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B978-3-437-44433-3.00012-X

10.1016/B978-3-437-44433-3.00012-X

978-3-437-44433-3

Niere\"\iNiere des Menschen im Längsschnitt (Schema).

Schnitt durch die Niere\"\iRattenniere, Übersicht. 1 Rinde:Niere\"\iNiere:Rinde\"\iRindenregion; 2 Niere:Mark\"\iMark:Niere\"\iMarkpyramide; ∗ Kelch des Nierenbeckens; 3 Sinus Sinus:renalis\"\irenalis. Im Gegensatz zur Niere des Menschen besitzt die Rattenniere nur eine Pyramide. H. E.-Färbung; Vergr. 12-fach.

(Aus [R252])

Niere:Markstrahlen\"\iMarkstrahlen (1) mit gestreckt verlaufenden Tubuli und Sammelrohren. 2 Nierenlabyrinth\"\iNierenlabyrinth mit geknäuelten proximalen (dunkelbraun) und distalen (hellbraun) Tubuli sowie mit den Glomeruli (➔). Niere, Mensch; Goldner-Färbung; Vergr. 45-fach.

Niere:Gefäßversorgung\"\iGefäßversorgung des Nierengewebes. a: Schema. Die arteriellen Gefäße sind rot, die Kapillaren dunkelgrau, die venösen Gefäße blau gezeichnet. In der Rinde sind die Markstrahlen durch die gestrichelte Linie markiert. 1/1' A. und V. Vena:arcuata\"\iArteria:arcuata\"\iarcuata; 2/2' A. und V. Vena:interlobularis\"\iinterlobularisArteria:interlobularis; 3 Arteriola afferens; 4 Glomerulus\"\iGlomerulus; 5 Arteriola efferens; 6 Arteriola efferens eines juxtamedullären Nierenkörperchens; 7/7' arterielle und venöse Vasa recta; 8 V. Vena:stellata\"\istellata. Links sind nur arterielle, rechts nur venöse und in der Mitte sowohl arterielle als auch venöse Gefäße gezeichnet. Zwischen den Vasa recta ist das peritubuläre Kapillarnetz in der Tiefe der Niere dargestellt (Aus [S010-2-16]). b: Präparat mit tuscheinjizierten Gefäßen (rot) in der Nierenrinde eines Kaninchens. 1 A. interlobularis, 2 Glomerulus, 3 peritubuläre Kapillaren. Das Bild entspricht dem Bereich links oben auf der Teilabbildung a. Vergr. 45-fach.

Drei Nephron\"\iNephrone mit unterschiedlicher Lage und unterschiedlich langen Henle-Schleifen (von links nach rechts: medikortikales, subkapsuläres und juxtamedulläres Nephron). Am Nierenkörperchen (grau) beginnt jeweils der proximale Tubulus:Niere\"\iTubulus (ocker) mit Pars convoluta und Pars recta; es folgt der intermediäre Tubulus (weiß) mit Pars descendens und – bei langen Schleifen – Pars ascendens. Der distale Tubulus setzt sich aus der Pars recta (grünlich), die zum Nierenkörperchen zurückläuft und hier die Macula densa bildet, und der Pars convoluta (braun) zusammen. Es schließt sich der Verbindungstubulus\"\iVerbindungstubulus (dunkler grünlich) an, der in das Sammelrohr\"\iSammelrohr (blaugrün) einmündet. Partes rectae der proximalen und distalen Tubuli sowie der Intermediärtubulus bilden die Henle-Henle-Schleife\"\iSchleife. Die Sammelrohre bilden ein System zunehmend größer werdender röhrenförmiger Strukturen. Das Nierenmark lässt sich aufgrund der unterschiedlichen Gliederung der 3 dargestellten Nephrontypen in Außen- und Innenstreifen (bilden gemeinsam die Außenzone) sowie Innenzone gliedern.

(Aus [S010-2-16])

Nierenkörperchen\"\iNierenkörperchen (Schema). Links unten: dreidimensionale Darstellung der Kapillarschlingen des Glomerulus\"\iGlomerulus. Rechts unten: strukturelle Komponenten der Blut-Harn-Blut-Harn-Schranke\"\iSchranke, ➔ Richtung des Filtrationsprozesses.

Nierenkörperchen\"\iNierenkörperchen. 1 Glomerulus\"\iGlomerulus; ∗ Kapselraum; ▶ äußeres Blatt der Bowman-Bowman-Kapsel\"\iKapsel; 2 proximaler Tubulus:proximaler\"\iTubulus; 3 distaler Tubulus:distaler\"\iTubulus; ➔ Macula Macula:densa\"\idensa. Rhesusaffe; H. E.-Färbung; Vergr. 250-fach.

Mesangiumzelle\"\iMesangiumzellen. Diese Zellen (M) enthalten – in etwas wechselndem Ausmaß – einen relativ gut entwickelten Organellenbestand, darunter RER-Zisternen (Matrixproduktion) und Lysosomen (Phagozytose), sowie ein gut entwickeltes Zytoskelett. Sie sind über Mikrofibrillen mit der glomerulären Basalmembran:glomeruläre\"\iBasalmembran verbunden. P Podozyt:Fortsätze\"\iPodozytenfortsätze, K: Kapillare, hier mit artifiziell weitgehend verschlossenem Lumen. Ratte; Vergr. 15.300-fach.

Podozyt\"\iPodozyten. 1 Soma eines Podozyten; 2 primärer Fortsatz; 3 sekundäre Fortsätze (Füßchenfortsatz\"\iFüßchenfortsätze). Ratte; Vergr. 3600-fach.

Blut-Harn-Elektronenmikroskopie:Blut-Harn-Schranke\"\iBlut-Harn-Schranke:Elektronenmikroskopie\"\iSchranke in einer EM-Aufnahme. 1 Lumen einer Blutkapillare; 2 Kapillarendothel mit Poren; 3 glomeruläre Basalmembran:glomeruläre\"\iBasalmembran; 4 schlanke aktinfilamentreiche Podozytenfortsätze, die über Schlitzmembran\"\iSchlitzmembranen (➔) verbunden sind; 5 großer Podozyt:Fortsätze\"\iPodozytenfortsatz mit vielen Intermediärfilamenten; 6 Filtrationsraum des Nierenkörperchens. Mensch; Vergr. 40.000-fach.

Komponenten der Filtrationsbarriere\"\iFiltrationsbarriere. Zwei Füßchenfortsatz\"\iFüßchenfortsätze von Podozyt:Filtrationsbarriere\"\iPodozyten sind durch die Schlitzmembran\"\iSchlitzmembran verbunden, die im Wesentlichen aus P-Cadherin und Nephrin aufgebaut ist. Vermutlich sind Nephrin und P-Cadherin ähnlich wie die Cadherine in einer Zonula adhaerens angeordnet. Die negativ geladene Glykokalyx:Podozyten\"\iGlykokalyx (mit dem Protein Podocalyxin) der Podozytenfüßchen bedeckt auch die Schlitzmembran. Die Füßchen enthalten ein kontraktiles Aktinskelett mit vielfältigen Aufgaben, z. B. der Verankerung der Komponenten der Schlitzmembran. Die glomeruläre Basalmembran besteht aus Typ-IV-KollagenKollagen:Typ IV, Laminin, Nidogen und dem Proteoglykan Agrin. Agrin\"\iAgrin ist reich an Heparansulfat, das viele negative elektrische Ladungen trägt. Die endotheliale Glykokalyx überbrückt auch die Poren im Kapillarendothel.

Rinde:Nieren\"\iNiere:Rinde\"\iNierenrinde mit Glomerulus\"\iGlomerulus (1), Nierentubulus:proximaler\"\iproximalemTubulus:Niere und distalem Nierentubulus:distaler\"\iTubulusTubulus:Niere. ▶ äußeres (parietales) Blatt der Bowman-Kapsel; ∗ Kapselraum. In den Epithelzellen der proximalen Tubuli (2) ist das Zytoplasma eosinophil, apikal ist ein Bürstensaum:proximaler Nierentubulus\"\iBürstensaum nachweisbar, und die lateralen Zellgrenzen sind kaum zu erkennen. Die Epithelzellen der distalen Tubuli (3) sind heller, der zelluläre Aufbau ist besser zu erkennen, der Bürstensaum fehlt. Mensch; Plastikschnitt; H. E.-Färbung; Vergr. 100-fach.

(Aus [R252])

Nierentubulus\"\iNierentubuli und Sammelrohr\"\iSammelrohr in EM-Aufnahmen. a: Proximaler Nierentubulus:proximaler\"\iTubulusTubulus:Niere (Niere einer Ratte): Epithelzellen mit hohem Bürstensaum:proximaler Nierentubulus\"\iBürstensaum (1) und zahlreichen Mitochondrien (2). 3 dicht gestellte Einfaltungen der basalen Zellmembran; 4 Basallamina. Vergr. 6.750-fach. b: Proximaler Tubulus (Niere einer Ratte), höhere Vergrößerung: Zellapex einer Epithelzelle. An der Basis der Mikrovilli (1) finden sich zahllose schlauchförmige Einsenkungen und Vesikel (➔) sowie einzelne Vakuolen als Ausdruck intensiver Rückresorption. Vergr. 20.700-fach. c: Intermediärer Nierentubulus:intermediärer\"\iTubulusTubulus:Niere (Niere eines Menschen): flache Epithelzelle (1); 2 Lumen. Die Basallamina (∗) ist hier pathologisch etwas verdickt. Vergr. 5.100-fach. d: Distaler Nierentubulus:distaler\"\iTubulusTubulus:Niere (Niere einer Ratte): Epithelzelle mit nur vereinzelten kurzen apikalen Mikrovilli (1) und gut ausgeprägtem basalem Labyrinth (2). Vergr. 8.800-fach. e: Sammelrohr (Niere einer Ratte): Epithelzellen (Hauptzellen) mit relativ wenig Zellorganellen und gering ausgeprägten basalen Membraneinfaltungen (1). ➔ Zellkontakte. Vergr. 3.800-fach.

Funktionelle Ultrastruktur einer Epithelzelle:proximaler Nierentubulus\"\iEpithelzelle des proximalen Tubulus. Die Epithelzellen der proximalen Tubuli zeigen viele Anpassungen an den massenhaften Transport von Wasser, Ionen und vielen niedermolekularen Stoffen, z. B. den Bürstensaum, das basolaterale Labyrinth, lebhafte apikale Endozytose, viele Endo- und Lysosomen, zahlreiche Mitochondrien. Außerdem sind in der Zellmembran in reichem Maße molekulare Transportmechanismen vorhanden.

Selektive Darstellung der resorptiven Leistungen der proximalen Tubuli in der Nierenrinde. Deutliche blaue Markierung der gewundenen Abschnitte der proximalen Tubuli durch Rückresorption und Speicherung des Vitalfarbstoffs Trypanblau, der zuvor filtriert wurde. Ratte; Färbung: Kernechtrot; Vergr. 150-fach.

