Harnorgane (RD)

Lage

• Die Nieren befinden sich primär retroperitoneal (hinter dem Bauchfell) unterhalb des Zwerchfells
• Sie liegen beidseitig der Wirbelsäule im sogenannten Nierenlager, das von den Muskeln Musculus quadratus lumborum und Musculus psoas major begrenzt wird
• Die Nieren erstrecken sich vom 12. Brustwirbel (Th12) bis zum 3. Lendenwirbel (L3)
• Aufgrund der Position der Leber liegt die rechte Niere meist etwas tiefer als die linke

Aufbau

 Merke

Jede Niere hat eine äußere Rinde (Cortex renalis) und ein inneres Mark (Medulla renalis), das aus pyramidenförmigen Strukturen besteht.

Nierenrinde (Cortex renalis):

Die Nierenrinde bildet einen etwa 1 cm breiten Streifen direkt unterhalb der Nierenkapsel und enthält wesentliche Strukturen für die Harnbildung. Sie liegt oberhalb der Basis der Markpyramiden und erstreckt sich in Form der Columnae renales zwischen den Pyramiden.

• Nierenkörperchen (Corpuscula renalia): Die Rinde enthält die Nierenkörperchen, die aus einem kapillären Gefäßknäuel (Glomerulus) und der umgebenden Bowman-Kapsel bestehen. Diese Strukturen sind entscheidend für die Bildung des Primärharns
• Columnae renales: Säulenartige Gewebestrukturen, die von der Rinde durch das Mark bis ins Zentrum der Niere verlaufen und die Markpyramiden voneinander trennen
• Rindenlabyrinth (Labyrinthus corticalis): Das Rindengewebe um die Markstrahlen herum wird als Rindenlabyrinth bezeichnet. Es enthält die gewundenen Tubulusanteile (Partes convolutae) und die Nierenkörperchen

Nierenmark (Medulla renalis):

Das Nierenmark besteht aus 8–12 kegelförmigen Markpyramiden (Pyramides renales), deren breite Basis zur Rinde zeigt. Jede dieser Pyramiden gehört zu einem Nierenlappen.

• Markstrahlen (Radii medullares): Streifenförmige Strukturen, die von den geraden Anteilen der Nierentubuli (Partes rectae) und den Sammelrohren gebildet werden
  • Sie verlaufen von der Basis der Pyramiden in die Rinde hinein
• Nierenkanälchen (Tubuli): Im Mark befinden sich die Tubuli, die den Primärharn durch Reabsorption und Sekretion konzentrieren
  • Wichtige Abschnitte sind 
    • Henle-Schleife
    • Distaler Tubulus 
    • Sammelrohre
• Nierenpapillen: Die Spitzen der Markpyramiden, die sogenannten Nierenpapillen, ragen in die Nierenkelche (Calices renales). An den Papillen befinden sich die feinen Mündungen der Ductus papillares, die sogenannten Harnporen (Pori uriniferi)

Nierenbeckenkelchsystem (NBKS):

Die Nierenkelche sammeln den konzentrierten Harn, der aus den Nierenpapillen austritt, und leiten ihn in das Nierenbecken (Pelvis renalis) weiter. 

• Dieses System dient als Sammelstelle, bevor der Harn über den Ureter in die Harnblase transportiert wird

Nierenhüllen:

Jede Niere ist von einer dreischichtigen, schützenden Bindegewebshülle umgeben. Von innen nach außen sind das:

• Nierenkapsel (Capsula fibrosa renis)
  • Fest und wenig dehnbar
• Nierenfettkapsel (Capsula adiposa renis)
  • Umgibt die Niere und Nebenniere
  • Bildet das Nierenlager
• Nierenfaszie (Fascia renalis, Gerota-Faszie)
  • Umgibt die Niere und Nebenniere samt Nierenfettkapsel
  • Hinter der Nierenfaszie befindet sich das pararenale Fett (Corpus adiposum pararenale)

Nierenhilus:

 Definition

Als Nierenhilus bezeichnet man die Einziehung am konkaven medialen Rand der Niere, die als Ein- und Austrittsstelle für alle versorgenden Strukturen der Niere dient.

