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Niere (Ren…)

Abstract

Die Niere (= Ren, Nephros) ist ein bohnenförmiges, paariges Organ im Retroperitonealraum. Beide Nieren werden pro Minute von 20% des Herz-Zeit-Volumens (1200 mL Blut) durchflossen und sind damit – in Relation zu ihrem Gewicht – die bestdurchbluteten Organe. Makroskopisch gliedert sich die Niere in Rinde und Mark. Mikroskopisch besteht die Niere aus ca. 1 Millionen Funktionseinheiten, den Nephronen, die wiederum aus Nierenkörperchen mitsamt glomerulärer Filtrationsbarriere und dem Tubulussystem bestehen.

Die Nieren produzieren den Harn und haben eine sehr wichtige Funktion in der Ausscheidung harnpflichtiger Substanzen. Des Weiteren sind sie an der Regulation des Wasser- und Elektrolythaushalts beteiligt und beeinflussen auf diese Weise Blutdruck und Blutvolumen mit. Über verschiedene Puffersysteme justieren sie den Säure-Basen-Haushalt des Körpers. In der Niere wird u.a. das Hormon Erythropoetin (EPO) gebildet, welches die Bildung der Erythrozyten stimuliert sowie das für den Knochenstoffwechsel notwendige Vitamin D3 aktiviert. Dieses Kapitel behandelt die makroskopische und mikroskopische Anatomie der Niere und gibt einen Überblick über ihre Funktionen. Einige der Funktionen werden auf anderen Kapiteln ausführlich behandelt, auf die in diesem Zusammenhang verwiesen wird.

Makroskopische Anatomie

Die bohnenförmigen Nieren liegen retroperitoneal im sog. Nierenlager, einer durch den M. quadratus lumborum und M. psoas major gebildeten Nische. Sie gliedern sich makroskopisch in Nierenrinde und -mark. Die arterielle und venöse Versorgung erfolgt durch die A. und V. renalis.

Steckbrief

  • Form: Bohnenförmig
  • Größe: 10–12 cm lang, 5–6 cm breit und 3–4 cm dick
  • Gewicht: Jeweils 150–180 g
  • Flächen und Ränder
    • Vorder- und Hinterfläche: Leicht nach außen gewölbt
    • Seitenränder
      • Medial: Konkav
      • Lateral: Konvex

Aufbau

Beim makroskopischen Aufbau der Niere wird zwischen dem Nierenparenchym und dem Nierenbeckenkelchsystem unterschieden. Sie wird von einer derben Bindegewebskapsel ummantelt, welche Teil der dreischichtigen Nierenhülle ist.

Nierenparenchym

Im Nierenparenchym lassen sich makroskopisch verschiedene Schichten voneinander abgrenzen, die jedoch eine funktionelle Einheit bilden .

  • Nierenrinde (= Cortex renalis)
    • ca. 1 cm breite Schicht direkt unter der Nierenkapsel
    • Enthält Glomeruli und Nierengefäße
    • Von der Rinde ziehen Säulen ins Nierenmark hinein (= Columnae renales)
  • Nierenmark (= Medulla renalis)
    • Hier befinden sich hauptsächlich das Tubulussystem und die Sammelrohre
    • Besteht aus 7–12 Markpyramiden (= Pyramides renales), die mit ihrer Basis zum Rindenparenchym weisen und mit ihrer Spitze in die kleinen Nierenkelche (= Calices renales minores) münden

Nierenbeckenkelchsystem (NBKS)

Das NBKS fängt den Harn aus den Markpyramiden auf und leitet ihn nach kaudal in den Harnleiter weiter. Es besteht aus den kleinen Nierenkelchen, die in zwei bis drei Hauptkelche münden, welche wiederum ins Nierenbecken (= Pelvis renalis) übergehen.

