen.
Dieser Prozess läuft in dem Tubulusapparat ab. Das Harnkanälchen führt zunächst vom Nierenkörperchen weg und dann nach einem U-Bogen in entgegengesetzter Richtung zurück, bevor es schließlich in ein Sammelrohr zum Nierenbecken mündet. Die U-förmige Henle-Schleife ist von einem Netz von Blutgefäßen umschlungen.
Zurückgewonnen werden aus dem Primärharn neben dem Wasser Salze (u. a. Natrium), Zucker, Aminosäuren und andere organische Substanzen. Der Rückgewinnungsprozess wird durch die Hormone Aldosteron und Adiuretin gesteuert. Die gelösten Stoffe treten durch die Zellen der Harnröhrchen in die umgebenden Blutbahnen über. Das Wasser gelangt zum Teil durch osmotischen Druck zurück ins Blut. Wasser und andere gelöste Stoffe (wie Chlorid) werden auch vom übertretenden Natrium mitgerissen. Der größte Teil der ausgefilterten Stoffe wird so wieder in den Blutkreislauf zurückgeführt. Der Sekundärharn enthält neben Wasser vor allem Harnstoff und Harnsäure. Diese Rückgewinnung bzw. Harnkonzentration findet in der Henle-Schleife, zum Teil aber auch in den anschließenden Sammelrohren statt.
Von jedem ausgefilterten Stoff kann dieses System nur bestimmte Höchstmengen wieder ins Blut zurückführen. Bei Diabetikern wird diese Obergrenze beim Zucker oft überschritten. Reste des Zuckers gelangen dann in die Harnblase (Glukosurie), wo sie einen Nährboden für Bakterien abgeben und Harnwegsentzündungen auslösen können. Der Rückgewinnungsmechanismus kann u. a. durch entwässernde Medikamente (Diuretika) beeinträchtigt werden. Sie verringern oft die Natriumrückführung ins Blut und damit den Wasserübertritt und erhöhen so die Urinmenge. Außerdem wird zu viel Kalium ausgeschieden, das ersetzt werden muss.