Glomerulus: Aufbau und Funktion

Der Glomerulus ist ein zentraler Bestandteil der Nierenfunktion und spielt eine entscheidende Rolle bei der Filtration des Blutes. Die Filtration, die er übernimmt, ist essenziell für die Regulierung des Flüssigkeits- und Elektrolythaushalts sowie für die Entgiftung des Körpers. Dieser Artikel beschreibt den Aufbau sowie die Funktion und geht auf klinische Aspekte ein.

Glomerulus – Definition

Der Glomerulus ist ein kleines Netzwerk aus Kapillaren in der Niere, das in den Nierenkörperchen (Nephronen) liegt und für die Filtration des Blutes zuständig ist, wobei kleinste Stoffe herausgefiltert werden, um den Primärharn zu bilden.

Glomerulus – Aufbau

Die Glomeruli sitzen in der Rinde der Niere, das abführende Tubulussystem der Nephrone erstreckt sich in das Mark und mündet letztendlich über das Nierenbecken und den Harnleiter in die Harnblase.

Ein zuführendes Vas afferens leitet Blut aus den Arterien in das Kapillarknäuel. Dieses Netzwerk an kleinsten Blutgefäßen windet sich um einander und wird von dem Vas efferens wieder verlassen. Um die Kapillare herum legt sich das viszerale Blatt der sogenannten Bowman-Kapsel, das von Podozyten gebildet wird. Dem viszeralen Blatt schließt sich nach außen das parietale an, wobei sich dazwischen ein Raum befindet, in den der Primärharn filtriert wird. Zwischen den Podozyten und dem Kapillarendothel befindet sich eine gemeinsame glomuläre Basalmembran

Podozyten bilden weitreichende Fortsätze über den Kapillaren aus und verbinden sich mit den Sekundärfortsätzen an der glomerulären Basalmembran. Fingerförmig bedecken sie so fast die gesamte Basalmembran.

Schlitzdiaphragma

Zwischen den Enden der Podozytenfortsätze befinden sich sehr kleine Schlitze, die eine Filtration des Blutes ermöglichen. An diesen Stellen ist die Membran der Podozyten mit negativ geladenem Podocalyxin besetzt, was zur schlechteren Filtration von negativ geladener Teilchen führt. Die Schlitze sind von dem Schlitzdiaphragma überbrückt, welches zu einem großen Teil von dem Protein Nephrin aufgebaut ist. Nephrine überlappen von beiden Seiten der Podozytenfortsätze miteinander und bilden dabei Poren, durch die Filtration stattfinden kann.

Der gesamte glomuläre Filter bildet so eine Blut-Harn-Schranke aus, durch die verschiedene Stoffe filtriert werden sollen, Zellen oder Plasmaproteine aber in den Kapillaren gehalten werden. Diese Schranke besteht aus dem Kapillarendothel, der glomulären Basalmembran und den negativ geladenen Podozytenfortsätzen, zwischen denen sich dann das Schlitzdiaphragma befindet.

Juxtaglomerulärer Apparat

An dem Aufbau des juxtaglomerulären Apparats sind drei Zellarten, die dem Glomerulus anliegen, beteiligt. Dieser ist zentral an der Langzeitregulation des Blutdrucks durch das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS) beteiligt, indem in den juxtaglomulären Zellen das Renin gebildet wird. Sie liegen an der Gefäßwand des zuführenden Vas afferens im Glomerulus. Renin ist ein wichtiges Enzym in diesem System der Blutdruckregulation.

Glomerulus – Funktion

Der Glomerulus filtriert das Blut in den Nieren, indem er Wasser und kleine Moleküle aus dem Blutplasma in die Bowman’sche Kapsel abgibt und somit den ersten Schritt der Harnbildung einleitet.

Filtration

Die filtrierten Stoffe gelangen aus den Kapillaren in die Bowman-Kapsel und werden schließlich über die Tubuli in die ableitenden Harnwege geführt. Der zuerst filtrierte Harn wird als Prmimärharn bezeichnet und beträgt etwa 180 Liter am Tag. Dieser Wert gilt für beide Nieren und bestimmt die sogenannte glomuläre Filtrationsrate, die bei 120 Millilitern pro Minute liegt. Entscheidend für den Filtrationsprozess sind die Drücke, die im Kapillarsystem des Glomerulus und in der Bowman-Kapsel vorherrschen. Der Druck sollte also effektiv in den Kapillaren größer sein, um eine Filtration in die Kapsel zu gewährleisten. Im Gefäßsystem spielt der osmotische Druck, der vor allem durch die Plasmaproteine bestimmt wird, ein Rolle. Er hält das Plasmavolumen des Blutes in den Gefäßen, was durch die großen Plasmaproteine wie Albumin ausgeübt wird. Um dennoch das Volumen in die Kapsel zu befördern, muss der kapillare Blutdruck einen gewissen Wert erreichen, damit der effektive Druck in Richtung der Kapsel geht.

Es entsteht ein Ultrafiltrat, in das normalerweise nur Moleküle mit einer maximalen Größe von circa 1,8 Nanometern filtriert werden.

Im abführenden Tubulussystem werden viele Stoffe, wie Zucker oder Proteine wieder zurück in das Blut geführt, da der Körper noch Verwendung dafür hat. Ein Großteil des filtrierten Wassers wird auch wieder zurückgeführt, sodass nur etwa ein Prozent des primäre filtrierten Harns auch tatsächlich als Sekundärharn ausgeschieden wird.

Glomuerulus – Klinik

Klinisch gesehen sind Erkrankungen des Glomerulus von großer Bedeutung, da sie die Filtrationsfunktion der Nieren beeinträchtigen können.

Bei einer Glomerulonephritis werden die Glomeruli so beschädigt, dass sie nicht mehr suffizient ihre Funktion ausüben können und viel unselektiver Stoffe filtrieren. Eine akute Form kann beispielsweise nach Infektionen auftreten, eine chronische Form entwickelt sich über Jahre, zum Beispiel bei zu hohem Blutdruck, der auf die feinen Strukturen wirkt und diese beschädigen kann. Es werden viele Ursachen diskutiert, bei denen unter anderem Infektionen, Autoimmunerkrankungen oder Tumore beteiligt sein sollen.

Aufgrund der erhöhten Durchlässigkeit können oft größere Mengen an Proteinen und Blut im Harn nachgewiesen werden. Eine unbehandelte Glomerulonephritis kann zu einem Nierenversagen führen, bei dem die abnehmende Funktion der Nieren allmählich nicht mehr kompensiert werden kann ist und eventuell durch eine Dialysetherapie ersetzt werden muss.