  • Kleine Nierenkelche (= Calices renales minores)
    • Fangen den aus den Papillen der Markpyramiden austretenden Urin auf
    • Verhindern einen Übertritt von Urin in das Nierenparenchym
  • Hauptkelche (= Calices renales majores): Verbindung zwischen kleinen Nierenkelchen und Nierenbecken
  • Nierenbecken: Verbindung zwischen Hauptkelchen und Harnleiter

Pyelonephritis
Bei einem bakteriellen Infekt der Harnwege (z.B. Blasenentzündung) kann es zu einem Aufsteigen der Infektion kommen, wenn nicht rechtzeitig therapeutische Maßnahmen ergriffen werden. In der Folge entzündet sich zunächst das Nierenbecken und dann das Nierenparenchym. Eine sog. Nierenbeckenentzündung (Pyelonephritis) führt zu Symptomen wie Flankenschmerzen, Übelkeit und Schüttelfrost. Die gefährlichste Komplikation einer solchen Pyelonephritis ist die sog. Urosepsis: Hierbei treten die verursachenden Keime in den Blutkreislauf über und können zu einer systemischen Immunreaktion mit tödlichem Ausgang führen.

Topographie

Die Nieren liegen retroperitoneal entlang der Wirbelsäule.

  • Linke Niere
    • Oberer Pol: Auf Höhe von BWK 12
    • Unterer Pol: Auf Höhe von LWK 2–3
  • Rechte Niere: Durch die kraniale Begrenzung zur Leber ca. ½ Wirbelkörper kaudaler als die linke Niere gelegen

Nierenhüllen

Die Niere wird von einer dreischichtigen Hülle ummantelt (von innen nach außen):

  1. Nierenkapsel (Capsula fibrosa renis): Kapsel aus straffem kollagenen Bindegewebe
  2. Nierenfettkapsel (Capsula adiposa renis): Lockere Fettkapsel, die Nieren und Nebennieren umgibt
    • Vor allem lateral und dorsal der Niere
  3. Nierenfaszie (Fascia renalis, Gerota-Faszie): Faszie aus straffem kollagenen Bindegewebe

Die Nierenfaszie ist gegenüber der Umgebung sowie die Niere innerhalb ihrer Fettkapsel atemverschieblich!

Flankenschmerz
Durch eine Entzündung oder eine Harnabflussstörung kann es zu einer Schwellung der Niere kommen. Ist diese ausgeprägt, führt die Dehnung der sensibel innervierten Nierenkapsel (= Capsula fibrosa renis) zu einem starken Flankenschmerz.

Lagebeziehungen der Nieren

Lagebeziehungen der Nieren
Richtung Linke Niere Rechte Niere
Kranial
Kaudal
Ventral
Dorsal

Leitungsbahnen der Niere

Die arterielle Versorgung der Niere erfolgt über die Aa. renales, die direkt aus der Aorta abgehen. Der venöse Abfluss erfolgt über die gleichnamigen Vv. renales, die in die V. cava inferior münden.

Gefäßversorgung
Arteriell
Venös
Innervation
Vegetativ

Von ihrem Abgang an der Bauchaorta verläuft die rechte A. renalis hinter der V. cava inferior entlang, während die linke direkt zum Nierenhilus zieht – bei den Venen ist es umgekehrt: Die rechte V. renalis zieht direkt zur V. cava inferior, während die linke V. renalis vor der Bauchaorta verläuft!

Anatomische Besonderheiten der Leitungsbahnen

Varikozele
Die linke V. testicularis mündet quasi rechtwinklig in die linke Nierenvene. Aufgrund dieses ungünstigen Mündungswinkels kann es hier zu einem venösen Rückstau bis in den Plexus pampiniformis kommen, welcher dadurch stark erweitert wird. Dies führt zu einer schmerzlosen Vergrößerung des linken Hodens, was als „Varikozele“ bezeichnet wird. Man muss aber bei dieser Symptomkonstellation immer auch an einen Hodentumor denken!

Nussknackersyndrom
Die linke Nierenvene liegt in einer arteriellen Gefäßzange zwischen der Aorta abdominalis und der A. mesenterica superior, ähnlich einer Nuss im Nussknacker. Anatomische Varianten (bspw. eine besonders hoch mündende linke Nierenvene), aber auch Pathophysiologien (bspw. ein verdrängender Pankreastumor) können dazu führen, dass die Vene zwischen den beiden Arterien eingeklemmt wird: Das Blut kann nicht weiter abfließen und staut sich bis in die V. testicularis () bzw. die V. ovarica () zurück. Beim Mann macht sich dies durch eine schmerzlose Vergrößerung des linken Hodens bemerkbar (Varikozele), bei der Frau durch Schmerzen im Unterbauch, die durch die Gefäßerweiterungen der V. ovarica zustande kommen.

