Nieren

Den Nieren obliegen vielfältige Aufgaben: Sie halten die Zusammensetzung des Blutes im Gleichgewicht und scheiden Abfallprodukte des Stoffwechsels und Giftstoffe aus.

Dabei wechseln Einflüsse und Anforderungen an die Nieren laufend, da der Mensch seine Lebensführung ständig ändert. Wie also funktioniert dieses lebenswichtige Organ?

Lage und Aufbau

Die beiden Nieren liegen in der Lendengegend, jeweils neben der Wirbelsäule hinter dem Bauchfell (Retroperitoneal-Raum) im Schutz der unteren Rippen.

Jede Niere ist

• 10 bis 12 cm lang

• etwa 3 bis 4 cm dick

• 5 bis 6 cm breit

• wiegt zwischen 120 und 200 Gramm

• direkt an die Bauchschlagader (Aorta) und die Hohlvene (Vena cava) angeschlossen

Die rechte Niere liegt etwas tiefer als die linke und grenzt an Leber, Zwölffingerdarm und rechte Dickdarmbiegung.

Die linke Niere hat Berührung mit dem Magen, der Milz, der Bauchspeicheldrüse und der linken Dickdarmbiegung und reicht etwa vom 11. Brust- bis zum 3. Lendenwirbel.

Die Nieren haben Bohnenform, wobei die innere Krümmung, die Nierenpforte (Hilus renalis), den Eingang in die Nierenbucht (Sinus renalis) bildet, in der Blut- und Lymphgefäße sowie Nerven münden. Den größten Anteil hat das Nierenbecken (Pyelon) mit dem Anfangsteil des Harnleiters (Ureter).

Umgeben ist die Niere von einer festen Hülle, der sog. Nierenkapsel (Capsula fibrosa). Diese ist wegen der Kälteempfindlichkeit des Organs von außen mit Fettgewebe (Capsula adiposa) geschützt. Unter der Nierenkapsel gliedert sich das Gewebe in die Nierenrinde und das Nierenmark. Das Mark umschließt die so genannten Pyramiden oder Papillen, aus denen der Harn in die Kelche (Calix renalis) des Nierenbeckens tropft.

Das Nierenbecken geht in den Harnleiter (Ureter) über, der eine Muskelschicht hat und den Urin aktiv in Wellenbewegungen zur Harnblase (Vesica urinaria) transportiert. Von dort wird er über die Harnröhre (Urethra) nach außen entleert.

Funktion

Die Nieren erfüllen sehr unterschiedliche Aufgaben, die für die Aufrechterhaltung der Gesundheit notwendig sind. Durch die Bildung und Ausscheidung von Urin dienen sie zur Aufrechterhaltung der Zusammensetzung der Körperflüssigkeiten (Homöostase):

• Regulation der Wasserausscheidung und damit des Salz- und Wasserhaushalts,

• Regulation des Säure-Basen-Gleichgewichts,

• Ausscheidung einer sehr großen Anzahl wasserlöslicher Bestandteile ("harnpflichtige Substanzen", Medikamente, Gifte usw.),

• Einfluss auf die Blutdruckregelung,

• Hormonbildung (Vitamin D, Erythropoetin, Renin),

Funktionsausfall und Dialyse
Ein gesunder Organismus kommt mit einer Niere aus. Wenn die zweite Niere funktionsuntüchtig ist, kann die gesunde Niere ihre Arbeit mit übernehmen. Fallen jedoch beide Nieren aus, dann besteht Lebensgefahr: der Körper droht zu vergiften.

Einzige Chance ist in solchen Situationen die Dialyse. Das ist die "künstliche" Entgiftung des Körpers. Das Blut wird durch die Filterporen einer Membran entweder einer Maschine (Hämodialyse) oder des Bauchfells (Peritonealdialyse) von ausscheidungspflichtigen Stoffen befreit. Es gibt Erkrankungen, in denen nur vorübergehend dialysiert werden muss (z.B. kann sich ein akutes Nierenversagen wieder zurückbilden).