Innenzone des Niere:Mark\"\iMark:Niere\"\iNierenmarks mit zahlreichen längs geschnittenen Intermediärtubuli (∗). Die Zellkerne des Epithels sind hell und rundlich-oval. ➔ Blutkapillaren mit Erythrozyten. Rhesusaffe; Semidünnschnitt; Färbung: Toluidinblau; Vergr. 450-fach.

Niere:Mark\"\iMark:Niere\"\iNierenmark. 1 Sammelrohr; 2 intermediärer Tubulus (dünner Teil der Henle-Schleife); 3 distaler Nierentubulus:distaler\"\iTubulusTubulus:Niere; ∗ kleines Blutgefäß. Mensch; Plastikschnitt; H. E.-Färbung; Vergr. 200-fach.

(Aus [R252])

Funktionelle Ultrastruktur einer Epithelzelle:distaler Nierentubulus\"\iEpithelzelle des distalen Tubulus. Die Epithelzellen der distalen Tubuli sind, samt ihren Zonulae occludentes, für Wasser undurchlässig. Sie besitzen auch keine Aquaporine. Sie sind aber durch sehr differenzierte Ionentransportsysteme gekennzeichnet (s. Text). Apikal sind spärlich Mikrovilli ausgebildet, das basale Labyrinth, in dessen Membran die Na+-K+-ATPase liegt, ist dagegen hoch differenziert. Trotz der breiten wasserdichten Zonula occludens erfolgt im distalen Tubulus ein lebhafter parazellulärer resorptiver Transport von Na+, K+, Ca2+, Mg2+. Der Transport von Kalzium und Magnesium ist abhängig vom Parathormon oder von parathormonähnlichen Faktoren.

Papille:Niere\"\iNiere:Papille\"\iNierenpapille. Die zahlreichen Sammelrohre (∗) verlaufen fast parallel. ➔ Öffnung eines großen Sammelrohrs in den Nierenkelch (1), der schon von Übergangsepithel ausgekleidet ist (▶). Rhesusaffe; H. E.-Färbung; Vergr. 25-fach.

Niere:Mark\"\iMark:Niere\"\iNierenmark. Querschnitt ungefähr in Höhe der Grenze Innenstreifen-Innenzone mit 2 Gefäßbüscheln aus auf- und absteigenden Vasa recta (1), die von Sammelrohren (2) und den gestreckt verlaufenden Abschnitten der proximalen und distalen Tubuli umgeben werden. Mensch; Goldner-Färbung; Vergr. 150-fach.

Schaltzelle:Sammelrohr\"\iSchaltzelle in einer EM-Aufnahme. 1 apikale Vesikel; 2 Mitochondrien\"\iMitochondrien; 3 Zellkern:Schaltzelle\"\iZellkern; 4 vereinzelte basale Membraneinfaltungen. Sammelrohr, Ratte; Vergr. 12.000-fach.

Funktionelle Ultrastruktur der Epithelzelle:Sammelrohr\"\iEpithelzellen des Sammelrohrs. Das Epithel der Sammelrohre besteht aus Hauptzellen sowie aus Schaltzellen der Typen A und B (s. Text). Beide Zellformen sind für die bedarfsgerechte Feinregulation der Ausscheidung von Wasser und Salzen zuständig. Ihre hochdifferenzierten Zonulae occludentes reduzieren weitgehend parazelluläre Transportprozesse, was den Aufbau hoher osmotischer und ionaler Gradienten ermöglicht. Besonders wichtig ist die Rückresorption von Wasser durch die Hauptzellen, die von ADH beeinflusst wird (s. Text).

Funktionelle Histologie von Nephron:Histologie\"\iNephron und Sammelrohr:Histologie\"\iSammelrohr. Im Nierenkörperchen entsteht der Primärharn mittels Ultrafiltration. Viele Komponenten des Primärharns werden im proximalen Tubulus wieder rückresorbiert, insbesondere ca. 70–80 % des filtrierten Wassers, Elektrolyte und niedermolekulare Stoffe wie z. B. Glukose und Aminosäuren. Umgekehrt werden hier aber auch Stoffe in die Tubulusflüssigkeit sezerniert. Bei den dünnen Intermediärtubuli ist nur der absteigende Schenkel wasserdurchlässig, der aufsteigende Teil – und die Pars recta des distalen Tubulus – wasserundurchlässig. Im Sammelrohr wird Wasser rückresorbiert, indem Aquaporin:Sammelrohr\"\iAquaporine ADH-induziert in die apikale Zellmembran eingebaut werden. Außerdem bewirkt Aldosteron, dass Na+ rückresorbiert und K+ abgegeben wird.

Ureter\"\iHarnleiter\"\iUreter mit sternförmig eingeengtem Lumen () im Querschnitt. 1 Übergangsepithel:Ureter\"\iÜbergangsepithel; 2 subepitheliales Bindegewebe; 3 Tunica Muskularis:Ureter\"\imuscularisTunica:muscularis; 4 begleitende kleine Arterie; 5 begleitende kleine Vene; 6 Fettgewebe. Rhesusaffe; Plastikschnitt; H. E.-Färbung; Vergr. 45-fach.

Übergangsepithel:Ureter\"\iÜbergangsepithel (1) des Ureters. 2 subepitheliales Bindegewebe; 3 Tunica Muskularis:Ureter\"\imuscularisTunica:muscularis; ➔ kleine Arterie; ▶ kleine Vene. Rhesusaffe; Plastikschnitt; H. E.-Färbung; Vergr. 300-fach.

Übergangsepithel:Nierenkelche\"\iÜbergangsepithel im Nierenkelch. a: Ungedehntes Epithel. b: mäßig gedehntes Epithel. Besonders auffallend sind die Formveränderung der oberen Zellschichten. Mensch; Azan-Färbung, Vergr. 450-fach.

Wand der Harnblase. Die Schleimhaut bildet Falten, die von einem hohen Übergangsepithel (1) bedeckt werden. 2 Muskulatur. Mensch; H. E.- Färbung; Vergr. 25-fach.

Harnblase mit frühem Karzinom:Harnblase\"\iHarnblase:Karzinom\"\iKarzinomstadium des Epithels. Die unruhige Epithelstruktur, das insgesamt verdickte Epithel und die sich ins subepitheliale Bindegewebe vordrängenden Epithelzellen sind typisch. Die epitheliale Basallamina ist aber noch nicht durchbrochen. Mensch; H. E.-Färbung, Vergr. 130-fach.

Urethra\"\iHarnröhre\"\iUrethra einer Frau. 1 Lumen der Urethra; 2 Epithel; 3 Venenplexus:Urethra\"\iVenenplexus der Tunica Tunica:spongiosa\"\ispongiosa. H. E.-Färbung, Vergr. 45-fach.

Urethra\"\iHarnröhre\"\iUrethra eines Mannes. 1 Lumen der Urethra; 2 mehrschichtiges prismatisches Epithel; 3 Venenplexus:Urethra\"\iVenenplexus des Corpus spongiosum; 4 Urethraldrüsen. H. E.-Färbung; Vergr. 25-fach.

(Aus [R252])

Schnitt durch die Urethra\"\iHarnröhre\"\iUrethra eines Mannes mit mehrreihigem prismatischem UrethralepithelEpithel:prismatisches (oberste Epithelzellschicht prismatisch). 1 Lumen; ∗ Venen des Corpus spongiosum. H. E.-Färbung; Vergr. 200-fach.

(Aus [R252])

Histologische Unterschiede proximaler, intermediärer und distaler Nierentubuli und Sammelrohre.Sammelrohr:KennzeichenNierentubulus:proximalerNierentubulus:intermediärerNierentubulus:distalerTubulus:NiereTubulus:NiereTubulus:Niere

Tab. 12.1
Abschnitt Epithelzellen Funktion
Proximaler Tubulus
Durchmesser ca.
50–60 μm, Lumen oft relativ eng
Zellform kubisch bis niedrig-prismatisch, kugeliger Kern, eosinophiles Zytoplasma, basales Labyrinth gut entwickelt, zahlreiche Peroxisomen und Lysosomen, apikaler hoher Bürstensaum, seitliche Zellgrenzen stark miteinander verzahnt massive Rückresorption (Wasser, Glukose, Aminosäuren, Bikarbonat, Kalzium, Phosphat, Na+, Cl), starke Endozytosetätigkeit, Ausscheidung (organische Säuren), Sekretion (organische An- und Kationen, Medikamente und Konjugate)
Intermediärer Tubulus
Durchmesser ca.
12–15 μm
Zellform flach, Kerne wölben sich oft ins Lumen vor, Zytoplasma ist etwas dicker als das von Blutkapillaren z. T. Wasserrückresorption
Distaler Tubulus
Durchmesser ca.
30–45 μm, Lumen oft relativ weit
Zellform kubisch, kugeliger Kern, helles Zytoplasma, basales Labyrinth gut entwickelt, laterale Zellgrenzen oft erkennbar aktiver Ionentransport (Na+, Cl, K+), wasserundurchlässig
Sammelrohr
Durchmesser 50 (proximal) bis
300 μm (distal)
Zellform proximal kubisch und distal prismatisch, kugeliger Kern, kein apikaler Bürstensaum, kleine basale Membraneinfaltungen, 2 Zelltypen: Hauptzellen (hell) und Schaltzellen (dunkel, mitochondrienreich) ADH-abhängiger Wassertransport, Aquaporine in den Membranen, aldosteronabhängige Natriumrückresorption und Kaliumsekretion, Sekretion (Protonen und Bikarbonat)

Harnorgane

  • 12.1

    Niere449

    • 12.1.1

      Allgemeine Strukturmerkmale450

    • 12.1.2

      Nephrone und Sammelrohre453

    • 12.1.3

      Interstitium464

    • 12.1.4

      Juxtaglomerulärer Apparat (JGA)464

    • 12.1.5

      Harnbildung465

  • 12.2

    Ableitende Harnwege466

    • 12.2.1

      Wandaufbau466

    • 12.2.2

      Nierenbecken466

    • 12.2.3

      Harnleiter467

    • 12.2.4

      Harnblase467

    • 12.2.5

      Harnröhre469

Zu den Harnorganen Harnorgangehören

  • die Nieren als harnbereitende Organe

  • Harnleiter, Harnblase und Harnröhre, die zusammen die ableitenden Harnwege bilden

Harn- und Geschlechtsorgane entwickeln sich phylogenetisch und ontogenetisch partiell gemeinsam, speziell in Hinsicht auf die Harn- und Geschlechtswege, und werden daher auch als Urogenitalorgane zusammengefasst.

Die wichtigsten Funktionen der essenziell lebenswichtigen Nieren sind:

  • die Ausscheidung von harnpflichtigen Stoffwechselendprodukten (z. B. Harnstoff, Kreatinin und Harnsäure) und Fremdstoffen (z. B. Medikamenten)

  • die Kontrolle des Elektrolyt- und Wasserhaushalts und damit die Konstanthaltung des Volumens und der Osmolalität des Extrazellulärraums sowie des Säure-Basen-Gleichgewichts

Außerdem spielen sie eine wichtige Rolle bei der Regulation des Blutdrucks und der Regulation der Erythrozytenbildung.