Mikroskopische Anatomie

Mikroskopisch setzt sich die Niere aus ca. 1 Millionen Funktionseinheiten, den sogenannten Nephronen, zusammen. Ein Nephron besteht jeweils aus dem Nierenkörperchen mit der glomerulären Filtrationsbarriere sowie dem Nierentubulussystem. Das Nierentubulussystem hat dann über die Sammelrohre Anschluss an das Nierenbeckenkelchsystem (NBKS).

Nierenkörperchen (= Corpusculum renale)

Die Nierenkörperchen verbinden das Gefäßsystem mit dem Tubulussystem und bilden durch Ultrafiltration des Blutes den Primärharn. Die Nierenkörperchen befinden sich hauptsächlich in der Nierenrinde (kortikal), teilweise auch direkt unter der Nierenkapsel (kapsulär) oder nahe am Nierenmark (juxtamedullär). Sie setzen sich aus drei Bestandteilen zusammen.

Glomerulus

Bowman-Kapsel

Juxtaglomerulärer Apparat (JGA)

Glomeruläre Filtrationsbarriere

Der glomeruläre Harnfilter ist dreischichtig und bildet die Blut-Harn-Schranke. Wasser und die darin gelösten Stoffe werden von diesem Filter durchgelassen, Plasmaproteine und Blutzellen allerdings zurückgehalten.

Bestandteile der glomerulären Filtrationsbarriere
Aufbau Funktion
Fenestriertes Kapillarendothel
  • Kapillarendothel mit „Fenstern“
  • Anionische Glykokalyx
  • Mechanische Größenselektivität von Teilchen: Teilchen >50–100 nm passieren den Filter schlechter
  • Ladungsselektivität durch die anionische Glykokalyx: Anionische Teilchen können den (ebenfalls anionischen) Filter schlechter passieren
Glomeruläre Basalmembran Drei miteinander verschmolzene Anteile

Podozyten (Die Podozytenschicht bezeichnet man auch als viszerales Blatt der Bowman-Kapsel)

Die glomeruläre Filtrationsbarriere filtriert die Bestandteile des Blutes je nach Ladung und Größe!

Nierentubuli (= Tubuli renales)

Das Nierentubulussystem hat über den Harnpol einen direkten Anschluss an das Nierenkörperchen und ist für die Konzentrierung des filtrierten Primärharns zuständig, wobei der von den Sammelrohren abgegebene Endharn entsteht. Das Tubulussystem wird in fünf Abschnitte gegliedert. Als Nierenrinde ist der Bereich definiert, in dem sich alle Glomeruli und alle gewundenen Teile von proximalem und distalem Tubulus befinden. Die Außenzone des Nierenmarks ist der Bereich, in dem die geraden Anteile der proximalen Tubuli beginnen. Der Übergang der proximalen Tubuli in den Intermediärtubulus grenzt den Außenstreifen vom Innenstreifen der Außenzone ab. Analog kennzeichnet der Übergang vom intermediären zum distalen Tubulus die Grenze zwischen Innenstreifen und Innenzone.

Gliederung des Tubulussystems

Zuordnung von Parenchymbereich und Tubulusabschnitt

Das Nierenparenchym gliedert sich von außen nach innen in Nierenrinde, äußeres Mark (mit dem Außen- und dem Innenstreifen) und inneres Mark. Die Tubulusabschnitte lassen sich den einzelnen Parenchymbereichen zuordnen .

