Die Rattenniere

1.Einleitung

2.Markroskopische Anatomie

2.1 Versuchsbeschreibung

2.2 Anatomie der Rattenniere

2.2.1 Lage und Nachbarschaftsbeziehungen im Körper der Ratte

2.2.2 Form, Farbe und Größe der Rattenniere

3.Feinbau

3.1 Blutversorgung der Niere

3.2 Aufbau des Nephrons

4.Funktion

4.1 Allgemeine Aufgaben der Niere

4.2Funktion eines Nephrons

5. Messungen der Nieren Leistung

5.1 Die wichtigsten physiologischen Werte der Rattenniere

5.2 Kreatinin-Clearance

Einleitung

Die Ratte ist in der modernen Medizin als Forschungsobjekt unabkömmlich. Mit Hilfe der Rattenniere kann Aufschluss über die physiologische Tätigkeit und die Funktion anderer Säugetiere geschlossen werden. Ein wichtiger Modellversuch ist die isoliert perfundierte Rattenniere. Neben der Beschreibung diese Versuches wird im Artikel die Niere anatomisch und physiologisch näher betrachtet. Dazu werden auch Daten aus einem eigenen Versuch erhoben.

Allgemeines zu Ratte

Lage und Aufbau der Rattenniere

Versuchsbeschreibung

Da in der uns zur Verfügung stehenden Fachliteratur nur unzureichend über die anatomische Lage der Niere berichtet wurde, haben wir uns entschlossen selber diese Vermessungen und Einordnungen an einer Ratte vorzunehmen. Bei dem Versuchstier handelt es sich um eine Farbratte (Rattus norvegicus forma domestica) mit einem Gewicht von 453g. Die Länger der Ratte betrug gemessen vom Kopf bis zum Schwanzansatz 23cm. Das Tier ist männlich und unkastriert und befindet sich in einem sehr guten Ernährungszustand. Die Ratte hatte bis zum Versuchsbeginn freien Zugang zu Futter und Wasser. Das Tier wurde 12.November 2012 im Animarium Kft. erworben. Im Zuge unseres Versuches wurde die Ratte sachgerecht getötet und dann präpariert. Dazu wurde zunächst du Haut an der Linea alba durchtrennt, nach lateral weggezogen und mit Klemmen fixiert. Die Muskulatur der Bauchwand wurde auch an der Linea alba eröffnet und so die musculi rectus abdominis voneinander getrennt und ebenfalls mit Klemmen fixiert. Anschließend wurden die Bauchorgane nach rechts gezogen, um so an die linke Niere zu gelangen. Das selbe Verfahren wurde auch bei der rechten Niere angewandt. Die Niere wurde aus ihrem Fettpolster freipräpariert und anschließend in der ursprünglichen Position im Körper vermessen, genauso wie bei der rechten Niere. Die dabei gemessenen Parameter werden unter 2.2 näher aufgeführt. Nach Beendigung der makroskopischen Untersuchung wurden die Nieren zur genaueren Untersuchung aus der Ratte entnommen.

Anatomie der Rattenniere

Lage und Nachbarschaftsbeziehungen im Körper der Ratte

Der cranialer Rand der Rattenniere befindet sich in Höhe des Rippenbogens und wird von der Leber und Milz begrenzt. Dorsolateral wird sie von der Bauchwand begrenzt. Die Niere liegt bei der Ratte extraperitoneal an der Bauchwand und ist mit Bauchfell überzogen, in ein Fettpolster eingebettet und von einer fibrösen Schicht umhüllt. Caudal wird die Niere von einem Fettpolster eingerahmt, das direkt an die innere Bauchmuskulatur anschließt. Form, Farbe und Größe der Rattenniere Die Form der Niere ist bohnenförmig, ihre Farbe ist weinrot. Die untersuchten Nieren wogen 3g