• Strukturen von ventral nach dorsal:
  • Vena renalis (Nierenvene)
  • Arteria renalis (Nierenarterie)
  • Ureter (Harnleiter)

 Tipp

Der Merkspruch VAU steht für die Reihenfolge der Strukturen, die im Nierenhilus von vorne nach hinten verlaufen:

• V – Vene
• A – Arterie
• U – Ureter

Funktion

Homöostatische Funktionen:

• Regulierung des Wasserhaushalts:
  • Konstanthaltung der Wassermenge im Körper und der Osmolalität im Blut 
• Regulierung des Elektrolythaushaltes:
  • Konstanthaltung der Konzentration der wichtigsten Elektrolyte wie Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, HCO₃^- und Phosphat
• Regulation des Säure-Basen-Haushaltes:
  • Konstanthaltung des pH-Wertes im Blut (7,4) durch Ausscheidung von Säuren und Basen über die Nieren
• Ausscheidung harnpflichtiger Substanzen:
  • Ausscheidung von Stoffwechselendprodukten wie Harnstoff, Kreatinin, Ammonium und Harnsäure 
  • Ausscheidung körperfremder Substanzen wie Medikamente

Biochemische Funktionen:

• Synthese von Hormonen und Enzymen wie Vitamin D (→ Calcium- und Knochenstoffwechsel), Erythropoetin (→ Blutbildung) und Renin (→ Regulation des Blutdrucks)
• Synthese von Aminosäuren

Gefäßversorgung und Innervation

Lage und Aufbau

Allgemeine Merkmale:

• Länge: Ca. 25 cm
• Durchmesser: Ca. 5 mm
• Lage: Primär retroperitoneal (hinter dem Bauchfell)
• Verbindung: Nierenbecken zur Harnblase (Vesica urinaria)

Abschnitte:

• Pars abdominalis (Bauchteil):
  • Beginn: Am Nierenbecken
  • Ende: Höhe der Beckeingangslinie (Linea terminalis) 
• Pars pelvica (Beckenteil):
  • Beginn: Beckeingangslinie (Linea terminalis)
  • Ende: An der Harnblase
• Pars intramuralis:
  • Verlauf: Durch die Muskelschichten der Harnblase

Engstellen:

• 1. Engstelle: Übergang vom Nierenbecken zum Ureter
• 2. Engstelle: Überkreuzung der A. und V. iliaca communis.
• 3. Engstelle: Durchtritt in die Muskelschichten der Harnblase

 Info

Besonderheit

Manchmal wird eine 4. Engstelle charakterisiert: Bei der Unterkreuzung der Vasa testicularia (Mann) bzw. Vasa ovarica (Frau)

Funktion

• Urintransport: Befördern den Urin von den Nierensammelbecken zur Harnblase

Gefäßversorgung und Innervation

Lage

• Lage: Subperitoneal im kleinen Becken, hinter den Schambeinbögen und der Symphyse
• Oberseite: Vom Peritoneum überzogen
• Unterer Pol: Höhe des Unterrandes der Symphyse
• Oberer Pol: Abhängig vom Füllungszustand, zwischen Oberrand der Symphyse und Bauchnabelhöhe

Aufbau

Abschnitte:

• Harnblasenspitze (Apex vesicae) 
• Harnblasenkörper (Corpus vesicae) 
• Blasengrund (Fundus vesicae) 
• Blasenhals (Cervix vesicae) 

Harnblasenwand:

• Schleimhautfalten: Ermöglichen Dehnbarkeit und glätten sich bei Füllung
• Blasendreieck (Trigonum vesicae): Dreieckiges, faltenfreies Areal am Blasengrund, straff gespannt
• Muskelschichten: Drei Schichten glatter Muskulatur, die als M. detrusor vesicae zusammengefasst werden
• Harnleiter (Ureteren): Treten seitlich-dorsal in die Blase ein 
• Blasenhals: Übergang in die Harnröhre (Urethra), verschlossen durch M. sphincter vesicae

Funktion

• Sammeln und speichern: Die Harnblase sammelt den Urin, der von den Nieren gefiltert und über die Harnleiter zugeführt wird
• Kontinenz und Miktion: Hält den Urin bis zur willkürlichen Entleerung (Miktion) zurück
• Fassungsvermögen: Normalerweise bis zu 500 ml, Harndrang beginnt bei etwa 300 ml

Gefäßversorgung und Innervation

Lage und Aufbau der weiblichen Harnröhre

• Länge: 3-5 cm
• Verlauf:
  • Beginn: An der inneren Harnröhrenmündung (Ostium urethrae internum) in der Harnblase 
  • Ende: An der äußeren Harnröhrenmündung (Ostium urethrae externum) im Scheidenvorhof (Vestibulum vaginae) zwischen Clitoris und Vagina
• Abschnitte:
  • Pars intramuralis: Kurzer Abschnitt innerhalb der Harnblasenwand
  • Pars cavernosa: Längerer Abschnitt, zieht zwischen den Crura clitoridis zum Scheidenvorhof
• Strukturen:
  • Tubuläre Schleimdrüsen (Glandulae urethrales) in der Wand

