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Prinzip der tubulären Transportprozesse
Vergleich von physiologischen und
pathologischen Bedingungen
Folie 2
Gliederung
Physiologisch:
Resorption (am Beispiel von NaCl)
Sekretion (am Beispiel von K und H )
Pathologisch:
Bartter-Syndrom
+ +
Folie 3
Tubulärer Transport (Resorption)
Abb. Schematischer Aufbau eines Nephrons. Taschenlehrbuch Physiologie, Gekle et al, Thieme Verlag Stuttgart
Folie 4
Tubulärer Transport (Resorption)
NaCl bestimmend für Extrazellulärvolumen
keine Sekretion
fraktionelle Ausscheidung < 3%
Resorption findet überall statt
(außer im dünnen absteigenden Teil der Henle-Schleife)
Regulation über: -Variation des Blutflusses
-antinatriuretische Faktoren (RAAS)
-natriuretische Faktoren
(ANP, Dopamin, Prostaglandin E2)
Abb. Schematischer Aufbau eines Nephrons. Taschenlehrbuch Physiologie, Gekle et al, Thieme Verlag Stuttgart
Folie 5
Tubulärer Transport (Resorption)
Proximal T.:
Na:
-Cotransport mit Glukose, AS,
Phosphat, Sulfat
-im Austausch mit H
(NHE3) >50%
=> passiver Einwärtsstrom
Na H
-Cotransport mit 3HCO
(NBC1)
-Na / K - ATPase
=>aktiver Auswärtsstrom
- 3
3HCO3
Na
Na K
Cl Cl
H²O H²O
H²O H²O
Na Na
Glc
-
Cl :
-parazellulär:
• transepitheliales Potenzial
• solvent drag
+
- -
-
+ +
+
+
+
+
+
+
+
Na Glc
+ +
Nach Taschenlehrbuch Physiologie, Gekle et al, Thieme Verlag Stuttgart
Folie 6
Tubulärer Transport (Resorption)
Henle-Schleife:
Abb. Schematischer Aufbau eines Nephrons. Taschenlehrbuch
Physiologie, Gekle et al, Thieme Verlag Stuttgart
Folie 7
Tubulärer Transport (Resorption)
Henle-Schleife:
Na:
-Cotransport über NKCC2
- im Austausch mit H
(NHE3)
Na H
Na
Na
K 2Cl
K
-Na / K - ATPase
+
+ +
+
+
+
+
+
+
+
-
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Folie 8
Tubulärer Transport (Resorption)
Henle-Schleife:
Na:
-Cotransport über NKCC2
- im Austausch mit H
(NHE3)
Na H
Na
Na
K 2Cl
K+
-Na / K - ATPase
Schleifendiuretika
+ + +
+
+
+
+
+
+
+
-
Nach Taschenlehrbuch Physiologie, Gekle et al, Thieme Verlag Stuttgart
Folie 9
Tubulärer Transport (Resorption)
Henle-Schleife:
Na:
-Cotransport über NKCC2
- im Austausch mit H
(NHE3)
-K -Kanal (ROMK)
=>pos. transepi. Potenzial
Na H
Na
Na
K 2Cl
K
K
Na Na
Cl
K
-Na / K - ATPase
Cl :
-transzellulär NKCC2 (apikal)
und ClC-Kanal (basolat.)
