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NIERENPHYSIOLOGIE, HOMÖOSTASE

DER EXTRAZELLULÄREN FLÜSSIGKEITSRÄUME (3)

Dr. Attila Nagy2019

Renale Behandlung organischer Substanzen

Monosaccharide wie Glukose und Galaktose werden durch Na+

gekoppelten Symport resorbiert. Die Monosaccharide verlassen die

Zelle über einen Uniporter (Glut2). Der luminale Glukostransport ist

durch Glut 2 (geringere Affinität) und Glut 1 (hochaffiner Transporter)

bewerkstelligt.

Nierenschwelle für Glukose

Die maximale Transportrate der Niere wird bei der Plasmakoncentra-

tion 10 mmol/l erreicht (Nierenschwelle). Die Nierenschwelle ist

von der Filtrationsrate unabhängig.

Diabetes mellitus - Überlaufglukosurie.

Auch eine Abnahme der maximalen tubulären Transportrate kann

zur Glukosurie führen (renale Glukosurie).

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Aminosäure

Die meisten filtrierten Aminosäuren werden durch parallel

arbeitende Aminosäuretransporter vollständig resorbiert.

Die Aminosäuretransportsysteme sind sättigbar

(Nierenschwelle).

Aminoazidurie

Weitere Zucker

Galaktose wird durch den Glut1 sekundär aktiv resorbiert.

Fruktose durch einen passiven Uniporter (Glut5).

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Na+-gekoppelter Transportprozesse (Glukose-Typ

Resorption ); Symportersysteme

Glukose

Galaktose

Aminosäuren

Organische Säuren

Vitamin C

Phosphat

Sulphat

HCO3

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Phosphate Resorption

Peptide und Proteine

1. Di- und Tripeptide können im proximalen Tubulus durch Peptid-

H+-Symporter (Pept1 und Pept2) resorbiert werden

2. Peptidase können Peptide und Proteine spalten. Die

dabei gebildete Aminosäuren werden resorbiert.

3. Grössere Peptide und Proteine werden durch Endozytose in die

proximalen Tubuluszellen aufgenommen. Lysosomale Enzyme

abbauen die Proteine.

Diese Mechanismen verhindern eine nennenswerte Ausscheidung

von Proteinen (<30 mg Albumin/Tag). Ursache von Proteinuriekann entweder der Defekt des glomeruläres Filters oder ein tubulärer

Defekt sein, der die Resorption der filtrierten Proteine beeinträchtigt.

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Sekretion im proximalen Tubulus

-Organische Säuren und Basen

-Para-amino-hippursäure

-Über einen Anionaustauscher werden Formiat und

Oxalat im Austausch gegen Cl- Sezerniert. Auf diese Weise

können erhebliche Mengen von Cl- resorbiert werden.

-Proton-Kalium im dritten Segment-Harnsäure im dritten Segment

PAH Sekretion

excreted

secreted

filtratedsaturation

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Organische Basen

Eine Reihe von Transportprozessen im proximalen Tubulus

sezernieren und resorbieren organische Kationen, wie Cholin,

Azetylcholin, Adrenalin, Dopamin, Histamin, Serotonin.

Im allgemein überwiegt die Sekretion, so werden die

Kationen ausgeschieden.

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Die Ausscheidung von Pharmaka, Giften, und weiteren Fremdstoffen

Diese Substanzen werden in der Leber an Glukuronat,

Glutathion, Sulphat oder Azetat gekoppelt und können

somit durch die Transportprozesse für organische Säuren

transportiert werden.

Harnsäure

Harnsäure ist ein Endprodukt des Purinstoffwechsels die durch

die Niere ausgeschieden werden muss. Beim Menschen wird

in proximalen Tubulus normalerweise die ganze filtrierte Menge

von Harnsäure resorbiert.

Gegen Ende des proximalen Tubulus wird Harnsäure auch

sezerniert. Letzlich werden etwa 10% ausgeschieden.

Die Harnsäurekristalle erzeugen eine schmerzhafte Entzündung,

die letzlich zur Zerstörung der Gelenke führen (Gicht).

