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Ein juxtaglomerulärer Apparat ist ein Verband aus Zellen, der sich in der Niere befindet und eine wichtige Rolle in der Regulation des Extrazellulärvolumens sowie des Blutdruck- und Elektrolythaushalts im menschlichen Körper spielt. Wie er aufgebaut ist und welche Funktionen er genau übernimmt, thematisiert dieser Artikel.
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Juxtaglomerulärer Apparat – Definition
Beim juxtaglomerulären Apparat handelt es sich um einen funktionellen Zellverband, der innerhalb der Niere lokalisiert ist und direkt neben den Glomeruli der Nierenkörperchen liegt. Genauer betrachtet ist er die Kontaktstelle zwischen dem versorgenden Blutgefäß des Glomerulus (Vas afferens) und dem distalen Tubulus.
Glomerulus
Ein Glomerulus ist ein kleines Gefäß- und Nervenknäuel, welches für die Ultrafiltration des Primärharns verantwortlich ist. Daher ist es ein wichtiger morphologischer Bestandteil der Nierenkörperchen.
Juxtaglomerulärer Apparat – Aufbau
Der juxtaglomeruläre Apparat besteht aus den folgenden drei Strukturen, die zusammen eine funktionelle Einheit bilden:
- Macula densa
- extraglomeruläres Mesangium
- juxtaglomeruläre Zellen
Macula densa
Die Macula densa befindet sich am Übergang der Pars recta in die Pars convoluta des distalen Tubulus. Sie ist aus ungefähr 15 bis 20 Zellen aufgebaut, die dem extraglomerulären Mesangium des entsprechenden Nierenkörperchens angelagert sind. Die Zellen zeichnen sich durch große Zellkerne aus und sind dicht nebeneinander angeordnet. Zwischen ihnen liegen Interzellularspalten, die für eine deutliche Abtrennung der Zellkörper voneinander sorgen. Des Weiteren sind die Zellen der Macula densa mit einer basolateralen Natrium-Kalium-ATPase und einem luminalen Na-K-2Cl-Cotransporter ausgestattet. Letzterer dient als Chloridsensor.
Extraglomeruläres Mesangium
Der Raum zwischen der Macula densa und den Arteriolen des Glomerulus (Vas afferens und Vas efferens) wird durch das extraglomeruläre Mesangium ausgefüllt. Dieses besteht aus ungefähr 30 relativ platten Zellen, die im strukturellen Aufbau dem Mesangium gleichen. Die Zellen sind in eine basalmembranartige Extrazellulärmatrix eingebettet und über sogenannte Nexus sowohl untereinander als auch mit den juxtaglomerulären Zellen und den glatten Muskelzellen der Glomerulusarteriolen verbunden.
Juxtaglomeruläre Zellen
Hierbei handelt es sich um spezialisierte epithelartige Zellen, die in der Media des Vas afferens lokalisiert sind. Sie stellen das Hormon Renin her und speichern es in apikalen Sekretgranula. Die Zellen unterliegen einer sympathischen Innervation und geben das Renin durch den Prozess der Exozytose in das umgebende Gewebe ab.
Juxtaglomerulärer Apparat – Funktion
Beim juxtaglomerulären Apparat handelt es sich um ein Regulationsorgan, deren Hauptaufgabe die Regulation des Extrazellulärvolumens ist. Dabei spielt die tubuläre Natriumresorption eine entscheidende Rolle, da über sie sowohl der juxtaglomeruläre Apparat als auch Hormone wie ANP, ADH und Aldosteron das Extrazellulärvolumen regulieren.
Verarbeitete Informationen
Der juxtaglomeruläre Apparat kann folgende Informationen verarbeiten:
- Signale aus der Macula densa, die über den Salzgehalt des Tubulusharns informieren
- Informationen über die Höhe des Blutdrucks im Vas afferens
- Signale vom Sympathikus, der Informationen des Kreislaufzentrums in der Medulla oblongata vermittelt
Auf diese Informationen kann der juxtaglomeruläre Apparat anschließend reagieren, zum Beispiel durch eine Vasokonstriktion beziehungsweise Vasodilatation des Vas afferens mit einer Veränderung des Filtrationsdrucks und somit der Primärharnbildung. Außerdem kann er Änderungen an der Renin-Menge, die abgegeben werden soll, vornehmen und somit ebenfalls das Extrazellulärvolumen und den Blutdruck regulieren.
Tubuloglomeruläres Feedback
Der apikale Na-K-2Cl-Cotransporter ist in der Lage, die Salzkonzentration zu messen und kann so auf eine Veränderung reagieren. Bei einer ansteigenden Salzkonzentration kommt es daher zu einem gesteigerten Chlorideinstrom. Man vermutetet, dass dies über die parakrine Sekretion von ATP bzw. Adenosin zu einer Vasokonstriktion der afferenten Arteriole führen soll. Als Konsequenz stellt sich eine Reduktion des Filtrationsdruck und der Primärharnbildung ein, sodass die Salzkonzentration im zugehörigen Tubulus wieder reduziert wird. Dieser Mechanismus wird als tubuloglomeruläres Feedback bezeichnet.
Ausschüttung von Renin
Die Ausschüttung von Renin wird durch verschiedene Signale stimuliert. Zum einen wird durch eine Erniedrigung der Salzkonzentration an der Macula densa vermehrt Renin ausgeschüttet. Zum anderen sorgt auch ein Abfall des Blutdrucks im Vas afferens für eine gesteigerte Sekretion. Dies wird vermutlich über die Barorezeptorfunktion der juxtaglomerulären Zellen vermittelt. Außerdem kann das Kreislaufzentrum in der Medulla oblongata bei einem Abfall des Extrazellulärvolumens und des peripheren Blutdrucks (die Vermittlung findet über ß1-Rezeptoren statt) den Sympathikus aktivieren, was ebenfalls zu einer vermehrten Ausschüttung von Renin führt.
Renin löst über das sogenannte Renin-Angiotensin-Aldosteron-System dann wiederum folgende Reaktionen, die zu einer mittelfristigen Erhöhung der Blutdrucks führen, aus:
- Vasokonstriktion mit Erhöhung des totalen peripheren Widerstands
- Stimulation der Natrium-Rückresorption und Kaliumausscheidung
- Lüllmann-Rauch, Renate: Taschenlehrbuch Histologie, Thieme (Stuttgart: 6. Auflage, 2019)
- Aumüller, Gerhard et al.: Duale Reihe Anatomie, Thieme (Stuttgart: 5. Auflage, 2020)
