Nierenregulierung von Flüssigkeitsvolumen, Natrium- und Kaliumhaushalt

Die wichtigste Funktion der Nieren besteht darin, die Konstanz der Körperwasserräume (das Volumen des zirkulierenden Blutes sowie der extrazellulären und intrazellulären Flüssigkeit) sicherzustellen und die Homöostase von Natrium, Kalium und anderen Elektrolyten aufrechtzuerhalten. Dieses Kapitel widmet sich der Rolle der Nieren bei der Regulierung des Gleichgewichts zweier wichtiger Elektrolyte – Natrium und Kalium.

Im menschlichen Körper macht Wasser 45 bis 75 % des Körpergewichts aus. Es verteilt sich auf zwei große Wasserräume – intrazellulär und extrazellulär, die durch eine Zellmembran voneinander getrennt sind. Die intrazelluläre Flüssigkeit macht etwa 60 % des gesamten Körperwassers aus. Extrazelluläre Flüssigkeit verteilt sich im Plasma, Interstitium (interstitielle Flüssigkeit und Lymphe), Knochen- und Knorpelgewebe und wird auch durch transzelluläre Flüssigkeit (Urin, Magen-Darm-Wasser, Zerebrospinalflüssigkeit usw.) repräsentiert. Die transzelluläre Flüssigkeit macht volumenmäßig etwa die Hälfte der gesamten extrazellulären Flüssigkeit aus.

Natrium ist das Hauptkation der Extrazellulärflüssigkeit, Chlor und Bicarbonate sind die Hauptanionen. Das Hauptkation der Intrazellulärflüssigkeit ist Kalium, die Hauptanionen sind anorganische und organische Phosphate sowie Proteine.

Renale Regulierung des Natriumhaushalts und des Flüssigkeitsvolumens

Normalerweise liegt die Natriumkonzentration im Plasma und in der interstitiellen Flüssigkeit zwischen 136 und 145 mmol/l. Ein Anstieg der Natriumkonzentration im Blut über 145 mmol/l wird als Hypernatriämie bezeichnet, während eine Elektrolytkonzentration im Blut nahe 160 mmol/l als Notfall gilt. Ein Abfall der Natriumkonzentration im Blut unter 135 mmol/l wird als Hyponatriämie bezeichnet. Ein Abfall der Natriumkonzentration unter 115 mmol/l ist lebensbedrohlich. Der Natriumgehalt in der intrazellulären Flüssigkeit beträgt im Vergleich zur extrazellulären Flüssigkeit nur 10 %, die Konzentration von Chloriden und Bikarbonaten ist gering. Die osmotischen Konzentrationen von Plasma, interstitieller Flüssigkeit und intrazellulärer Flüssigkeit unterscheiden sich nicht.

Die tägliche Aufnahme von Kochsalz (Natriumchlorid) durch einen gesunden Menschen in der Ukraine beträgt ca. 160–170 mmol/Tag. Davon werden 165 mmol über den Urin und ca. 5 mmol über den Kot ausgeschieden.

Der Natriumhaushalt wird von den Nieren reguliert. Der Natriumtransport im Nephron umfasst die glomeruläre Filtration und die Elektrolytrückresorption in den Tubuli. Natrium wird vollständig im Glomerulus gefiltert. Etwa 70 % des gefilterten Natriums werden in den proximalen Tubuli rückresorbiert. Weitere Elektrolytrückresorption erfolgt im absteigenden dünnen Segment, aufsteigenden dünnen Segment und im distalen geraden Tubulus der Henle-Schleife, die eine wichtige Rolle bei der Bildung eines osmotischen Gradienten im Niereninterstitium spielt. Die kombinierte Rückresorption von Natrium und Chloriden erfolgt in den distalen Tubuli und im kortikalen Sammelrohr. Die Energie für diesen Prozess wird durch Na ⁺, K ⁺ -ATPase bereitgestellt.

