Fortsetzung von oben… und rote Blutkörperchen.

Anatomie des Harnsystems

Nieren

Die Nieren sind ein Paar bohnenförmige Organe, die sich entlang der hinteren Wand der Bauchhöhle befinden. Die linke Niere liegt etwas höher als die rechte Niere, weil die rechte Seite der Leber viel größer ist als die linke Seite. Im Gegensatz zu den anderen Organen der Bauchhöhle befinden sich die Nieren hinter dem Bauchfell und berühren die Rückenmuskulatur. Die Nieren sind von einer Fettschicht umgeben, die sie an Ort und Stelle hält und sie vor physischen Schäden schützt. Die Nieren filtern Stoffwechselabfälle, überschüssige Ionen und Chemikalien aus dem Blut und bilden den Urin.

Harnleiter

Die Harnleiter sind ein Paar Röhren, die den Urin von den Nieren zur Harnblase transportieren. Die Harnleiter sind etwa 10 bis 12 Zentimeter lang und verlaufen auf der linken und rechten Seite des Körpers parallel zur Wirbelsäule. Die Schwerkraft und die Peristaltik des glatten Muskelgewebes in den Wänden der Harnleiter befördern den Urin in Richtung Harnblase. Die Enden der Harnleiter ragen etwas in die Harnblase hinein und werden an der Eintrittsstelle in die Blase durch die ureterovesikalen Ventile verschlossen. Diese Ventile verhindern, dass der Urin zu den Nieren zurückfließt.

Harnblase

Die Harnblase ist ein sackartiges Hohlorgan, das zur Speicherung des Urins dient. Die Harnblase befindet sich entlang der Mittellinie des Körpers am unteren Ende des Beckens. Der aus den Harnleitern in die Harnblase eintretende Urin füllt langsam den Hohlraum der Blase und dehnt ihre elastischen Wände aus. Die Wände der Blase können sich so dehnen, dass sie 600 bis 800 Milliliter Urin aufnehmen können.

Harnröhre

Die Harnröhre ist die Röhre, durch die der Urin von der Blase nach außen gelangt. Die weibliche Harnröhre ist etwa 5 cm lang und endet unterhalb der Klitoris und oberhalb des Scheideneingangs. Bei Männern ist die Harnröhre etwa 8 bis 10 Zentimeter lang und endet an der Spitze des Penis. Die Harnröhre ist auch ein Organ des männlichen Fortpflanzungssystems, da sie die Spermien durch den Penis aus dem Körper befördert.

Der Harnfluss durch die Harnröhre wird durch den inneren und äußeren Harnröhrenschließmuskel kontrolliert. Der innere Harnröhrenschließmuskel besteht aus glatter Muskulatur und öffnet sich unwillkürlich, wenn die Blase einen bestimmten Füllungsgrad erreicht. Die Öffnung des inneren Schließmuskels führt zu dem Gefühl, urinieren zu müssen. Der äußere Harnröhrenschließmuskel besteht aus Skelettmuskeln und kann geöffnet werden, um den Urin durch die Harnröhre fließen zu lassen, oder er kann geschlossen gehalten werden, um das Wasserlassen zu verzögern.

Physiologie des Harnsystems

Aufrechterhaltung der Homöostase

Die Nieren halten die Homöostase mehrerer wichtiger innerer Zustände aufrecht, indem sie die Ausscheidung von Substanzen aus dem Körper kontrollieren.

Ionen

Die Niere kann die Ausscheidung von Kalium-, Natrium-, Kalzium-, Magnesium-, Phosphat- und Chlorid-Ionen im Urin kontrollieren. Wenn diese Ionen eine höhere Konzentration als normal erreichen, können die Nieren ihre Ausscheidung aus dem Körper erhöhen, um sie wieder auf ein normales Niveau zu bringen. Umgekehrt können die Nieren diese Ionen konservieren, wenn sie in niedrigeren als den normalen Konzentrationen vorhanden sind, indem sie die Ionen während der Filtration wieder in das Blut aufnehmen. (Siehe mehr über Ionen.)

pH

Die Nieren überwachen und regulieren den Gehalt an Wasserstoffionen (H+) und Bicarbonat-Ionen im Blut, um den pH-Wert des Blutes zu kontrollieren. H+-Ionen entstehen als natürliches Nebenprodukt des Stoffwechsels von Nahrungsproteinen und sammeln sich mit der Zeit im Blut an. Die Nieren scheiden überschüssige H+-Ionen mit dem Urin aus, um sie aus dem Körper zu entfernen. Die Nieren bewahren auch Bikarbonat-Ionen auf, die als wichtige pH-Puffer im Blut fungieren.

