Niere

Aufgabe und Bedeutung

Die Nieren sind paarige Organe des Harnsystems bei Wirbeltieren. Sie bilden Harn, scheiden Stoffwechselendprodukte und Giftstoffe aus und halten Wasser-, Elektrolyt- und Säure-Basen-Haushalt im Gleichgewicht. Außerdem regulieren sie langfristig Blutvolumen und Blutdruck.

Die Nieren übernehmen auch Aufgaben im Stoffwechsel und Hormonsystem. Sie betreiben Gluconeogenese, also die Neubildung von Glucose, und bilden unter anderem Renin zur Blutdruckregulation, Erythropoetin zur Anregung der Blutbildung und Calcitriol, das am Calciumstoffwechsel beteiligt ist. Hinzu kommen Kinine und Prostaglandine. Peptidhormone werden teilweise in der Niere abgebaut.

Bei einem Erwachsenen durchströmen täglich etwa 1800 Liter Blut die Nieren, ungefähr das 300-Fache des Körperblutvolumens. Daraus entstehen etwa 180 Liter Primärharn, die auf weniger als zwei Liter Endharn konzentriert werden. Die Nieren erhalten normalerweise etwa 20 % des Herzzeitvolumens, beim Erwachsenen ungefähr 1000 ml/min. Ihr Energieverbrauch ist hoch und mit dem des Herzens vergleichbar.

Aufbau und Lage

Beim Menschen liegen die Nieren primär retroperitoneal, also hinter dem Bauchfell, beiderseits der Wirbelsäule unterhalb des Zwerchfells. Sie reichen ungefähr vom zwölften Brustwirbel bis zum dritten Lendenwirbel. Wegen des großen rechten Leberlappens liegt die rechte Niere etwa eine halbe Wirbelhöhe tiefer als die linke. Bei der Einatmung bewegen sich beide mit dem Zwerchfell nach unten.

Eine Niere ist bohnenförmig und braunrot. Sie ist 10 bis 12 cm lang, 5 bis 6,5 cm breit und 3 bis 5 cm dick; als Merkwert gilt 12 cm × 6 cm × 3 cm. Ihre Masse beträgt 120 bis 200 g. Am konkaven inneren Rand liegt der Nierenhilus, die Ein- und Austrittspforte für Nierenvene, Nierenarterie, Harnleiter, Lymphgefäße und Nerven.

Drei Hüllen schützen und lagern das Organ: die feste bindegewebige Capsula fibrosa, die polsternde Fettkapsel Capsula adiposa und die Fascia renalis. Die eigentliche Organmasse, das Nierenparenchym, gliedert sich in die äußere Nierenrinde und das innere Nierenmark. Das Mark bildet 10 bis 12 Markpyramiden. Deren Spitzen, die Nierenpapillen, geben den Harn in die Nierenkelche ab. Diese vereinigen sich zum Nierenbecken, aus dem der Harnleiter hervorgeht. Säulenförmige Anteile der Rinde reichen als Columnae renales zwischen die Markpyramiden.

Bei anderen Säugetieren unterscheiden sich Form und Verschmelzung der Nierenlappen. Meeressäugetiere und Bären besitzen eine mehrlappige Niere. Rinder haben eine mehrwarzig-gefurchte, Primaten einschließlich des Menschen und Schweine eine mehrwarzig-glatte Niere. Bei den meisten Säugetieren verschmelzen auch die Papillen zu einer Nierenleiste; dies heißt einwarzig-glatte Niere.

Nephron und Harnbildung

Das Nephron ist die kleinste funktionelle Einheit der Niere. Jede menschliche Niere besitzt etwa 1 bis 1,4 Millionen Nephrone. Ein Nephron besteht aus einem Nierenkörperchen und einem Tubulusapparat, also einem System von Nierenkanälchen. Das Nierenkörperchen setzt sich aus dem Glomerulus, einem Kapillarknäuel, und der Bowmanschen Kapsel zusammen.

