Juxtaglomerulärer Apparat
von lateinisch: juxta - dicht, daneben; glomerulus - kleines Knäuel
Englisch: juxtaglomerular apparatus
1. Definition
Der juxtaglomeruläre Apparat, kurz JGA, ist ein funktioneller Zellverband innerhalb der Niere, der den Glomeruli der Nierenkörperchen (Malpighi-Körperchen) unmittelbar (lat. juxta) anliegt. Er dient der
- renalen Regulation des Extrazellulärvolumens (EZV) und des Elektrolythaushalts sowie der
- mittelfristigen systemischen Blutdruckregulation.
2. Aufbau
Der juxtaglomeruläre Apparat liegt zwischen dem Gefäßpol des Nierenkörperchens und der Pars recta des distalen Tubulus. Er besteht aus unterschiedlichen Strukturen, die eine funktionelle Einheit bilden:
- Macula densa (lat. Macula - Fleck, densa - dicht)
- extraglomeruläres Mesangium (EGM)
- juxtaglomeruläre Zellen (JG-Zellen)
2.1. Macula densa
Kurz vor dem Übergang der Pars recta in die Pars convoluta des distalen Tubulus liegt die Macula densa. Hier befinden sich ca. 15 bis 20 Zellen, die dem extraglomerulären Mesangium des entsprechenden Nierenkörperchens angelagert sind. Diese Zellen besitzen große Zellkerne, die im Schnittbild dicht nebeneinander angeordnet erscheinen. Durch Interzellularspalten sind die Zellkörper deutlich voneinander abgetrennt.
Die Zellen der Macula densa enthalten eine basolaterale Natrium-Kalium-ATPase und einen luminalen Na-K-2Cl-Cotransporter, der als Chloridsensor fungiert.
2.2. Extraglomeruläres Mesangium
Das extraglomeruläre Mesangium füllt den Raum zwischen der Macula densa und den Glomerulusarteriolen (Vas afferens und Vas efferens) aus. Es beinhaltet ca. 30 relativ platte Zellen, die grundsätzlich denen des Mesangiums gleichen. Sie sind eingebettet in eine basalmembranartige Extrazellulärmatrix. Über Nexus sind sie untereinander sowie mit den juxtaglomerulären Zellen und den glatten Muskelzellen der Glomerulusarteriolen verbunden.
2.3. Juxtaglomeruläre Zellen
Die juxtaglomerulären Zellen sind spezialisierte epitheloide Zellen in der Media des Vas afferens. Sie synthetisieren das Hormon Renin, eine Peptidase, und speichern es in apikalen Sekretgranula. Durch Exozytose wird Renin in das umgebende Interstitium sezerniert. Die granulierten Zellen werden zudem sympathisch innerviert.
3. Funktion
Der juxtaglomeruläre Apparat ist ein Regulationsorgan, das in erster Linie der Homöostase des Extrazellulärvolumens dient. Die tubuläre Natriumresorption ist der entscheidende Parameter, über den sowohl der JGA als auch Adrenalin bzw. Noradrenalin, ANP, ADH und Aldosteron das EZV regulieren.
Im JGA werden verschiedene Informationen integriert. Dazu zählen:
- Signale aus der Macula densa über den Salzgehalt des Tubulusharns
- Informationen über den Blutdruck im Vas afferens
- Signale vom Kreislaufzentrum in der Medulla oblongata, vermittelt über den Sympathikus
Die resultierenden Antworten des JGA sind:
- Vasokonstriktion bzw. Vasodilatation des Vas afferens mit Veränderung von Filtrationsdruck und somit Primärharnbildung
- Änderung in der Abgabe von Renin zur Regulation des EZV und des Blutdrucks
3.1. Tubuloglomeruläres Feedback
Ein Anstieg der Salzkonzentration an der Macula densa führt über den apikalen Na-K-2Cl-Cotransporter zu einem gesteigerten Chlorideinstrom. Über die parakrine Sekretion von ATP bzw. Adenosin soll dies zu einer Vasokonstriktion der afferenten Arteriole führen.[1] Die Folge ist eine Reduktion des Filtrationsdruck und der Primärharnbildung, sodass die Salzkonzentration im zugehörigen Tubulus wieder reduziert wird (tubuloglomeruläres Feedback).
3.2. Renin
Die Ausschüttung von Renin wird durch folgende Signale stimuliert:
- Erniedrigung der Salzkonzentration an der Macula densa - über derzeit (2020) unbekannte Mechanismen
- Abfall des Blutdrucks im Vas afferens, vermutlich über die Barorezeptorfunktion der juxtaglomerulären Zellen
- Anstieg der Sympathikusaktivität, initiiert durch das Kreislaufzentrum in der Medulla oblongata bei Abfall des EZV und des peripheren Blutdrucks, vermittelt über ß1-Rezeptoren
Renin bewirkt über das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System folgende Reaktionen, die zu einer mittelfristigen Erhöhung der Blutdrucks führen:
- Vasokonstriktion mit Erhöhung des totalen peripheren Widerstands
- Stimulation der Natrium-Rückresorption und Kaliumausscheidung
4. Quellen
- ↑ Bell PD, Komlosi P, Zhang ZR. ATP as a mediator of macula densa cell signalling. Purinergic Signal. 2009 Dec;5(4):461-71. doi: 10.1007/s11302-009-9148-0. Epub 2009 Mar 28. PMID: 19330465; PMCID: PMC2776136.