Lage und Aufbau der männlichen Harnröhre

• Länge: Ca. 17-20 cm
• Verlauf: 
  • Beginn: An der inneren Harnröhrenmündung (Ostium urethrae internum) in der Harnblase 
  • Ende: An der äußeren Harnröhrenmündung (Ostium urethrae externum) an der Spitze des Penis 

Abschnitte der männlichen Harnröhre:

• Pars intramuralis
  • Lage: Innerhalb der Harnblasenmuskulatur
  • Länge: Kürzester Abschnitt
  • Verlauf: Beginn an der inneren Harnröhrenmündung 
• Pars prostatica
  • Länge: Ca. 3 cm
  • Verlauf: Senkrecht durch die Prostata von der Basis bis zur Spitze (Apex)
  • Merkmale: Im mittleren Bereich münden die Ejakulationsgänge (Ductus ejaculatorii), die Samenflüssigkeit von den Samenleitern und den Samenbläschen transportieren
• Pars membranacea
  • Länge: Ca. 1-2 cm
  • Verlauf: Durch den Beckenboden (Spatium perinei profundum)
  • Merkmale: engster Abschnitt der Harnröhre
• Pars spongiosa
  • Länge: Ca. 15 cm
  • Verlauf: Durch das schwammartige Gewebe des Penis (Corpus spongiosum), endet an der Spitze der Eichel (glans penis)
  • Merkmale:
    • Fossa navicularis urethrae: Erweiterung kurz vor der äußeren Mündung
    • Lacunae urethrales: Kleine Schleimhautausbuchtungen, in die Glandulae urethrales münden

• Engstellen
  • 1. Engstelle: Übergang von der Blase zur Harnröhre (Ostium urethrae internum)
  • 2. Engstelle: Durchtritt durch den Beckenboden (Pars membranacea)
  • 3. Engstelle: Äußere Harnröhrenöffnung (Ostium urethrae externum)
• Krümmungen der männlichen Harnröhre
  • Curvatura infrapubica: Beim Wechsel von der Pars membranacea zur Pars spongiosa
  • Curvatura prepubica: Am Übergang vom fixierten zum beweglichen Teil der Pars spongiosa

Funktion

• Transport: Ausleitung des Harns aus der Harnblase (Miktion)
• Zusätzliche Funktion beim Mann: Transportiert das Ejakulat während des Orgasmus, daher auch als Harn-Samen-Röhre bezeichnet.

Gefäßversorgung und Innervation

Die Niere übernimmt eine Vielzahl lebenswichtiger Aufgaben, die weit über die reine Urinproduktion hinausgehen. Sie ist ein zentrales Regulationsorgan, das maßgeblich zur inneren Stabilität des Körpers (Homöostase) beiträgt. Zu ihren wichtigsten physiologischen Funktionen gehören:

• Regulation des Wasser- und Elektrolythaushalts:
  • Die Niere steuert präzise, wie viel Wasser, Natrium, Kalium oder andere Elektrolyte im Körper verbleiben
  • Damit hält sie das Flüssigkeitsvolumen im Gleichgewicht und sorgt für stabile Zell- und Organfunktionen
• Regulation des Säure-Basen-Haushalts:
  • Durch die gezielte Ausscheidung oder Rückresorption von Protonen (H⁺) und Bicarbonat (HCO₃⁻) stabilisiert die Niere den pH-Wert des Blutes 
• Ausscheidung harnpflichtiger Substanzen:
  • Stoffwechselendprodukte wie Harnstoff, Kreatinin, Harnsäure sowie Medikamente und Toxine werden über die Niere aus dem Blut gefiltert und ausgeschieden
• Blutdruckregulation über das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS):
  • Durch die Freisetzung von Renin beeinflusst die Niere den Blutdruck und das zirkulierende Blutvolumen
  • Das RAAS ist eines der wichtigsten Systeme zur langfristigen Blutdruckkontrolle

Diese Aufgaben wirken eng zusammen und ermöglichen, dass der Körper auch unter Belastung, Dehydration, Krankheit oder Stress seine inneren Bedingungen stabil hält. 

In den folgenden Abschnitten werden die einzelnen Funktionen der Niere genauer erläutert.

 Info

Weiterführende Informationen findest du in den Artikeln zur Nierenphysiologie.