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Die Henle-Schleife

1. Der absteigende dicke Teil der Henle-Schleife

(Proximaler Tubulus)

2. Der dünne Teil (kein aktive Transport, passive

Elektrolyttransport)

3. Dicker aufsteigender Teil der Henle-Schleife

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Dünner absteigender Teil

1. Geringe Permeabilität für gelöste Substanzen

2. Grosse Wasserpermeabilität

3. Kein aktiver Transport

Die Osmolarität steigt bis 1200 mosm/kg in den juxtamedullären

Nephronen und bis 600 mosm/kg in den kortikalen Nephronen.

Diese Erhöhungen kann man wegen der Wasseresorption

beobachten.

Die dominierenden Stoffe im Tubuluslumen sind Na+ und Cl-

Harnstoff ist der dominierende Stoff im peritubulären Raum.

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Dünner aufsteigender Teil

1. Keine Wasserpermeabilität

2. Grosse Na+ und Cl-Permeabilität

3. Geringe Harnstoffpermeabilität

Na+ und Cl- diffundieren in den peritubulären Raum und

Harnstoff diffundiert in den Tubulus.

Die Osmolarität sinkt aber das Volumen bleibt

unverändert.

Na+ wird in diesem Segment durch den Na+, K+, 2Cl–

Symport in die Zelle transportiert.

K+ rezirkuliert in das Lumen. Cl- verlässt die Zelle über

Cl- Kanälen der basolateralen Zellmembran. Na+ wird im

Austausch gegen K durch die Na+/K+-ATPase der

basolateralen Zellmembran aus der Zelle gepumpt.

Das in das Lumen zurückkehrende K+ und das die Zelle

basolateral verlassende Cl- erzeugen ein Lumen-positives

transepitheliales Potential, das Kationen (Na, Ca, Mg) durch

die Tight junctions aus dem Lumen treibt.

Dicker aufsteigender Teil der Henle-Schleife

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NH4+-Transport in der Henle Schleife.

Der Na+, K+, 2Cl– Symport kann statt K+ auch NH4+

resorbieren. Dies führt zur Akkumulierung von NH4+

in Nierenmark. Da das Sammelrohr für NH3/NH4+

durchlässig ist, gewährleisten die hohen NH4+-

Konzentrationen eine effiziente Ausscheidung von

NH4+ in den Urin.

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Renale Behandlung von Harnstoff

Das proximale Tubulusepithel ist für Harnstoff gut passierbar.

Mehr als Hälfte der filtrierten Harnstoffs ist proximal-tubulär resorbiert.

Im Nierenmark diffundiert Harnstoff aus dem Sammelrohr in das

Nierenmark und von dort in die Henle-Schleife (Rezirkulation

von Harnstoff)

Harnstoffzyklus

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Harnstofftransport im Tubulussystem

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Das distale Nephron

Im distalen Tubulus und Sammelrohr geschieht die

entgültige Feinstellung der Urinzusammensetzung.

Es kann gegen hohe Gradienten transportieren, verfügt

über eine geringe Transportkapazität.

Es besteht aus unterschiedlichen Segmenten und Zellen.

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Distale Tubuluszelle

Die meisten Zellen resorbieren Na+ durch einen NaCl-

Symport. Cl– verlässt die Zelle über KCl-Symport in der

basolateralen Zellmembran.

Na+ wird durch Na+/K+ -ATPase aus der Zelle transportiert.

K+ verlässt die Zelle durch K+ Kanale.

Die Zellen können Ca2+ auch resorbieren. Luminale Ca2+

Kanale und basolterale Na+/Ca2+ Austauscher.

Transport in der distalen Tubuluszelle

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Hauptzellen

Im späten distalen Tubulus und Sammelrohr findet man

vorwiegend Hauptzellen, die durch Na+ und K+-Kanäle

in der luminalen Zellmembran charakterisiert sind.

Die Zelle resorbiert Na+ im Austausch gegen K+

Na+ wird durch Na+/K+ -ATPase in der basolateralen

Zellmembran aus der Zelle transportiert.

Gesteigerte Na+-Resorption

Gesteigerte K+-Sekretion und K+-Ausscheidung.