Die Harnbildung verläuft grundsätzlich in zwei Schritten. Zuerst wird im Glomerulus durch Querstromfiltration Primärharn aus dem Blut abgepresst. Blutzellen und größere Moleküle bleiben zurück; das Ultrafiltrat enthält niedermolekulare Bestandteile des Blutplasmas. Neben auszuscheidenden Stoffen gelangen dabei auch Wasser und für den Körper wertvolle Stoffe in den Primärharn.

Anschließend durchläuft der Primärharn den proximalen Tubulus, die Henlesche Schleife und den distalen Tubulus. Wertvolle Stoffe wie Glucose, Aminosäuren und Elektrolyte sowie der größte Teil des Wassers werden kontrolliert ins Blut zurückgeführt. Dieser Vorgang heißt Rückresorption. Zugleich werden weitere ausscheidungspflichtige Stoffe aktiv in den Harn abgegeben; dies heißt Sekretion. Rückresorption und Sekretion bilden zusammen den tubulären Transport. Der Harn wird nach dem Gegenstromprinzip konzentriert und gelangt schließlich in die Sammelrohre. Als Sekundär- oder Endharn fließt er über Papillen, Nierenkelche und Nierenbecken in den Harnleiter, danach zur Harnblase und bei der Ausscheidung durch die Harnröhre.

Blutversorgung und Selbstregulation

Die Nierenarterie entspringt normalerweise direkt aus der Aorta. Ihre Äste verlaufen über Segmentarterien, Arteriae interlobares, Arteriae arcuatae und Arteriae corticales radiatae bis zu den zuführenden Vasa afferentia der Glomeruli. Nierenarterie und Endäste sind Endarterien ohne Anastomosen, also ohne verbindende Ausweichgefäße. Der Verschluss eines Astes kann deshalb das versorgte Gewebe absterben lassen und einen Niereninfarkt verursachen. Das venöse Blut fließt über die Nierenvene direkt in die untere Hohlvene.

Die Niere besitzt zwei hintereinanderliegende Kapillargebiete. Im ersten, dem Glomerulus, wird der Primärharn filtriert. Über das abführende Vas efferens gelangt das weiterhin sauerstoffreiche Blut in ein zweites Kapillarbett, das die Tubuli versorgt. Bei oberflächlichen Glomeruli entsteht ein peritubuläres Kapillarnetz der Rinde. Aus tiefer gelegenen juxtamedullären Glomeruli gehen die Vasa recta hervor, die in das Mark hinab- und wieder hinaufziehen. Diese Gefäßanordnung erhält den osmotischen Gradienten, der zur Harnkonzentrierung notwendig ist. Sie führt allerdings zu einer schlechten Sauerstoffversorgung des Nierenmarks.

Durch Autoregulation hält die Niere ihre Filtrationsleistung trotz wechselnden Körperblutdrucks weitgehend konstant; dieser Mechanismus heißt Bayliss-Effekt. Dazu verändert sie die Weite der zu- und abführenden Gefäße des Glomerulus. Bei steigendem Blutdruck werden Nierenarterien enger. Bei zu niedrigem Filtrationsdruck sinkt der Widerstand im zuführenden Gefäß und steigt im abführenden. Der glomeruläre Kapillardruck beträgt im Mittel ungefähr 50 mmHg. Schwankungen des systolischen Blutdrucks zwischen 80 und 180 mmHg beeinflussen die glomeruläre Filtrationsleistung normalerweise kaum.

Entwicklung und Leistungsprüfung

Während der Embryonalentwicklung entstehen bei Amnioten drei Nierengenerationen: Vorniere (Pronephros), Urniere (Mesonephros) und Nachniere (Metanephros). Die Vorniere ist noch funktionslos, die Urniere beginnt die Nierenfunktion, und aus der Nachniere entsteht die endgültige Niere.