Einleitung zum Wasserhaushalt

• Unter physiologischen Bedingungen besteht der Körper zu 60 % aus Wasser und zu 40 % aus Feststoffen
• Vom Körperwasser befinden sich wiederum 60 % im Intrazellularraum und 40 % im Extrazellularraum
• Der Extrazellularraum kann weiter unterteilt werden in:
  • 75 % im Interstitium 
  • 20 % im Plasma ´
  • 5 % im Transzellularraum 

Grundsätzlich nimmt der Wassergehalt mit zunehmendem Alter ab, wobei Frauen aufgrund des höheren Anteils an natürlichem Fettgewebe einen geringeren Wasseranteil aufweisen. 

Grundlagen der Wasserausscheidung

Es werden täglich 1000 mmol Osmolyte (osmotisch aktive Stoffe wie z.B. Elektrolyte) über die Nieren ausgeschieden. Da die Nieren in der Lage sind, einen konzentrierten Urin, von bis zu 1200 mosmol/kg H₂O zu produzieren, kann dadurch z.B. bei Flüssigkeitsmangel (Antidiurese) das auszuscheidende Wasservolumen auf bis zu 0,8 L reduziert werden. Bei Wasserüberschuss kann der Urin bis auf 65 mosmol/kg H₂O stark verdünnt werden, wodurch bis zu 15 L ausgeschieden werden können. 

Grundlagen der Wasserresorption

Durch den Transport von Osmolyten wie Na⁺, Glucose, HCO₃^- etc. aus dem Tubuluslumen in die Tubuluszelle entsteht ein osmotischer Gradient (1). Durch den entstehenden osmotischen Gradienten wird Wasser zum Ort der höheren Osmolalität, also in die Tubuluszelle, „gezogen“ (2). Dies geschieht über spezielle Wasserkanäle, die Aquaporine (im proximalen Tubulus: Aquaporine Typ 1). Die Osmolyte werden weiterhin aus der Tubuluszelle in das Interstitium transportiert (3). Hierdurch entstehen ebenfalls osmotische Druckunterschiede, denen das Wasser folgt (4). Ebenso entstehen osmotische Druckunterschiede zwischen Tubuluslumen und Interstitium, weshalb das Wasser auch parazellulär resorbiert werden kann (5). 

Wasserresorption in den verschiedenen Tubulusabschnitten:

• Unabhängig von der Zufuhr werden täglich 180 l Wasser filtriert
• Die Wasserresorption findet hauptsächlich im proximalen Tubulus und in der absteigenden Henle-Schleife statt (85 %)
• In der aufsteigenden Henle-Schleife und im distalen Konvolut findet keine Wasserresorption statt
• Je nachdem, ob im Körper Wasserüberschuss oder Wassermangel herrscht, erfolgt die Anpassung der resorbierten Wassermenge im Verbindungsstück und im Sammelrohr
• Die Wasserresorption wird durch das antidiuretische Hormon (ADH) reguliert
  • Bei einer hohen Wasserzufuhr ist ADH in geringerer Konzentration vorhanden → wodurch bis zu 10 % der filtrierten Wassermenge ausgeschieden wird
  • Bei einem zu geringen Wasserhaushalt liegt eine antidiuretische Situation vor → Die Wasserresorption wird durch ADH erhöht, sodass die ausgeschiedene Wassermenge über den Urin auf bis zu unter 0,5 % der filtrierten Wassermenge reduziert werden kann.

Aldosteron: Regulation der Na+- und K+-Sekretion

• Aldosteron ist ein natürliches Steroidhormon, das in der Nebennierenrinde gebildet wird
• Es wirkt insbesondere in den Nieren am distalen Tubulus und den Hauptzellen des Sammelrohres, indem es die Na⁺-Resorption und die K⁺-Sekretion steigert
• Intrazellulär bindet Aldosteron an einen Mineralocorticoid (MR)-Rezeptor, der als Transkriptionsfaktor die Expression von Kanälen und Pumpen fördert
• In den Zellen des distalen Tubulus wird der Einbau des Na⁺-Cl^--Cotransporters (NCC) und des ENaC gefördert
• In den Hauptzellen des Sammelrohres fördert Aldosteron die Expression des epithelialen Na⁺-Kanals (ENaC) und Na⁺/K⁺-ATPase 

Die Aldosteronsekretion wird durch eine Hyponatriämie und Hyperkaliämie gefördert. In der Folge wird somit Natrium resorbiert und Kalium sekretiert. Dem resorbierten Natrium folgt Wasser. Die Natriumresorption führt somit zu einer Volumenzunahme und einem Blutdruckanstieg. Weiterhin wird die Aldosteronausschüttung über Angiotensin II stimuliert, welches bei einer Hypovolämie, Hyponatriämie und einer renalen Minderdurchblutung ausgeschüttet wird. Die Aldosteronausschüttung wird über ANP gehemmt, welches bei einer Hypervolämie sekretiert wird.

