Renale Säureausscheidung und Ammoniak

Die Niere vervollständigt die Säure-Basen-Homöostase, indem sie filtriertes Bikarbonat zurückgewinnt und die tägliche Netto-Säurelast, die durch den Stoffwechsel entsteht, ausscheidet. Dies geschieht durch die Sekretion von Wasserstoffionen, die im Urin als titrierbare Säure und, am wichtigsten, als Ammonium gepuffert werden, während das bei der systemischen Pufferung verbrauchte Bikarbonat regeneriert wird.

Definition

Die renale Säureausscheidung ist der Prozess, durch den die Niere das Säure-Basen-Gleichgewicht aufrechterhält, indem sie im Wesentlichen das gesamte filtrierte Bikarbonat reabsorbiert, Wasserstoffionen in die Tubulusflüssigkeit sezerniert und Netto-Säure als titrierbare Säure und Ammonium ausscheidet, während Bikarbonat regeneriert wird; Ammoniak (als Ammonium) ist die wichtigste und am besten anpassbare Komponente.

Scope

Das Thema umfasst die proximale Bikarbonatreabsorption, die distale Wasserstoffionensekretion, die beiden Formen der Netto-Säureausscheidung (titrierbare Säure und Ammonium), die renale Ammoniaksynthese und den Transport sowie die Anpassung der Netto-Säureausscheidung an den Säure-Basen-Bedarf. Es wird als Physiologie und nicht als klinische Leitlinie dargestellt.

Core questions

• Wie wird filtriertes Bikarbonat reabsorbiert, und warum scheidet dies an sich keine Säure aus?
• Was sind titrierbare Säure und Ammonium, und warum ist Ammonium die dominierende anpassbare Komponente?
• Wie wird Ammoniak synthetisiert, sezerniert und entlang des Nephrons transportiert?
• Wie erhöht sich die Netto-Säureausscheidung als Reaktion auf eine Säurelast?

Key concepts

• Bikarbonatreabsorption
• Wasserstoffionensekretion
• Titrierbare Säure
• Ammoniumausscheidung
• Renale Ammoniagenese
• Netto-Säureausscheidung
• Bikarbonatregeneration

Key theories

Modell der Netto-Säureausscheidung

Definiert den Beitrag der Niere zum Säure-Basen-Gleichgewicht als die Summe aus titrierbarer Säure und Ammonium im Urin abzüglich des ausgeschiedenen Bikarbonats, wobei die Ammoniumproduktion der Hauptmechanismus ist, durch den die Netto-Säureausscheidung bei einer Säurebelastung erhöht wird.

Mechanisms

Der proximale Tubulus reabsorbiert den größten Teil des filtrierten Bikarbonats durch die Sekretion von Wasserstoffionen, die sich mit luminalem Bikarbonat verbinden, ein Schritt, der Base konserviert, aber an sich keine Säure aus dem Körper entfernt. Neues Bikarbonat wird nur dann gebildet, wenn sezernierte Wasserstoffionen durch Harnphosphat (titrierbare Säure) oder durch Ammoniak gepuffert werden. Ammoniak wird in proximalen Tubuluszellen, hauptsächlich aus Glutamin, synthetisiert, in das Lumen sezerniert und in der Medulla recycelt und konzentriert, bevor es als Ammonium im Sammelrohr eingeschlossen und ausgeschieden wird; für jedes ausgeschiedene Ammonium wird ein Bikarbonat ins Blut zurückgeführt. Da die Ammoniagenese während einer Azidose um ein Vielfaches ansteigen kann, ist die Ammoniumausscheidung der Hauptweg, über den die Niere die Netto-Säureausscheidung erhöht, um eine anhaltende Säurelast zu bewältigen, während die titrierbare Säure durch den verfügbaren filtrierten Puffer begrenzt ist.

Clinical relevance

Eine eingeschränkte renale Säureausscheidung liegt der metabolischen Azidose bei chronischer Nierenerkrankung und den renal-tubulären Azidosen zugrunde, und die Schätzung des Harnammoniums wird bei der Bewertung dieser Störungen verwendet. Dieser Eintrag erklärt die zugrunde liegende Physiologie und gibt keine Dosierungs- oder individualisierten Behandlungsempfehlungen.

Evidence & guidelines

Die Mechanismen der Bikarbonatreabsorption, der Netto-Säureausscheidung und des renalen Ammoniakstoffwechsels sind in physiologischen Übersichten und Lehrbüchern gut etabliert (Weiner und Verlander, 2013; Hamm und Kollegen, 2015; Berend und Kollegen, 2014). Die hier dargestellte Beschreibung ist deskriptive Physiologie und kein klinisches Protokoll.

History

Die Erkenntnis, dass die Ammoniumausscheidung und nicht die freie Wasserstoffionenausscheidung den größten Teil der renalen Säureentfernung ausmacht, ergab sich aus Studien zur renalen Ammoniagenese und zur Harnpufferung im 20. Jahrhundert. Spätere Arbeiten identifizierten die spezifischen Transporter, einschließlich der Rhesus-Glykoproteine, die Ammoniak über renale Epithelien transportieren, und verfeinerten so das molekulare Bild der Regulation der Netto-Säureausscheidung.

Key figures

• I. David Weiner
• Jill W. Verlander
• L. Lee Hamm

Seminal works

• weiner-verlander-2013
• hamm-2015

Frequently asked questions

Warum ist Ammonium so wichtig für die renale Säureausscheidung?

Da die Ammoniakproduktion während einer Azidose um ein Vielfaches gesteigert werden kann, ist die Ammoniumausscheidung der wichtigste anpassbare Weg, über den die Niere die Netto-Säureausscheidung erhöht und Bikarbonat regeneriert, während die titrierbare Säure durch den verfügbaren Puffer begrenzt ist.

Scheidet die Reabsorption von filtriertem Bikarbonat Säure aus?

Nein. Die Reabsorption von filtriertem Bikarbonat konserviert lediglich vorhandene Base; neues Bikarbonat wird nur dann gebildet und Säure entfernt, wenn sezernierte Wasserstoffionen als titrierbare Säure oder Ammonium gepuffert und im Urin ausgeschieden werden.