Niere

U. Welsch

Zur Orientierung

Die spezifische Baueinheit der Niere ist das Nephron, von dem es ca. 1 Million in jeder Niere gibt. Eine zweite, mit den Nephronen direkt verbundene Strukturkomponente der Niere ist das Sammelrohrsystem.

Ein Nephron besteht aus

  • dem Nierenkörperchen (mit einem Kapillarknäuel [Glomerulus], komplexer Basallamina, Mesangiumzellen und der Bowman-Kapsel mit den Podozyten), das die Funktion der Ultrafiltration und Primärharnbildung übernimmt, und

  • einem Tubulussystem, das die Aufgaben der Rückresorption und Sekretion erfüllt. Die Tubuli lassen sich in 3 Abschnitte gliedern: proximalen Tubulus, intermediären Tubulus und distalen Tubulus. Die gestreckten Anteile von proximalem und distalem Tubulus sowie der Intermediärtubulus bilden die Henle-Schleife. Der distale Tubulus bildet mit der afferenten Arteriole des gleichen Nephrons die Macula densa, eine epitheliale Struktur, die vermutlich Teil eines sensorisch-regulatorischen Apparats ist.

Im Sammelrohrsystem wird über die Zusammensetzung des definitiven Harns unter Berücksichtigung der Bedürfnisse des Gesamtorganismus entschieden. Wasser wird hier unter dem Einfluss des antidiuretischen Hormons (ADH) rückresorbiert.

Die NiereHarnorgan:NiereNiere:FunktionenNiere (lat. Ren, gr. Nephros) nimmt viele wichtige Funktionen wahr:
  • Kontrolle des Wasser- und Salzhaushalts, sodass Volumen und Osmolarität des Extrazellulärraums konstant bleiben

  • Überwachung und Steuerung des Säure-Basen-Haushalts

  • Ausscheidung von Endprodukten des Protein-, Purin- und Stickstoffstoffwechsels (z. B. Harnstoff, Kreatinin, Harnsäure und Ammonium-Ionen) oder Fremdstoffen (z. B. von Medikamenten bzw. deren Metaboliten)

  • Funktionen im Stoffwechsel (z. B. Argininsynthese aus Citrullin)

  • Bildung von Hormonen und Gewebefaktoren (Erythropoietin, Angiotensin II, Kalzitriol und Prostaglandinen) – die Niere ist auch Zielort von Hormonen (z. B. ADH, Aldosteron, Adrenalin und ANF)

  • Kontrolle des arteriellen Blutdrucks

Diese Aufgaben kann die Niere nur erfüllen, weil sie außerordentlich reich durchblutet ist (sie erhält gut 20 % des Herzminutenvolumens, macht aber nur ca. 1 % des Körpergewichts aus) und sich ihr Gewebe speziell an diese Aufgaben angepasst hat. Zu dieser Anpassung gehören der Ultrafilter und das aufwendige Tubulussystem: Über den UltrafilterUltrafilter filtrieren beide Nieren am Tag ca. 140–180 l PrimärharnPrimärharn. Dabei werden zunächst viel Flüssigkeit und praktisch alle niedermolekularen Stoffe aus dem Blut herausgefiltert. Während der Passage durch das komplexe, aus verschiedenen Epithelzellen aufgebaute Röhrensystem, das aus den Tubuli der Nephrone und den Sammelrohren aufgebaut ist, werden 99 % der Flüssigkeit sowie Na+, Cl, HCO3, Glukose, Aminosäuren, Laktat und viele andere niedermolekulare Stoffe weitgehend rückresorbiert und dem Organismus wieder zugeführt. Es werden nur die Stoffe mit dem endgültigen Harn ausgeschieden, die toxisch oder im Überschuss vorhanden sind. Die Menge des Endharns beträgt ca. 1,5 l am Tag.

Allgemeine Strukturmerkmale

Die paarig angelegten Nieren des Menschen sind jeweils ca. 10 cm lang, 5 cm breit und 4 cm dick und wiegen 120–300 g. Die Nieren liegen retroperitoneal.
Bereits mit bloßem Auge lässt sich ein 6–10 mm breiter, dunkler gefärbter und außen gelegener Streifen, die Rinde:NiereNiere:RindeRinde (Cortex renalis), vom innen gelegenen helleren Niere:MarkMark:NiereMark (Medulla renalis) unterscheiden (Abb. 12.2). Medial umgreifen Rinde und Mark eine Höhlung, den Sinus renalis. Er enthält das System der Nierenkelche, das Nierenbecken, Fettgewebe und große Blutgefäße (Abb. 12.1). Der Eingang in den Sinus wird als Nierenhilum bezeichnet.
NierenrindeDie Nierenrinde bildet die bis zu 10 mm dicke Außenzone der Niere, die unmittelbar unter der Organkapsel liegt. Sie wird durch die Markstrahlen des Nierenmarks in kleine Bezirke gegliedert. Die zwischen den Markstrahlen gelegene Rindensubstanz wird NierenlabyrinthNierenlabyrinth genannt. In Form der Nierensäulen (Bertin-Bertini-SäuleSäulen = Columnae renales) reicht das Rindengewebe bis an den innen gelegenen Sinus renalis heran. Der Begriff Nierensäulen geht auf den Eindruck zurück, den das Schnittbild vermittelt. Dreidimensional gesehen umgibt das Gewebe der Nierensäulen die Markpyramiden mit einem dicken Mantel aus Rindensubstanz.
NierenmarkDas Mark gliedert sich meist in 7–9 Markpyramiden, die von Rindensubstanz umgeben sind. Die Basis dieser Pyramiden ist nach außen gerichtet (Abb. 12.2), die Spitze (Papilla Papilla:renalisrenalis) zeigt nach innen und wird von einem Nierenkelch umfasst. Mitunter bilden 2 oder sogar 3 Pyramiden eine gemeinsame, dann leistenförmige Papille. Innerhalb jeder Pyramide lassen sich eine Innen- und Außenzone unterscheiden, was durch die Struktur und Anordnung der verschiedenen Nierentubuli bedingt ist. Von der Basis der Pyramiden ziehen die Markstrahlen (Bündel von Sammelrohren und gestreckt verlaufenden Tubulusabschnitten) in die Rinde (Abb. 12.3). Die Markstrahlen können dicht an die Organkapsel herantreten.
Viele Säugetiere, z. B. Rinder und Wale, haben eine in viele Lappen gegliederte Niere, bei der jeder Lappen eine eigene Pyramide besitzt. Kleine Säugetiere haben i. A. nur eine Markpyramide (Abb. 12.2). Auch die Niere des Menschen entsteht meist aus 7–9 primär getrennten Anlagen (Lappen, Lobi), deren Zahl der der Pyramiden entspricht und die dann miteinander verwachsen. Bei Feten sind auf der Oberfläche die Grenzen der ursprünglichen Niere:LappenLappen noch zu erkennen, man bezeichnet die Lappen hier auch als RenculiRenculi.
BlutgefäßeNiere:BlutgefäßeBlutgefäß:NiereDie Niere ist ungewöhnlich reich mit Blutgefäßen versorgt. Sie erhält mit 1,2 l/min 20–25 % des Herzminutenvolumens, die Nieren machen aber nur ca. 1 % des Körpergewichts aus. Das gesamte Blutvolumen fließt alle 4–5 min durch die Niere. Die renale Durchblutung ist über komplexe Mechanismen reguliert, zu denen insbesondere eine spezielle Autoregulation gehört.
Das komplexe Blutgefäßsystem der Niere (Abb. 12.4) ist unmittelbar mit den Nierenfunktionen verknüpft. An jede Niere tritt am Hilum eine Nierenarterie heran, die sich oft schon vor Eintritt in das Nierengewebe verzweigt. In der Niere bildet sie aufsteigende Aa. Arteria:interlobarisinterlobares, die zwischen den Pyramiden in den Nierensäulen verlaufen. An der Basis der Pyramiden teilen sich die Aa. interlobares in Aa. Arteria:arcuataarcuatae, die bogenförmig im Bereich der Mark-Rinden-Grenze verlaufen. Anastomosen zwischen benachbarten Aa. arcuatae gibt es ebenso wenig wie zwischen Aa. interlobares, sodass bei einem Niereninfarkt jeweils ein recht scharf begrenztes Nierengebiet abstirbt. Von den Aa. arcuatae gehen mehr oder weniger senkrecht zur Oberfläche der Niere ziehende Aa. interlobularesArteria:interlobularis ab. Von diesen durch die Rinde ziehenden Gefäßen zweigen nach allen Seiten die ca. 0,1–0,6 mm langen Arteriolae Arteriole:afferenteafferentes ab. Radiäre Endäste der Aa. interlobulares in Nähe der Nierenoberfläche versorgen auch die Nierenkapsel.
Die Arteriolae afferentes verzweigen sich bei Eintritt in das Nierenkörperchen am Gefäßpol in 4–8 dünne primäre Äste, die in das Kapillarknäuel des Glomerulus:KapillarknäuelGlomerulus übergehen. Bei feinerer Analyse sieht es so aus, dass jeder primäre Ast schlingenartige Kapillarnetze ausbildet, die jeweils ein kapilläres Läppchen des Glomerulus ausbilden. Zwischen den Läppchen gibt es Anastomosen. Alle Kapillaren vereinigen sich schließlich zur Arteriola efferens, die den Glomerulus auch am Gefäßpol verlässt. Die Kapillaren des Glomerulus verbinden also 2 Arteriolen, was mit ihrer Funktion bei der Ultrafiltration in Zusammenhang steht. Die Arteriolae Arteriole:efferenteefferentes sind Widerstandsgefäße, deren Tonus variiert, was einen Einfluss auf Filtrationsleistung im Glomerulus und Rückresorptionsleistung der sich anschließenden peritubulären Kapillaren hat. Aus den Arteriolae efferentes entstehen also reich entwickelte Kapillarnetze, die die Tubuli der Rinde versorgen. Vor Eintritt in den Glomerulus zweigt sich von der A. afferens ein feiner Ast ab, der auch der Versorgung der Nierentubuli der Rinde dient. Aus den Arteriolae efferentes der marknahen Glomeruli entspringen auch die Gefäße, die das Mark versorgen. Es bilden sich hier aus den Arteriolae efferente Büschel gestreckt verlaufender feiner Gefäße, die Vasa Vasa:rectarecta genannt werden und die das Nierenmark versorgen. Diese Gefäße bilden ein weitmaschiges kapilläres Netzwerk und kapilläre Schlingen, die die Henle-Schleifen und die Sammelrohre des Marks begleiten. Aus diesen Gefäßen sammeln sich venöse Vasa recta, die in Vv. Vena:arcuataarcuatae oder auch in die proximalen Teile der Vv. interlobulares einmünden. Diese Venen, die parallel zu den Aa. arcuatae verlaufen, nehmen auch aus der Rinde kommende Vv. interlobulares auf, die das venöse Blut aus den Rindenkapillaren sammeln. Die Vv. arcuatae gehen dann in Vv. Vena:interlobarisinterlobares über, die am Hilum die Nierenvene bilden.
LymphgefäßeNiere:LymphgefäßeLymphgefäß:NiereDas System der Lymphgefäße beginnt mit intralobulären Lymphkapillaren der Rinde. Diese gehen in größere Stämme über, die parallel zu den großen Blutgefäßen verlaufen. Das Nierenmark enthält nur relativ wenig Lymphkapillaren. Mit den Lymphkapillaren anastomosieren Lymphgefäße innerhalb und außerhalb der Nierenkapsel. Die großen interlobulären Lymphstämme ziehen zu Lymphknoten, die an der Aorta gelegen sind.