Abschnitte des Nierentubulussystems
Abschnitt und Anteile Mikroskopische und histologische Besonderheiten Wichtigste Funktion Lokalisation
  • Pars convoluta
  • Rinde
  • Pars recta
  • Rinde
  • Außenstreifen des äußeren Marks
  • Pars descendens
  • Flaches Epithel mit abgeplattetem ZellkernIm Querschnitt besteht eine Ähnlichkeit zu Kapillaren
  • Innenstreifen des äußeren Marks; Inneres Mark
  • Pars ascendens
  • Pars recta
  • Äußeres Mark (beide Streifen)
  • Pars convoluta
  • Resorption verschiedener Ionen (v.a. Na+, Cl- und Mg2+)
  • Rinde
  • Mischung von Zelltypen mit wasserdichten Tight Junctions und hormonell regulierbarer Wasserdurchlässigkeit
  • Resorption und Sekretion von K+, H+ und HCO3
  • Verlauf von der Rinde ins äußere Mark
  • Verlauf vom äußeren Mark bis zur Papille

Henle-Schleife

Oftmals wird der Intermediärtubulus fälschlicherweise als Henle-Schleife bezeichnet. Zu dieser gehören aber auch noch die Pars recta des proximalen und des distalen Tubulus!

Funktionen der Niere im Überblick

Die Niere übernimmt vielfältige Aufgaben im Körper. Im Vordergrund steht die Elimination von harnpflichtigen Substanzen und die Regulation des Elektrolyt-, Wasser- und Säure-Basen-Haushalts.

Stoffwechselwege und Hormonbildung

Die Niere hat wichtige Funktionen für den Stoffwechsel und Hormonhaushalt. Zum einen wird hier Gluconeogenese betrieben, zum anderen werden zwei wichtige Hormone gebildet: Das für die Blutbildung essentielle Erythropoetin sowie das Calcitriol, das eine wichtige Rolle im Knochenstoffwechsel spielt.

Stoffwechsel: Gluconeogenese

Die Gluconeogenese findet zum Großteil in der Leber, zu einem geringen Teil aber auch in der Niere statt (für genauere Informationen über den Mechanismus siehe auch: Gluconeogenese). Dafür nutzt die Niere die glucogenen Aminosäuren Glutamin und Glutamat. Um den hohen Bedarf an ATP zu decken, wird (v.a. in den Zellen des proximalen Tubulus) Energie durch die Oxidation von Fettsäuren und Ketonkörpern gewonnen.

Hormonbildung

Erythropoetin (EPO)

Doping mit EPO
Natürliches Doping/Höhentraining: In großer Höhe kommt es durch den niedrigen Sauerstoffpartialdruck bei intensivem Leistungstraining zu einer Hypoxie. Über den Transkriptionsfaktor HIF führt dies zur vermehrten Ausschüttung von Erythropoetin. Dies hat in den Knochen eine gesteigerte Erythropoese zur Folge und damit einen erhöhten Anteil roter Blutzellen im Blut (= Hämatokrit). Diesen Effekt machen sich Sportler zunutze, indem sie in hohen Lagen trainieren.
Illegales Doping: Das Spritzen von rekombinant hergestelltem Erythropoetin steigert sinngemäß den Hämatokrit. Dies wird zur Leistungssteigerung im Leistungssport genutzt. Bei dieser Maßnahme handelt es sich im Gegensatz zum Höhentraining um illegales Doping. Da man aber durch Blutuntersuchungen die Gabe von EPO nicht von Höhentraining unterscheiden kann, wird ein Hämatokritwert definiert, der vom Sportler nicht überschritten werden darf (v.a. auch, um gesundheitliche Risiken zu vermeiden).

Renale Anämie
Bei einer längerfristigen Funktionseinschränkung der Niere – einer sog. chronischen Niereninsuffizienz – wird auch vermindert Erythropoetin gebildet. In der Folge wird die Blutbildung im Knochenmark unzureichend stimuliert und es kommt zu einem Mangel an Erythrozyten – einer sog. Anämie. Eine Anämie äußert sich typischerweise durch Zeichen wie Leistungsschwäche, Blässe oder Herzrasen.

Calcitriol (1,25-Dihydroxycholecalciferol = 1,25-(OH)2-VitaminD3)

Der letzte Schritt der Calcitriolsynthese erfolgt in der Niere. Die Aktivierung des Vitamin D findet in verschiedenen Strukturen des Körpers statt und wird gesammelt auf einem anderen Kapitel abgehandelt (für weitere Informationen siehe: Calciferol).

