Niere

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Einleitung

Niere, paarig angelegtes Organ von Menschen und Wirbeltieren, in dem das Blut gefiltert und Harn produziert wird, um unbrauchbare Substanzen auszuscheiden.

Die Niere hat zwei Hauptaufgaben: Sie entfernt Giftstoffe und Stoffwechselendprodukte aus dem Blut und dient der Osmoregulation des Körpers. Letzteres bedeutet: Die Wassermenge im Körper und die Konzentration an gelösten Stoffen (Elektrolyten) in den Körperflüssigkeiten müssen etwa gleich bleiben, damit der Salzgehalt und der für die verschiedenen Funktionen des Blutes erforderliche pH-Wert von 7,4 aufrechterhalten wird. Außerdem produziert die Niere Hormone: Renin hilft den Blutdruck stabil zu halten, Erythropoietin regt die Bildung von Erythrozyten (roten Blutkörperchen) an.

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Niere des Menschen

Die menschliche Niere hat die Form einer Bohne und ist zwischen 9 und 13 Zentimeter lang und etwa halb so breit. Die Nieren befinden sich links und rechts der Wirbelsäule (im Bereich der beiden untersten Brustwirbel und der beiden obersten Lendenwirbel) an der Rückwand der Bauchhöhle (Abdomen); die rechte Niere ist ein wenig nach unten verschoben, weil über und vor ihr die Leber liegt. Zum Schutz vor Verletzung und Unterkühlung sind die Nieren von einer Bauchfellfalte aus Fettgewebe überzogen.

Jede Niere besteht aus der äußeren, körnig strukturierten Rinde (Cortex) und dem innen liegenden Mark (Medulla), das im Querschnitt längsgestreifte, pyramidenförmige Regionen aufweist. Der in Rinde und Mark gebildete Harn wird im Nierenbecken im Zentrum der Niere gesammelt und gelangt von dort über die beiden Harnleiter (Ureter) zur Blase. Auf der konkaven Innenseite hat die Niere Kontakt zu Blutgefäßen: Auf der Rückenseite münden die Nierenarterien, die das zu filternde Blut in die Nieren transportieren, auf der Bauchseite entspringen die Nierenvenen, die das gefilterte Blut ableiten.

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Funktion

Gereinigt wird das Blut in vielen Tausenden kleiner kugelförmiger Strukturen, den Malpighi-Körperchen oder Nierenkörperchen. In jedem dieser Körperchen liegt ein Knäuel aus Blutkapillaren, der Glomerulus (auch Glomerulum), umhüllt von einer Kapsel, die nach ihrem Entdecker, dem britischen Anatom Sir William Bowman, Bowman’sche Kapsel heißt. Da die Kapillaren des Glomerulus dicht an der inneren Zellschicht der Bowman’schen Kapsel liegen, kann Blutflüssigkeit dorthin übertreten. Sie wird von den winzigen Kapillarenporen und den füßchenartigen Ausläufern der inneren Kapselzellen (Podozyten) gefiltert. Aufgrund des hohen Blutdruckes gelangen alle Inhaltsstoffe des Blutplasmas in die Kapsel, Blutzellen und Proteine bleiben im Blut, weil sie zu groß sind. Die filtrierte Flüssigkeit in der Kapsel wird als Primärharn bezeichnet.

Aus den Bowman’schen Kapseln fließt der Primärharn in ein verschlungenes Röhrensystem. Dort werden ihm Glucose, Aminosäuren, Salze und andere wertvolle Stoffe entzogen. Bestimmte Membranproteine pumpen die Moleküle unter Verbrauch von Energie (ATP) aus dem Röhrensystem zurück ins Nierengewebe, von wo sie wieder in den Blutkreislauf gelangen. Da durch die zurückgepumpten (resorbierten) Substanzen der osmotische Druck zwischen Röhren und Gewebe steigt und das elektrochemische Potential sich ändert, diffundieren zum Ausgleich Wassermoleküle und andere Substanzen durch die teils durchlässige Membran des Röhrensystems aus der Harn- in die Gewebeflüssigkeit.

