Harnstoff ist das primäre stickstoffhaltige Abfallprodukt des Protein-Katabolismus. Die Nieren filtern und scheiden es effizient aus, halten das Stickstoffgleichgewicht aufrecht und nutzen gleichzeitig Harnstoff-Recycling, um den Urin zu konzentrieren.
Harnstoffproduktion
- Ort: Leber (Harnstoffzyklus / Ornithinzyklus).
- Substrat: Ammoniak (aus Aminosäure-Deamination) + CO₂ → Harnstoff.
- Rate: ~12–20 g/Tag bei einem typischen Erwachsenen; erhöht mit Proteinzufuhr und Katabolismus.
- Transport: Blutstrom (Pfortader → Hepatische Vene → systemische Zirkulation → Nierenarterien).
Renale Handhabung von Harnstoff
1. Glomeruläre Filtration
Harnstoff wird frei im Glomerulus filtriert (klein, ungeladen). Die filtrierte Last entspricht GFR × Plasmaharnstoffkonzentration (~180 L/Tag × 5 mmol/L = 900 mmol/Tag filtriert).
2. Tubuläre Resorption & Sekretion (Komplexe Regulation)
- Proximaltubulus: ~50 % passiv resorbiert mittels Solvent Drag mit Wasser.
- Dünne absteigende Schlinge: Harnstoffpermeabel (UT-A2) → tritt in Interstitium ein.
- Dünne aufsteigende Schlinge: Niedrige Permeabilität → Harnstoff im Tubulus gefangen.
- Sammelrohr (inneres Mark): UT-A1/UT-A3 (ADH-reguliert) → Harnstoff ins tiefe Mark resorbiert.
3. Gegenstrommultiplikation & Markgradient
- Harnstoff-Recycling (Resorption → Interstitium → dünne Schlingen → Sammelrohr) trägt ~40–50 % zum osmotischen Markgradienten bei.
- Hohe Mark-[Harnstoff] treibt Wasserresorption aus dem Sammelrohr an (ADH-abhängig) → konzentrierter Urin.
- Ohne Harnstoff-Recycling sinkt die maximale Urinosmolalität von ~1200 auf ~600 mOsm/kg.
4. Endliche Ausscheidung
- Typische Ausscheidung: 250–400 mmol/Tag (15–25 g/Tag).
- Fraktionelle Ausscheidung: ~40–50 % der filtrierten Last (der Rest recycelt).
- Urinharnstoffstickstoff (UUN) zur Schätzung der Protein-Katabolismusrate verwendet.
Regulation
- ADH (Vasopressin): ↑ UT-A1/3-Expression → ↑ Harnstoffresorption → ↑ Markgradient → ↑ Wasserresorption.
- Proteinzufuhr: Hohe Protein → ↑ Harnstoffproduktion → ↑ Ausscheidung; niedrige Protein → ↑ Resorption (Stickstoff sparen).
- Volumenstatus: Volumenmangel → ↑ ADH → ↑ Harnstoffresorption (BUN:Cr-Verhältnis >20:1).
Klinische Bedeutung
- BUN (Blutharnstoffstickstoff): Spiegelt Produktion, Filtration und Resorption wider – kein reiner GFR-Marker.
- BUN:Cr-Verhältnis: >20 deutet auf prärenal (↑ Resorption) hin; 10–15 intrinsisch renal; <10 Lebererkrankung, Mangelernährung.
- Harnstoff-Clearance: Historische GFR-Schätzung (heute ersetzt durch Kreatinin/CKD-EPI).
- Dialyseadequanz: Kt/V verwendet Harnstoff als Markersolubel.
Harnstoff ist nicht nur Abfall – seine regulierte Rückgewinnung ist wesentlich für die Konzentrationsfähigkeit der Niere. Die Niere filtriert ~900 mmol/Tag, scheidet aber nur ~300 mmol aus, spart Stickstoff und baut den Markgradienten auf.