Chronische Nierenerkrankungen dagegen können eine Dauer-Dialyse bedingen. In solchen Fällen kann die Nierentransplantation ein Ausweg sein (siehe auch: Organtransplantationen)

Harnbildung

Die Harnbildung in den Nieren erfolgt in speziellen funktionellen Untereinheiten, den Nephronen, von denen jede Niere etwa eine Million enthält. Das Nephron setzt sich aus einem Nierenkörperchen (Glomerulus) und einem langen, kompliziert aufgebauten Nierenkanälchen (Tubulus) zusammen und mündet schließlich zusammen mit anderen Kanälchen in einem Sammelrohr, das im Nierenkelch mündet. Jeweils mehrere Tausend Nephrone bilden die acht Pyramiden oder Papillen im Mark der Nieren.

Filterung und Konzentrierung
Die Nieren sind besonders gut durchblutet. Von der Blutmenge, die das Herz in einer Minute in den Kreislauf pumpt, durchströmt etwa ein Viertel die Nieren. Das entspricht einem Liter pro Minute, wovon etwa 120 ml, der vorläufige Harn oder Primärharn (das sind 170 - 180 Liter am Tag), in den Nierenkörperchen ausgefiltert werden. Damit diese große filtrierte Flüssigkeitsmenge mit den darin enthaltenen Substanzen dem Körper nicht verloren geht, wird der größte Teil in dem Röhrchensystem zurückgewonnen, so dass am Tag zwischen 900 und 1500 ml Urin entstehen. Beide Nieren bilden also 50 ml Harn pro Stunde, der nur noch die Stoffe enthält, die vom Körper ausgeschieden werden sollen.

Rückgewinnung und Absonderung
Im Röhrchensystem werden aus dem Blutfiltrat (Primärharn) Wasser, Blutsalze und Zwischenprodukte des Stoffwechsels zurückgewonnen und wieder ins Blut aufgenommen. Einige Filtratanteile werden dabei aktiv durch Transportprozesse in die Tubuluszellen eingeschleust und ins venöse Blut abgegeben. Darunter fällt auch Zucker (Glukose) und Eiweiß (Proteine). Wird das Transportmaximum überschritten, erscheinen Zucker und Eiweiß im Urin und sind dann Hinweise auf Erkrankungen.
Einige Stoffe können die Filtermembran nicht passieren und werden deshalb aktiv in das Röhrchensystem abgesondert. Dazu gehören unter anderem Wasserstoffionen, Ammoniak und andere stickstoffhaltige Substrate, Säuren, Basen, Medikamente und viele Fremdstoffe.

Wasserhaushalt

Die Nieren haben die wichtige Aufgabe, den Wasserhaushalt durch die Regulation der Wasserausscheidung entscheidend zu beeinflussen. Dadurch werden sie zum wichtigsten Faktor für die Einstellung der Höhe des Blutdrucks, indem sie die Blutmenge (Volumen) und Blutzusammensetzung kontrollieren und auf einem ausgeglichenen Niveau halten. Der Blutdruck spiel eine besondere Rolle für die Harnbildung in der Niere. Solange sich der systolische Blutdruck in einem Bereich von 80 und 190 mm Hg bewegt, können die Nieren durch Erweitern oder Engerstellen der Blutgefäße den Filtrationsdruck in den Nierenkörperchen (Glomerulua) selbst steuern. Sinkt der Blutdruck unter 80 mm Hg, dann vermindert sich die Nierenfunktion bis hin zum Nierenversagen. Bei Werten über 190 mm Hg kann das Nierengewebe geschädigt werden und der Harn wird nicht mehr richtig konzentriert.

Lebenselixier Wasser
Die Funktionen des Wassers in unserem Körper, das sich zu etwa 55% innerhalb der Zellen (intrazellulär) und zu 45% außerhalb der Zellen (extrazellulär) im Zwischenzellraum (Interstitium) und im Blut als Blutplasma befindet, begründen diesen Stoff als "Lebenselixier". Viele Stoffwechselvorgänge sind nur möglich, wenn die Reaktionspartner in einer wässrigen Lösung vorliegen (Wasser als Lösungsmittel). Als Bestandteil des Blutes (Blutplasma) ist Wasser ein Transportmittel für alle wasserliebenden (hydrophilen) Moleküle. Die Körpertemperatur wird über die Verdunstung von Wasser durch Schwitzen geregelt. Außerdem ist Wasser in vielen chemischen Verbindungen enthalten.