Die Regulierung des Natriumhaushalts hängt eng mit der Regulierung des Flüssigkeitsvolumens zusammen. So steigt bei einem starken Anstieg der Kochsalzaufnahme im Körper dessen Ausscheidung über den Urin an, ein stabiler Zustand stellt sich jedoch erst nach 3-5 Tagen ein. In der Anfangsphase besteht eine positive Natriumbilanz – Elektrolytretention im Körper. Sie ist gekennzeichnet durch eine Volumenzunahme der extrazellulären Flüssigkeit, deren Retention und eine Zunahme des Körpergewichts. Als Reaktion auf eine Volumenzunahme der extrazellulären Flüssigkeit erhöht sich dann die Natriumausscheidung und der Natriumhaushalt wird wiederhergestellt. Dementsprechend tritt bei einer starken Abnahme der Kochsalzaufnahme der gegenteilige Effekt ein. Die Natriumausscheidung nimmt innerhalb von etwa 3 Tagen ab. Während dieser kurzen Phase der negativen Natriumbilanz nimmt die Gesamtwassermenge im Körper und damit das Körpergewicht ab. Unter physiologischen Bedingungen entwickelt sich daher Natriurese als Reaktion auf eine Volumenzunahme der extrazellulären Flüssigkeit und bei einer Abnahme davon – Natriumretention. Unter pathologischen Bedingungen ist die Beziehung zwischen dem Volumen der extrazellulären Flüssigkeit und der Natriumausscheidung durch die Nieren gestört, was sich klinisch in der Entwicklung von Ödemen oder einem Zustand der Dehydration äußert.

Die Mechanismen, mit denen die Nieren den konstanten Natriumgehalt und damit den Wassergehalt im Körper regulieren, sind komplex und vielschichtig. Die Natriumausscheidung im Urin wird durch die Differenz zwischen der in den Glomeruli gefilterten Natriummenge und der Menge seiner Rückresorption bestimmt.

Da die Natriumkonzentration im Blut normalerweise ein Wert ist, der sich wenig ändert, wird die Regulierung der renalen Natriumausscheidung vom Standpunkt der Regulierung des SCF und der Elektrolytreabsorption aus betrachtet.

Die glomeruläre Filtrationsrate wird üblicherweise als erster Faktor definiert, der die Natriumausscheidung steuert. Wie jedoch aus klinischen Beobachtungen und experimentellen Daten hervorgeht, stören selbst signifikante Veränderungen der Nierenfiltrationsfunktion (bis hin zum chronischen Nierenversagen) den Natriumhaushalt im Körper in der Regel nicht. Eine reduzierte GFR als bestimmender Faktor bei Wasser-Elektrolyt-Störungen wird selten festgestellt: beim akuten nephritischen Syndrom, im oligurischen Stadium des akuten Nierenversagens, in der Phase zunehmender Ödeme beim nephrotischen Syndrom; sie wird auch bei akuten Durchblutungsstörungen (akute Herzinsuffizienz, kardiogener Schock) nach akutem Blutverlust beobachtet.

Tubuläre Reabsorption

Dies ist der Hauptfaktor, der den Natriumhaushalt reguliert. Der Prozess wird durch Hormone gesteuert, von denen Aldosteron das wichtigste ist, sowie durch physikalische Faktoren, die im Bereich des proximalen Tubulus wirken und den intrarenalen Blutfluss umverteilen.

Aldosteron

Dieses Hormon ist unter den Faktoren, die den Natriumhaushalt regulieren, der wichtigste. Es gilt als der zweite Faktor, der die Natriumausscheidung kontrolliert. Die wichtigsten physiologischen Wirkungen von Aldosteron sind die Regulierung des extrazellulären Flüssigkeitsvolumens und der Kaliumhomöostase. Das extrazelluläre Flüssigkeitsvolumen wird durch Aldosteron indirekt über seine Wirkung auf den Natriumtransport reguliert. Das Hormon entfaltet seine Wirkung vor allem in den kortikalen Sammelrohren und bestimmten Abschnitten des distalen Nephrons, wo Aldosteron durch komplexe intrazelluläre Umwandlungen die Natriumrückresorption fördert und die Kaliumsekretion in das Lumen des Nierentubulus erhöht. Klinische Beobachtungen bestätigen die wichtige Rolle von Aldosteron bei der Regulierung der Natriumhomöostase. So lässt sich bei Patienten mit Nebenniereninsuffizienz eine signifikante Natriurese feststellen; bei Patienten mit geringem extrazellulären Flüssigkeitsvolumen tritt eine aktive Stimulation der Aldosteronsekretion auf, und umgekehrt nimmt die Aldosteronsekretion bei Hypervolämie ab.

