Harnorgane

Harnbereitende: Niere (Ren)

Harnableitende: Nierenbecken (pelvis renalis) Harnleiter (Ureter) Harnblase (Vesica urinaria) Harnröhre (Urethra)

Die Nieren sind idR. bohnenförmige Organe, die beiderseits der Wirbelsäule auf Höhe der Lendenwirbel liegen. Sie sind von einer dicken Fettkapsel umgeben, an die sich eine feste Bindegewebskapsel anschließt. Diese ist mit Gitterfasern mit dem Interstitium der Niere verbunden. Am Nierenhilus treten Nierengefäße ein und der Harnleiter (Ureter) aus. Die Niere besteht aus äußerer Nierenrinde und innerem Nierenmark, an deren Übergang sich Nephronen befinden, die der Harnbildung dienen. Auf das Mark folgt das Nierenbecken, das schon zu den ableitenden Organen gehört. Es werden einfache und zusammengesetzte (aus vielen einzelnen Lappen) Nieren unterschieden.

Funktion:

Ausscheidung

o Abfall- und Abbauprodukte des Stoffwechsels (Exkretion)

o Bei überschüssiger Aufnahme

o Reinigung des Blutes (Elimination, Harnsäure, Harnstoff, Kreatinin) Salzhaushalt Wasserhaushalt Blutzusammensetzung und -Volumen Zusammensetzung der Extrazellulärflüssigkeit Hormonbildung (Renin, EPO) Säure-Basen-Haushalt

Harnbildung besteht aus Filtration, Sekretion und Resorption. Bei der Harnbildung werden die Nephrone vom Blut durchlaufen, wobei in dem Nierenkörperchen Wasser aus dem Plasma der Glomeruluskapillaren in die Bowman-Kapsel filtriert wird. Mit dem Wasser werden Abfallprodukte und Stoffwechselendprodukte, sowie wichtige Substrate (Natrium, Glucose) in die Bowman-Kapsel gedrückt. Das entstehende Filtrat ist der Primärharn.

Nephrone dienen der Harnbildung und befinden sich zahlreich in der Niere am Übergang zwischen Nierenmark und Nierenrinde. Sie beginnen mit einem Nierenkörperchen, welches aus einem Gefäßknäuel (Glomerulus) und der Bowman-Kapsel bestehen. Das Gefäßknäuel ist ein Kapillarnetz mit zu- und abführenden Gefäßen. Die Bowman-Kapsel hat eine innere Zellschicht (Innenblatt), die den Kapillaren direkt anliegt, und eine äußere Zellschicht, welche das gesamte Nierenkörperchen umschließt. Aus der Bowman-Kapsel entspringt der proximale Tubulus (gewundener Teil, gerader Teil), der nach einem Übergangsstück in den distalen Tubulus (gerader Teil, gewundener Teil) übergeht. Zuletzt schließt sich ein Sammelrohr an, das den Endharn in das Nierenbecken weiterleitet.

Der Glomerulus ist Teil des Nierenkörperchen. Es besteht aus einem dichten Kapillarnetz mit einer weitlumigen zuführenden Arteriole und einer englumigen abführenden Arteriole. Das Kapillarnetz wird durch das Innenblatt der Bowman-Kapsel umgeben. Der Glomerulus wird auch als Gefäßknäuel bezeichnet und gehört zu den Nephronen der Niere.

Aus der Bowman-Kapsel entspringt ein proximaler, gewundener Tubulus, der anschließend in einen proximalen geraden Tubulus übergeht. Es folgen ein Übergangsstück und ein distaler, gerader Tubulus. Dieser geht in einen distalen gewundenen Tubulus über und endet in einem Sammelrohr. Als Henle-Schleife bezeichnet man den Abschnitt vom dünnen absteigenden Schenkel des proximalen Tubulus und dem dicken aufsteigenden Schenkel des distalen Tubulus. Die Membranen sind an ihre jeweilige Funktion angepasst und deshalb unterschiedlich aufgebaut.