 Merke

Die Nieren regulieren den pH-Wert über eine Sekretion von Wasserstoffionen (H⁺) und eine Resorption und Synthese von Bicarbonat (HCO₃^-). Die Wasserstoffionen (H⁺) werden in Form von Ammonium (NH₄⁺) und Hydrogenphosphat  (HPO₄²⁻) ausgeschieden.

Ausscheidung von Säuren

Über die Nieren können Wasserstoffionen (H⁺) ausgeschieden werden. Hierdurch verschiebt sich das Gleichgewicht in Richtung der Basen.

Im proximalen Tubulus können die H⁺-Ionen über einen Na⁺/H⁺-Antiporter und in den Schaltzellen über eine H⁺-ATPase sowie eine H⁺/K⁺-ATPase ausgeschieden werden.

Bei einer Azidose wird in der Niere vermehrt Ammoniak (NH₃ ) produziert und in den Harn abgegeben. Weiterhin wird die Phosphat- (PO₄³⁻-) Resorption vermindert. Es verbleiben also im Harn vermehrt NH₃ und PO₄³⁻. Diese binden H⁺-Ionen und werden zu Ammonium (NH₄⁺ ) und Hydrogenphosphat (HPO₄²⁻). Hierdurch wird der Harn gepuffert (siehe Ammonium-Puffersystem und Phosphat-Puffersystem).

Produktion und Resorption von Basen

Über die Nieren kann Bicarbonat (HCO₃^-) neu synthetisiert und ausgeschieden, aber auch resorbiert werden.

Synthese: In den Nieren wird Glutamin zu a-Ketoglutarat abgebaut, es entstehen zwei Moleküle Ammoniak und indirekt zwei Moleküle Bicarbonat (HCO₃^-). Hierzu folgen auf der nächsten Seite mehr Informationen.

Bei einer Azidose wird die Aktivität der Glutaminase in der Niere gesteigert und so die Bicarbonatkonzentration erhöht.

Bei einer Alkalose wird die Aktivität vermindert.

Reabsorption: Im proximalen Tubulus kann Bicarbonat aus dem Harn resorbiert werden. Da HCO3^- selbst nicht durch die Membran diffundieren kann, wird es zunächst in Reaktion mit H⁺ zu CO₂ und H₂O umgewandelt. Diese Reaktion wird durch ein Enzym, die Carboanhydrase katalysiert. CO₂ und H₂O diffundieren durch die Membran und werden durch die Carboanhydrase wieder zu Bicarbonat und H⁺ umgewandelt. Das Bicarbonat kann nun ins Blut abgegeben werden.

Bei einer respiratorischen Azidose liegt vermehrt CO₂ im Harn vor, Bicarbonat wird daher nahezu 100 % ins Blut resorbiert.

Bei einer Alkalose sinkt die Bicarbonatresorption. Hingegen steigt die Ausscheidung in den Harn über den Cl^-/HCO₃^- Antiporter.

• 1. Filtration: Primärharnbildung:
  • Entspricht, bis auf Plasmaproteine, dem eiweißfreien Blutplasma (pro Tag ca. 180 L)
  • Enthält unter anderem Wasser, Natriumionen, Chloridionen, Bicarbonat, weitere Elektrolyte, Glucose, Laktat, Aminosäuren, Acetat, Citrat

• 2. Tubuläre Resorption:
  • Pro Tag ca. 179 L (ca. 99 % des Primärharns)
  • Größtenteils im proximalen Tubulus und im absteigenden Teil der Henle-Schleife
  • Rückresorption von:
    • 2/3 des Wassers 
    • 90 % des NaCls
    • Ca. 95 % des Bicarbonats 
    • Nahezu 100 % der Glucose und Aminosäuren
• 3. Tubuläre Sekretion:
  • Sekretion verschiedener Stoffe wie von Harnstoff, Harnsäure, Protonen, Ammoniak und Kalium

• 4. Exkretion: Ausscheidung des Urins:
  • Pro Tag ca. 1 L
  • Ausscheidung von harnpflichtigen Substanzen: 
    insbesondere Harnstoff, Kreatinin, Harnsäure, Oxalat, Ammoniak

Das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS) besteht aus einer Vielzahl von Hormonen und Enzymen, die vor allem den Volumenhaushalt des Körpers steuern. Weiterhin spielt das RAAS eine wichtige Rolle bei der Regulation des Blutdrucks.