Wie Nieren Blut filtern und Urin produzieren: Eine schrittweise physiologische Reise

Das Harnsystem (Nieren, Harnleiter, Blase, Harnröhre) entfernt metabolische Abfälle, reguliert Flüssigkeits-/Elektrolyt-/Säure-Basen-Balance und erhält den Blutdruck aufrecht. Die Nieren filtern ca. 180 L Plasma täglich, reklamieren 99 % zurück und scheiden 1–2 L als Urin aus – eine bemerkenswerte Rückgewinnungsleistung.

1. Glomeruläre Filtration (Der Filter)

Blut gelangt über Nierenarterien → afferente Arteriolen → Glomeruli (Kapillarbüschel mit fenestriertem Endothel, Basalmembran, Podozyten). Hydrostatischer Druck drückt Wasser, Elektrolyte, Glukose, Aminosäuren und Abfälle in die Bowman-Kapsel. GFR ≈ 120 mL/min (180 L/Tag). Zellen und Proteine werden zurückgehalten.

2. Tubuläre Resorption und Sekretion (Die Verfeinerung)

Das Filtrat durchläuft das Tubulussystem; ca. 99 % werden zurückgewonnen:

• Proximaltubulus: 65 % Resorption – Glukose, Aminosäuren (100 % es sei denn hyperglykämisch), Bicarbonat, Na⁺, Cl⁻, Wasser (obligatorisch). Sekretion: H⁺, Medikamente, Toxine.
• Henles Schleife: Gegenstrommultiplikation erzeugt das Markgradient. Absteigendes Glied: Wasser aus. Aufsteigendes Glied: Na⁺/K⁺/2Cl⁻ aus (NKCC2) – verdünnt das Tubulusfluid.
• Distalzubulus: Feinabstimmung – Na⁺/Cl⁻-Resorption (thiazidsensitiv), Ca²⁺-Resorption (PTH-reguliert).
• Sammelrohr: Endgültige Urinkonzentration. ADH → Einfügung von Aquaporin-2 → Wasserresorption. Aldosteron → ENaC → Na⁺-Resorption/K⁺-Sekretion.

3. Urintransport und -speicherung

• Harnleiter: Peristaltik befördert Urin zur Blase (verhindert Reflux).
• Blase: Kompliantes Speichervolumen (400–600 mL Kapazität). Detrusor-Muskel (glatt), innerer Schließmuskel (unwillkürlich), äußerer Schließmuskel (willkürlich somatisch).

4. Mikturition (Blasenentleerung)

Blasenstreckung (150–300 mL) → afferenter Beckennerv → Sakralmark (S2–4) → pontines Mikturitionszentrum → efferenter Parasympathikus (Beckennerv) → Detrusorkontraktion + Entspannung des inneren/äußeren Schließmuskels → Urin verlässt die Harnröhre. Willkürliche Kontrolle durch präfrontale Kortex-Inhibition.

Klinische Integration

Diuretika zielen auf spezifische Segmente (Henles Schleife, Thiazid, kaliumsparend). AKI stört Filtration/Resorption. Diabetes → Glukosurie (proximale Sättigung). Herzinsuffizienz → ↓ GFR (renale Hypoperfusion). Das Verständnis dieser Physiologie leitet Diagnose und Therapie in der gesamten Medizin.