Blut-Harn-Schranke
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LoslegenSynonyme: glomeruläre Filtrationsbarriere, Filtrationsbarriere
Englisch: glomerular filtration barrier, filtration barrier, blood-urine barrier
Definition
Die Blut-Harn-Schranke ist die Filtrationsschranke innerhalb der Glomeruli der Niere. Sie ermöglicht die selektive Filtration des Blutplasmas zum Primärharn.
Histologie
Die Blut-Harn-Schranke hat einen dreischichtigen Aufbau. Sie besteht aus:
- dem fenestrierten Endothel der Kapillaren,
- der glomerulären Basalmembran (GBM) und
- dem viszeralen Blatt der Bowman-Kapsel.
Fenestriertes Endothel
Das Endothel der Glomeruluskapillaren bildet die erste Schicht der Blut-Harn-Schranke. Die Endothelzellen verfügen über zwei Merkmale, die eine selektive Filterung ermöglichen:
- einen apikalen Besatz negativ geladener Proteoglykane und Glykosaminoglykane (Glykokalyx)
- diaphragmenlose transzytoplasmatische Fenster von etwa 60–80 nm Durchmesser[1]
Glomeruläre Basalmembran
Bei der glomerulären Basalmembran handelt es sich um die verschmolzenen Basallaminae der Podozyten und des Endothels. Sie lässt sich in 3 Schichten unterteilen: Lamina rara externa, Lamina densa und Lamina rara interna. Die Lamina rara externa grenzt an die Podozytenfortsätze an, die Lamina rara interna an die Endothelzellen der Kapillaren. Die Lamina densa befindet sich zwischen diesen beiden Strukturen.
Die glomeruläre Basalmembran bildet die zentrale extrazelluläre Matrixschicht der Filtrationsbarriere und trägt wesentlich zum hydraulischen Widerstand sowie zur Größen- und Formselektivität bei. Heparansulfat verstärkt die negative Ladung der GBM, gilt jedoch nicht als alleinige oder dominante Ladungsbarriere.[2][3]
Viszerales Blatt der Bowman-Kapsel
Das dem Lumen der Bowman-Kapsel zugewandte viszerale Blatt wird von den Podozyten gebildet. Zwischen benachbarten Podozytenfortsätzen liegt der Filtrationsschlitz. In nativer humaner Kryoelektronentomografie betrug seine Breite etwa 44 nm. Das Schlitzdiaphragma ist ein dichtes, fischernetzartiges Nephrin-NEPH1-Geflecht mit Öffnungen von etwa 5 × 5 nm.[4][2] Seine Ausschlussgrenze wird mit 50 bis 70 kDa angegeben. Diese Zahlenangabe ist jedoch eine Vereinfachung, da die Passage der Makromoleküle nicht allein von ihrem Molekulargewicht, sondern auch von ihrer Form, Flexibilität und Ladung abhängt.[2] An ihrer apikalen Membran sind die Podozytenfortsätze von einer anionischen Glykokalyx bedeckt.
Filterfunktion
Die Rückhaltung von Makromolekülen beruht auf dem komplexen Zusammenspiel von Glykokalyx, Endothel, GBM, Podozyten und Schlitzdiaphragma.
Die Blut-Harn-Schranke hält Blutzellen zurück und beschränkt die Filtration von Makromolekülen wie Albumin stark. Sie ist für Albumin jedoch nicht absolut impermeabel: Ein kleiner Anteil gelangt physiologisch in den Primärharn und wird überwiegend im proximalen Tubulus rückresorbiert. Die Permselektivität hängt von Größe, Form, Flexibilität und Ladung der Moleküle sowie vom Zusammenspiel aller Barriereschichten ab.[2]
Klinische Relevanz
Infolge entzündlicher Prozesse (Glomerulonephritis) der Glomeruluskapillaren kann es zu einer Insuffizienz der Blut-Harn-Schranke mit Verlust der negativen Ladungseigenschaften und Porenvergrößerung kommen. Die erhöhte Permeabilität kann zur Filtration von Makromolekülen führen. Dies kann Hämaturie und Albuminurie verursachen und ist mit nephritischen oder nephrotischen Syndromen assoziiert.
siehe auch: Glomerulonephritis
Quellen
- ↑ Finch et al. The unique structural and functional characteristics of glomerular endothelial cell fenestrations and their potential as a therapeutic target in kidney disease. Am J Physiol Renal Physiol. 2023;325(4):F465-F478.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 Ballermann et al. The Glomerular Endothelium Restricts Albumin Filtration. Front Med (Lausanne). 2021;8:766689.
- ↑ Harvey et al. Disruption of glomerular basement membrane charge through podocyte-specific mutation of agrin does not alter glomerular permselectivity. Am J Pathol. 2007;171(1):139-152.
- ↑ Moser et al. The native human glomerulus features a slit diaphragm resembling a densely interwoven fishnet. JCI Insight. 2026;11(1):e200658.