Hauptzelle

Schaltzelle Typ A

Schaltzelle Typ B

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Natriumhaushalt

Na+ Aufnahme

100- 600 mmol/Tag

Keine physiologische Kontrolle

Na+ Ausscheidung

Schwitzen

Stuhl

Harn (100-400 mmol/Tag).

Regulation des Na-Haushalts

Kontrolle der Ausscheidung

In allen Nephronsegmenten sind Na+ resorbiert.

Etwa 60-70% des filtrierten Na+ wird im

proximalen Tubulus Resorbiert.

Weitere 20-30% in der Henle-Schleife.

In distalem Tubulus und Sammlerohr etwa 8-9%.

Normalerweise maximum 1% des filtrierten Na+

wird ausgeschieden.

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Na+ Transport im proximalen Tubulus

Na+ Transport in der Henle-Schleife

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Na+ - Transport in den distalen Tubuluszellen

Na+- Transport in den Hauptzellen

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Regulation der Na+-Ausscheidung

Effektor Mechanismen

(1./ Glomerulotubuläre Balance)

2./ Renin-Angiotensin-Aldosteron System

3./ “third factor”

Glomerulotubuläre Balance

Eine Zunahme der GFR ist in aller Regel mit einer

Proportional Zunahme der proximal-tubulären Resorption

verbunden. Na-Resorption und Transportraten (Glukose,

Aminosäure) steigen mit der GFR an, so daß die zusätzlich

filtrierten Mengen an Wasser und Substanzen am Ende des

proximalen Tubulus weitgehend wieder resorbiert sind.

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Renin-Angiotensin-Aldosteron System

Juxtaglomerulärer Apparat

Renin ( 66500 d)

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JUXTAGLOMERULÄRER APPARAT (JGA)

endfeet of podocytes

capillary

mesangial cell

podocyte

mesangial cell

Reninsekretion wird gefördert:

1. Abnahme des renalen Blutflusses

2. Abnahme der Salzkoncentration im

Macula densa Epithel

3. Sympathicus (ß1 Rezeptor)

4. Hypovolemie

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Reninsekretion wird gehemmt:

1. Prostaglandine ( PGE2, PGD2, PGI2)

2. Atriopeptin (ANF)

Kontrolle der Reninsekretion

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Angiotensin II Produktion

Angiotensinogen (alfa2-globulin, Leber),

Angiotensin I 10 Aminosäure (ACE, Angiotensin-Konvertase)

Angiotensin II Aktive Form! 8 Aminosäure

Angiotensin III

Wirkungen von Angiotensin II

1/ Blutdruckregulation

Vasokonstriktion

2/ Fördert die Aldosteronsekretion

3/ Stimuliert Durst und Salzappetit

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Kontrolle der Aldosteronsekretion

Atriopeptin (ANF)

Rechter Vorhof

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Prekursor ist pro-ANF (atriopeptinogen) 126 Aminosäure.

Sekretion ist gefördert:Hypervolemie

ADH

Adrenalin

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Wirkungen von ANF

1. Vasodilatation,

2. GFR wird erhöht (Dilatation der

(Afferente arteriole)

3. Hemmt die Reninsekretion

4. Hemmt die Aldosteronesekretion,

5. Hemmt die ADH-Produktion

6. Natriurese und Wasserdiurese

Mechanismen der Na-Resorption im ganzen Nephron

Na/H AntiporterNa/S SymporterParazellulärer Transport

Na/K/2Cl SymporterParazellulärer Transport

Na/Cl SymporterNa Kanäle

Proximaler Tubulus(Acetazolamid hemmt)

Henle-Schleife(Furosemid hemmt)

Distales Nephron(Thyazid hemmt)

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Schaltzellen

Schaltzellen sezernieren entweder H+ (Typ A) oder

HCO3- (Typ B). In den Schaltzellen Typ A wird die

H+ Sekretion durch eine H+-ATPase oder bei K+-Mangel

H+/K+ ATPase bewerkstelligt.

Das in den Schaltzellen Typ B gebildete HCO3- verlässt

die Zelle über einen Cl-/HCO3- Austauscher. Das

akkumulierte Cl- verläßt die Zelle über basolaterale

Cl- Kanäle.

Cl- kann das Lumen auch parazellulär Verlassen.

Hauptzelle

Schaltzelle Typ A

Schaltzelle Typ B

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