• zur Regulation des inneren Milieus, (Ionen­ u. Osmoregulation), Exkretion stickstoffreicher Endprodukte
  • wesentlichen Mechanismen der Harnbildung: Ultrafiltration, Sekretion und Resorbtion Primärharn durch Filtration oder Sekretion gebildet

  Haupttypen Tiergruppen
allgemeine Exkretionsorgane kontraktile Vakuole einzellige Eukaryoten
  Nephridialorgane:  
  - Protonephridium (geschlossen) Plathelminthes, Cycloneuralia
  - Metanephridium (offen ended) Annelida
  Antennendrüse Crustacea
  Malpighi-Gefäße Insecta
  Nieren Vertebraten
spezialisierte Exkretionsorgane Kiemen Crustacea, Gnathostomata
  Rektaldrüsen Elasmobranchii
  Salzdrüsen Sauropsida
  Leber Vertebraten
  Darm Insecta

Wirbellose Tiere

exkretionsporus
  • Kontraktiele Vakuole: Bsp. bei Paramecium abgeben von überschüssigem Wasser und Exkretstoffe bei Einzellern erfolgt das auch über die gesamte
  • Zelloberfläche Endoparasiten und marine Eukaryoten besitzen keine kontraktilen Vakuolen ­> keine aktive Osmoregulation möglich

Protonephridien

  • Osmoregulations­ und Exkretionsorgan der Plathelminthen, Nemertinen, Cycloneuralia bei den Larven von Mollusken, Anneliden, Echiuren, Tentaculaten blind endender Kanal, ektodermalem Ursprungs
  • blindes Ende geht in die Terminalzelle über, anderes Ende mündet direkt oder mit vielen weiteren über einen Sammelkanal nach außen im Lumen der Terminalzelle oder Cyrtocyte (Reusengeißelzelle)
  • entspringen Wimperflammen ­> lumenwärts gerichtet ­> Ultrafiltration durch Unterdruck (erzeugt durch Wimpernschlag) ­> Primärharn zusätzlich Exkretion weiterer Stoffe über Kanalwand ins Lumen
  • Resorption von Wasser, Na+ und K+ auch Glucose, Lactat, Aminosäuren können resorbiert werden

Metanephridien

  • Osmoregulations­ und Exkretionsorgan der Anneliden
  • Kanal, beginnt mit offenem Wimperntrichter im Coelom ­> durch Dissepiment (innere Scheidewand zwischen den Segmenten) ins nächste Segment zieht ­> endet im Exkretionsporus nach außen
  • Primärharn durch Ultrafiltration
  • Resorption, Na+ wird aktiv aufgenommen, Cl­ folgt passiv, Glucose, Kreatinin, Aminosäuren ­> hypoosmotischer Endharn ­> Endblase als Sammelbehälter

Sekretionsniere

  • abgewandelte Form der Metanephridien bei Hirudinea (Blutegel)
  • bestehen aus Wimperntrichter, drüsig aufgetriebenen Nephridiallappen mit Zentralkanal und Harnblase
  • KEINE Verbindung zwischen Wimperntrichter und Nephridialkanal Primärharnbildung durch Sekretion
  • lappiger Teil des Nephridiums für Harnbildung zuständig:
    • 3 Kanalsysteme
    • Zentralkanal, Canaliculi,
    • Blutkapillaren
  • Sekretion einer K+ Na+ Cl­ reichen Flüssigkeit in die Canaliculi ­> Primärharn hyperosmotisch ­> Canaliculi
    münden in Zentralkanal ­> Resorbtion ­> Endharn
    (hypoosmotisch) in Harnblase

hypoton: Lösung mit geringerem osmotischen Druck (schwächer konzentriert)
hyperton: Lösung mit höherem osmotischen Druck (stärker konzentriert)
isoton: gleicher osmotischer Druck (gleich konzentriert)

Molluskenniere

  • meist paarigen Exkretionsorgane der Mollusken, abgeleitet von den Metanephridien der Anneliden
  • Primärharn durch Ultrafiltration Wimperntrichter im Perikard (als Coelom aufzufassen) ­> kurzer Renoperikardgang (Ductus renopericardialis) zum Nierensack ­> Ausleitung über Ureter nach außen
  • Gastropoden und Muscheln wird die Hämolymphe durch die Herzwand in den Perikardialraum gefiltert
  • landlebende Lungenschnecken entsteht der Primärharn erst im Nierensack, als Filter dient das gut durchblutete Nierenepithel
  • Cephalopoden : Ultrafiltration in den Peridialdrüsen (2 Anhänge des Kiemenherzes) rhythmische Kontraktion, alternierend zum Kiemenherz ­> Filtrationsdruck 2 laterale, 1 dorsomedianen Nierensack
  • aktive Resorption und Sekretion ­> Endharn
    Nierenepithel permeabel ­> Wasser folgt den resorbierten Ionen (konzentrierter Endharn der terrestrischen Schnecken)
    Nierenepithel impermeabel ­> hypoosmotischer, stark verdünnter Endharn (Muscheln, Süßwasserschnecken)
    bei Schnecken wie Helix ist der Ureter an der Bildung des Endharns beteiligt
    Cephalopoden: Perikardialdrüsen erste Modifikation des Primärharns, Resorbtion in Nierensäcken

