A. Inulin-Clearance – Glomeruläre Filtrationsrate (GFR)

Glomeruläre Filtration und Clearance

A. Inulin-Clearance – Glomeruläre Filtrationsrate (GFR)

Die glomeruläre Filtrationsrate (GFR) ist das Gesamtvolumen der Flüssigkeit, die in einer Zeiteinheit von allen Glomeruli beider Nieren filtriert wird. Normalerweise beträgt sie 120 ml/min pro 1,73 m² Körperoberfläche, was etwa 180 l/Tag entspricht. Dementsprechend passiert das gesamte extrazelluläre Flüssigkeitsvolumen des Körpers (etwa 17 l) etwa 10-mal pro Tag die Nierentubuli. Etwa 99% der GFR werden durch tubuläre Reabsorption wieder in den Extrazellularraum zurückgebracht. Im Durchschnitt entfallen etwa 1% der GFR auf die Exkretion von Wasser, wobei die absolute Wasserexkretion (Urinausscheidung/Zeit = VU) etwa 1-2 l pro Tag beträgt.

Die GFR macht etwa 20% des Nierenplasmaflows (RPF) aus. Die Filtrationsbruchteile (FF) wird als Verhältnis von GFR zu RPF definiert. Die Filtrationsbruchteile erhöht sich unter dem Einfluss von Atriopeptin, einem peptidergen Hormon, das den Widerstand der efferenten Arteriolen (Re) erhöht und gleichzeitig den Widerstand der afferenten Arteriolen (Ra) senkt. Dies erhöht den effektiven Filtrationsdruck in den Glomerulumkapillaren, ohne den Gesamtwiderstand des Nierenkreislaufs wesentlich zu verändern.

Der effektive Filtrationsdruck (Peff) ist die treibende Kraft der Filtration. Peff ist die Differenz zwischen dem Druck in den Glomerulumkapillaren (Pcap ≈ 48 mmHg), dem Druck im Bowman-Raum (Pbow ≈ 13 mmHg) und dem onkotischen Druck des Kapillarblutes (πcap von 25 bis 35 mmHg):

Peff = Pcap – Pbow – πcap (7.6)

Am arteriellen Kapillarende ist Peff = 48 – 13 – 25 = 10 mmHg. Aufgrund der hohen Filtrationsbruchteile nimmt die Proteinkonzentration im Plasma und damit der Wert von πcap in den Glomerulumkapillaren zu, während Peff abnimmt. (Der mittlere effektive Filtrationsdruck Peff wird in der Gleichung [7.7] verwendet.) Somit endet die Filtration (am distalen Kapillarende), wenn πcap auf etwa 35 mmHg ansteigt und Peff auf Null sinkt (Filtrations-Gleichgewicht).

Die GFR ist eine Funktion (Mittelwert für alle Glomeruli) der Filtrationsfläche A (hängt von der Zahl intakter Glomeruli ab) und der hydraulischen Leitfähigkeit k des Glomerulumfilters für Wasser*. Manchmal wird auch der Filtrationskoeffizient Kf = A · k verwendet.

GFR = Peff · Kf, (7.7)

k ist das Wasservolumen, das durch die Einheit der Fläche in der Zeiteinheit bei einer Druckdifferenz von 1 filtriert wird.

B. Clearance unter (1) oder über (2) der Inulin-Clearance

Um die GFR zu messen, wird ein Indikatorstoff in das Blut injiziert und dessen Konzentration im Plasma bestimmt. Der Indikatorstoff muss folgende Anforderungen erfüllen:

• freie glomeruläre Filtration
• Konzentration des Stoffes ändert sich nicht durch Reabsorption oder Sekretion in den Tubuli
• Nicht-Metabolisierung in den Nieren
• Keine Beeinflussung der Nierenfunktion

Diese Bedingungen erfüllt Inulin, das intravenös verabreicht wird. Auch das endogene Kreatinin, das normalerweise im Blut vorkommt, wird verwendet, wenngleich es hierbei Einschränkungen gibt.

Die Menge des pro Zeiteinheit filtrierten Indikators (A) ergibt sich als Produkt seiner Konzentration im Plasma (Pin in g/l oder mol/l) und der GFR in l/min. In der Harnmenge erscheint innerhalb der gleichen Zeit die gleiche Menge des Indikators (Bedingungen 2 und 3, s.o.), die man als Produkt von V·U (l/min) und der Indikatorkonzentration im Harn (Uin in g/l oder mol/l) findet, d.h. Pin · GFR = V·U · Uin oder

GFR = V·U · Uin/Pin (l/min) (7.8)

Der Ausdruck auf der rechten Seite der Gleichung (7.8) wird unabhängig vom untersuchten Stoff als Clearance bezeichnet. Somit charakterisieren die Inulin-Clearance oder die Kreatinin-Clearance die GFR.

Die Clearance ist das absolut freie (gereinigte) Plasmavolumen, das pro Zeiteinheit durch die Niere fließt. Der Ausscheidungsanteil (FE) wird als Verhältnis der Clearance eines Stoffes X zur Inulin-Clearance (Cx/Cin) definiert. Der FE zeigt an, welcher Anteil der filtrierten Menge des Stoffes X über die Nieren ausgeschieden wurde. Wird der Stoff im Tubulus reabsorbiert (z.B. Na+, Cl-, Aminosäuren, Glukose usw.; B1), ist FE < 1, wird er dagegen filtriert und in den Tubuli sekretiert, ist FE > 1 (B2). Für p-Aminohippursäure (PAH) ist die tubuläre Sekretion sehr effektiv, so dass FEpAH = 5 (500%).

Das absolute Ausmaß der Reabsorption und Sekretion eines frei filtrierbaren Nierenstoffes X (mmol/min) ergibt sich als Differenz zwischen der filtrierten Menge (GFR · Px) und der ausgeschiedenen Menge (V·U · Ux) in derselben Zeit, wobei eine positive Zahl eine Netto-Reabsorption und eine negative Zahl eine Netto-Sekretion bedeutet. (Für Inulin wäre das Ergebnis 0.)