Die Niere ist ein bilateral angelegtes retroperitoneal gelegenes Organ, das tagtäglich sehr wichtige Funktionen ausübt. Retroperitoneal bedeutet, dass es mit der hinteren Bauchwand verwachsen ist. Die Niere hat also anatomische Beziehung zur Wirbelsäule und zur Aorta. Sie ist unter anderem aufgrund ihrer hohen Durchblutungsrate massiv umhüllt. Die Nierenhüllen bestehen aus fünf Schichten. Diese unterscheiden sich stark voneinander. Wichtig ist, dass es bindegewebige (fibröse) und fetthaltige Schichten gibt. Die hohe Durchblutungsrate kommt daher, dass die Niere das Blut reinigt und daraus den Urin generiert (mehr zum Blutkreislauf in den Artikeln Anatomie des Herzens und Physiologie des Herzens) . Um die Durchblutungsrate in einen Kontext zu setzen ein paar Zahlen: Die Niere erhält über 20% des Herzminutenvolumens, das entspricht ungefähr einem Liter pro Minute. Das ist erstaunlich, wenn man bedenkt, dass die Nieren mit je ungefähr 200 Gramm weniger als 1% des Körpergewichts ausmachen! Die Hauptfunktion der Niere besteht darin, das Blut zu filtrieren. Diese Filtrationsprozesse sind beeindruckend, denn die Nieren filtrieren täglich Blut in einer Menge vom Dreifachen des Körpergewichts: ungefähr 180-200 Liter! Somit werden pro Minute ca. 120ml Primärharn aus dem Plasma gebildet.

Die funktionelle Einheit der Niere heisst Nephron. Eine Niere besteht aus rund einer Million Nephronen. Das Nephron besteht grob aus einem Glomerolus und einem Röhrensystem, dem sogenannten Tubulussystem, das dem Herausfiltrieren von möglichst viel Flüssigkeit dient. Die Widerständsgefässe unseres Körpers, sogenannte Arteriolen, können einen hohen Druck generieren. Sie sind in der Regel den Kapillaren vorgeschaltet. Dort in den Kapillaren findet die Filtration statt. Nach den Kapillaren folgt in der Regel eine Venole, die einen tiefen Druck besitzt. Bei der Niere hingegen folgt nach der Kapillare eine zweite Arteriole. Man spricht von der afferenten und der efferenten Arteriole. Dies bewirkt, dass in der Kapillare ein hoher Druck herrscht. Durch diesen sehr hohen Kapillardruck wird die Filtration überhaupt erst ermöglicht. Die herausgefilterte Flüssigkeit wird in einer Kapsel (im Bild violett dargestellt) gesammelt und dann am Harnpol in den Tubulus übergeleitet. Das Bild zeigt die Niere makroskopisch und rechts seine funktionelle Einheit, das Nephron. Mehrere Nephrone münden in das sogenannte Sammelrohr. Beim Glomerolus (violett) sieht man rot gefärbt die afferente und die efferente Arteriole.

Niere

Doch was wird überhaupt aus dem Blut herausfiltriert? Anders formuliert bedeutet diese Frage: Woraus besteht der Primärharn? Es werden keine Zellen herausfiltriert und keine grossen Proteine! Was massiv filtriert werden Flüssigkeit, Ionen, kleine Proteine, Toxine und Glukose. Wenn man sich noch einmal die 180 Liter Filtration vorstellt, kommt die Frage auf, was damit passiert. Wir urinieren ja bekanntlich nicht 180 Liter pro Tag. Von diesem Primärharn der im Glomerolus herausfiltriert wurde, werden mehr als 99% wieder reabsorbiert, gelangen also wieder zurück ins Blut. Das Volumen des Endharns, das ist das Volumen, das wir dann auch wirklich als Urin ausscheiden, beträgt somit für einen Tag noch etwa 0.3 – 1.5 Liter. Die Toxine sind es, die der Körper primär ausscheiden will, daher werden sie nicht wieder reabsorbiert. Glukose hingegen hat im Endharn nichts zu suchen. Sie wird daher zu fast 100% wieder reabsorbiert. Da ein Glukosemolekül aber sehr klein ist, kann das Nephron das Herausfiltrieren der Glukose nicht vermeiden.