Arthropodenniere

  • nur einige Arthropodenarten haben Nieren, die sich von den Metanephridien ableiten lassen
  • höchstens in 2 Körpersegmenten
  • KEINE Verbindung zum Mixocoel, sondern beginnen mit einem Säckchen (Sacculus) = Coelomrest ­> Primärharn durch Ultrafiltration ­> Exkretionskanal ­> Harnblase
  • Bennenung der Nieren (Drüsen) nach Lage:
    • Maxillardrüsen
    • Antennendrüsen
    • Labialdrüsen
    • Coxaldrüsen
  • häufig bei Arthropoden durch Malpighi­Gefäße ersetzt
  • bei Krebsen nach dem Sacculus ein stark zergliederter Hohlraum (Labyrinth) umfangreiche Resorption ­> hypoosmotischer Endharn
  • Spinnen: 2 Exkretionssysteme: anales System (ähnlich Malpighi­Gefäße, aber ENTODERMALEM Ursprung, Exkretion stickstoffhaltiger Endprodukte) und 1­2 Paar Coxaldrüsen (enden an den Coxae der Laufbeine, Wasser­ und Ionenregulation

Malpighi­Gefäße

  • Exkretionsorgane der landlebenden Arthropoden
  • lange, dünne, unverzweigte Darmausstülpungen ­> münden an der Grenze zwischen Mittel­ und Enddarm
  • Anzahl verschieden: 2 bei Dipteren, 150 bei Hymenopteren
  • Arachnida (Spinnentiere) entodermalem Ursprungs
  • Antennata (Insekten) ektodermalem Ursprungs
  • Primärharn durch aktive Sekretion: K+Pumpe an der apikalen Membran transportiert K+ ins Lumen der Malpighi­Gefäße ­> Aminosäuren, Saccharide, Harnstoff folgen passiv dem osmotischen Gradienten
  • Resorbtion im Rektum von K+, Wasser, Aminosäuren, Sacchariden ­> K+ und Wasser werden wieder zur Primärharnbildung verwendet Harn im Rektum sauer (pH 3,5­4,5) ­> Ausfällen der Harnsäure ­> Kristalle zur Wasserersparnis

Wirbeltierniere – allgemeiner Aufbau

  • meist paarig, funktionelle und anatomische Grundeinheit ist das NEPHRON (wahrscheinlich aus Metanephridien­ähnlichen Tubulussystem hervorgegangen) besteht aus blind endenden gewundenen Rohr, am Ende aufgetrieben ­> bildet Bowman­Kapsel ­> ist ein Kapillarknäul eingesenkt (Glomerulus) zusammen bilden sie die Funktionseinheit Maplpighi­Körperchen ­> für Ultrafiltration
  • 3 schichtige Filterbarriere: Kapillarendothel, Basalmembran, Schlitzmembran (von Podocyten der Bowman­Kapsel gebildet)
  • Ultrafiltrat sammelt sich im Lumen der Kapsel ­> Nierentubulus zum ableitenden Sammelrohr Tubulus in verschiedene Abschnitt unterteilt: proximaler und distaler Tubulus bei Säugetieren und Vögeln: zwischen den Nierentubulusabschnitten die Henle­Schleife zur Bildung von hyperosmotischem Harn
  • zusammen mit 5­10 anderen Tubuli endet der distale Teil im Sammelrohr
  • nach Lage 2 Typen von Nephron: juxtamedulläres und corticales Nephron
    juxtamedullär: Glomerulus liegt im inneren Bereich des Cortex, lange Henle­Schleife reicht weit ins Mark
    cortical: im äußeren Cortex, Henle­Schleife reicht nur wenig ins Mark hinein

Blutgefäßsystem der Nieren

  • wird von der Nierenarterie versorgt ­> teilt sich in afferente Arteriolen auf, je eine Arteriole versorgt ein Nephron
  • hoher Druck in den glomerulären Kapillaren, da afferenten arteriolen kurz und weit (­>geringer Widerstand) und die efferenten Arteriolen und die anschließende Vasa recta einen höheren Widerstand darstellen ­> Druck für die Ultrafiltration des Primärharns
  • bei erwachsenen Säugetieren teilen sich die efferenten Arteriolen ein zweites Mal ­> Kapillarnetz umgibt Henle­Schleife
  • bei allen anderen Wirbeltieren zusätzliches renales Pfortadersystem ­> Tubuli werden mit venösem Blut aus dem hinteren Körperabschnitt umspült renales Pfortadersystem wird in der Wirbeltierreihe schrittweise reduziert ­> Säugetieren fehlt es völlig

Urinproduktion

  • Endharn in 3 Schritten:
  • glomeruläre Filtration: Ultrafiltrat in der Bowman­Kapsel
  • tubuläre Resobrtion von bis zu 90% des Wassers, Ionen
  • tubuläre Sekretion durch aktiven Transport
  • glomeruläre Filtrationsrate abhängig vom hydrostatischen Druckunterschied im Lumen der Kapillaren gegenüber der Bowman­Kapsel; kolloidosmotischen Druck durch zurückbleibenden Proteine des Blutplasmas; Eigenschaften des 3 schichtigen Gewebes treibende Kraft ist der Blutdruck
  • Autoregulation der Niere ­> konstanter Kapillardruck durch glatte Muskelzellen, tubuloglomeruläres Feedback, Renin­Angiotensin­Aldosteron­System; sympathisches Nervensystem
  • proximaler Tubulus mit dichtem Bürstensaum ­> Resorption aktiver Transport von Na+ durch Na+/K+­ATPase auf der basolateralen Seite der Epithelzellen ­> für Wasser permeabel ­> Wasser folgt osmotisch ­> Tubulus­ und interstitielle Flüssigkeit ist isoosmotisch
  • sekundär sezernierte H+ Ionen zur Resorption von Bicarbonaten
  • durch U­förmige Henle­Schleife ­> Harn nach Gegenstromprinzip aufkonzentriert