Der Aufbau der Niere

Aufbau der Niere. Die Nierensubstanz weist im Querschnitt eine ungleichmäßige Struktur auf. Sie besteht aus einer oberflächlichen Schicht von 0,4 bis 0,7 cm Dicke und einer tiefen Schicht von 2 bis 2,5 cm Dicke, die durch pyramidenförmige Bereiche dargestellt wird. Die oberflächliche Schicht bildet die dunkelrote Nierenrinde, die aus Nierenkörperchen sowie proximalen und distalen Tubuli der Nephrone besteht. Die tiefe Schicht der Niere ist heller, rötlich gefärbt und stellt das Nierenmark dar, das die absteigenden und aufsteigenden Teile der Tubuli (Nephrone) sowie die Sammelrohre und Papillartubuli enthält.

Die Nierenrinde (Cortex renalis), die die Oberflächenschicht der Niere bildet, ist nicht homogen, sondern besteht aus abwechselnd helleren und dunkleren Bereichen. Die hellen Bereiche sind kegelförmig und erstrecken sich strahlenförmig vom Nierenmark in die Rinde. Die Strahlen des Nierenmarks (Radii medullaris) bilden den radiären Teil (Pars radiata), der die geraden Nierentubuli enthält, die sich in das Nierenmark fortsetzen, sowie die ersten Abschnitte der Sammelrohre. Die dunklen Bereiche der Nierenrinde werden als gewundener Teil (Pars convoliita) bezeichnet. Sie enthalten die Nierenkörperchen sowie proximale und distale Abschnitte der gewundenen Nierentubuli.

Das Nierenmark (Medulla renalis) bildet im Gegensatz zur Rinde keine durchgehende Schicht, sondern sieht im vorderen Bereich des Organs wie separate dreieckige Abschnitte aus, die durch Nierensäulen voneinander getrennt sind. Die Nierensäulen (Columnae renalis) sind schmale Abschnitte, in denen Blutgefäße verlaufen und die von Bindegewebe umgeben sind - der Interlobärarterie und -vene. Die dreieckigen Abschnitte des Nierenmarks werden Nierenpyramiden (Pyramides renales) genannt ,von denen es in der Niere 10 bis 15 gibt. Jede Nierenpyramide hat eine der Rinde zugewandte Basis (Basis pyramidis) und eine Spitze in Form einer Nierenpapille (Papilla renalis), die zum Nierensinus gerichtet ist. Die Nierenpyramide besteht aus geraden Tubuli, die Nephronschleifen bilden, und Sammelrohren, die durch das Nierenmark verlaufen. Diese Röhrchen verschmelzen allmählich miteinander und bilden im Bereich der Nierenpapille 15-20 kurze Papillargänge (Ductus papillares). Letztere münden durch Papillenöffnungen (Foramina papillaria) in die kleinen Nierenbecher auf der Oberfläche der Papille. Aufgrund des Vorhandenseins dieser Öffnungen weist die Oberseite der Nierenpapille eine Art Gitterstruktur auf und wird als Siebbereich (Area cribrosa) bezeichnet.

Die strukturellen Merkmale der Niere und ihrer Blutgefäße ermöglichen die Unterteilung der Nierensubstanz in 5 Segmente: oberes (Segmentum superius), oberes vorderes (Segmentum anterius superius), unteres vorderes (Segmentum anterius inferius), unteres (Segmentum inferius) und hinteres (Segmentum posterius). Jedes Segment vereint 2-3 Nierenlappen. Ein Nierenlappen (Lobus renalis) umfasst die Nierenpyramide mit der angrenzenden Nierenrinde und wird durch interlobuläre Arterien und Venen in den Nierensäulen begrenzt. Im Nierenlappen befinden sich ungefähr 600 Rindenläppchen. Der Rindenläppchen (Lobulus corticalis) besteht aus einem strahlenförmigen Teil, der von einem gefalteten Teil umgeben ist und durch angrenzende interlobuläre Arterien und Venen begrenzt wird.

Die strukturelle und funktionelle Einheit der Niere ist das Nephron. Es besteht aus der doppelwandigen, becherförmigen Glomerulumkapsel (Capsula glomerularis; Shumlyansky-Bowman-Kapsel) und den Tubuli. Die Kapsel umschließt das glomeruläre Kapillarnetz, wodurch das Malpighische Nierenkörperchen (Corpusculum renale) entsteht. Die Glomerulumkapsel setzt sich im proximalen Tubulus contortus proximalis fort und geht indie Nephronschleife (Ansa nephroni; Henle-Schleife) über, die aus absteigenden und aufsteigenden Abschnitten besteht. Die Nephronschleife geht in den distalen Tubulus contortus distalis über, der in das Sammelrohr (Tubulus renalis colligens) mündet. Die Sammelrohre setzen sich in den Papillargängen fort. Die Nephrontubuli sind auf ihrer gesamten Länge von benachbarten Blutkapillaren umgeben.