Die Reabsorption findet entlang des Röhrensystems statt. Insbesondere im ersten Abschnitt nach dem Glomerolus, dem sogenannten proximalen Tubulus, werden schon zwei Drittel des Volumens reabsorbiert. Dort erfolgt auch eine Reabsorption von Salzen und diese Reabsorption zieht im Rahmen der Osmose Flüssigkeit nach. Osmose beschreibt den Konzentrationsausgleich durch die Diffusion von Wasser. Wenn also die Salzkonzentration im Blut durch die Reabsorption höher ist als diejenige im Primärharn, fliesst Wasser nach, um die Salzkonzentration auszugleichen. Dieses einfache Prinzip beschreibt unsere Blutdruckregulation! Das heisst, dass der Blutdruck primär über das Volumen reguliert wird. Findet eine verstärkte Salzreabsorption statt, resultiert aufgrund der Osmose von Wasser auch mehr Blutvolumen. Ein erhöhtes Blutvolumen bedeutet einen erhöhten Blutdruck.

Daher setzen enorm viele blutdrucksenkende Medikamente an diesen Reabsorptionsprozessen von Salzen an. Sie blockieren die Reabsorption von Salzen an einem spezifischen Ort im Tubulussystem. Als grobe Tendenz nimmt die Salzreabsorption im Verlauf des Tubulussystems ab. Dabei gibt es verschiedene Reabsorptionsmechanismen. Das erlaubt das Einsetzen von verschiedenen Medikamenten. Bei einem Blutdruck, der nur leicht erhöht ist, wird also eher auf ein Medikament gesetzt, das im Tubulussystem erst spät die Salzreabsorption inhibiert und dadurch keinen massiven Effekt hat. Noch besser ist es jedoch (wenn der Blutdruck nicht massiv erhöht ist), den Blutdruck genau zu beobachten und mit kleineren Lebensstilanpassungen zu senken. Denn das ist nachhaltiger, kostengünstiger und verfolgt einen präventiven Ansatz. Gerade weil der Bluthochdruck so häufig vorkommt in unseren Breitenkreisen, gibt es für gewisse Patient*innen auch einen psychischen Vorteil, wenn sie für ihre Blutdrucksenkung nicht auf Medikamente angewiesen sind. Wenn der Blutdruck jedoch über längere Zeit massiv erhöht ist, liegt es auf der Hand, dass Medikamente benötigt werden. Dann sollte man über eine Kombinationstherapie mit Medikamenten und Lebensstilanpassungen nachdenken.

Quelle

Bild 1: Querschnitt durch die Niere und Nephron. https://www.nierenforschung.de/index.php/fuseaction/ (zuletzt am 30.04.2022 um 11:30)

Jil Toman

Jil Toman

Student Humanmedizin
Medizinischer Content-Provider (MED4LIFE)

Die Blut-Hirn-Schranke ist auf den ersten Blick nicht intuitiv. Aus dem Namen könnte man darauf schliessen, dass kein Blut zum Gehirn darf, was jedoch nicht der Fall ist. Tatsächlich ist das Gehirn das Organ, das seine eigene Durchblutung dank komplexer Regulationsmechanismen über die Durchblutung anderer Organe steuern kann. Daraus leitet sich die sogenannte „selfish brain hypothesis“ (engl. für „Hypothese des eigennützigen Gehirns“) ab. Das Gehirn ist permanent auf Blut angewiesen, daher gibt es in der Versorgung auch Redundanzen. Würde also der Blutfluss von einer Arterie vermindert oder gar gestoppt, könnte das Versorgungsgebiet dieser Arterie von einer anderen Arterie kompensiert werden. Die Blut-Hirn-Schranke spricht somit nicht die Durchblutung selbst an, sondern die Zusammensetzung des Blutes. Sie reguliert sehr strikt, welche Bestandteile des Blutes ins Gehirn dürfen und welche nicht. Die Blut-Hirn-Schranke ist in der Gefässwand der intrakranialen Kapillaren, also der Kapillaren innerhalb des Schädels lokalisiert. Eine Kapillare ist die kleinste Aufästelung von einem Gefäss und der Ort des Stoffaustausches zwischen Blut und Gewebe. Darum macht es auch Sinn, dass die Blut-Hirn-Schranke nur in den Kapillaren lokalisiert ist, denn ausserhalb davon, beispielsweise in einer mittelgrossen Arterie, kann kein Stoffaustausch stattfinden.