Osmolarität

Die Körperzellen müssen in einer isotonischen Umgebung wachsen, um ihr Flüssigkeits- und Elektrolytgleichgewicht aufrechtzuerhalten. Die Nieren halten das osmotische Gleichgewicht des Körpers aufrecht, indem sie die Wassermenge kontrollieren, die aus dem Blut gefiltert und über den Urin ausgeschieden wird. Wenn eine Person eine große Menge Wasser zu sich nimmt, verringern die Nieren ihre Wasserrückresorption, damit das überschüssige Wasser mit dem Urin ausgeschieden werden kann. Dies führt zur Produktion von verdünntem, wässrigem Urin. Wenn der Körper dehydriert ist, nehmen die Nieren so viel Wasser wie möglich wieder in das Blut auf, so dass hochkonzentrierter Urin voller ausgeschiedener Ionen und Abfallstoffe entsteht. Die Veränderungen in der Wasserausscheidung werden durch das antidiuretische Hormon (ADH) gesteuert. ADH wird im Hypothalamus produziert und von der Hypophysenhinterwand freigesetzt, um dem Körper zu helfen, Wasser zu speichern.

Blutdruck

Die Nieren überwachen den Blutdruck des Körpers, um die Homöostase zu erhalten. Wenn der Blutdruck erhöht ist, können die Nieren dazu beitragen, den Blutdruck zu senken, indem sie das Blutvolumen im Körper reduzieren. Die Nieren sind in der Lage, das Blutvolumen zu reduzieren, indem sie die Rückresorption von Wasser ins Blut verringern und wässrigen, verdünnten Urin produzieren. Wenn der Blutdruck zu niedrig wird, können die Nieren das Enzym Renin produzieren, um die Blutgefäße zu verengen und konzentrierten Urin zu produzieren, so dass mehr Wasser im Blut verbleibt.

Filtration

Im Inneren jeder Niere befinden sich etwa eine Million winziger Strukturen, die Nephrone genannt werden. Das Nephron ist die funktionelle Einheit der Niere, die das Blut filtert und den Urin produziert. Die Arteriolen in den Nieren leiten das Blut zu einem Bündel von Kapillaren, die von einer Kapsel, dem Glomerulus, umgeben sind. Wenn das Blut durch den Glomerulus fließt, wird ein Großteil des Blutplasmas aus den Kapillaren in die Kapsel gedrückt, so dass die Blutzellen und eine kleine Menge Plasma weiter durch die Kapillaren fließen. Das flüssige Filtrat in der Kapsel fließt durch eine Reihe von Röhren, die mit Filterzellen ausgekleidet und von Kapillaren umgeben sind. Die Zellen, die die Röhrchen umgeben, nehmen selektiv Wasser und Substanzen aus dem Filtrat im Röhrchen auf und geben es in den Kapillaren an das Blut zurück. Gleichzeitig werden im Blut befindliche Abfallprodukte in das Filtrat abgegeben. Am Ende dieses Prozesses ist das Filtrat im Tubulus zu Urin geworden, der nur noch Wasser, Abfallstoffe und überschüssige Ionen enthält. Das Blut, das die Kapillaren verlässt, hat alle Nährstoffe und den größten Teil des Wassers und der Ionen, die der Körper zum Funktionieren braucht, wieder aufgenommen.