Feinaufbau der Rattenniere

Die Rattenniere ist eine einfache, glatte unipapillare Niere. Von außen betrachtet können wir einen oberen und unteren Pol, sowie eine Vorder und Rückseite erkennen. An der der Wirbelsäule zugewandten Seite der Niere befindet sich das Nierenhilum, der Nierennabel, an dem die wichtigen Blutgefäße, Nerven und der Ureter ind die Niere ziehen, beziehungsweise aus ihr entspringen. Wie im vorherigen Thema bereits angedeutet liegt die Niere zusammen mit der Nebenniere in einem lockeren Fettgewebskörper, die auch Capsula adiposa genannt wird. Dieser schützt die Niere vor Erschütterungen und Stößen und stabilisiert ihre Lage im Körper. Die Niere selbst ist von einer bindegewebigen Schicht der Capsula fibrosa umgeben. Um die Capsula fibrosa und Capsula adiposa herum liegt die Fascia renalis, die die Aufhängung der Niere an die Bauchwand sicherstellt. Im Schnittbild sind Cortex (Nierenrinde) und Medulla (Nierenmark) bereits deutlich zu erkennen. Im Mark, der Medulla ziehen die Nierenkanäle von der Papille zur Cortex, in der sich die Nierenkörperchen befinden. Die Nierenkörperchen sind die funktionelle Einheit der Niere und ihre Tätigkeit wird näher im Thema Funktion der Rattenniere erläutert. Diese sind als dunkle Punkte auszumachen. In der Mitte des Schnittbildes befindet sich das Nierenbecken (Pelvis renalis). Aus diesem geht der Ureter hervor. Auf weitere Einzelheiten um Aufbau der Niere wird im Thema Funktion der Rattenniere gesondert eingegangen.

Blutversorgung der Niere

Die Niere erhält ihr Blut aus der Arteria renalis, die direkt aus der Aorta abdominalis entspringt. In der Niere teilen sich die Blutgefäße in die Arterien zwischen den Lappen (Aa. Interlobares) die Arterien zwischen den einzelnen Läppchen (Aa. Interlobularis) und den Aa. Arcuatae, die Bogenarterien. Die einzelnen Nierenkörperchen werden über die Vas afferens versorgt. Der venöse Abfluss der Niere beginnt bei den Vas efferens , geht dann über in die Vv. Interlobalis und Vv. Arcuatae um dann über die Vena reanlis in die hintere Hohlvene, die Vena cava caudalis zu münden.

Aufbau des Nephron

Das Nephron ist die funktionelle Einheit der Niere. Es besteht aus dem Nierenkörperchen und dem daran angeschlossenen Tubulussystem. Die Unterteilung des Nephron im Einzelnen schaut wie folgt aus. Das Nierenkörperchen besteht seinerseits wiederum aus dem Glomerulus und der Bowman-Kapsel. Der Nierentubulus besteht aus dem proximalen Tubulus mit seinen Pars convolute und Pars recta, dem Intermediärtubulus mit dem Pars descendens und Pars ascendens und dem distalen Tubulus, der wiederum aus dem Pars recta und dem Pars convoluta besteht. Die geraden Stücke (Partes rectae) des proximalen und distalen Tubulus werden mit dem Intermediärtubulus zusammen als Henle-Schleife bezeichnet. Der distale Tubulus mündet schließlich n das Sammelrohr.

Funktion der Rattenniere

Allgemeiner Überblick Funktion

Die Niere hat im Körper verschiedene Aufgaben. Dazu gehört als erstes die Aufrechterhaltung der Homeostase. Homeastase bedeutet das Aufrechterhalten verschiedener Gleichgewichte im Körper. Hierbei zu nennen sind die Isovolämie, Isotonie, Isoionie und Isohydrie. Zudem ist die Niere auch an der Aufrechterhaltung des Blutdrucks beteiligt. Eine wichtige Aufgabe ist die Ausscheidung harnpflichtiger Substanzen wie Harnsäure, Harnstoff und Keratinin sowie giftiger Substanzen, z.B. Medikamente. Eine weitere Funktion der Niere liegt in der Endokrinologie. Hierbei werden Hormone wie das Erythropoetin abgesondert, welches eine wichtige Rolle in der Blutbildung hat. Zusätzlich wird in der Niere Vitamin D in seine aktivierte Form dem Calcitriol umgewandelt, welches die Kalziumaufnahme steigert und so die Knochenstabilität erhöht. Ein Hormon das den Blutdruck regelt ist das Renin, das einen Prozess in Gang setzt an dessen Ende sich die Gefäße verengen und weniger Wasser und Salze ausgeschieden werden, was den Blutdruck erhöht.