Nephrone und Sammelrohre

Nephron
Aufbau
Die klassische Baueinheit der Niere ist das Nephron (Abb. 12.5), das sich aus dem Nierenkörperchen und den unverzweigten Nierentubuli zusammensetzt. Die Anzahl der Nephrone in einer Niere variiert zwischen ca. 600.000 und 1,2 Millionen. Eine ganze Anzahl von Genen und wohl auch externer Faktoren reguliert die Zahl der Nephrone. Die Heterogenität der Nephronzahl ist mit Risikofaktoren für Nierenkrankheiten korreliert. Ein Nephron besteht aus folgenden Einheiten:Niere:NephronNephron
  • Nierenkörperchen (Malpighi-Körperchen, Corpusculum renale), es setzt sich zusammen aus:

    • Bowman-Kapsel mit innerem und äußerem Blatt

    • Glomerulus (Kapillarknäuel)

    • Mesangium

  • Nierentubulus (Nierenröhrchen), er besteht aus folgenden Abschnitten:

    • proximalem Tubulus mit Pars convoluta und Pars recta

    • intermediärem Tubulus mit Pars descendens und – bei langen Schleifen – Pars ascendens

    • distalem Tubulus mit Pars recta und Pars convoluta

    • Verbindungstubulus

Pars recta des proximalen Tubulus, intermediärer Tubulus und Pars recta des distalen Tubulus bilden die Henle-Henle-SchleifeSchleife (Abb. 12.5).
Es lassen sich subkapsuläre Nephrone (liegen unter der Nierenkapsel), juxtamedulläre Nephrone (liegen marknah) und dazwischen mediokortikale Nephrone unterscheiden. Nur die juxtamedullären Nephrone besitzen lange, tief in das innere Mark eintauchende Henle-Schleifen (Abb. 12.5). Insgesamt ist es so, dass ca. fünf Sechstel der Schleifen kurz sind und wenig zur Harnkonzentration beitragen, nur ein Sechstel der Schleifen sind lang und für die Konzentration des Harns wichtig. Durch die unterschiedliche Struktur der Nephrone und die unterschiedliche Länge der Henle-Schleifen lässt sich das Nierenmark in Außen- und Innenstreifen (bilden gemeinsam die Außenzone) und Innenzone gliedern, was in Abb. 12.5 verdeutlicht wird.

MERKE

Die Lage und Strukturierung der Nephrone und die Anordnung der Sammelrohre sind für das makroskopische bzw. lupenoptische Bild des typischen Nierenanschnitts mit Rinde, Bertin-Säulen, Mark und Markstrahlen verantwortlich (Abb. 12.1, Abb. 12.5).

Nierenkörperchen
Aufbau
Die Nierenkörperchen (Malpighi-NierenkörperchenMalpighi-Körperchen\bKörperchen) liegen am Beginn des Nephrons (Abb. 12.6, Abb. 12.7). Sie bestehen aus der Bowman-Kapsel und dem arteriellen Blutkapillarknäuel, dem Glomerulus, der sich in die Kapsel einstülpt.
Glomerulus
Das Endothel der glomerulären GlomerulusKapillarenKapillare:perforierte wird dem perforierten Typ zugezählt, d. h., dass den Löchern im Endothel Diaphragmen fehlen. Oft werden diese Endothelien auch als fenestriert bezeichnet, wichtig zu wissen ist dann aber, dass die Fenestrae hier kein Diaphragma besitzen. Der Durchmesser der sehr zahlreichen Öffnungen beträgt 70–100 nm. Sie halten lediglich Blutzellen zurück, sind aber kein Hindernis für alle anderen Blutbestandteile einschließlich der Proteine. Die ans Lumen grenzende Membran der Endothelzellen trägt eine stark negativ geladene Glykokalyx, die wohl in erheblichem Ausmaß auch die Endothelporen bedeckt.
Glomeruläre Basalmembran (GBM)Basalmembran:glomeruläreZwischen Endothel und Podozyten befindet sich eine spezielle, 200–300 nm dicke Basallamina:glomeruläre BasalmembranBasallamina, die allgemein glomeruläre Basalmembran genannt wird und die in der Ontogenese zumindest ganz überwiegend von den Podozyten (s. u.) gebildet wird. Die Podozyt:BasalmembranPodozyten sind auch wesentlich an ihrem Umsatz („turn-over“) beteiligt. Sie hat eine relativ langsame Umsatzzeit von ca. einem Jahr. Abgebaut werden die Bestandteile der glomerulären Basalmembran von den Mesangiumzellen und auch von den Podozyten. Diese Basalmembran verhindert, dass Makromoleküle vom Blut in den Primärharn übertreten. Gleichzeitig ist sie sehr durchlässig für Wasser, kleine Stoffe und Ionen. Im Elektronenmikroskop besteht sie aus einer Lamina rara interna unmittelbar unter dem Endothel, einer Lamina densa (in der Mitte) und einer Lamina rara externa unter den Podozyten. Diese funktionell und auch medizinisch wichtige Basalmembran ist der wesentliche Anteil des glomerulären Ultrafilter:glomerulärerUltrafilters, in dem Integrin, Typ-IV-Kollagen, Laminin, Nidogen und Proteoglykane in charakteristischer Weise verteilt sind. In den Laminae rarae kommen insbesondere Laminin, Integrin und Agrin vor. Agrin ist ein Proteoglykan mit Seitenketten aus Heparansulfat, das mit seinen negativen elektrischen Ladungen hauptverantwortlich dafür ist, dass die ebenfalls elektrisch negativ geladenen Proteine nicht in den Ultrafilter eindringen. Die Lamina densa baut sich aus einem besonders dichten und festen Netz aus Kollagen vom Typ IV auf. Dort, wo die Endothelien der Kapillaren an das Mesangium grenzen, fehlt die glomeruläre Basalmembran.
Die detaillierte Kenntnis des Aufbaus der Filtrationsbarriere zwischen Blut und Kapselraum ist für das Verständnis der glomerulären Filtrationsrate essenziell.

MERKE

Die glomeruläre Basalmembran ist die wesentliche Barriere für Proteine, insbesondere wegen ihrer starken negativen elektrischen Ladungen, die vom Heparansulfat getragen werden.

MesangiumMesangiumDer Raum zwischen den Kapillaren wird vom Mesangium eingenommen, einem schmalen Bindegewebsraum mit Mesangiumzellen und einer speziellen Matrix. Diese enthält Mikrofibrillen, Kollagen der Typen IV, V und VI, Proteoglykane und Fibronektin. Das Mesangium hilft den Kapillarwänden des Glomerulus, dem recht hohen intrakapillären Druck standzuhalten. Die Phagozytose:MesangiumzelleMesangiumzelleMesangiumzellen (Abb. 12.8) sind spezielle perizytenähnliche Zellen, die kontraktil sind und auch phagozytieren können. Sie sezernieren außerdem biologisch aktive Substanzen wie Prostaglandine:MesangiumzelleProstaglandine. Sie können dank ihres reich entwickelten Aktin-Zytoskeletts den Blutfluss durch den Glomerulus beeinflussen. Vermutlich sind sie durch ihre Phagozytoseleistungen am Umsatz der glomerulären Basallamina und der in ihr haftenden Reststoffe, die hier im Verlauf des Filtrationsprozesses hängen bleiben, beteiligt. Sie enthalten Lysosomen und oft Lipofuszingranula. Des Weiteren sind die Mesangiumzellen die Produzenten der mesangialen Matrix. Das Mesangium geht am Gefäßpol ohne Grenze in das extraglomeruläre Mesangium über.Glomerulonephritis

Klinik

Entzündliche Erkrankungen der Glomeruli werden Glomerulonephritiden (Sing. Glomerulonephritis) genannt. Sie sind mit Proteinurie (Protein im Urin), Hämaturie (Blut im Urin) und Störungen der Natriumausscheidung mit Bluthochdruck und Ödemen verbunden. Die Podozyten können z. T. ihre Füßchen zurückbilden, was die (pathologische) Filtration von Albumin stark fördert.

Beim Alport-Syndrom liegt ein molekularer Defekt des Kollagens Typ IV vor, was in der Niere dazu führt, dass die GBM verdickt und fragmentiert ist, sodass Blut und später auch Eiweiß in den Harn übertreten.

Bowman-Kapsel
Alport-SyndromKollagen:Typ IVDie Bowman-Kapsel gliedert sich in ein inneres (viszerales) und ein äußeres (parietales) Blatt. Das innere Blatt liegt dem Kapillarknäuel auf, das äußere Blatt bildet die äußere Begrenzung der Nierenkörperchen. Zwischen den beiden Blättern befindet sich der Kapselraum (Filtrationsraum, Harnraum), der das Ultrafiltrat Ultrafiltrat, Bowman-KapselBowman-Kapselaufnimmt. Die Doppelwandigkeit entsteht dadurch, dass sich in eine ursprünglich ballonartige Struktur – einen kleinen epithelial begrenzten Zölomraum – an einer Stelle ein Blutgefäßknäuel, der Glomerulus, einstülpt. Im Bereich der Einstülpungsstelle, dem Gefäßpol, gehen inneres und äußeres Blatt ineinander über. Gegenüber der Einstülpungsstelle öffnet sich das äußere Blatt der Kapsel und geht hier am sog. Harnpol in den proximalen Tubulus über, sodass Kapselraum und Lumen der Harnröhrchen miteinander verbunden sind (Abb. 12.6).
BasallaminaÄußeres Basallamina:Bowman-Kapselund inneres Blatt sind einschichtige Epithelien, die einer Basallamina aufliegen. Die Basallamina des äußeren Blattes ist nach außen gerichtet, die des inneren Blattes bildet die glomeruläre Basalmembran (s. o.).
Äußeres BlattDas äußere (parietale) Blatt besteht aus einem zytokeratinreichen, einfachen Plattenepithel (Abb. 12.7).
Inneres BlattDie Epithelzellen des inneren Blattes differenzieren sich zu Podozyten (Podozyt:Bowman-KapselEpizyten, Deckzellen). Es sind sternförmige Zellen, deren Fortsätze die Glomeruluskapillaren umgreifen. Von den kräftigen primären Fortsätzen der Podozyten gehen zahlreiche feinere sekundäre Fortsätze aus (Abb. 12.9), die Pedicellen Pedicelleoder Füßchenfortsätze genannt werden. Alle Fortsätze der Podozyten liegen der glomerulären Basalmembran auf. Die Füßchenfortsätze Füßchenfortsatzsind mit den entsprechenden Fortsätzen benachbarter Podozyten verzahnt. In diesen Fortsätzen besitzen die Podozyten ein gut entwickeltes ZytoskelettZytoskelett:Podozyten mit Mikrotubuli, Vimentin und Aktin sowie Myosin, insbesondere dort, wo sie der Basalmembran aufsitzen. Im ZytoplasmaZytoplasma:Podozyten dieser Zellen befinden sich unterhalb des Kerns ein großer Golgi-Apparat, viele Lysosomen und zahlreiche Zisternen des rauen und glatten endoplasmatischen Retikulums. Die Membran der sekundären Fortsätze ist durch eine elektrisch stark negativ geladene Glykokalyx Glykokalyx:Podozytengekennzeichnet, in der das Sialoglykoprotein Podocalyxin vorkommt. Die Eigenschaften dieser Glykokalyx beeinflussen die Filtrationseigenschaften des engen, schlitzförmigen Raums zwischen den Podozytenfortsätzen mit. Podozyten sind Zellen, die sich nach ihrer Ausdifferenzierung nicht mehr teilen können. Sie können nach einer Schädigung, die zu ihrem Absterben führt, nicht mehr ersetzt werden.
SchlitzmembranZwischen Schlitzmembranden Podozytenfortsätzen bleibt ein schmaler, 20–30 nm weiter Spaltraum frei. Dieser Spalt zwischen den einzelnen Füßchen wird von einer ca. 5 nm dicken extrazellulären Schicht, der Schlitzmembran, überspannt (Abb. 12.10), die z. T. Merkmale einer Zonula adhaerens hat. Ein wichtiges Protein dieser Membran ist das Membranprotein Nephrin, Nephrindessen extrazelluläre Anteile wahrscheinlich bis zur Mitte der Schlitzmembran reichen, sich hier überlappen und ca. 2–5 nm weite Poren frei lassen. Nephrin ist ein Adhäsionsmolekül der Immunglobulinsuperfamilie, das intrazellulär über verschiedene Proteinmoleküle am filamentären Aktin befestigt ist (Abb. 12.11). Weitere Komponenten der Schlitzmembran sind P-Cadherine.
Blut-Harn-Schranke
Das Endothel, die glomeruläre Basalmembran Blut-Harn-Schranke:BestandteileBasalmembran:Blut-Harn-Schrankeund die Podozyten mit ihrer Schlitzmembran bilden gemeinsam die sog. Blut-Harn-Schranke (Abb. 12.10, Abb. 12.11). Sie besteht aus:
  • dem perforierten Endothel der Kapillaren des Glomerulus