Etwa 80 % der Nephrone besitzen Nierenkörperchen in der Nierenrinde und eine relativ kurze Schleife, die nur in den äußeren Teil der Medulla abfällt. Etwa 1 % der Nephrone befinden sich vollständig in der Nierenrinde. Dies sind alles kortikale Nephrone. Die restlichen 20 % der Nephrone besitzen Nierenkörperchen, proximale und distale gewundene Tubuli an der Grenze zur Medulla, deren lange Schleifen in die Medulla abfallen – dies sind perimedulläre (juxtamedulläre) Nephrone.

Eine Niere besteht aus etwa einer Million Nephronen. Die Länge der Tubuli eines Nephrons variiert zwischen 20 und 50 mm, die Gesamtlänge aller Tubuli in zwei Nieren beträgt etwa 100 km.

Der Aufbau des Nephrons ist komplex. Der Anfang des Nephrons ist seine Kapsel, zwischen deren Außen- und Innenwand sich ein Hohlraum der Nephronkapsel befindet. Innerhalb der Kapsel befindet sich das glomeruläre Kapillarnetzwerk (Gefäßglomerulus), das aus mehr als 50 Hämokapillaren besteht. Die Kapsel des Nephrons bildet zusammen mit dem Gefäßglomerulus das Nierenkörperchen mit einem Durchmesser von etwa 20 µm. Das Endothel der Blutkapillaren des Gefäßglomerulus weist bis zu 0,1 µm große Fenster auf. Außerhalb des Endothels befindet sich die Basalmembran. Auf seiner Außenseite befindet sich das Epithel des inneren Blättchens der Nephronkapsel. Die Epithelzellen dieses Blättchens sind groß (bis zu 30 µm), unregelmäßig geformt und werden Podozyten genannt. Fortsätze – Zytopodien – erstrecken sich von den Podozyten und sind an der Basalmembran befestigt. Zwischen den Zytopoden befinden sich schmale Schlitze (Poren), die den Zugang zur Basalmembran ermöglichen. Die äußere Schicht der Nephronkapsel wird durch ein einschichtiges kubisches Epithel dargestellt, das sich ebenfalls auf der Basalmembran befindet. Das Epithel der Kapillaren, die Podozyten der inneren Kapselschicht und die ihnen gemeinsame Basalmembran bilden den Filtrationsapparat der Niere. Durch sie wird Blut in die Kapselhöhle gefiltert und Primärharn gebildet (mehr als 100 Liter pro Tag).

Der proximale gewundene Tubulus des Nephrons ist ein kurzer Tubulus mit einem schmalen, unregelmäßig geformten Lumen und einem Durchmesser von etwa 60 µm. Die Wände des Tubulus bestehen aus einschichtigem, kubisch gesäumtem Epithel. Epithelzellen an der apikalen Oberfläche weisen einen Bürstensaum auf, die basale Oberfläche der Zellen ist durch Streifenbildung gekennzeichnet. Unter den Organellen der Epithelzellen dominieren Lysosomen und Mitochondrien. In diesem Tubulus findet die Rückresorption von Proteinen, Glukose, Elektrolyten und Wasser aus dem Primärharn in die den Tubulus umgebenden Blutkapillaren statt (Reabsorption).

Der absteigende Teil der Nephronschleife ist dünn (ca. 15 µm Durchmesser) und mit flachen Epithelzellen mit hellem Zytoplasma ausgekleidet, die arm an Organellen sind. Der aufsteigende Teil der Schleife ist dick und hat einen Durchmesser von ca. 30 µm. Er ist ebenfalls mit flachen Epithelzellen ausgekleidet, die sich auf der Basalmembran befinden. Auf Höhe der Nephronschleife findet die Rückresorption von Wasser, Natrium und anderen Substanzen statt.

Die distalen Tubuli sind kurz und haben einen Durchmesser von 20–50 µm. Die Tubuluswände bestehen aus einer einzelnen Schicht kubischer Zellen ohne Bürstensaum. Die Plasmamembran der meisten Epithelzellen ist aufgrund der unter dem Zytolemma gelegenen Mitochondrien gefaltet. Die weitere Aufnahme einer großen Wassermenge ins Blut erfolgt durch die Wände der distalen Tubuli. Der Absorptionsprozess setzt sich in den Sammelrohren fort. Dadurch nimmt die Menge des Sekundärharns stark ab. Die Konzentration von Harnstoff, Harnsäure und Kreatin (Substanzen, die nicht resorbiert werden) im Sekundärharn steigt an.