Speicherung und Ausscheidung von Abfallstoffen

Nachdem der Urin von den Nieren produziert wurde, wird er durch die Harnleiter zur Harnblase transportiert. Die Harnblase füllt sich mit Urin und speichert ihn, bis der Körper bereit ist, ihn auszuscheiden. Wenn das Volumen der Harnblase 150 bis 400 Milliliter erreicht, beginnen sich ihre Wände zu dehnen, und Dehnungsrezeptoren in ihren Wänden senden Signale an das Gehirn und das Rückenmark. Diese Signale führen dazu, dass sich der unwillkürliche innere Harnröhrenschließmuskel entspannt und das Gefühl entsteht, urinieren zu müssen. Das Wasserlassen kann sich verzögern, solange die Blase ihr maximales Volumen nicht überschreitet, aber zunehmende Nervensignale führen zu größerem Unbehagen und Harndrang.

Das Wasserlassen ist der Vorgang, bei dem der Urin aus der Harnblase durch die Harnröhre aus dem Körper entlassen wird. Der Vorgang des Wasserlassens beginnt, wenn sich die Muskeln des Harnröhrenschließmuskels entspannen und der Urin durch die Harnröhre fließen kann. Gleichzeitig mit der Entspannung der Schließmuskeln zieht sich die glatte Muskulatur in den Wänden der Harnblase zusammen, um den Urin aus der Blase auszuscheiden.

Hormonproduktion

Die Nieren produzieren und interagieren mit verschiedenen Hormonen, die an der Steuerung von Systemen außerhalb des Harnsystems beteiligt sind.

Calcitriol

Calcitriol ist die aktive Form von Vitamin D im menschlichen Körper. Es wird in den Nieren aus Vorläufermolekülen gebildet, die durch UV-Strahlung auf der Haut entstehen. Calcitriol wirkt zusammen mit dem Parathormon (PTH), um den Kalziumspiegel im Blut zu erhöhen. Wenn der Kalziumspiegel im Blut unter einen Schwellenwert fällt, setzen die Nebenschilddrüsen PTH frei, das wiederum die Nieren zur Freisetzung von Calcitriol anregt. Calcitriol regt den Dünndarm an, Calcium aus der Nahrung aufzunehmen und in den Blutkreislauf abzugeben. Außerdem regt es die Osteoklasten des Skelettsystems an, die Knochenmatrix abzubauen, um Kalziumionen ins Blut freizusetzen.

Erythropoietin

Erythropoietin, auch als EPO bekannt, ist ein Hormon, das von den Nieren produziert wird, um die Produktion roter Blutkörperchen anzuregen. Die Nieren überwachen den Zustand des Blutes, das durch ihre Kapillaren fließt, einschließlich der Sauerstofftransportkapazität des Blutes. Wenn das Blut hypoxisch wird, d. h. zu wenig Sauerstoff enthält, beginnen die Zellen, die die Kapillaren auskleiden, mit der Produktion von EPO und geben es in den Blutkreislauf ab. EPO gelangt über das Blut in das rote Knochenmark, wo es die blutbildenden Zellen dazu anregt, mehr rote Blutkörperchen zu produzieren. Die roten Blutkörperchen enthalten Hämoglobin, das die Sauerstofftransportkapazität des Blutes stark erhöht und die hypoxischen Bedingungen wirksam beendet.

Renin

Renin ist kein Hormon selbst, sondern ein Enzym, das die Nieren produzieren, um das Renin-Angiotensin-System (RAS) in Gang zu setzen. Das RAS erhöht das Blutvolumen und den Blutdruck als Reaktion auf niedrigen Blutdruck, Blutverlust oder Dehydrierung. Renin wird ins Blut freigesetzt, wo es Angiotensinogen aus der Leber zu Angiotensin I katalysiert. Angiotensin I wird von einem anderen Enzym weiter zu Angiotensin II katalysiert.

Angiotensin II stimuliert mehrere Prozesse, einschließlich der Stimulierung der Nebennierenrinde zur Produktion des Hormons Aldosteron. Aldosteron verändert dann die Funktion der Nieren, um die Rückresorption von Wasser- und Natriumionen in das Blut zu erhöhen, wodurch sich das Blutvolumen vergrößert und der Blutdruck steigt. Die negative Rückkopplung durch den erhöhten Blutdruck schaltet schließlich das RAS aus, um gesunde Blutdruckwerte aufrechtzuerhalten.