„Der dritte Faktor“

Weitere Faktoren, die den Natriumhaushalt regulieren, werden unter dem allgemeinen Begriff „dritter Faktor“ zusammengefasst. Dazu gehören hormonelle Faktoren (atriales natriuretisches Hormon, Katecholamine, Kinine und Prostaglandine), physikalische Faktoren, die über die Wand der Nierentubuli wirken (hydrostatischer Druck und onkotischer Druck in den Nierenkapillaren) und hämodynamische Faktoren (erhöhter medullärer Nierenblutfluss, Umverteilung des intrarenalen Blutflusses).

Atriales natriuretisches Peptid fördert die Diurese und erhöht die Ausscheidung von Natrium, Chlor und Kalium im Urin. Der Mechanismus der natriuretischen Wirkung des Hormons ist komplex. Eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der Natriurese wird einer Erhöhung der glomerulären Filtration und der Filtrationsfraktion zugeschrieben, sowie der direkten Wirkung des Hormons auf die Nierentubuli mit einer Verringerung der Natriumreabsorption, hauptsächlich im Bereich der kortikalen Sammelrohre. Eine gewisse Rolle bei der Entwicklung der Natriurese spielt die Blockade der Aldosteronproduktion durch das Hormon.

Die Rolle der Katecholaminen bei der Regulierung der Natriumausscheidung hängt mit der Auswirkung auf die Starling-Kräfte in peripheren Kapillaren und Veränderungen der Nierenhämodynamik zusammen.

Die natriuretische Wirkung von Kininen und Prostaglandinen ist mit ihren gefäßerweiternden Eigenschaften, der Umverteilung des intrarenalen Blutflusses und Veränderungen des osmotischen Gradienten im Nierenmark verbunden. Auch eine direkte Wirkung von Kininen und Prostaglandinen auf den Natriumtransport in den distalen Teilen des Nephrons und den proximalen Tubuli ist nicht ausgeschlossen.

Unter den physikalischen Faktoren, die die Natriumausscheidung beeinflussen, spielen die Starling-Kräfte, die durch die Kapillarwand im Bereich der proximalen Tubuli wirken, eine wichtige Rolle. Eine Abnahme des onkotischen Drucks in den peritubulären Kapillaren und/oder eine Zunahme des hydrostatischen Drucks in ihnen geht mit einer Abnahme der Natriumreabsorption und einer Zunahme der Natriurese einher und umgekehrt: Mit einer Zunahme des onkotischen Drucks in den Kapillaren nimmt die Natriumreabsorption im proximalen Nephron zu. Ein niedriger onkotischer Druck in der efferenten glomerulären Arteriole wird bei Hypoproteinämie, einschließlich NS, sowie unter Bedingungen mit einem hohen Volumen an extrazellulärer Flüssigkeit festgestellt, was die Abnahme der proximalen Natriumreabsorption erklärt. Eine Zunahme des onkotischen Drucks durch Perfusion der peritubulären Kapillaren mit einer Lösung mit hohem Albumingehalt führt zur Normalisierung der Natriumreabsorption.

Umverteilung des Nierenblutflusses

Die Rolle dieses Faktors bei der Regulierung der Natriumausscheidung ist noch unklar und bedarf der Klärung. Höchstwahrscheinlich hat er einen unbedeutenden Einfluss auf die Regulierung des Wasser-Salz-Haushalts.

Die Nieren sorgen durch komplexe Mechanismen für die Aufrechterhaltung der Wasser-Natrium-Homöostase. Die Hauptrolle spielt dabei das Hormonsystem der Nieren und Nebennieren. Diese Mechanismen gewährleisten eine hohe Effizienz bei der Aufrechterhaltung des Natriumhaushalts im Körper. Störungen des Wasser-Elektrolyt-Haushalts entstehen durch Störungen der Regulationssysteme und können mit extrarenalen Ursachen und Nierenschäden verbunden sein.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ]