Blut-Harn-Schranke

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 2. November 2016
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Unter der Blut-Harn-Schranke versteht der Nephrologe eine Filtrationsschranke, die aus Nierenkörperchen und Bowman-Kapsel besteht. Durch die Permselektivität der Schranke werden Blutproteine nicht von den Nieren ausgefiltert. Bei entzündlichen Prozessen in den Nierenkörperchen kann die Blut-Harn-Schranke gestört sein.

Inhaltsverzeichnis

Was ist die Blut-Harn-Schranke?

Die Blut-Harn-Schranke ist eine dreischichtig aufgebaute Filtrationsschranke. Als Filtermembran löst sie mechanisch Partikel aus einer Suspension. Im Gefäßknäuel der Nieren wird der Primärharn als Ultrafiltrat des Bluts ausgefiltert. Dieser Filterprozess verläuft in den Nierenkörperchen, die von der sogenannten Bowman-Kapsel umschlossen werden.

Die Blut-Harn-Schranke entscheidet, welche Moleküle ausgefiltert werden. Zu diesem Zweck enthält das anatomische System hochspezialisierte Strukturen. Rund 120 Milliliter werden in der Blut-Harn-Schranke pro Minute filtriert. Der Großteil des filtrierten Primärharns wird in den Tubuli der Nieren rückresorbiert.

Pro Tag werden so etwa 1,5 Liter Urin gebildet. Die wichtigste Eigenschaft der Blut-Harn-Schranke ist die Permselektivität. Erst diese Permselektivität stellt sicher, dass die Nieren lediglich Schadstoffe ausfiltern, während im Blut wichtige Proteine wie zum Beispiel Albumin erhalten bleiben.

Anatomie & Aufbau

Die drei Schichten der Blut-Harn-Schranke bestehen aus den Endothelzellen der Kapillaren, dem Gefäßknäuel der Basalmembran und der Bowman-Kapsel. Die erste Schicht enthält zwei selektivitätsfilternde Systeme. Großmolekulare und negativ geladene Proteoglykane sowie Glykosaminglykane sitzen in den Endothelzellen der Kapillaren. In den Interzellulärräumen der Epithelzellen liegen außerdem Poren, deren Durchmesser 50 bis 100 nm entspricht.

Die mechanische Filterbarriere der Blut-Harn-Schranke wird durch das Gefäßknäuel der Basalmembran gebildet. Das dicht gewebte Maschenwerk dieser Barriere ist negativ geladen und nur für Moleküle über 200 kDa durchlässig. Die zytoplasmatischen Fortsätze der Bowman-Kapsel begrenzen die Zellzwischenräume zu 25 nm. Ein proteinerges Schlitzdiaphragma in den Zellzwischenräumen reduziert die Poren auf fünf nm. Dank des Schlitzdiaphragmas können nur Moleküle durch diesen Teil der Blut-Harn-Schranke durchtreten, die ein Gewicht von 70 kDa übersteigen.

Funktion & Aufgaben

Die Blut-Harn-Schranke ist für Blutzellen, anionische Moleküle und Makromoleküle undurchlässig. Diese Undurchlässigkeit ergibt sich aus der Porengröße und der anionischen Ladung. Die Rede ist dabei auch von einer Ladungsselektivität. Die negativen Ladungen verhindern also, dass bei einem ph-Wert von 7,4 negativ geladene Blutproteine des Blutplasma ausgefiltert werden.

Auch eine Größenselektivität liegt für den Filterprozess der Nierenkörperchen vor. Die einzelnen Schichten der Blut-Harn-Schranke sind lediglich für Moleküle bis zu einem Radius von acht Nanometern durchlässig. Diese Größenselektivität wird zusammen mit der Ladungsselektivität auch als Permselektivität der Blut-Harn-Schranke bezeichnet. Durch die Permselektivität der anatomischen Struktur filtert die Schranke also kaum Bestandteile aus, die für den Körper wichtig sind. Albumin ist zum Beispiel das mit wichtigste Plasmaprotein. Aus diesem Grund sollte es nur in geringem Maß ausgefiltert werden. Das Protein hat ein Gewicht von rund 69 kDa und weist negative Gesamtladung auf.

Der Radius dieser Moleküle beträgt etwa 3,5 Nanometer. Daher kann es nur in geringem Maß die Blut-Harn-Schranke durchschreiten und bleibt dem Körper erhalten, statt ausgefiltert zu werden. Für den Filtervorgang ist die Differenz zwischen dem Druck in den Kapillaren und dem Druck in den Bowman-Kapseln alles entscheidend. Diese Druckdifferenz ergibt sich aus dem kolloidosmotischen und hydrostatischen Druck. Während des Gefäßknäuel der Nierenkörperchen durchlaufen wird, bleibt der hydrostatische Druck auf einer gewissen Höhe.

Wegen des Gesamtquerschnitts der parallelen Kapillaren liegt nur geringer Widerstand vor. Das Ultrafiltrat wird auf diese Weise abgepresst. Die Plasmaproteine bleiben stattdessen zurück. Damit steigt die Konzentration der Proteine bei der Passage der Kapillaren Stück für Stück an. Mit der Proteinkonzentration steigt auch der kolloidosmotische Druck. Der effektive Filterdruck sinkt als eine Folge dessen ab und erreicht Null, sobald ein Gleichgewicht der Filtration vorliegt.

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Krankheiten

Die bekannteste Erkrankung im Zusammenhang mit der Blut-Harn-Schranke ist die Glomerulonephritis. Die Glomeruluskapillaren sind bei dieser Erscheinung von Entzündungen betroffen. In einer Folge dessen vergrößern sich die Poren der Filterstruktur und die negative Ladung in allen Schichten der Blut-Harn-Schranke verliert sich. Damit können fortan beliebige Makromoleküle die Schranke passieren.

Die Permselektivität der anatomischen Struktur ist so verloren. Weder der Radius der Moleküle, noch die Ladungseigenschaften sind noch als Filterkriterien gültig. Aus diesem Grund stellt sich eine Hämaturie ein. Das heißt, dass die Patienten Blut im Urin bemerken. Zusätzlich kann eine Albuminurie eintreten. Albumin wird dabei in unnatürlich großen Mengen über den Urin ausgeschieden. In der Regel stellt sich infolge dessen das nephrotische Syndrom ein. Das Eiweiß im Blut ist im Rahmen dieses Syndroms erniedrigt. Die Blutfettwerte erhöhen sich und periphere Ödeme treten auf.

Auch ein nephritisches Syndrom kann infolge der beschriebenen Beschwerden auftreten. Neben Schmerzen an der Flanke liegt dabei erhöhte Gewebsspannung vor. Die Nierenkörperchen können bei entzündlichen Prozessen dauerhaft Schaden nehmen und eine bleibende Niereninsuffizienz hervorrufen. Eine Glomerulonephritis kann sich im Rahmen verschiedener Primärerkrankungen einstellen.

Tumorerkrankungen sind hierbei genauso in Betracht zu ziehen, wie Autoimmunerkrankungen oder Syphilis und HIV. Der Ausbruch einer Glomerulonephritis kann aber auch mit der Einnahme von verschiedenen Medikamenten in Zusammenhang stehen. Neben Gold kann zum Beispiel Penicillamin die entzündlichen Reaktionen der Nierenkörperchen auslösen.

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