Die glomerule Filtrationsrate ist die Menge an Flüssigkeit, die durch die Bowman-Kapsel filtriert wird pro Zeiteinheit. Sie gibt Auskunft über die Menge an gebildetem Primärharn und damit über die Reinigung des Blutes. Voraussetzung für eine hohe GFR ist eine intensive Durchblutung der Niere und eine gute Durchlässigkeit des Filters. Die Nieren sind das am besten durchblutete Organ des Körpers, damit das Blut den Filter häufig durchströmt. Des Weiteren wird ein konstanter, ausreichend hoher effektiver Filtrationsdruck für eine hohe GFR benötigt.

Der effektive Filtrationsdruck ist der Druck, der im Kapillarnetz der Glomerulus herrscht. Er ist treibende Kraft der Filtration und Voraussetzung für eine hohe GFR. Der effektive Filtrationsdruck ist durch den Blutdruck und den kolloidosmotischen Druck beeinflusst. Jedoch kann der Blutdruck im Glomerulus sich unabhängig vom systemischen Blutdruck regulieren und damit konstant halten (Autoregulation). Die weitlumige, zuführende Arteriole kann sich reflektorisch anpassen: ein hoher Blutdruck übt Druck auf die glatte Muskulatur der Arteriole aus und der Muskel kontrahiert, die Arteriole verengt sich und der Blutdruck des Glomerulus wird konstant gehalten.

Hauptort der Resorption von Wasser und gelöste Elektrolyte wie z.B. Natrium ist der proximale Tubulus. Wird Natrium aus dem Nephron rückresorbiert, so kommt es zu einem Kotransport mit anderen filtrierten Substraten wie Glucose, Aminosäuren und Vitamine. Um diesen Kotransport zu gewährleisten, sind Transportproteine in der Zellmembran der Tubuluszellen eingelagert. Neben diesem Kotransport gibt es Natrium-Protonen-Austauscher, die Natrium in die Zellen aufnehmen und Protonen aus der Zelle ausschleusen. Das Hormon Aldosteron beeinflusst die Feineinstellung der Menge ausgeschiedenen Natriums.

Hauptort der Resorption von Wasser und gelösten Elektrolyten wie z.B. Natrium ist der proximale Tubulus. Im vorderen Teil des Nephrons bis zur Henle-Schleife werden ca. 70% des Natriums resorbiert. Von Henle-Schleife bis zum Sammelrohr werden etwa 30% resorbiert. Es ergibt sich eine Ausscheiderate von ca. 1%.Das Hormon Aldosteron der Nebennierenrinde entscheidet über die Feineinstellung der Natriumausscheidung. Aldosteron wird ausgeschüttet, sobald der Blutdruck abfällt oder ein Kochsalz-Mangel vorliegt. Außerdem kann das Antidiuretische Hormon (ADH) des Hypophysenhinterlappens die Rückresorption von Wasser erhöhen.

Die Niere kann bei Wassermangel den Harn stärker konzentrieren, damit nicht zu viel Wasser verloren geht, wobei sich diese Konzentrationsfähigkeit tierartlich unterscheidet. Im Tubulus contortus proximalis (proximaler, gewundener Tubulus) folgt das Wasser dem Natrium aufgrund der Osmolarität Antrieb der Wasserresorption ist die zum Mark hin zunehmende Osmolarität des Interstitiums (aktiv durch energieverbrauchende Natriumausschleusung in das Interstitium). Der Harn wird durch Gegenstromprinzipe konzentriert. ADH (antidiuretisches Hormon), welches das wichtigste Hormon für die Stabilität des Wasserhaushaltes istfördert die Wasserresorption aus dem Sammelrohr. Es wird ausgeschüttet, wenn ein geringes Blut- bzw. Plasmavolumen an den Rezeptoren der rechten Herzkammer oder wenn eine hohe Osmolarität des Blutes an den Osmorezeptoren des Hypothalamus gemessen wird.

Nierenbecken: Pelvis renalis

Harnleiter: Ureter

Harnblase: Vesica urinaria

Harnröhre: Urethra

Die Harnleiter bestehen aus Schleimhaut, Muskelhaut und Bindegewebshaut. Die Schleimhaut trägt ein Übergangsepithel. Die Harnleiter entspringen aus dem Nierenbecken, verlassen die Niere am Nierenhilus und verlaufen nach kaudal harnblasenabwärts. Beide Harnleiter münden nahe des Blasenhalses nach kurzem Verlauf in der Harnblasenwand.