+ + +
+
+
+
+
+
+
+
-
+ +
+ +
+
-
-
Folie 10
Tubulärer Transport (Resorption)
Distal T.:
Abb. Schematischer Aufbau eines Nephrons. Taschenlehrbuch Physiologie, Gekle et al, Thieme Verlag Stuttgart
Folie 11
Tubulärer Transport (Resorption)
Distal T.:
NaCl:
-Cotransport mit Cl
(NCC)
Na Cl
K Na
Cl
-Na / K - ATPase
-Cl - Kanal -
+ +
+
+
+
-
-
-
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Folie 12
Tubulärer Transport (Resorption)
Distal T.:
NaCl:
-Cotransport mit Cl
(NCC)
Na Cl
K Na+
Cl-
-Na / K - ATPase
-Cl - Kanal -
Thiaziddiuretika
+ +
+ +
-
-
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Folie 13
Tubulärer Transport (Resorption)
Sammelrohr:
Na:
-über ENaC-Kanal
Na K
Na
Hauptzelle -Na / K - ATPase +
+ +
+
+
+
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Folie 14
Tubulärer Transport (Resorption)
Sammelrohr:
Na:
-über ENaC-Kanal
=>Depolarisation an apik. Membran
=>Triebkraft für apik. K - Ausstrom
durch ROMK
Na K
Na
Hauptzelle
K K
-Na / K - ATPase +
+
+ +
+
+
+
+ +
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Folie 15
Tubulärer Transport (Resorption)
Sammelrohr:
Na:
-über ENaC-Kanal
=>Depolarisation an apik. Membran
=>Triebkraft für apik. K - Ausstrom
durch ROMK
Na K
Na
Hauptzelle
K K
-Na / K - ATPase
Aldosteron, ADH
+
+
+ +
+
+ +
+
+
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Folie 16
Tubulärer Transport (Resorption)
Sammelrohr:
Na:
-über ENaC-Kanal
=>Depolarisation an apik. Membran
=>Triebkraft für apik. K - Ausstrom
durch ROMK
Na K
Na
Hauptzelle
K K
-Na / K - ATPase
Aldosteron, ADH
Cl :
-parazell. durch neg. Potenzial
-transzell. Cl / HCO3 Antiporter
-
+
- Cl - Kanal -
ß-Schaltzelle
-
Cl Cl - -
+ +
Cl -
Cl - HCO3
-
-
+
+ +
+
+
+
Nach Taschenlehrbuch Physiologie, Gekle et al, Thieme Verlag Stuttgart
Folie 17
nur 2% des Gesamtkörperkaliums befinden sich im Extrazellulärraum => trotzdem ist es extrem wichtig das diese 3,5 – 5 mmol/l im Extrazellulärraum streng reguliert werden.
sehr wichtig für Herzrhythmus, neuromuskuläre Aktivität, Gefäßwiderstand, Membranpotenzial,
pH-Wert…
normale Zufuhr (ca. 100mmol/l) werden ca. 80% in Intrazellulärraum verschoben (interne Verteilungsmechanismus über Na / K - ATPase )
Tubulärer Transport (Sekretion K )
+ +
+
Folie 18
nur 2% des Gesamtkörperkaliums befinden sich im Extrazellulärraum => trotzdem ist es extrem wichtig das diese 3,5 – 5 mmol/l im Extrazellulärraum streng reguliert werden.
sehr wichtig für Herzrhythmus, neuromuskuläre Aktivität, Gefäßwiderstand, Membranpotenzial,
pH-Wert…
normale Zufuhr (ca. 100mmol/l) werden ca. 80% in Intrazellulärraum verschoben (interne Verteilungsmechanismus über Na / K - ATPase )
fraktionelle Resorption kann bis auf 98% gesteigert werden und frakt. Ausscheidung bis auf 150 - 200% gesteigert werden => beeinflusst durch Aldosteron, pH-Wert, Harnströmungsgeschwindigkeit)
K ist frei filtrierbar (800mmol K /d) kann also resorbiert und sezerniert werden
Tubulärer Transport (Sekretion K )
+ +
+ +
+
Folie 19
Tubulärer Transport (Sekretion K )
Resorption und Sekretion möglich
• proximaler Tubulus,
• dünnen u. dicken aufsteigenden Teil
der Henle-Schleife
• distalen Tubulus
• Verbindungsstück
• kortikalen Sammelrohr
+
Abb. Schematischer Aufbau eines Nephrons. Taschenlehrbuch Physiologie, Gekle et al, Thieme Verlag Stuttgart
Folie 20
Tubulärer Transport (Sekretion K )
Hauptzelle
α-Schaltzelle
Resorption K H K +
+
+
+
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Folie 21
Tubulärer Transport (Sekretion K )
Hauptzelle
α-Schaltzelle
Resorption K H K
K Na
K K
Na
Sekretion
• Vermehrte Na -Resorption
=> vermehrter K - Sekretion
• K / Cl - Cotransporter?