Entwicklung

Die paarigen Harnorgane entwickeln sich aus dem intermediären Mesoderm, beidseits im dorsalen Abschnitt der Leibeshöhle. Die Embryonalentwicklung erfolgt in drei aufeinander folgenden Entwicklungsstadien, die von kranial nach kaudal ablaufen.

  1. Vorniere (Pronephros)
    • Bedeutung: Bildet sich ohne Funktionstätigkeit zurück
    • Beginn: Ende der 3. Woche
    • Lage: Halsbereich
  2. Urniere (Mesonephros)
  3. Nachniere (Metanephros)
    • Bedeutung: Bildung der funktionstüchtigen Niere
    • Beginn: Ab der 5. Embryonalwoche
    • Lage: Abdominal- und Pelvisbereich
    • Ablauf
      • Ureterknospe: Entstammt dem Urnierengang (=Wolff-Gang) und induziert die Nephronbildung → Das Sammelrohr wird von einer Blastemkappe bedeckt
      • Blastemkappe: Zellen der Blastemkappe formen sich seitlich des Sammelrohres zu einem Nierenbläschen (ein Blastem bezeichnet in der Embryologie eine Verdichtung undifferenzierter mesenchymaler Zellen, die als Ausgangsstruktur differenzierter Organe dient) → Durch Längenwachstum entsteht ein Nierenkanälchen
        • Distal erhält es Anschluss an das Sammelrohr
        • Das proximale Ende stülpt sich zur Bowman-Kapsel aus und findet Anschluss an ein kapilläres Gefäßknäuel
      • Primitives Nierenkanälchen: Bildet durch weiteres Längenwachstum und Differenzierung das funktionstüchtige Nephron zur Produktion von Primär- und Endharn

Die funktionstüchtige Niere „aszendiert“ von ihrem Entwicklungsort im unteren Abdominalraum zu der späteren finalen Lage unter dem Zwerchfell durch Verminderung der Körperkrümmung und verstärktes Wachstum im Lumbosakralbereich!

Potter-Sequenz
Während der Schwangerschaft können unterschiedliche Ursachen zur Entwicklung eines Oligohydramnions (= Fruchtwassermangel) führen: Eine Nierenagenesie bspw. bezeichnet das Fehlen einer oder beider Nieren, wodurch es zur mangelnden Bildung von Harn und dadurch zum Oligohydramnion kommt. Hierdurch wird der Fetus komprimiert und zahlreiche Fehlbildungen können entstehen, wie bspw. eine Lungenhypoplasie, Gesichtsveränderungen und Extremitätendeformationen. Diese Entwicklungen werden als Potter-Sequenz bezeichnet.

Wiederholungsfragen zum Kapitel Niere

Makroskopische Anatomie

Beschreibe den Aufbau der dreischichtigen Nierenhülle von innen nach außen!

Mikroskopische Anatomie

Beschreibe den Aufbau der Bowman-Kapsel!

Wo befindet sich die sog. Macula densa und was ist ihre Funktion?

Aus welchen Anteilen des Tubulussystems besteht die Henle-Schleife?

Das Nierenparenchym gliedert sich von außen nach innen in Nierenrinde, äußeres Mark (mit Außen- und Innenstreifen) und inneres Mark. Welche Anteile des Tubulussystems lassen sich in diesen Parenchymbereichen jeweils finden?

Wie stellen sich die Zellen des Intermediärtubulus histologisch dar?

Wie stellt sich der distale Tubulus histologisch dar? Welches Enzym wird in diesem Nephronabschnitt besonders stark exprimiert?

Funktionen der Niere im Überblick

Was ist die Hauptenergiequelle der Zellen des proximalen Nierentubulus?

Zu einem geringen Teil findet in der Niere auch Gluconeogenese statt. Welche Aminosäuren werden dafür als Ausgangssubstrat genutzt?

Entwicklung

Die Embryonalentwicklung der Niere erfolgt in drei aufeinander folgenden Entwicklungsstadien (Vorniere, Urniere, Nachniere). Welchem Stadium sind Wolff-Gang und Ureterknospe jeweils zuzuordnen?