Arbeitsblatt: Blutdruckregulation durch die Niere. · 2018. 3. 25. · Eva Lehner-Heiniger 3 Teil 2: Durchblutung und Blutdruckregulation Die Nieren kontrollieren die Flüssigkeitsmenge

FachdidaktikBiologie Arbeitsblatt:BlutdruckregulationdurchdieNiere

Eva Lehner-Heiniger 1

Arbeitsblatt:BlutdruckregulationdurchdieNiere.Teil1:RepetitionAufbauundFunktionderNiere.

Aufgabe1. BeschriftenSiedieAbbildung,beschreibenSieanschliessendineinemkurzenTextdiewichtigstenVorgängeindergesamtenNiere.VerwendenSieinIhremTextalleBegriffe,dieSiezuvorindieAbbildungeingefügthaben.



Aufgabe2. BeschriftenSiedieAbbildungmitdenBezeichnungenderandengekennzeichnetenStellenresorbiertenundsezerniertenStoffe.NehmenSiebeiBedarfdenText1(Anhang)zuHilfe.



Teil2:DurchblutungundBlutdruckregulationDieNierenkontrollierendieFlüssigkeitsmengeimKörper.DieNierensinddieZentralstellederBlutdruckregulationimmenschlichenKörpers.DerBlutdruckhängtengtdamitzusammen,wiegrossdiegesamteBlutmengeist,dieindenBlutgefässenzirkuliert.DieNierensinddieOrganedesKörpers,dasdieFlüssigkeitsmengenreguliert.DaswirktsichnatürlichauchaufdasBlutvolumenaus.DerBlutdruckmusssichinnerhalbengerGrenzenkonstanthalten.DieAufrechterhaltungeinesbestimmtenBlutdruckesistfürdasFunktionierendesmenschlichenOrganismusvonlebenswichtigerBedeutung.IstderBlutdruckzuniedrig,sokanndasBlutmöglicherweisenichtalleOrganeerreichen.DiesewerdendannnichtausreichendmitSauerstoffundNährstoffenversorgt.DieFolgewäreeineFunktionseinschränkung,OrganversagenoderderTod(beispielsweisebeieinemSchock).ÜberschreitetderBlutdruckeinebestimmteGrenze,schädigtdieszuerstdieGefässeundanschliessenddieOrganeselbst(wiebeieinemSchlaganfall)DerBlutdruckmussdeshalbinnerhalbengerGrenzenkonstantgehaltenwerden.

Aufgabe3. Druckregulationa) ÜberlegenSiesich,wiederDruckinnerhalb

einesSchlauchserhöhtwerdenkann.GehenSiebeiIhrenÜberlegungenvoneinemGartenschlauchaus:DurchwelchezweiverschiedenenAktionenkönnenSiedenDruckimGartenschlaucherhöhen?

b) WasbedeutendiesebeidenMechanismenbezogenaufdenBlutdruckimmenschlichenKörper?

c) WelcheFunktionübtindiesemZusammenhangdieNiereaus?

Aufgabe4. BlutdruckregulationanderNiereLesenSiedenText2«Niere–AufbauundFunktion»,erstellenSieanschliessendeinconceptmapzurhormonollenBlutdruckregulationanderNiere.



Text1:



Text2:Niere-AufbauundFunktionNephronesetzensichauseinemGlomerulumunddemTubulusapparatzusammen.EineinzelnesGlomerulumbestehtauseinerafferentenArterioleundeinerefferentenArteriole.DieBowmanKapselumschliesstjeweilseinGlomerulum.DurchdieBowman-KapselwirddasBlutausdenzuführendenGefässschlingenalsUltrafiltratabgepresst.DasUltrafiltratgelangtdannindenproximalenTeildesTubulusapparats.WährenddasUltrafiltratdieweiterenTeiledesTubulussystemsdurchläuft(absteigenderundaufsteigenderSchenkelderHenleschleife,distalerTubulus)werdenWasser,sowieElektrolyteundGlucose,PhosphatundAminosäurenrückresorbiert.Medikamente,AbfallproduktedesStoffwechselswiez.B.HarnstoffundüberschüssigesWasserundElektrolytewerdeneliminiert.DieKontaktstellezwischenderafferentenArterioleunddemEndstückdesaufsteigendenSchenkelsderHenle-SchleifenenntmanjuxtaglomerulärenApparat(JXA).ErdientderSteuerungdesWasser-undElektrolythaushaltsunddamitdesBlutdrucks.ErbestehtausdreiTeilen:1. Maculadensa(ZylinderepithelzellendesTubulus),2. reninbildendenmyoepithelialenZelleninderWanddesVasafferens3. extraglomerulärenMesangiumzellen.