+
+
+
+
+
+
+ +
+
+
+
-
+
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Folie 22
Tubulärer Transport (Sekretion K )
Resorption und Sekretion möglich
• proximaler Tubulus,
• dünnen u. dicken aufsteigenden Teil
der Henle-Schleife
• distalen Tubulus
• Verbindungsstück
• kortikalen Sammelrohr
• Tubuläre Flussrate => K - Ausscheidung (Gradient)
=> Na - Resorption (Potenzial)
-Angriffsort Diuretika (K -Sparer)
• Hormone (Aldosteron, Kortisol, Adrenalin, ADH)
• Vermehrte K - Aufnahme
• pH-Wert
+
+
+
+
+
Abb. Schematischer Aufbau eines Nephrons. Taschenlehrbuch Physiologie, Gekle et al, Thieme Verlag Stuttgart
Folie 23
Tubulärer Transport (Sekretion K )
Hauptzelle
α-Schaltzelle
Resorption K H K
K+ Na+
K K+
Na
Sekretion
• Vermehrte Na -Resorption
=> vermehrter K - Sekretion
• K / Cl - Cotransporter?
Kalium-Sparer
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
Nach Taschenlehrbuch Physiologie, Gekle et al, Thieme Verlag Stuttgart
Wir
kst
opf
f:
Am
ilor
id
Folie 24
Tubulärer Transport (Sekretion K )
K H K
K Na
K K
Na
+
+
+
+
+
+
+ +
+
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Folie 25
Tubulärer Transport (Sekretion H )
im Stoffwechsel entstandene fixe Säuren müssen ausgeschieden werden (40-60mmol/d)
pH-Wert würde aber bei frei gelösten H absinken auf ca. 1,3 (Harnwege nicht tolerierbar)
Pufferung und indirekte Ausscheidung
Urat, HPO4, Kreatinin Verstoffwechslung von Glutamin zu NH4 und HCO3)
Netto Ausscheidung: Titrierbare Säure + NH4 – HCO3
+
+ - - 2-
- +
+
Folie 26
Tubulärer Transport (Sekretion H )
Transportmechanismen:
apikaler Transport von H :
-über Na / H -Austauscher (NHE3)
im prox. Tub. und dicken aufst. Teil Henle-Schleife
- über H - ATPase im prox. Tub., dicken aufst. Teil
Henle-Schleife und α-Schaltzellen des Sammelrohrs
- über H / K -ATPase im Sammelrohr
+
+
+
Na H
H
+
+
+
+
+
+
+
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Folie 27
Tubulärer Transport (Sekretion H )
Transportmechanismen:
Generierung von HCO3 :
-durch Carboanhydrase katalysiert
CO2 + H2O -> CO2 + OH + H -> HCO3 + H
- CA II im Zytosol des prox. Tub., dicken aufst.
Teil Henle-Schleife, dist. Tubulus,
Schaltzellen des Sammelrohrs
=> Bildung von HCO3 (basolat. resorbiert) u.