Die Muskelhaut der Harnblase besteht aus glatter Muskulatur in drei Schichten. Diese Muskulatur dient als Wandverstärkung während der Füllung der Harnblase und unterstützt die Harnblasenentleerung während des Harnabsatzes.

Der Harnabsatz erfolgt reflektorisch, bei Füllung der Blase durch einen Dehnungsreiz. Gesteuert wird der Vorgang über das vegetative Nervensystem, wobei die Zentren dieses Nervensystems für die Steuerung des Harnabsatzes im Sakralmark liegen.

Nicht genutzter, überschüssiger Stickstoff liegt in Form von Ammoniak vor, welches zellschädigend wirkt. Deshalb wird Ammoniak in der Leber zu Harnstoff entgiftet. Bei Fleischfressern, die eine hohe Protein- und damit Stickstoffaufnahme haben, wird der in der Leber gebildete Harnstoff größtenteils über die Nieren ausgeschieden. Bei Pflanzenfressern, die sich stickstoffärmer ernähren, wird der Harnstoff im Körper zurückgehalten und dem Verdauungstrakt zugeführt. Man spricht von Harnstoffzirkulierung oder Harnstoffkreislauf. Bei Vögeln und Reptilien wird anstatt Harnstoff Harnsäure zur Ammoniakentgiftung gebildet. Vögeln fehlt das Enzym Uricase, welches Harnsäure zu Allantoin aufspaltet. Aus Allantoin können Säuger über einen weiteren Schritt Harnstoff bilden.

Harnstoff wird von der Leber zur Entgiftung von Ammoniak (Stickstoffverbindung) gebildet. Harnstoff kann ausgeschieden werden oder rezirkuliert werden. Harnstoff ist ein organisches Stoffwechselendprodukt, das über die Nieren ausgeschieden werden kann.

Der ruminohepatische Kreislauf läuft bei Wiederkäuern ab. Die nicht zur Neusynthese von Aminosäuren genutzten Stickstoffverbindungen (Ammoniak) werden absorbiert und über das Blut zur Leber transportiert. Aus Ammoniak wird Harnstoff gebildet, der einerseits ausgeschieden werden kann. Andererseits kann der Harnstoff rezirkuliert werden. Der Harnstoff gelangt über die Pansenwand oder den Speichel zurück in die Vormägen und kann durch die hier vorkommenden Mikroorganismen wieder genutzt werden. Die Mikroorganismen können durch Transaminierungsprozesse Stickstoff auf Kohlenstoffketten übertragen und somit Aminosäuren und letztendlich mikrobielle Proteine bilden. Die mikrobiellen Proteine können bei der späteren Verdauung dieser Mikroorganismen im Labmagen von den Wiederkäuern genutzt werden. Diese Wiederverwertung ist besonders wichtig, da die Pflanzenfresser sich relativ stickstoffarm ernähren. Wiederkäuer sind durch diesen Kreislauf effiziente Futterverwerter.

Harnsäure ist ein Stoffwechselendprodukt, das bei dem Abbau von Nucleinsäuren und Aminosäuren entsteht. Es wird bei Vögeln und Reptilien ausgeschieden.

Der Abbau von Stickstoffverbindungen erfolgt bei Säugern und Vögeln ähnlich. Es kommt zunächst zur Bildung von Hypoxanthin, das in Harnsäure umgewandelt wird. Die Säugetiere wandeln Harnsäure über das Enzym Uricase zu Allantoin um, aus dem im Anschluss Harnstoff gebildet wird. Da dem Vogel das Enzym Uricase fehlt, kann dieser Harnsäure nicht weiter abbauen und scheidet diese aus.

Dunkler Harn kann z.B. auf eine stärkere Konzentrierung von Harnstoff hinweisen und damit auf Wassermangel (Dehydrierung) die eine verstärkte Wasserresorption der Nieren nach sich zieht.