DerdistaleTubulussetztkurzhinterderMaculadensaan.DiehohentubulärenZellenderMaculadensamessendenNatrium-undChlorid-Ionen-KonzentrationsgradientenzwischenBlutundUrin.IstdieChloridkonzentrationimUrinhoch,wirdAdenosinausgeschüttet,welchesdurchVasokonstriktiondesVasafferenszueinerVerminderungderGlomerulärenFiltrationsrate(GFR)undsomitauchdesHarnflussesinderHenle-Schleifeführt.IstdieNatriumkonzentrationimUrinunterhalbdesphysiologischenWertes,wirdausdenmyoepithelialenZellendesVasafferensReninindasBlutfreigesetzt.EineKaskadevonimweiterenVerlaufgenauererläutertenSchrittenführtsozueinemsystemischenAnstiegdesBlutdrucks,zueinerSteigerungderGFRundzueinemgesteigertenVolumenvonPrimärharn.

Abbildung1:Nierenkörperchen(Glomerulus)SchematischeDarstellungeinesangeschnittenenNierenkörperchens.DieKomponentendesJuxtaglomerulärenApparatessindfarblichhervorgehoben.(ausFallerA.,Schünke,M.,DerKörperdesMenschen,Thieme,2008)



DievonallenGlomerulibeiderNierengebildeteFiltratmengeproMinutewirdalsglomeruläreFiltrationsrate(GFR)bezeichnet.ZurAufrechterhaltungderHomöostasemussdieGFRmöglichstkonstantgehaltenwerden.LiegtdieGFRzuhoch,durchläuftdasUltrafiltratdasTubulussystemzuschnell,umdievollständigeRückresorptionzuermöglichen,undsogehendieseSubstanzeninderHarnausscheidungverloren.LiegtdieGFRzuniedrig,werdenSubstanzennurunzureichendausgeschieden.DieAufrechterhaltungderGFRwirdüberdenPlasmaflussindenafferentenundefferentenArteriolenundüberdieverfügbareFiltrationsoberflächereguliert.DieGFRwirdüberdreiMechanismenkontrolliert:RenaleSelbstregulierung:1. myogeneSelbstregulierungderafferentenArteriolen,tubuloglomeruläresFeedback,2. NervaleInnervationund3. AngiotensinIIundANP.1.3.2Renin-Angiotensin-Aldosteron-System(RAAS)ReninwirdalsenzymatischinaktiveVorstufe(Prorenin)vondenEpitheloidzellendesJXAsynthetisiertundinSpeichergranulaverpackt.DieExozytoseausdenSpeichergranulawirdaufbestimmteReizehineingeleitet.DieseReizesind:1.Adrenalinviaβ-Adrenorezeptoren2.niedrigerChloridgehaltimHarngemessenvonTubuluszellenderMaculadensa3.niedrigerBlutdruckgemessenvonBarorezeptorenimVasafferens4.niedrigeDurchblutungderNierenkörperchen5.verminderteGFR.→Reninwirdalsoimmerdannfreigesetzt,wennderBlutdruckabfälltund/odereinVerlustvonBlutvolumenauftritt.

Abbildung2:AktivierungskaskadeundWirkungendesReninAngiotensinAldosteronSystems(RAAS).

DieAusschüttungvonReninwirddurchdasatrialenatriuretischePeptid(ANP)gehemmt.ANPwirdvonZellenimrechtenVorhofdesHerzensfreigesetzt,sobalddieserdurcheinerhöhtesBlutvolumengedehntwird.AusserdembewirkteinedirekteRückkopplungsschleifedurchAngiotensinIIdieAusschüttungvonANP.ReninisteineProtease,welchedasinderLebergebildeteAngiotensinogeninAngiotensinIumwandelt.Durchdasmembrangebundene,v.a.inEndothelzellenundglattenMuskelzellenderLunge,aberauchderNierevorkommendeAngiotensinConvertingEnzyme(ACE)wirdAngiotensinI