  • der komplexen glomerulären Basalmembran

  • den Podozyten mit ihrer Schlitzmembran

Funktion der Nierenkörperchen
Die Nierenkörperchen übernehmen die Ultrafiltration Ultrafiltration, NierenkörperchenNierenkörperchen:Funktiondes Blutes, also den ersten Schritt der Harnbildung. Wasser und alle im Wasser gelösten kleinen Moleküle bis zu einem Molekulargewicht von ca. 5.200 D (Inulin) und bis zu einem Molekülradius von 1,6–1,8 nm passieren den Ultrafilter leicht. Moleküle, die unwesentlich größer sind, werden – in unterschiedlichem Ausmaß – teilweise filtriert. Kalzium Kalzium:Ultrafiltrationkann wegen seiner Proteinbindung nur zu ca. 60 % filtriert werden. Ungeladene oder positiv geladene Moleküle werden leichter filtriert als negativ geladene. Das negativ geladene Albumin (Albumin:UltrafiltrationRadius ca. 3,55 nm, 69 kD) kann die Basalmembran nicht oder nur in Spuren passieren und wird dann im proximalen Tubulus endozytotisch rückresorbiert. Wesentliche Kraft der Ultrafiltration ist der hydrostatische Druck in den relativ weiten glomerulären Kapillaren. Diesem Druck stehen der osmotische (onkotische) Druck in den Kapillaren und der hydrostatische Druck im Kapselraum entgegen.
Pro Tag werden in den Nieren ca. 140–180 l Flüssigkeit filtriert, d. h., die Extrazellulärflüssigkeit passiert 10-mal, das Blutplasmavolumen fast 60-mal am Tag die Blut-Harn-Schranke. Die täglich filtrierte Flüssigkeit geht aber nicht verloren, sondern wird mit fast allen Elektrolyten und niedermolekularen Komponenten in den Tubuli zu 99 % rückresorbiert.

MERKE

Proteine und Blutzellen verbleiben beim Gesunden immer im Blut und werden nicht filtriert.

Klinik

Die Nierenkörperchen mit ihren Glomeruli hypertrophieren bei Verlust einer Niere, sodass im Laufe von Monaten eine Filtrationsleistung der verbleibenden Niere erreicht werden kann, die bis zu 80 % der Leistung der beiden Nieren ausmacht. Eine solche sog. Hyperfiltration wirkt sich über Dekaden nicht nachteilig auf die verbliebene Niere aus. Gehen aber insgesamt mehr als 50 % der Glomeruli verloren, kommt es auf längere Sicht zu einer negativen Entwicklung mit Proteinurie und Nephrosklerose.

Nierentubuli
HyperfiltrationDie Tubuli der Nephrone beginnen am Harnpol der Nierenkörperchen und füllen den größten Teil der Niere aus (Abb. 12.12, Abb. 12.15). Die Tubuli bestehen aus verschiedenen im Folgenden dargestellten Abschnitten.
Die Nierentubulusim Folgenden benutzten anatomisch-histologischen Begriffe für die einzelnen Tubulusabschnitte stimmen teilweise nicht mit den Begriffen für die Nierenphysiologie und Nephrologie überein. Die in funktioneller Hinsicht wichtige Henle-Schleife wird im folgenden Text erwähnt und dann kurz zusammenfassend erläutert.
Proximaler Tubulus
Der proximale Tubulus (Tubulus proximalis, Abb. 12.12) ist der längste Abschnitt des Nephrons. Der Durchmesser schwankt zwischen 50 und 60 μm, sein Lumen ist oft verhältnismäßig eng. Er hat einen geknäuelten (Pars convoluta) und einen gestreckten (Pars recta) Abschnitt. Der gestreckte Abschnitt ist der Anfang des absteigenden Teils der Henle-SchleifeTubulus:Niere.
Nierentubulus:proximalerHenle-Schleife:proximaler NierentubulusEpithelDer Epithel:proximaler NierentubulusTubulus besitzt ein kubisches bis niedrig-prismatisches eosinophiles Epithel mit einem dichten und hohen Bürstensaum, der Bürstensaum:proximaler Nierentubulusvon einer hohen Glykokalyx Glykokalyx:proximaler Nierentubulusbedeckt ist (Abb. 12.13a, b). Die Zellhöhe beträgt im Paraffinschnitt 15–20 μm. Der Kern ist hell und rundlich. Unter den Organellen fallen vor allem zahlreiche lange Mitochondrien in der unteren Zellhälfte auf, die parallel zur apikal-basalen Zellachse angeordnet sind und oft zwischen tiefen basolateralen Einfaltungen der Zellmembran liegen (basolaterales Labyrinth). Endosomen, Lysosomen und Peroxisomen treten vor allem apikal auf. Zwischen den Basen der Mikrovilli finden sich schlanke Invaginationen der apikalen Zellmembranen mit Endozytosefiguren. In der Umgebung solcher Einsenkungen finden sich zahllose Membranvesikel und Vakuolen, darunter viele clathrinbedeckte Vesikel als Ausdruck intensiver Resorptionsvorgänge mittels Endozytose (Abb. 12.13b). Pars recta und Pars convoluta unterscheiden sich nicht grundsätzlich. Es gibt aber quantitative Unterschiede in Hinsicht auf funktionelle Leistungen und Organellenbestand. So nimmt z. B. der Gehalt an Peroxisomen von proximal nach distal zu.
ZellverbindungenLateral sind benachbarte Zellen vielfältig miteinander verzahnt, was zur Bildung eines hochkomplexen Interzellulärraums führt. Im Lichtmikroskop sind die lateralen Begrenzungen der Zellen kaum zu erkennen. Apikal liegt ein Schlussleistenkomplex mit einer „durchlässigen“ („lecken“) Zonula occludens, die oft nur aus wenigen versiegelnden Verschlussleisten besteht.
FunktionIn den proximalen Tubuli werden 70–80 % des filtrierten Wassers und Natriums rückresorbiert. Hier wird fast die gesamte Menge der filtrierten Glukose und der Aminosäuren dem Primärharn wieder entzogen. Wichtige Pumpen finden sich in der basolateralen Membran, vor allem die Na+-K+-ATPase (Abb. 12.14), die der Motor für die meisten Transportprozesse in den Tubuli ist. Die Rückresorption kann beim Versuchstier mithilfe des Farbstoffs Trypanblau sichtbar gemacht werden. Der Farbstoff wird nach der Filtration in den proximalen Tubuli mittels Endozytose rückresorbiert und in ihnen abgelagert (Abb. 12.15). Peptide und Albumin werden mittels rezeptorvermittelter Endozytose aufgenommen und über Endosomen den Lysosomen zugeführt. Mithilfe sekretorischer Mechanismen werden in den proximalen Tubuli organische Säuren (z. B. Urat und Oxalat) und organische Kationen (z. B. Atropin und Morphin) ausgeschieden. Auch Penicillin wird hier rasch sezerniert. Viele Stoffe werden vor der Sekretion an Sulfat, Glukuronsäure u. a. gekoppelt.
Intermediärer Tubulus
Der intermediäre Tubulus (Tubulus intermedius) ist mit ca. 12 bis 15 μm Durchmesser deutlich dünner als der proximale Tubulus. Er besitzt typischerweise einen absteigenden und einen aufsteigenden Anteil. Der intermediäre Tubulus (Abb. 12.16) entspricht dem dünnen Segment der Henle-SchleifeTubulus:Niere (s. Nierentubulus:intermediäreruHenle-Schleife:intermediärer Nierentubulus. und Abb. 12.17). In vielen kortikalen Nephronen ist der intermediäre Tubulus nur ein Teil des absteigenden Schenkels der Henle-Schleife. In den marknahen Nephronen mit langer Henle-Schleife sind ab- und aufsteigender Teil besonders lang.
EpithelDas Wandepithel ist flach (im Paraffinschnitt ca. 1,0 bis 2,0 μm dick) und besitzt keinen Bürstensaum (Abb. 12.13c, Abb. 12.16). Die Kerne wölben sich oft ins Lumen vor.
ZellverbindungenAnfänglich sind die flachen Epithelzellen noch miteinander verzahnt und besitzen basale Einfaltungen, apikal befindet sich eine durchlässige Zonula occludens mit nur einer Leiste. Weiter distal bestehen die absteigenden Anteile der intermediären Tubuli aus kaum noch miteinander verzahnten Zellen. Im aufsteigenden Schenkel sind die Zellen wieder stärker verzahnt, besitzen aber keine basalen Einfaltungen.
FunktionDer absteigende Teil des intermediären Tubulus ist wasserdurchlässig, der aufsteigende dagegen wasserdicht.
Distaler Tubulus
Der distale Tubulus (Tubulus distalis) besteht aus einer Pars recta, die den wesentlichen Teil des aufsteigenden Schenkels der Henle-SchleifeTubulus:Niere Nierentubulus:distalerHenle-Schleife:distaler Nierentubulusbildet (= „dicker“ Teil der aufsteigenden Henle-Schleife), und einer Pars convoluta. Am Übergang der 2 Abschnitte liegt die Macula densa, eineMacula:densa plaqueartige Stelle aus 20–30 dicht stehenden hohen transportierenden Epithelzellen (Abb. 12.7, Kap. 12.1.4), die Teil des juxtaglomerulären Apparats ist. Das Lumen ist oft etwas enger als das der proximalen Tubuli und hat einen Durchmesser zwischen 30 und 45 μm. Mitunter wird in der Klinik nur die Pars convoluta als „distaler Tubulus“ bezeichnet.
EpithelDer Epithel:distaler Nierentubulusdistale Tubulus besitzt ein kubisches helles Epithel (Abb. 12.12), dessen Höhe etwas variiert. Zu Beginn der Pars recta ist es ca. 10–13 μm hoch und verliert in Richtung Macula densa dann etwas an Höhe. Der Apex der Tubulusepithelzellen wölbt sich oft mit dem Kern etwas ins Lumen vor und trägt nur locker verteilte kurze Mikrovilli (Abb. 12.13d), deren Zahl nach der Macula densa zunimmt. Die Epithelzellen sind u. a. über gut ausgebildete Zonulae occludentes verbunden, aber weniger miteinander verzahnt als im proximalen Tubulus. Apikale Vesikel sind spärlich vorhanden, und clathrinbedeckte Vesikel fehlen weitgehend. Zwischen tiefen basolateralen Einfaltungen, deren Membranen eine magnesiumabhängige Na+-K+-ATPase besitzen, befinden sich lange Mitochondrien. Endosomen, Lysosomen und Peroxisomen sind viel seltener als im proximalen Tubulus. Die morphologischen Unterschiede zwischen Pars recta und Pars convoluta des distalen Tubulus sind vor allem quantitativer Art. Die beiden Abschnitte können sich aber in einigen funktionellen Mechanismen deutlich unterscheiden.
FunktionDie Pars recta ist wasserundurchlässig, resorbiert aber intensiv NaCl. Diese Rückresorption erfolgt durch einen Na+-2Cl-K+-Symport-Carrier (Abb. 12.18). Der Harn wird im aufsteigenden Teil der Henle-Schleife hypoton. Besonders intensive Transportleistungen erbringt der erste Teil der Pars convoluta, der hohe Na+-K+-ATPase-Aktivität, besonders viele Mitochondrien, ausgedehnte laterale Verzahnungen, vermehrt vorkommende Mikrovilli und eine besonders dichte Zonula occludens aufweist. Hier wird Natrium über einen Na+-Cl-Symport-Carrier resorbiert; diesem Symport folgt am Ende der Pars convoluta auch H2O, der Harn ist spätestens im Verbindungstubulus wieder isoton. Die Epithelzellen des distalen Tubulus können wahrscheinlich, ebenso wie die Schaltzellen im Sammelrohr, antimikrobielle Peptide bilden.
Verbindungstubulus
Ein kurzer Verbindungstubulus (Tubulus reuniens) befindet sich zwischen distalem Tubulus und Sammelrohr.
VerbindungstubulusEpithelDas Epithel:VerbindungstubulusEpithel weist Übergangsmerkmale zwischen distalen Tubuli und kortikalen Sammelrohren auf. Typisch sind Epithelzellen mit tiefen basolateralen Membraneinfaltungen, die funktionell den Hauptzellen der Sammelrohre ähneln. Hier treten zum ersten Mal Schalt-(Zwischen-)Zellen auf.
FunktionIm Verbindungstubulus und in den Sammelrohren fördert Aldosteron die Aldosteron:VerbindungstubulusNatriumrückresorption, und damit auch die von Wasser, und steigert die Kaliumsekretion ins Lumen.
Henle-Schleife
Die Henle-Schleife ist eine prominente und funktionell wichtige Struktur des Tubulussystems (Abb. 12.5, Abb. 12.23), die sich aus verschiedenen Tubulusanteilen zusammensetzt:
  • Henle-Schleife\bPars recta des proximalen Tubulus