Die Nachniere entwickelt sich aus zwei Anlagen. Aus dem metanephrogenen Blastem entstehen das Nierenparenchym und die Nephrone. Die Ureterknospe bildet Harnleiter, Nierenbecken, Nierenkelche, Sammelrohre und die sammelrohrnahen letzten Nephronabschnitte. Während des Körperwachstums steigen die Nieren aus dem Becken nach oben. Störungen können beispielsweise zu einer Hufeisenniere, einer Beckenniere oder einer im Brustkorb liegenden intrathorakalen Niere führen. Eine zweite Nierenarterie ist relativ häufig; mehr als zwei sind sehr selten.

Die Nierenleistung lässt sich zunächst anhand von Urinmenge und -konzentration sowie anhand der Blutwerte von Kreatinin, Harnstoff, Harnsäure und Kalium abschätzen. Genauer ist die renale Clearance, ein Maß dafür, wie gut ein Stoff aus dem Blutplasma entfernt wird. Eine sinkende Clearance weist auf eine Niereninsuffizienz hin.

Die Inulin-Clearance entspricht der glomerulären Filtrationsrate (GFR), weil Inulin filtriert, aber nicht rückresorbiert wird. Beim gesunden Jugendlichen beträgt sie etwa 125 ml/min; mit dem Alter sinkt die GFR physiologisch auf 60–65 ml/min. Die leichter durchführbare Kreatinin-Clearance wird klinisch häufiger verwendet, ist aber von der Muskelmasse abhängig. Cystatin C wird konstant gebildet, frei filtriert, tubulär rückresorbiert und dort vollständig zerstört. Es eignet sich besonders bei leichter Einschränkung, großer Muskelmasse oder akutem Nierenversagen; eine einfache Schätzformel lautet GFR = 80/Cys.

Weitere Untersuchungen sind körperliche Untersuchung, Urinteststreifen und Urinsediment, Blutuntersuchungen, Ultraschall, Kontrastmittelröntgen, CT, Magnetresonanztomografie, Angiografie, nuklearmedizinische Szintigrafien sowie die histologische Untersuchung einer Biopsie.

Erkrankungen und Folgen

Nierenerkrankungen können vor allem die Glomeruli oder die Tubuli und das umgebende Gewebe betreffen. Bei Glomerulonephritiden spielen häufig autoimmune Vorgänge eine Rolle. Tubulointerstitielle Erkrankungen entstehen unter anderem durch Vergiftungen, Überempfindlichkeitsreaktionen und Infektionen, akut besonders durch Bakterien. Auch Stoffwechsel- und Systemerkrankungen können die Nieren schädigen; dazu gehören beispielsweise diabetische Nephropathie, Gicht, Amyloidose, Lupus erythematodes und Gefäßentzündungen. Weitere Gruppen sind angeborene Fehlbildungen, genetische oder erworbene Zystenerkrankungen, erbliche tubuläre Funktionsstörungen, Nierensteine, Nephrokalzinose sowie gutartige und bösartige Tumoren.

Klinisch wird besonders zwischen akutem und chronischem Nierenversagen sowie akuten und chronischen Glomerulonephritiden unterschieden. Unbehandelte Schäden können zu Vernarbung der Glomeruli, Niereninsuffizienz und Dialysepflicht führen. Eine schwere Funktionsstörung beeinträchtigt außerdem Blutdruck- und Hormonregulation. Mögliche Folgen sind renale Hypertonie, renale Anämie, Vitamin-D-Mangel mit sekundärem Hyperparathyreoidismus, renale Osteodystrophie und Urämie. Beim urämischen Syndrom verursacht eine schwere chronische Niereninsuffizienz Schäden an mehreren Organen und unter anderem Juckreiz. Je nach Erkrankung können eine salz- und eiweißarme Ernährung und viel Trinken das Fortschreiten möglicherweise verlangsamen; bei schwerem Versagen kann eine Dialyse nötig werden.

Nach Verlust einer Niere kann die verbleibende Niere bis zu 80 % der ursprünglichen Filtrationsleistung beider Nieren erreichen. Dafür vergrößern sich die Glomeruli und steigern ihre Filtration. Diese Anpassung wirkt sich laut Artikel auch über Jahrzehnte nicht nachteilig auf die verbliebene Niere aus.