Die Blut-Hirn-Schranke besteht aus drei Komponenten. Eine dichte Zellschicht bildet die Kapillarwand. Das ist die sogenannte Endothelzellschicht und sie ist permanent mit dem Blut in Kontakt, da sie die innerste Schicht der Gefässwand ist. Diese wie eine Mauer angeordneten Endothelzellen sind verbunden durch sogenannte „tight junctions“ (engl. für „enge Verknüpfungen“). Die Endothelzellschicht liegt auf einer dünnen bindegewebigen Membran, der sogenannten Basalmembran. Sie bildet quasi die Unterlage für die Endothelzellen. Ein weiterer Zelltyp, der an der Blut-Hirn-Schranke beteiligt ist, sind die sogenannten Astrozyten. Das sind Zellen des Gehirns, die charakteristisch sehr viele Fortsätze haben. Mit diesen Fortsätzen lagern sie sich von aussen an die Kapillaren. Kurz zusammengefasst sind die drei Komponenten der Blut-Hirn-Schranke die Endothelzellen mit ihren „tight junctions“, die Basalmembran und die Astrozytenfortsätze. Zur Veranschaulichung des Aufbaus dient dieses Bild (die Basalmembran ist hier nicht abgebildet):

a) Räumliche Anordnung

b) Querschnitt

Nun stellt sich natürlich die Frage nach der genauen Funktion der Blut-Hirn-Schranke. Dazu zuerst ein kurzer Ausflug zu den Zellen des Gehirns, den Neuronen. Die Neuronen sind gemeinsam mit den Herzmuskelzellen die einzige Zellgruppe, die keine oder kaum (das ist nach heutiger Forschung noch unklar) Regenerationsfähigkeit haben. Das heisst also, dass unsere Neuronen während des gesamten Lebens dieselben bleiben. Das ist sehr untypisch für Zellen. Die roten Blutkörperchen beispielsweise sterben natürlicherweise nach drei bis vier Monaten und werden durch Frische ersetzt. Diese fehlende Regenerationsfähigkeit im Gehirn führt nun dazu, dass das Gehirn alles daran setzt, die Neuronen nicht zu schädigen.

Die Blut-Hirn-Schranke reguliert wie oben erwähnt die Zusammensetzung des Blutes, welches das Gehirn versorgt. Im Blut befinden sich nebst den roten Blutkörperchen für den Sauerstofftransport auch die weissen Blutkörperchen, das sind Zellen des Immunsystems. Die Zellen des Immunsystems gehen oft brachial vor; es gibt zum Beispiel phagozytierende Zellen. Die Phagozytose ist die Aufnahme von Fremdmaterial durch eine andere Zelle. Man kann sich das vereinfacht als fressende Zellen vorstellen. So werden beispielsweise Bakterien eliminiert. Man sieht die brachiale Vorgehensweise des Immunsystems insbesondere auch bei Entzündungsreaktionen. Rötungen, Schwellungen, Eiter und weitere Reaktionen sind klassische Begleiterscheinung von Entzündungen, die durch das Immunsystem ausgelöst werden.

Wenn diese Prozesse jetzt eins zu eins im Gehirn ablaufen würden, käme es zu einer massiven Schädigung der Neuronen und das wäre fatal, da sie ja nicht regenerationsfähig sind. Die Blut-Hirn-Schranke reguliert daher vor allem den Durchtritt von Immunzellen ins Gehirn. Dieser Durchtritt ist sehr gering verglichen mit dem Rest des Körpers, die Blut-Hirn-Schranke ist jedoch keine absolute Barriere für Immunzellen. Das Gehirn ist also immunpriviligiert. Das bedeutet, dass das Immunsystem des Gehirns seine Prozesse spezifischer und regulierter durchführt als an anderen Orten im Körper. Das dient einzig und allein dazu, die Neuronen am Leben zu halten und keinesfalls zu schädigen. Diese Blut-Hirn-Schranke hat auch einen evolutionären Hintergrund. Evolutionstechnisch gesehen war/ist es besser, gesunde Menschen vor Hirnschädigungen zu schützen, als Menschen, die auf eine Immunreaktion im Gehirn angewiesen wären, zu helfen. Denn eine Immunreaktion im Gehirn würde, wie bereits erläutert, massive Schäden anrichten und somit die gesamtheitliche Gesundheitssituation nicht verbessern. Die Blut-Hirn-Schranke ist also evolutionstechnisch gesehen ein Kompromiss zwischen dem Immunsystem und den nicht regenerierbaren Neuronen.

Quelle

Bild: (2006). Roche Lexikon Medizin (5. Auflage). Urban & Fischer in Elsevier.  https://www.gesundheit.de/lexika/medizin-lexikon/blut-hirn-schranke (zuletzt am 31.01.2022 um 11:30)

Jil Toman

Student Humanmedizin
Medizinischer Content-Provider (MED4LIFE)