H -Sekretion (apikal)
Na H
H
3HCO3
Na
-
3HCO3
OH
H
H2O
CO2 CO2 CO2
-
OH
+
+ + +
+
-
-
-
-
+
+
+ - -
+
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Folie 28
Tubulärer Transport (Sekretion H )
Transportmechanismen:
Resorption von HCO3:
- H raus => auch HCO3 muss raus
(sonst pH-Wert Anstieg)
- durch Na / HCO3 Cotransporter (NBC1)
im prox. Tubulus
- durch Cl / HCO3 Austauscher im dicken
aufst. Teil der Henle-Schleife u. α-Schaltzellen
des Sammelrohres
Na H
H
+
+
+
3HCO3
-
+ Na
-
-
-
- -
+
+
+
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Folie 29
Tubulärer Transport (Sekretion H )
Transportmechanismen:
Generierung und Auscheidung von NH4: - im Plasma existiert fast kein NH4 => von Zellen im prox. Tubulus
gebildet und sezerniert
- NH4 kann als Substrat von NKCC2, NHE3, Na / K -ATPase u.
über ROMK die Zellmembran überqueren
- NH3 ist lipophil und diffundiert über die Membran
-Glutamin Glutamat + NH4
-Glutamat α-Ketoglutarat + NH4
- NH4 wird ausgeschieden
- 2 α-Ketoglutarat zur Herstellung von Glucose (unter Verbrauch von
4H ) + 4OH
-> 4OH + 4CO2 4 HCO3
Glutaminase
Glutamat-DH
Carboanhydrase
+ +
+ +
+
+
+
+
+
-
-
-
+
Folie 30
Tubulärer Transport (Sekretion H )
Transportmechanismen:
Generierung und Auscheidung von NH4:
+
+
+
Na H
H
NH3 NH3
NH4 +
Na +
+
+
Nach Taschenlehrbuch Physiologie, Gekle et al, Thieme Verlag Stuttgart
Folie 31
Erkrankungen
Bartter – Syndrom:
Def.: - autosomal – rezessiv vererbte Erkrankung
- Mutation des Gens das für NKCC2 codiert (dicker aufsteig. Teil d. Henle-
Schleife) -> Typ I
- Typ I – V
Folie 32
Erkrankungen
Bartter – Syndrom:
Symptome:
- Salzappetit
- Hypovolämie => RR
- hypokaliämische Alkalose
durch Aktivierung RAAS
=> Na - Resorption u. K - Sekretion
=> H - Sekretion
Na
K 2Cl
K
Na K
Cl
+
+
+
+
-
+
-
+
+
+
Nach Taschenlehrbuch Physiologie, Gekle et al, Thieme Verlag Stuttgart
Folie 33
Erkrankungen
Bartter – Syndrom:
Symptome:
- Salzappetit
- Hypovolämie => RR
- hypokaliämische Alkalose
durch Aktivierung RAAS
=> Na - Resorption u. K - Sekretion
=> H - Sekretion
- Hyperkalziurie
Na
K 2Cl
K
Na K
Cl
Ca Ca
+
+
+
+
-
+
2+ 2+
-
+
+
+
Nach Taschenlehrbuch Physiologie, Gekle et al, Thieme Verlag Stuttgart
Folie 34
Erkrankungen
Na
K 2Cl
K
Na K
Cl
Ca Ca
Bartter – Syndrom:
Symptome:
- Salzappetit
- Hypovolämie => RR
- hypokaliämische Alkalose
durch Aktivierung RAAS
=> Na - Resorption u. K - Sekretion
=> H - Sekretion
- Hyperkalziurie
+
+
+
+
-
+
2+ 2+
-
+
+
+
Nach Taschenlehrbuch Physiologie, Gekle et al, Thieme Verlag Stuttgart
Folie 35
Erkrankungen
Na
K 2Cl
K
Na K
Cl
Ca Ca
Bartter – Syndrom:
Symptome:
- Salzappetit
- Hypovolämie => RR
- hypokaliämische Alkalose
durch Aktivierung RAAS
=> Na - Resorption u. K - Sekretion
=> H - Sekretion
- Hyperkalziurie
- Muskelschwäche, Kämpfe, Zittern
migräneartige Kopfschmerzen
+
+
+
+
-
+
2+ 2+
-
+
+
+
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Folie 36
Erkrankungen
Bartter – Syndrom:
Therapie: - Infusion von Natrium u. Kalium
- Aldosteronantagonisten