Veränderung der Salzkonzentration
Durch eine vermehrte oder verminderte Ausscheidung von Wasser und der darin enthaltenen Substanzen können die Nieren auch die Konzentration der im Blut gelösten Salze (Elektrolyte) beeinflussen. Es sind zwei unterschiedliche Wirkmechanismen, die Einfluss auf die Nieren haben:

• die Veränderung der Konzentration der Blutsalze,

• die Veränderung des Blutvolumens und damit des Blutdrucks.

Steuerung der Wasserbilanz

Die Feinregulation der Wasserbilanz erfolgt über die Steuerung der Wasserausscheidungen in den Nieren und ist entscheidend für die Blutmenge (Volumen) und durch Einfluss auf die Konzentration der Blutsalze auch für die "Dicke" des Blutes. Das wichtigste Element ist dabei Kochsalz (NaCl). Die Natrium-Ionen im Blut binden Wasser an sich, was bedeutet, dass bei der Ausscheidung von Natrium auch Wasser ausgeschieden wird. Wird zuwenig Kochsalz zurück gewonnen, entsteht ein Natriummangel, das Blutvolumen sinkt und damit auch der Blutdruck, das Verhältnis der Salze zu Wasser (Osmolarität) verschiebt sich und das Blut dickt ein. Dieser Zustand wird von zwei Hormonen wieder normalisiert:

• ADH (Adiuretin, antidiuretisches Hormon, Vasopressin) behebt den Wassermangel

• Aldosteron behebt den Salzverlust

Bei Wassermangel:
ADH wird im Hypothalamus gebildet, einem Teil des Zwischenhirns, in dem sich ein Durstzentrum befindet, das spezielle Rezeptoren besitzt (Osmorezeptoren), die auf den sinkenden Wassergehalt des Blutes reagieren. Das Hormon wird in der Hirnanhangdrüse (Hypophyse) gespeichert und bei Bedarf ausgeschüttet. ADH erhöht die Rückgewinnung von Wasser aus den Nierenkanälchen, wodurch das Blut verdünnt wird und sich das Verhältnis der Salze zu Wasser (Osmolarität) normalisiert. Der Blutdruck steigt dadurch wieder an.
Gleichzeitig wird durch das Durstgefühl Wasser durch Trinken von außen zugeführt.

Bei Salzverlust:
Aldosteron wird in der Nebennierenrinde hergestellt und bewirkt eine verminderte Ausscheidung von Natrium, wodurch auch Wasser im Körper zurückbleibt. Dabei wird vermehrt Kalium abgegeben. Der Kochsalzgehalt im Blut wird in speziellen Zellen, die den Nierenkörperchen aufsitzen (Polkissen, juxtaglomeruläre Zellen) gemessen und bei sinkenden Werten Renin (lat. ren = Niere, -in = Endung für stoffwechselaktive Substanzen) ausgeschüttet. Durch den sinkenden Blutdruck wird die Abgabe von Renin auch von ganz anderer Seite durch Nerven des Sympathikus verstärkt. Renin ist in der Lage, die von der Leber abgegebene Hormonvorstufe Angiotensinogen durch Abspalten einiger Aminosäuren in Angiotensin I umzuwandeln. Dieses wird nochmals gekürzt (durch ein Konversionsenzym ACE) und übt danach seine hormonelle Wirkung als Angiotensin II aus. Es setzt in der Nebennierenrinde Aldosteron (und Stresshormone) frei, erhöht die Ausschüttung von ADH, stellt die Blutgefäße enger und löst Durst aus. Das Ergebnis ist ein Anstieg des Blutdrucks, des Natriumgehalts im Blut und des Blutvolumens.

Bei Salzüberschuss und zu hohem Blutvolumen werden aus den Herzmuskelzellen die natriuretischen Peptide ANP (atrial natriuretisches Pepid) und BNP (brain natriuretic peptide) freigesetzt, wenn das Blutvolumen zu hoch ist und der Herzmuskel zu stark gedehnt wird. Sie hemmen die Ausschüttung von ADH aus der Hirnanhangdrüse und blockieren die Reninwirkung. Das Durstgefühl wird unterdrückt. Der Effekt ist eine verringerte Natriumrückgewinnung. Dadurch wird mehr Natrium ausgeschieden und über den Wasserverlust sinkt der Blutdruck.