Das Nephron 1: Aufbau

Grundsätzlicher Aufbau eines Nephrons

Betrachtet man die Nierenrinde und vor allem das Nierenmark, findet man Hunderttausende bis Millionen kleinster Exkretionskanälchen, welche die Hauptarbeit der Niere leisten. Diese Exkretionskanälchen sind komplex aufgebaut und werden als Nephrone bezeichnet. Ein solches Nephron stellt die kleinste Funktionseinheit der Niere dar. Jedes Nephron besteht aus zwei Abschnitten, wie das folgende Bild aus der englischsprachigen Wikipedia zeigt^[1].

Beginnen wir mit der Beschreibung bzw. Analyse des Bildes oben links. Durch eine zuführende Arteriole (affernt arteriole, eine kleine Arterie) wird das verunreinigte Blut in den Glomerulus (Glomerular capillaries) geleitet. Der Glomerulus ist ein Knäuel aus kleinsten Kapillargefäßen.

DieBowman-Kapsel(Bowman's capsule) umhüllt den Glomerulus, ähnlich wie eine Hand einen Tischtennisball umhüllen kann. Glomerulus und Bowman-Kapsel bilden zusammen eine Einheit, das Nierenkörperchen.

Feinbau des Nierenkörperchens

Glomerulus

Die feinen Kapillaren des Glomerulus sind von vielen kleinen Zellen ummantelt, den Podocyten.

Eine Kapillare des Glomerulus, umgeben von vielen Podocyten

Die einzelnen Podocyten sind eng miteinander verzahnt, wie man auf dem Bild gut sehen kann. Zwischen diesen Zähnen befinden sich aber winzig kleine Zwischenräume, enge 0,1 Mikromeber breite Schlitze, die wie feine Filter wirken. Wasser und andere kleine Moleküle wie beispielsweise Glucose, Aminosäuren etc. sowie Salz-Ionen (Natrium, Chlorid etc.)  können zunächst durch Poren in den Blutkapillaren und anschließend durch die Schlitze zwischen den Podocyten nach außen gelangen, in den Becher der Bowman-Kapsel. Auch Harnstoff gehört zu den Molekülen, die auf diese Weise aus dem Blut herausgefiltert werden können. Triebkraft für diese Ultrafiltration ist der Blutdruck, der in den Kapillaren herrscht. Größere Eiweiß-Moleküle, rote und weiße Blutkörperchen oder Blutplättchen sind zu groß und verbleiben daher in den Kapillaren.

Das Filtrat, also das aus den Schlitzen der Podocyten herausgepresste Wasser mit den gelösten Salzen, Nährstoffen, Harnstoff etc. wird als Primärharn bezeichnet. Dieser Primärharn gelangt in das Innere der becherförmigen Bowman-Kapsel, wird quasi von ihr aufgefangen.

Bowman-Kapsel

Die Bowman-Kapsel besteht aus zwei Epithelschichten, dem inneren Blatt und dem äußeren Blatt. Das innere Blatt der Bowman-Kapsel wird von den Podocyten gebildet und liegt direkt auf den Kapillaren. Die Podocyten gehören also zur Bowman-Kapsel. Das äußere Blatt bildet die Basis des "Bechers" und besteht ebenfalls aus einer Zellschicht, die auf einer Basalmembran aufliegt. Der Raum zwischen diesen beiden Blättern wird als Kapselraum bezeichnet. Der Kapselraum dient zur Aufnahme des Primärharns.

Ultrafiltration

Fassen wir noch einmal zusammen, wie das Blut in dem Nierenkörperchen filtriert wird. Es sind drei Hürden zu überwinden.

1. Die erste Hürde sind die Endothelzellen der Kapillaren. Endothelzellen sind diejenigen Zellen, aus denen die Wände der Blutgefäße bestehen. In den Endothelzellen befinden sich noch recht große Poren, durch die fast alle Moleküle des Blutes hindurchpassen. Blutkörperchen dagegen sind zu groß für diese Poren.
2. Die zweite Hürde ist die Baselmembran der Kapillaren. Die Poren in dieser Membran sind nicht nur kleiner als die Poren der Endothelzellen, sondern die Membran ist auch noch elektrisch geladen, und zwar negativ. Dadurch werden negative Ionen des Blutes abgestoßen und können die Basalmembran nicht passieren.
3. Die dritte Hürde sind die Podocyten des inneren Blattes der Bowman-Kapsel. Die Zwischenräume zwischen diesen Podocyten sind so eng, dass nur noch kleine Moleküle passieren können.

Tubulus

Die Bowman-Kapsel verjüngt sich nach unten und geht in einen sogenannten Tubulus (Nierenkanälchen) über. Diese feine Röhre ist relativ lang und besteht aus drei komplex gefalteten Abschnitten, die unterschiedliche Aufgaben erfüllen.

Zwei Nephrone münden in einem Sammelrohr

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Auf diesem Bild aus der englischsprachigen Wikipedia kann man zwei solcher Nephrone erkennen. Das Nierenkanälchen besteht aus drei Abschnitten, die eng von feinen Blutgefäßen umschlungen sind, was man auf dem Bild aber leider nicht sieht (in der Abbildung 1 sind sie zumindest angedeutet):

1. Vorderer Tubulus (Proximal convoluted tubule). Hier werden vor allem Glucose und Salzionen rückresorbiert, also wieder in das Blut zurücktransportiert.
2. Mittlerer Tubulus bzw. Henle-Schleife (Loop of Henle). Auch hier findet eine Rückresorption wichtiger Moleküle und Ionen statt. In der Abwärtsstrecke diffundiert Wasser passiv nach außen, während in der Aufwärtsstrecke Natrium-Ionen aktiv nach außen transportiert werden, also unter ATP-Verbrauch. Die negativ geladenen Chlorid-Ionen werden dann von den positven Ladungen der Natrium-Ionen automatisch nach außen "gezogen". Einen solchen gekoppelten Transport bezeichnet man übrigens als Cotransport.
3. Hinterer Tubulus (Distal convoluted tubule). Hier werden weitere Stoffe aus dem Primärharn entfernt.

Der hintere Tubulus mündet schließlich in ein Sammelrohr (Collection duct). Dieses Sammelrohr führt in Richtung Nierenbecken, wo der Endharn gespeichert wird. Auch aus dem Sammelrohr kann noch Wasser austreten und für den Körper zurückgewonnen werden.