Organe der Ionen und Osmoregulation und Exkretion
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
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
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
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