  • absteigender Anteil des Intermediärtubulus

  • aufsteigender Anteil des Intermediärtubulus

  • Pars recta des distalen Tubulus

Sie ist in unterschiedlichen Bereichen der Niere unterschiedlich lang (Abb. 12.5)

MERKE

Baueinheit der Niere ist das Nephron, das aus Nierenkörperchen und Tubulussystem (Tab. 12.1) besteht. In den Nierenkörperchen bilden Podozyten, Kapillarendothelien und deren gemeinsame Basalmembran den Ultrafilter für die Primärharnbildung. In den Nierentubuli sind folgende Tubulusabschnitte hintereinander angeordnet: proximaler, intermediärer und distaler Tubulus. Die Verbindung zu den Sammelrohren stellt der Verbindungstubulus her. Die Tubuli dienen der Rückresorption und der Sekretion.

Sammelrohr
Sammelrohre kennzeichnen insbesondere die Markregion der Niere. Sie haben eine eigene Entwicklungsgeschichte und entstehen aus den Endverzweigungen der Anlage des Ureters. Tubuli und Sammelrohre wachsen aufeinander zu und verbinden sich miteinander. Das System der Sammelrohre beginnt mit kortikalen Sammelrohren, in die jeweils ca. 10 Verbindungsstücke einmünden. Weiter distal entstehen die äußeren medullären Sammelrohre und schließlich die inneren medullären Sammelrohre. Die Sammelrohre verlaufen in den Markstrahlen gestreckt in Richtung Nierenmark und Nierenpapille (Abb. 12.19). Im inneren Mark verbinden sie sich in spitzem Winkel. Insgesamt kommt es ca. 7-mal hintereinander zu einem Zusammenfluss von zunehmend größer werdenden Sammelrohren, bis schließlich die 100–200 μm weiten papillären Sammelrohre (Ductus papillaresDuctus:papillaris, Sammelrohr\bBellini-Gänge) Bellini-Gangentstehen. Die großen Sammelrohre (insgesamt ca. 200–700 Stück pro Niere) münden an den Spitzen der Nierenpapillen (Abb. 12.19).
EpithelDas helleEpithel:Sammelrohr Epithel der Sammelrohre ist kubisch oder weiter distal prismatisch (Abb. 12.17, Abb. 12.20). Alle Zellgrenzen sind gut sichtbar. Ultrastrukturell, histochemisch und physiologisch lassen sich 2 Zelltypen unterscheiden, die Schalt- und Hauptzellen, wobei bei den einzelnen Säugetieren eine beachtliche Variabilität besteht:
  • Die Schaltzellen (Schaltzelle:SammelrohrZwischenzellenZwischenzelle:Sammelrohr) sind eher dunkel. Im Elektronenmikroskop ist zu erkennen, dass sie apikal Mikrofalten tragen und im apikalen Zytoplasma viele helle Vesikel enthalten (Abb. 12.21). Im Zytoplasma sind kurze, plumpe Mitochondrien mit dicht stehenden Cristae zahlreich. Basolaterale Einfaltungen sind kaum ausgebildet. Funktionell werden Typ-A- und Typ-B-Schaltzellen unterschieden (s. u.).

  • Die Hauptzellen (Hauptzelle:SammelrohrAbb. 12.13e) tragen beim Menschen (Abb. 2.9) einzelne kurze kräftige Mikrovilli und ein einzelnes Kinozilium. Die kleinen Mitochondrien sind wahllos verteilt, der Zellapex enthält nur wenige Vesikel. Die basale Zellmembran bildet Einfaltungen aus, die proximal viel tiefer und komplexer sind als distal.

In den Sammelrohren des inneren Marks fehlen die Schaltzellen, hier kommen nur noch Hauptzellen vor.
ZellkontakteAlle Zellen sind über wasserdichte Zonulae occludentes (mit ca. 10 Verschlussleisten) verbunden. Bei aktivem Wassertransport – durch Aquaporine, s. u. – sind die Interzellulärräume zwischen den Epithelzellen unterhalb der Zonulae occludentes erweitert.
FunktionTyp-A-Zellen der Schaltzellen besitzen im aktivierten Zustand einen mit Mikrofalten besetzten vorgewölbten Zellapex und sezernieren hier mittels einer H+-K+-ATPase und einer H+-ATPase Protonen ins Sammelrohrlumen (Abb. 12.22). Gleichzeitig resorbieren sie über die H+-K+-ATPase auch K+. Basal transportieren diese Zellen Bikarbonat ins Blut. Die selteneren Typ-B-Schaltzellen sezernieren bei alkalischer Stoffwechsellage Bikarbonat ins Lumen des Sammelrohrs. Diese Zellen können wahrscheinlich apikal Chlorid resorbieren und geben basal Protonen ins Blut ab. Hauptzellen resorbieren unter dem Einfluss von Aldosteron Aldosteron:Hauptzellenapikal Natrium, ein Prozess, mit dem Wasseraufnahme korreliert ist, und sezernieren Kalium. Sie besitzen basal eine Na+-K+-ATPase, die Natrium ins Blut befördert und Kalium in die Zelle aufnimmt (Abb. 12.22).
Weitgehend unabhängig vom Natrium wird in den Hauptzellen Wasser mithilfe des ADH (ADH:SammelrohrAdiuretin = Vasopressin) Vasopressin:Sammelrohrresorbiert. Muss die Wasserrückresorption erhöht werden, induziert das ADH den Einbau von Wasserkanälen (Aquaporinen, AQP)Aquaporin in die apikale Zellmembran. Diese Aquaporine werden von apikalen Vesikeln gespeichert, wenn sie nicht benötigt werden, und können in den eigentlich „wasserdichten“ Sammelrohren in Sekundenschnelle in die apikale Membran eingebaut werden. Das Aquaporin der apikalen Vesikel und der apikalen Membran heißt AQP2. Das Wasser strömt über dieses AQP2 in die Zelle und dann über andere Aquaporine (AQP3 und z. T. AQP4, die konstant anwesend sind) wieder aus der Zelle heraus ins hypertone Interstitium des Nierenmarks, sodass im Harn die Osmolalität erheblich zunimmt (bis 1.200 mosmol/l H2O).
In den Sammelrohren wird die Wasserrückresorption feinreguliert. Typischerweise werden ca. 70–80 % des Wassers im proximalen Tubulus (nicht ADH-abhängig) und ca. 30–20 % im Sammelrohrsystem (ADH-abhängig) resorbiert. Bei übermäßiger Flüssigkeitsaufnahme kann über die Sammelrohre eine beträchtliche Wassermenge ausgeschieden werden, sodass das Flüssigkeitsvolumen im Körper konstant bleibt. Bei Wassermangel wird von den Nieren entsprechend nur wenig Wasser ausgeschieden.