Die Sammeltubuli der Nieren im strahlenden Teil der Rinde sind mit einem einschichtigen kubischen Epithel ausgekleidet, im unteren Teil (im Nierenmark) mit einem einschichtigen niedrig-säulenförmigen Epithel. Das Epithel der Sammeltubuli der Nieren umfasst helle und dunkle Zellen. Helle Zellen sind arm an Organellen, ihr Zytoplasma bildet innere Falten. Dunkle Zellen ähneln in ihrer Ultrastruktur den Belegzellen der Magendrüsen.

Jede Nierenpapille an der Spitze der Pyramide ist von einem trichterförmigen kleinen Nierenkelch (Calix renalis minor) umgeben. Manchmal vereinigen sich mehrere (2-3) Nierenpapillen zu einem kleinen Nierenkelch. Durch die Verschmelzung zweier oder dreier kleiner Nierenkelche entsteht ein großer Nierenkelch (Calix renalis major). Durch die Verschmelzung zweier oder dreier großer Nierenkelche entsteht ein erweiterter gemeinsamer Hohlraum – das Nierenbecken (Pelvis renalis), das in seiner Form einem abgeflachten Trichter ähnelt. Das sich nach unten hin allmählich verjüngende Nierenbecken geht im Bereich des Nierenhilus in den Harnleiter über. Die kleinen und großen Nierenkelche, das Nierenbecken und der Harnleiter bilden die Harnwege.

Die Nierenbeckenbildung verläuft in drei Stadien: embryonal, fetal und reif. Im Stadium I sind die großen Nierenkelche noch nicht ausgeprägt, sodass die kleinen Nierenkelche direkt in das Nierenbecken übergehen. Im Stadium II gelangen die vorhandenen großen Nierenkelche in den Harnleiter, und das Nierenbecken ist noch nicht ausgebildet. Im Stadium III ist eine normale Anzahl kleiner Nierenkelche vorhanden, die in zwei große Nierenkelche übergehen; letztere gelangen in das Nierenbecken, von wo aus der Harnleiter beginnt. Je nach Form kann das Nierenbecken ampullenförmig, baumartig oder gemischt sein.

Die Wände des Nierenbeckens sowie der großen und kleinen Kelche haben den gleichen Aufbau. Die Wände sind in Schleimhaut, Muskelhaut und äußere (Adventitial-)Membran unterteilt. Die Wände der kleinen Kelche im Bereich des Fornix (Anfangsteil) bestehen aus glatten Muskelzellen, die eine ringförmige Schicht bilden – den Fornix-(Nierenkelch-)Depressor. Nervenfasern, Blut- und Lymphgefäße nähern sich diesem Wandabschnitt. All dies bildet den Fornikatapparat der Niere, dessen Aufgabe es ist, die aus den Nierentubuli in die kleinen Kelche ausgeschiedene Urinmenge zu regulieren, den Rückfluss des Urins zu behindern und den intrapelvinen Druck aufrechtzuerhalten.

Die Nieren sind nicht nur Ausscheidungsorgane, sie erfüllen auch eine endokrine Funktion. In den Wänden des aufsteigenden Tubulus der Nephronschleife an seinem Übergang zum distalen gewundenen Tubulus zwischen den afferenten und efferenten glomerulären Arteriolen befinden sich hohe Epithelzellen ohne basale Faltung auf einer sehr dünnen Basalmembran. Dieser Bereich des distalen Tubulus wird als Macula densa bezeichnet. Vermutlich erkennt er Veränderungen des Natriumgehalts im Urin und beeinflusst die juxtaglomerulären Zellen, die Renin und den renalen erythropoetischen Faktor sezernieren. Juxtaglomeruläre Zellen befinden sich unter dem Endothel in den Wänden der afferenten und efferenten glomerulären Arteriolen in der Nähe der Macula densa. Im Stroma der Pyramiden der Medulla befinden sich sogenannte interstitielle Zellen, die Prostaglandine (biologisch aktive Substanzen mit blutdrucksenkender und anderer Wirkung) produzieren. Der endokrine Komplex der Niere ist an der Regulierung des allgemeinen und renalen Kreislaufs beteiligt und beeinflusst dadurch die Harnbildung.