Endprodukte des Stoffwechsels und giftige Substanzen müssen aus dem Körper ausgeschieden werden. Wasser, das als Lösungsmittel für die auszuscheidenden Stoffe dient, darf jedoch nur in geringer Menge abgegeben werden. Um beides zu erreichen, wird die Harnkonzentration in der Niere mit Hilfe eines komplexen physiologischen Systems verändert. Dabei fließt die Harnflüssigkeit aus der Rinde ins Mark und wieder zurück, und zwar durch zwei nebeneinanderliegende, schleifenförmige Röhrenabschnitte, die Henle’sche Schleife. Ihr Scheitelpunkt befindet sich im Mark, in dessen Gewebe der osmotische Druck folgendermaßen erhöht wird:

Im aufsteigenden (in die Rinde zurückführenden) Abschnitt der Henle’schen Schleife transportieren Ionenpumpen Natrium- und Chloridionen aus dem Röhrensystem heraus. Wasser kann die Membran dort nicht durchdringen, strömt aber aus dem gegenüberliegenden (aus der Rinde ins Mark führenden) Abschnitt der Schleife. Daraufhin steigt der osmotische Druck des Harns, so dass Ionen im Mark auch durch Diffusion aus dem Röhrensystem austreten. Durch diese Gegenstrommultiplikation entsteht ein osmotisch wirksamer Gradient zwischen Rinde und Mark, zu dem auch Harnstoff beiträgt – nur ein Teil des Harnstoffs im Primärharn wird ausgeschieden. Giftige Substanzen gelangen so ins Röhrensystem, aber weil sie chemisch verändert worden sind, nicht wieder heraus.

Die Harnflüssigkeit fließt nach dem Passieren der Henle’schen Schleife zurück in einen gewundenen Abschnitt des Röhrensystems und dann durch ein Sammelrohr ins Nierenbecken. Im Sammelrohr werden weiter Ionen aus dem Harn gepumpt und ihm dadurch Wasser fast vollständig entzogen. Von 150 Litern Primärharn, den die Nieren täglich erzeugen, werden nur rund 1,4 Liter (also knapp 1 Prozent) zu der Flüssigkeit, die als Harn ausgeschieden wird. Das gesamte Restwasser – inklusive der meisten darin enthaltenen wertvollen Substanzen – verbleibt im Körper.

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Steuerung der Nierenfunktion

Wie viel Harn ein Mensch täglich ausscheidet, hängt stark davon ab, wie viel Flüssigkeit er aufnimmt und wie viel er schwitzt. Damit der Körper mit dem Urin nicht zu viel Wasser verliert, regelt das Hormon Vasopressin (Adiuretin, Antidiuretisches Hormon, ADH) aus der Hypophyse dessen Wiederaufnahme in den Nieren. Wenn Körperzellen zu viel Wasser verlieren, bewirkt ADH, dass dem Harn im Sammelrohr mehr Wasser entzogen wird. Starker Alkoholgenuss verhindert die Ausschüttung von ADH, so dass mehr wässriger Harn ausgeschieden wird: Das höher konzentrierte Blutplasma führt zu Kopfschmerzen und anderen Symptomen des „Katers”. Ein chronischer Mangel an ADH ist die Ursache für Diabetes insipidus.

Die Wasserausscheidung kann auch durch das Hormon Aldosteron gebremst werden. Es sorgt dafür, dass dem Harn im Röhrensystem der Nieren mehr Natriumionen entzogen werden und an deren Stelle Kaliumionen ausgeschieden werden. Infolgedessen wird mit dem Harn auch weniger Wasser abgegeben. Die Ausschüttung von Aldosteron aus den Nebennieren wird über mehrere Schritte ausgelöst, an denen der Sympathikus des vegetativen Nervensystems sowie die Hormone Renin und Angiotensin beteiligt sind. Angiotensin löst auch Durst aus. Damit nicht zu viel Wasser aufgenommen wird, hemmt das Hormon Atriopeptin den Renin-Angiotensin-Aldosteron-Regelkreis.