Klinik

Verschmelzen Tubuli und Sammelrohre während der Entwicklungsgeschichte nicht, entstehen – in unterschiedlicher Ausprägung – Zystennieren. Beim Diabetes insipidus kommt es zu vermehrter Wasserausscheidung. Ursache ist meist ADH-Mangel, z. B. infolge von Blutungen in der Hypophyse, die auch die Neurohypophyse betreffen (zentraler Diabetes insipidus). Dann kann nur in vermindertem Maß oder sogar gar kein Wasser im Sammelrohrsystem rückresorbiert werden. Eine erbliche Form des nephrogenen Diabetes insipidus geht auf eine Mutation des AQP2-Gens zurück.

Interstitium

ZystenniereDiabetes:insipidusDas renale Interstitium nimmt den Raum zwischen den Nierentubuli und Sammelrohren ein. Sein Volumen ist im Mark größer als in der Rinde. Es ist ein besonders ausgeprägtes Bindegewebe mit speziellen Fibroblasten, relativ wenigen Kollagenfibrillen und einer wasserreichen Proteoglykanmatrix. Die Fibroblasten des intertubulären Bindegewebes sind oft regelhaft „leiterförmig“ angeordnet. Im Mark enthalten die Fibroblasten öfter Lipidtropfen und sind den Tubuli außen angelagert. Diese peritubulären Zellen bilden das Erythropoietin, das eine wesentliche Voraussetzung für die Bildung roter Blutzellen ist. Sie bilden außerdem Prostaglandine, Bradykinine und andere Faktoren, die an der Regulation der Nierendurchblutung beteiligt sind.
Weitere Niere:InterstitiumInterstitium:Niereendokrine Faktoren der Niere sind: Kalzitriol (der wirksame Metabolit des Vitamins D), Thrombopoietin und vor allem das Renin, das zwar eigentlich ein Enzym ist, aber funktionell direkt mit dem Angiotensin verbunden ist.

Klinik

Viele Nierenkrankheiten sind durch eine Anämie (herabgesetzte Erythrozytenzahl und/oder Hämoglobinwerte und äußerlich Hautblässe) gekennzeichnet. Ursache: Erythropoietinmangel.

Juxtaglomerulärer Apparat (JGA)

Bestandteile
Am Gefäßpol der Nierenkörperchen findet sich der juxtaglomeruläre Apparat, der aus tubulären, vaskulären und mesangialen Anteilen besteht:
  • Macula Apparat:juxtaglomerulärerdensa

  • granulierten juxtaglomerulären Zellen

  • extraglomerulären Mesangiumzellen (= Goormaghtigh-Zellen)

Macula densaDie Macula densaMacula:densa\b gehört zum distalen Tubulus und entspricht einem kleinen Epithelbereich aus 20–30 kubischen bis prismatischen, relativ schmalen Zellen. Die Zellgruppe ist dort lokalisiert, wo der distale Tubulus mit der Arteriola afferens seines Glomerulus in Kontakt tritt (Abb. 12.6). Die Stelle ist im Lichtmikroskop vor allem an den dicht und z. T. übereinandergelagerten Zellkernen (Abb. 12.7) zu erkennen. Die Epithelzellen besitzen kurze Mikrovilli und ein Kinozilium. Ein basales Labyrinth ist mäßig entwickelt. Die Mitochondrien sind apikal und basal konzentriert, und der Golgi-Apparat liegt in den oberen zwei Dritteln der Zelle. Die Basallamina ist dünn undBasallamina:Macula densa weist Unterbrechungen auf, z. T. sind Zellausläufer in Richtung granulierte Zellen beschrieben. Ob die Epithelzellen der Macula densa selbst sensorische Funktion haben, z. B. hinsichtlich des NaCl-Gehalts im distalen Tubulus, ist umstritten. Sicher ist jedoch, dass sie transportierende Epithelzellen sind. Die eigentlichen Rezeptorzellen sind möglicherweise die extraglomerulären Mesangiumzellen.
Granulierte juxtaglomeruläre ZellenIn der Wand derZelle:juxtaglomeruläre Arteriola afferens kommen spezielle umgewandelte glatte Muskelzellen vor, die granulierte juxtaglomeruläre Zellen genannt werden. Sie besitzen eosinophile Granula, die das Renin enthalten.
Extraglomeruläre MesangiumzellenDie Mesangiumzelle:extraglomeruläreextraglomerulären Mesangiumzellen sind abgeflachte sternförmige Zellen, über Gap Junctions untereinander und mit den glomerulären Mesangiumzellen sowie auch den granulierten Zellen und den glatten Muskelzellen der Arteriola afferens und auch der Arteriola efferens verbunden. Vermutlich kommt den extraglomerulären Mesangiumzellen eine wichtige funktionelle Bedeutung zu, da sie möglicherweise den Natriumgehalt des distalen Tubulus perzipieren, über dessen Höhe sie wahrscheinlich durch die Tätigkeit der Macula-densa-Zellen informiert werden. Die Aktivierung wird über die Gap Junctions an die Nachbarzellen weitergegeben.
Funktionen
Hauptfunktionen des JGA sind:
  • lokal am Einzelnephron die Vermittlung der tubuloglomerulären Rückkopplung (= TGF = tubuloglomerulärer „Feedback“), wobei Angiotensin eine wichtige Rolle spielt

  • systemisch die Bildung von Angiotensin II im Rahmen des Renin-Angiotensin-Systems (RAS).

Renin-Angiotensin-System, juxtaglomerulärer ApparatDieses RAS besteht aus folgenden Komponenten:
  • Renin: Renin ist Renineine Protease der granulierten Zellen der Arteriola afferens. Diese Zellen sind sympathisch innervierte modifizierte glatte Muskelzellen der Gefäßwand. Das Renin wird in relativ großen ovalen Granula gespeichert und bei Absinken des Blutdrucks freigesetzt.

  • Angiotensin: Renin Angiotensin, Renin-Angiotensin-Systemspaltet im Blut vom v. a. in der Leber gebildeten Angiotensinogen das Angiotensin I (AT I) ab. Vom Angiontensin I entfernt dann das Angiotensin Converting Enzyme (ACE) in der Lunge 2 Aminosäuren ab, sodass das physiologisch aktive Angiotensin II (AT II) entsteht.

Das Angiotensin II hat vielfältige Wirkungen, z. B.:
  • starke Vasokonstriktion und Blutdrucksteigerung

  • verschiedene Wirkungen im Gehirn, speziell im Hypothalamus, z. B. Steigerung des Durstes

  • Beteiligung der Regulierung der Nierendurchblutung

  • Förderung der Synthese und Sekretion von Aldosteron in der Nebennierenrinde

  • Förderung der Sekretion von Adrenalin

All diese Funktionen sorgen für Konstanz des Plasmavolumens und des Blutdrucks.

Harnbildung

Die Harnbildung ist ein sehr komplexer Prozess, an dem im Detail sehr vielfältige Prozesse der Ultrafiltration, Sekretion und Rückresorption beteiligt sind (Abb. 12.23). In den Nierenkörperchen entsteht in großer Menge (ca. 180 l am Tag) der Primärharn, die Menge HarnbildungPrimärharn\ban endgültig ausgeschiedenem Harn ist aber viel geringer (ca. 1,5 l am Tag), außerdem ist der definitive Harn auch ganz anders zusammengesetzt als der Primärharn. Der definitive Harn ist hyperton.
Voraussetzung für die Möglichkeit, Harn zu konzentrieren, sind die Gegenstromaustauschsysteme im GegenstromaustauschsystemNierenmark. Ein Gegenstromaustauschsystem entsteht, wenn in 2 parallel angeordneten Röhren die Flussrichtung des Inhalts entgegengesetzt ist und über die Wände der Röhren hinweg ein Austausch z. B. an Wärme oder Substanzen möglich ist. Im Nierenmark existieren 2 solche Systeme: In den haarnadelförmigen Schleifen der Vasa recta fließt Blut im Gegenstrom, in den Tubuli der Henle-Schleife Harn. In derHenle-Schleife:Gegenstromaustauschsystem Henle-Schleife liegt speziell ein Gegenstrommultiplikatorsystem vor; hier kommt es zusätzlich zum Gegenstrom zum aktiven Transport von Na+, Cl und K+ entlang dem aufsteigenden Schenkel der Henle-Schleife, der für Wasser nicht durchlässig ist. Dieser Ionentransport bewirkt, dass das umgebende Bindegewebe und die Vasa rectaVasa:recta hyperton werden; er ist hier Motor für die Wasserrückresorption aus dem absteigenden Teil der Henle-Schleife und aus den Sammelrohren. Somit ist die Grundlage für die Harnkonzentration gegeben. In der Tiefe des Marks hat Harnstoff die Rolle Harnstoff:Gegenstromaustauschsystemeines Motors: Harnstoff wandert von den papillären Sammelrohren in das Interstitium des Marks und von hier in das Lumen der intermediären Tubuli, von wo er durch die harnstoffundurchlässigen distalen Tubuli und proximalen Sammelrohre transportiert wird. Ein nicht unerheblicher Teil des Harnstoffs kreist also ständig zwischen den genannten Bereichen hin und her.
Insgesamt baut sich ein Osmolaritätsgradient im Bindegewebe von der Rinde bis zur Papillenspitze auf, der ab der Rinden-Mark-Grenze erheblich zunimmt. Der definitive hypertone Harn hat einen pH-Wert von ca. 5,5 pH-Wert:Harnund enthält vor allem die Stoffwechselendprodukte Harnstoff, Harnsäure, NH4+ und Kreatinin.

Ableitende Harnwege

W. Kummer, U. Welsch

Zur Orientierung

Die ableitenden Harnwege leiten den Endharn aus der Niere nach außen, wobei die Harnblase ein Harnsammel- und -speicherorgan ist, das die Harnabgabe auf 3–4 kurze Perioden am Tag beschränkt. Die Menge des Endharns beträgt ca. 1,5 l am Tag. Er ist hyperton und enthält u. a. Harnstoff, Harnsäure und Kreatinin.

Ureter und Harnblase sind bei Mann und Frau sehr ähnlich gebaut. Die Urethra unterscheidet sich bei den beiden Geschlechtern deutlich. Beim Mann ist sie ein Harn-Samen-Leiter und übernimmt auch die Ausleitung des Sekrets der männlichen Geschlechtsdrüsen, was in Bezug auf die Prostata von großer klinischer Bedeutung ist. Bei der Frau leitet die relativ kurze Urethra ausschließlich Harn aus dem Körper.

Die HarnwegHarnorgan:Harnwegeableitenden Harnwege bilden in morphologischer, funktioneller und klinischer Hinsicht eine Einheit und umfassen folgende Organe bzw. Organabschnitte:
  • Nierenbecken

  • Harnleiter

  • Harnblase

  • Harnröhre

Es handelt sich um ein System von Hohlorganen, die den definitiven Harn aufnehmen, z. T. zeitweise speichern und nach außen leiten. Die männliche Harnröhre dient zusätzlich der Ableitung des Spermas (Harn-Samen-Leiter).

