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Nephron

Nephron der Niere ohne juxtaglomerulären Apparat

Nephron. Das Diagramm ist in polnischer Sprache beschriftet, aber der Fluss ist noch zu erkennen.

Gray’s

subject #253 1221

Precursor

Metanephric blastema

MeSH

Nephrons

Ein Nephron ist die grundlegende strukturelle und funktionelle Einheit der Niere. Seine Hauptfunktion ist die Regulierung des Wasserhaushalts und der löslichen Stoffe, indem es das Blut filtert, die benötigte Menge resorbiert und den Rest als Urin ausscheidet. Die Nephrone scheiden Abfallstoffe aus dem Körper aus, regulieren das Blutvolumen und den Blutdruck, kontrollieren den Gehalt an Elektrolyten und Stoffwechselprodukten und regulieren den pH-Wert des Blutes. Ihre Funktionen sind lebenswichtig und werden vom endokrinen System durch Hormone wie das antidiuretische Hormon, Aldosteron und Parathormon reguliert.

Jedes Nephron besteht aus einer ersten Filterkomponente (dem „Nierenkörperchen“) und einem Tubulus, der für die Rückresorption und Sekretion spezialisiert ist (dem „Nierentubulus“). Das Nierenkörperchen filtert große gelöste Stoffe aus dem Blut und gibt Wasser und kleine gelöste Stoffe zur Modifizierung an den Nierentubulus ab.

Anatomie und Funktion

Nierenkörperchen

Das Nierenkörperchen (oder „Malphigian-Körperchen“) besteht aus einem Glomerulus und einer Bowman-Kapsel und ist der Anfang des Nephrons. Es ist die erste filtrierende Komponente des Nephrons.

Glomerulus

Der Glomerulus ist ein Kapillarbüschel, das von einer afferenten Arteriole des Nierenkreislaufs mit Blut versorgt wird. Der glomeruläre Blutdruck ist die treibende Kraft für die Filtration von Wasser und gelösten Stoffen aus dem Blut in den von der Bowman-Kapsel gebildeten Raum. Der Rest des Blutes, im Wesentlichen das Blutplasma, das nicht in den Glomerulus gefiltert wird, gelangt in die engere efferente Arteriole. Von dort gelangt es in die Vasa recta, die Sammelkapillaren, die durch den Zwischenzellraum mit den Tubuli verflochten sind und in die auch die rückresorbierten Substanzen gelangen. Diese vereinigen sich dann mit den ableitenden Venolen aus anderen Nephronen in der Nierenvene und münden wieder in den Hauptblutstrom.

Bowman-Kapsel

Die Bowman-Kapsel (auch Glomerularkapsel genannt) umgibt den Glomerulus und besteht aus viszeralen (einfache Plattenepithelzellen) (inneren) und parietalen (einfache Plattenepithelzellen) (äußeren) Schichten. Die Flüssigkeiten aus dem Blut im Glomerulus werden in der Bowman-Kapsel gesammelt (d. h., Glomeruläres Filtrat) und wird entlang des Nephrons zu Urin weiterverarbeitet.

Nierentubulus

Der Fluss des Nierentubulus ist wie folgt:

Name	Beschreibung
Proximaler Tubulus	Der proximale Tubulus als Teil des Nephrons kann in einen anfänglichen gewundenen Abschnitt und einen nachfolgenden geraden (absteigenden) Abschnitt unterteilt werden. Die Flüssigkeit im Filtrat, das in den proximalen Tubulus eintritt, wird in die peritubulären Kapillaren rückresorbiert, einschließlich etwa zwei Drittel der gefilterten Salze und des Wassers sowie alle gefilterten organischen gelösten Stoffe (hauptsächlich Glukose und Aminosäuren).
Henle-Schleife	Die Henle-Schleife (manchmal auch als Nephronschleife bezeichnet) ist ein U-förmiges Rohr, das aus einem absteigenden und einem aufsteigenden Schenkel besteht. Sie beginnt in der Rinde, nimmt das Filtrat aus dem proximalen Tubulus convolutus auf, erstreckt sich in die Medulla und kehrt dann zur Rinde zurück, um sich in den distalen Tubulus convolutus zu entleeren. Seine Hauptaufgabe besteht darin, das Salz im Interstitium, dem Gewebe, das die Schleife umgibt, zu konzentrieren. Er wird in einen absteigenden und einen aufsteigenden Schenkel unterteilt:
* absteigender Schenkel	Sein absteigender Schenkel ist durchlässig für Wasser, aber völlig undurchlässig für Salz und trägt daher nur indirekt zur Konzentration des Interstitiums bei. Wenn das Filtrat tiefer in das hypertone Interstitium des Nierenmarks hinabsteigt, fließt das Wasser durch Osmose frei aus dem absteigenden Glied, bis sich der Tonus von Filtrat und Interstitium ausgleicht. Längere absteigende Glieder lassen dem Wasser mehr Zeit, aus dem Filtrat zu fließen, so dass längere Glieder das Filtrat hypertoner machen als kürzere Glieder.
* aufsteigendes Glied	Im Gegensatz zum absteigenden Glied ist das aufsteigende Glied der Henle-Schleife undurchlässig für Wasser, ein entscheidendes Merkmal des Gegenstrom-Austauschmechanismus der Schleife. Das aufsteigende Glied pumpt aktiv Natrium aus dem Filtrat und erzeugt so das hypertone Interstitium, das den Gegenstromaustausch antreibt. Beim Passieren des aufsteigenden Glieds wird das Filtrat hypoton, da es einen Großteil seines Natriumgehalts verloren hat. Dieses hypotone Filtrat wird zum distalen Tubulus in der Nierenrinde geleitet.
Distaler Tubulus	Der distale Tubulus ist in Struktur und Funktion dem proximalen Tubulus nicht ähnlich. Die Zellen, die den Tubulus auskleiden, haben zahlreiche Mitochondrien, um genügend Energie (ATP) für den aktiven Transport zu produzieren. Ein Großteil des Ionentransports im distalen Tubulus wird durch das endokrine System reguliert. In Anwesenheit von Parathormon nimmt der distale Tubulus mehr Kalzium auf und scheidet mehr Phosphat aus. Bei Vorhandensein von Aldosteron wird mehr Natrium rückresorbiert und mehr Kalium ausgeschieden. Atriales natriuretisches Peptid bewirkt, dass der distale Tubulus mehr Natrium ausscheidet. Darüber hinaus scheidet der Tubulus auch Wasserstoff und Ammonium aus, um den pH-Wert zu regulieren.