Funktion eines Nephrons

Das Blut gelangt durch die Vas afferens der Arteria interlobularis ins Nephron. Im Blut sind neben den Blutzellen auch andere Stoffe wie Wasser, Salze, Glukose und Giftstoffe enthalten. Das Blut fließt durch das Glomerulum der Bowmankapsel. Die glomeruläre Filtrationsbarriere ist aus den Poren der glomerulären Endothelzellen, der glomerulären Basalmembran und aus den Schlitzen zwischen den Fortsätzen der Podozyten aufgebaut. Wegen der Größe der Poren und der elektrischen Ladungen der einzelnen Elemente besteht eine hohe Permeabilität für Wasser und kleine wasserlösliche Stoffe, aber eine niedrige Permeabilität für Plasmaproteine. Dabei entsteht der sogenannte Primärharn, der in seiner Zusammensetzung stark dem eiweißfreien Primärharn, Makromoleküle sind wie bereits erwähnt auf Grund der kleinen Porengröße nicht vorhanden. Andere enthaltene Stoffe sind hauptsächlich Ionen, Elektrolyte sowie Aminosäuren. Dieser Primärharn fließt nun über die Henlesche Schleife in den distalen Tubulus. Dort wird nun der Salzgehalt des Blutes durch Abgabe von Salzen an das blut eigenstellt. Mit anderen Stoffen wie Glukose wird ähnlich verfahren, zudem weden 99% des Wasser wieder an die Blutbahn abgegeben. Der nun übrige gebliebene Stoff wird als Endharn oder Urin bezeichnet. Er gelangt über das Sammelrohr ins Nierenbecken und von dort über den Urethra in die Blase.

Die wichtigsten physiologischen Werte der Rattenniere

Um Auskunft über die physiologische Tätigkeit der Niere zu erhalten bieten sich mehrere Messmethoden an. Mit diesen Messungen kann so auch der Gesundheitszustand der Ratte ermittelt werden. Die wichtigsten Parameter sind hierbei sind Urinmenge, die Urinkonzentration und die vorhandene Konzentration der harnpflichtigen Stoffe (Kreatinin, Harnstoff, Harnsäure, Kalium) im Blutkreislauf .

Die durchschnittliche abgegebene Urinmenge einen Zeitraum von 24 Stunden bei einer gesunden Ratte beträgt zirka 13cl. Des weiteren wird der renale clearence betrachtet dieser gibt den Grad der Filtrationaktivität der Niere an. Clearnce bezeichnet den Vorgang das eine gewisse Menge Blutplasma von einem Stoff , sei er endogen oder exogen in einem bestimmen Zeitraum vollständig befreit wird d.h. von der Niere gefiltert wird. Es werden dabei ganz gezielt bestimmte Stoffe beobachtet:

• Albumingesamtausscheidung • Proteingesamtausscheidung • Kreatinin-Clearance

Bei einer normalen gesunden Nierenfunktion ergeben sich bei der Ratte folgende Werte:

• Die über den Urin abgegeben Albuminmenge in einem Zeitraum von 24 stunden beträgt 0 mg • Die Proteingesamtausscheidung in einem Zeitraum von 24 stunden beträgt 7 mg • Kreatinin-Clearence beträgt 2,7 ml pro Minute

Die Albuminmenge bezeichnet die Menge die am Tag an Albumin über die Niere ausgeschieden wird. Ist diese Menge zu hoch sprechen wir von Mikroalbumiurie. Dies kann ein Indiz auf verschiedene Erkrankungen, wie beispielsweise Diabetes, Bluthochdruck oder Harnwegsinfekte sein. Die Proteingesamtausscheidung wird über 24 Stunden gemessen. Gibt der Organismus zu viel Proteine über die Harnwege ab, nennt man dieses Phänomen Proteinurie. Das kann Aufschluss auf eine Stoffwechselerkrankung wie Diabetes mellitus oder anderen Erkrankungen wie Amyloidose sein. Auch eine Nierentransplantation könnte eine Proteinurie zur Folge haben

Die Kreatinin-Clearance ist das gebräuchlichste Mittel zur Feststellung der Nierenleistung. Um diesen Wert zu vestehen ist zunächst wichtig etwas über das Keratinin zu wissen. Es ist das Abbauprodukt des Muskelkeratins, welches Energie speichern kann und bei Bedarf freigibt. Mit diesem Wert kann man Rückschlüsse auf die glomeruläre Filtrationsrate (GFR) ziehen. Veränderungen dieses Wertes lassen zum Beispiel auf Niereninsuffizienz, Diabetes mellitus, Hypertonie oder Gicht schließen.

Schlussfolgerung

Die in diesem Artikel beschriebenen Informationen sollen dazu dienen die Rattenniere anatomisch und physiologisch zu verstehen und mit diesem Wissen eigene Versuche durchzuführen.