durchdieAbspaltungvonzweiweiterenAminosäurenindiewirksameFormAngiotensinIIumgewandelt.DieWirkungenvonAngiotensinIIimOrganismuswerdendurchdieRezeptorenAT1(beiNagetierenundMenschengibtesdieRezeptorenAT1aundAT1b)undAT2,welchezuden„seven-transmembranen“Rezeptorengezähltwerden,vermittelt.ImMenschenwirdderAT1-RezeptoranderNiere,demHerzen,denBlutgefässen,derNebenniereundderLeberexprimiert.DerAT1-RezeptoristinersterLiniefürdiebekanntenWirkungenvonAngiotensinIIverantwortlich.DieblutdruckregulatorischenWirkungenvonAngiotensinIIumfassen:1. StarkeVasokonstriktionderperipherenGefässe,wasdirektzueinerErhöhungdes

Blutdruckesführt,2. VasokonstriktionderVasaefferentiainderNiereunddadurchAufrechterhaltungder

glomerulärenFiltrationbeiverminderterNierendurchblutung,3. FreisetzungvonADHausderHypophyse,welcheszueinervermindertenWasseraus-

scheidungdurchdieNierenführt,undimZNSeinenvermehrtenSalzhungerundDurst-gefühlauslöst,

4. FreisetzungvonAldosteronausderNebennierenrinde.AlleKomponentendesRenin-Angiotensin-SystemskommenimPlasma,sowielokalimGewebevor.DasMineralokortikoidAldosteronwirdinderNebennierenrindeausCholesteringebildet.AngiotensinIIkommteineentscheidendeRollebeiderBiosynthesevonAldosteronzu,daesdieBereitstellungdesCholesterolsausCholesterolesterndurchdieCholesteroleseter-Hydrolaseermöglicht.AnderNierewirktAldosteronübervermehrtenEinbauvonendothelialenNatriumkanälen(EnaC)indieHauptzellendesdistalenTubulusapparatunddeskortikalenSammelrohrsundfördertsodenRücktransportvonNatriumundWasserausdemUrininsBlut.HierdurchsteigenderKochsalzgehaltdesBlutesunddasBlutvolumenundsomitauchderBlutdruck.MitdergesteigertenNatriumretentionkommteszueinergesteigertenAusscheidungvonKalium-,Wasserstoff-undAmmoniumionen,sowiezueinerAbnahmederKaliumkonzentrationimPlasma.



LösungsvorschlägeAufgabe1:

Die Nierenarterie versorgt die Niere mit sauerstoffreichem Blut. In der Niere geht die Nierenarterie in feinste Kapillaren über, in denen der Stoffaustausch stattfindet und das Blut gereinigt wird. In der Nierenrinde wird das Blut in den Nierenkörperchen (Glomeruli) der Nephrone gefiltert. Der dabei entstehende Primärharn wird ins Nierenmark geleitet. In den kegelförmigen Gewebestrukturen des Nierenmarks, den Nierenpyramiden, wird der Primärharn durch verschiedene Transportprozesse konzentriert. Nährstoffe, Elektrolyte und Wasser gelangen über die Nierenknälchen der Nephrone zurück ins Blut. Im Nierenbecken wird der Sekundärharn (Urin) gesammelt und über den Harnleiter abtransportiert. Die Nierenvene transportiert das gefilterte Blut wieder aus der Niere heraus. Die gesamte Niere ist von einer bindegewebigen Kapsel (Nierenkapsel) umgeben.



Aufgabe2:

Aufgabe3:a) ZusammendrückenderÖffnungàerhöhterDruck(Schlauchspritztweiter).Aufdrehen

derWasserzufuhr:mehrWasseràerhöhterDruckb) ImHinblickaufdenBlutdruckbedeutetdas:JekleinerderDurchmesserderBlutgefässe

undjegrösserdasimKreislaufbewegteBlutvolumen,umsohöheristderBlutdruck. c) HormonelleWirkung(v.a.AngiotensinII)aufGefässdurchmesser:AngII↑führtzueiner

Vasokonstrikiton:Blutdruck↑.AusgehendvonderNa+KonzentrationimBlutistdieNiereauchanderRegulationdesBlutvolumensbeteiligt:Ausscheidung(resp.Rückresorption)vonNa+führtzueinerWasserausscheidung(resp.Wasserretention).

ZentralerSteuerungsmechanismusistder"Renin-Angiotensin-Aldosteron-Mechanismus".



Aufgabe4:

DieQuellenangabenfindensichimDokument:BlutgefässederNiere–Korrosionspräparat

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