Wandaufbau

Die Wand der ableitenden Harnwege besteht aus:
  • Epithel Wandbau:HarnwegeHarnweg:Wandbauder Tunica mucosa

  • subepithelialem Schleimhautbindegewebe

  • Tunica muscularis

  • Tunica adventitia

Die Schleimhaut (Tunica mucosa) besitzt ein Übergangsepithel (Kap. 3.1.Übergangsepithel:Harnwege2), das sich leicht unterschiedlichen Füllungszuständen anpassen kann. In der Harnröhre ist allerdings nur der Anfangsteil mit diesem Epithel ausgestattet. Die Muskelschicht (Tunica muscularis) besteht aus glatter Muskulatur.

MERKE

Kennzeichnend ist das Übergangsepithel, das Volumenschwankungen ermöglicht und nur in der Harnröhre weitgehend fehlt.

Nierenbecken

Das Nierenbecken (Pelvis renalis, Abb. 12.1, Abb. 12.2), einschließlich seiner 8–10 Kelche (Calices renales), sammelt den aus den Sammelrohren austretenden Harn und fasst ca. 4–6 ml. Die Wand des Nierenbeckens besitzt alle typischen Gewebekomponenten der Harnwege. Das Übergangsepithel der Kelche Übergangsepithel:NierenkelcheNierenbeckenbesteht beim Menschen aus ca. 4–5, das des weiten Beckens aus ca. 10 Schichten. Die Muskulatur der Calices minores wird nur durch atypische Muskelzellen (verzweigt, andere Fibrillenstruktur, unvollständige Basallamina) gebildet, die dann in den Calices majores und im Becken außen von typischen glatten Muskelzellen umgeben werden. Diese atypischen Muskelzellen gelten als die Schrittmacher der peristaltischen Welle, die den Urin zur Harnblase transportiert. Die Muskulatur bildet zwischen Kelchen und Becken sowie am Anfang des Ureters Sphinkteren.

Klinik

Eine Erweiterung des Nierenbeckens bei Harnrückstau nennt man Hydronephrose. Sie ist oft durch Harnsteine verursacht. Die Pyelitis ist meist eine bakterielle Entzündung des Nierenbeckens. Sie kommt oft zusammen mit Nierenentzündung vor und wird dann Pyelonephritis genannt.

Harnleiter

HydronephrosePyelitisPyelonephritisDer Harnleiter (Ureter) des Erwachsenen ist ein paariges Organ und ca. 20–30 cm lang und 5–7 mm dick. Er geht kontinuierlich aus dem Nierenbecken hervor und mündet in die Harnblase. Sein Lumen ist bei kontrahierter Muskulatur sternförmig (Abb. 12.24).
MukosaDasTunica:mucosa UreterHarnleiterEpithel ist Schleimhaut:UreterMukosa:Ureterein typisches Übergangsepithel (Urothel, Abb. 3.1.15, Abb. 3.1.16, Abb. 12.25). Die Mukosa enthält viele sensorische Schmerzfasern.
MuskularisDieTunica:muscularis Muskelschicht Muskularis:Ureterbesteht im Wesentlichen aus flach oder steil verlaufenden spiralig angeordneten Bündeln glatter Muskelzellen, die sich im oberen Teil des Harnleiters zu einer kräftigen, außen gelegenen Ringmuskelschicht (Stratum Ringmuskulatur:Uretercirculare) und zu einer schmaleren, innen gelegenen Längsmuskelschicht (Stratum Längsmuskulatur:Ureterlongitudinale internum) formieren. Im unteren Teil des Harnleiters wird die Muskularis durch eine äußere Längsmuskelschicht (Stratum longitudinale externum) verstärkt. Zwischen den Schichten und Bündeln der Muskulatur sind kräftige Bindegewebssepten ausgebildet.

Klinik

Angeborene Fehlbildungen sind z. B. Doppelbildung, Divertikel und Klappen. Beim Hydroureter kommt es zu einer Erweiterung des Harnleiters bei Rückstau. Sie tritt i. A. zusammen mit Hydronephrose auf. Ursache eines Hydroureters können Steine oder Stenosen des Harnleiters oder auch Vernarbungen nach Entzündungen sein. Akute Stenosen durch eingeklemmte Steine sind extrem schmerzhaft.

Harnblase

HydroureterDie Harnblase (Vesica urinaria) ist ein Vesica:urinaria\t \"siehe HarnblaseHarnblaseeiförmiges Hohlorgan. Sie ist bei Männern ca. 14 cm hoch und 10,5 cm breit, bei Frauen 11,5 cm hoch und 9 cm breit. Die Harnblase ist ein Harnsammel- und -speicherorgan, das die Harnabgabe auf 3–4 kurze Perioden am Tag beschränkt. Bei ca. 350 ml Urin in der Blase besteht Harndrang, bei bis zu 500 ml kann man die Harnabgabe willkürlich gerade noch unterdrücken.
MukosaBeiTunica:mucosa kontrahierter Schleimhaut:HarnblaseMukosa:HarnblaseHarnblase ist die Schleimhaut in Falten gelegt, und das Übergangsepithel ist dann beim Übergangsepithel:HarnblaseMenschen 6 bis 10 Schichten hoch. Im gedehnten Zustand sind Epithel und alle anderen Anteile der Blasenwand abgeflacht (Abb. 12.26). Die Bindegewebsschicht der Schleimhaut ist relativ breit und enthält unter dem Epithel fenestrierte Blutkapillaren sowie eine Schicht aus Myofibroblasten; entzündliche Infiltrate sind nicht selten. Sensorische Nervenendigungen sind häufig.
MuskularisTunica:muscularisDer M. detrusor Muskularis:Harnblasevesicae ist kräftig und Musculus:detrusor vesicaebaut sich aus 3 mehr oder weniger gut erkennbaren Schichten glatter Muskulatur auf (Abb. 12.27). Die Muskulatur besteht außen und innen aus überwiegend längs gerichteten Muskelbündeln, dazwischen liegt eine Schicht überwiegend zirkulär angeordneter Bündel. Sie beteiligt sich am Aufbau des Sphinkters des Blasenausgangs. In der Muskelschicht kommen in reichem Maße elastische Fasern vor. Die Blasenentleerung wird durch cholinerge parasympathische Neurone gesteuert, deren Perikarien vor allem in der Wand des Blasenhalses liegen. Am Blasenausgang treten einzelne tubulomuköse Drüsen auf.

MERKE

Die glatte Muskulatur von Harnleiter und Harnblase bilden komplizierte längs und zirkulär verlaufende Systeme, die den Motor für Austreibung des Endharns bilden.

Klinik

Harnblasenkarzinome (Abb. 12.28) machen ca. 3 % aller Karzinome aus und treten bei Männern deutlich häufiger auf als bei Frauen. Das Karzinom kommt gehäuft bei Exposition gegen aromatische Amine (z. B. bei Zigarettenrauchern, Beschäftigten in Farbstoff-, Chemie- und Gummiindustrie) vor. Plattenepithelkarzinome kommen bei chronischem Befall mit Schistosoma haematobium (Bilharziose) vor. Wichtiges Symptom ist Blut im Urin.

Die überaktive Harnblase (vermehrter Harndrang in der Füllungsphase, mit und ohne Inkontinenz) tritt mit zunehmendem Lebensalter häufiger auf und betrifft 10–12 % der Gesamtbevölkerung. Das häufig damit einhergehende Schamgefühl kann zur sozialen Isolation der Betroffenen führen.

Harnröhre

Die Karzinom:HarnblaseHarnblase:überaktiveHarnblase:KarzinomHarnröhre (Urethra) leitet den Harn nach außen. Sie ist bei Frauen 3–4 cm, bei Männern 20–25 cm lang.
EpithelDer einige Urethra\bHarnröhre\bMillimeter Epithel:Urethralange Anfangsteil der Harnröhre ist mit Übergangsepithel ausgekleidet. Der Übergangsepithel:Urethrarelativ lange Mittelteil besitzt ein mehrschichtiges prismatisches Epithel, der Ausmündungsbereich mehrschichtiges unverhorntes PlattenepithelPlattenepithel:unverhorntes. Bei der Frau ist die Harnröhre auf einer kurzen Anfangsstrecke von Übergangsepithel und danach meistens weitgehend von mehrschichtigem Plattenepithel ausgekleidet.
Im mehrschichtig prismatischen EpithelEpithel:prismatisches des Mittelteils kommen in reichem Maße sensible intraepitheliale Nervenendigungen vor, die Substanz P und Calcitonin Gene-related Peptide enthalten. Teils stehen sie in Kontakt zu chemosensorischen Bürstenzellen, die Bitterstoffe (bakterieller Herkunft) sowie freie Aminosäuren wahrnehmen können und daraufhin Azetylcholin ausschütten. Zusätzlich kommen im Epithel beider Geschlechter verzweigte serotoninhaltige Zellen vor, die an die endokrinen EC-Zellen des Darms erinnern. Ein Fortsatz dieser Zellen kann die Epitheloberfläche erreichen. Möglicherweise registrieren diese Zellen den Harnfluss oder eine besondere Harnkomponente und geben daraufhin basal Serotonin ab. Serotonin stimuliert in der Urethra die Schleimsekretion und die Kontraktion der glatten Muskulatur und erhöht die vaskuläre Durchlässigkeit.
SchleimhautDieTunica:mucosa Schleimhaut bildet Schleimhaut:UrethraMukosa:UrethraBuchten (Lacunae urethrales) und meist längs verlaufende Falten und enthält verzweigte tubuläre Schleimdrüsen (Gll. urethrales). Bei der Frau münden in das distale Drittel tubuläre Drüsen ein, deren Sekret prostataspezifisches Antigen und weitere für die Prostata des Mannes charakteristische Substanzen enthält. Beim Orgasmus kann es zur Entleerung dieser weiblichen Prostata oder Skene-Paraurethraldrüsen kommen. Im Schleimhautbindegewebe der Urethra ist ein umfangreicher Schwellkörper aus zahlreichen Venen ausgebildet (Abb. 12.29), der dem Verschluss der Harnröhre dient. Die Muskulatur dieser Venen bildet im Anschnitt unregelmäßig erscheinende und unterschiedlich dicke Polster. Das System dieser Schwellkörpervenen bildet beim Mann das Corpus spongiosum des Penis (Abb. 12.30Corpus:spongiosum, Abb. 12.31, s. a. Kap. 13), bei der Frau die Tunica spongiosa (Abb. 12.29). In Tunica:spongiosaNähe des Abgangs aus der Harnblase bilden v. a. Abspaltungen der Blasenmuskulatur den unwillkürlichen Blasenschließmuskel. Der willkürliche Blasenschließmuskel (M. sphincter urethrae) ist bei Frauen und Musculus:sphincter urethraeMännern ein Abkömmling des quergestreiften M. transversus perinei profundus. Die Lamina propria der Schleimhaut enthält nicht selten Lymphfollikel.

Klinik

Entzündungen (Urethritis), darunter solche bei Geschlechtskrankheiten (z. B. Gonorrhö, Syphilis und Trichomoniasis), kommen in der Harnröhre nicht selten vor. Sie können auch durch Escherichia (E.) coli verursacht werden.

Fehlbildungen (Klappen, Striktur) und Tumoren können den Harnabfluss behindern. Besonders häufig sind solche Abflussstörungen bei Prostatatumoren.

Lernhinweise zuUrethritis Kapitel 12 ▸ im Anhang

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