Nach der Durchquerung des distalen Tubulus bleiben nur 3 % Wasser übrig, und der verbleibende Salzgehalt ist vernachlässigbar.

Sammelkanalsystem

Jeder distale Tubulus gibt sein Filtrat an ein System von Sammelkanälen ab, dessen erstes Segment der Verbindungstubulus ist. Das Sammelkanalsystem beginnt in der Nierenrinde und erstreckt sich bis tief ins Mark. Auf seinem Weg durch das Sammelkanalsystem passiert der Urin das medulläre Interstitium, das aufgrund des Gegenstromsystems der Henle-Schleife eine hohe Natriumkonzentration aufweist.

Obwohl der Sammelkanal normalerweise wasserundurchlässig ist, wird er in Gegenwart von antidiuretischem Hormon (ADH) durchlässig. Bis zu drei Viertel des Wassers aus dem Urin können beim Verlassen des Sammelkanals durch Osmose rückresorbiert werden. Der ADH-Spiegel bestimmt also, ob der Urin konzentriert oder verdünnt ist. Dehydratation führt zu einem Anstieg von ADH, während Wassermangel zu einem niedrigen ADH-Spiegel führt, so dass der Urin verdünnt wird.

Untere Abschnitte des Sammelkanals sind auch für Harnstoff durchlässig, so dass ein Teil davon in das Nierenmark gelangen kann, wodurch die hohe Ionenkonzentration aufrechterhalten wird (die für das Nephron sehr wichtig ist).

Der Harn verlässt die medullären Sammelkanäle durch die Nierenpapille und entleert sich in die Nierenkelche, das Nierenbecken und schließlich über den Harnleiter in die Blase.

Da er einen anderen embryonalen Ursprung hat als der Rest des Nephrons (der Sammelkanal stammt aus dem Endoderm, während das Nephron aus dem Mesoderm stammt), wird der Sammelkanal normalerweise nicht als Teil des vollständigen Nephrons betrachtet.

Juxtaglomerulärer Apparat

Der juxtaglomeruläre Apparat befindet sich in der Nähe der Kontaktstelle zwischen dem dicken aufsteigenden Glied und der afferenten Arteriole. Er besteht aus drei Komponenten:

die Macula densa	ein dichtesdicht gepackter Bereich von Zellen im dicken aufsteigenden Schenkel
juxtaglomeruläre Zellen	spezialisierte glatte Muskelzellen in der Wand der afferenten Arteriole
extraglomeruläre Mesangialzellen	verbinden sich mit Arteriolen

Juxtaglomeruläre Zellen sind der Ort der Renin-Synthese und -Sekretion und spielen daher eine entscheidende Rolle im Renin-Angiotensin-System.

Klinische Relevanz

Das Nephron ist aufgrund seiner Bedeutung für die Regulierung der Körperflüssigkeit ein häufiges Ziel von Medikamenten zur Behandlung von Bluthochdruck und Ödemen. Diese Medikamente, die sogenannten Diuretika, hemmen die Fähigkeit des Nephrons, Wasser zu binden, und erhöhen so die Urinmenge, die produziert wird.

Weitere Bilder

Verteilung der Blutgefäße in der Nierenrinde.	Der Glomerulus ist rot; die Bowman-Kapsel ist weiß.	Nierengewebe	Der Glomerulus ist rot; die Bowman-Kapsel ist grün.
Glomerulus