Damit der Körper richtig funktionieren kann, muss er Giftstoffe und andere Abfallstoffe loswerden können. Hier kommen die Nieren ins Spiel. Ihre Hauptaufgabe ist es, das Blut zu filtern und insbesondere unerwünschte Stoffe aus dem Körper zu entfernen.
Der erste Schritt der Blutfiltration findet im Glomerulus statt – einem winzigen Bett aus Kapillaren, das von der Bowman-Kapsel umgeben ist.
Die glomeruläre Filtrationsbarriere besteht aus drei Schichten, die zusammen das Blut in den glomerulären Kapillaren von der Flüssigkeit in der Bowman-Kapsel trennen.
Sie funktionieren wie ein Sieb, das Wasser und einige gelöste Stoffe im Plasma wie Natrium in den Bowman-Raum durchlässt, während negativ geladene Teilchen wie Proteine oder große Teilchen wie rote Blutkörperchen im Blut bleiben.
Die gefilterte Flüssigkeit, die nun als Vorurin bezeichnet wird, verlässt den Bowman-Raum und wandert durch das Nephron.
Das Nephron ist die Grundeinheit der Niere und besteht im Wesentlichen aus einem langen, U-förmig gebogenen Rohr.
Die verschiedenen Abschnitte dieses Röhrchens nehmen Stoffe entweder zurück in den Blutkreislauf auf oder scheiden sie aktiv in das Nephron aus, um sie mit dem Urin auszuscheiden.
Die renale Clearance einer Substanz gibt an, wie schnell eine bestimmte Substanz von der Niere aus dem Plasma entfernt und über den Urin ausgeschieden wird.
Ein Stoff mit einer hohen renalen Clearance bedeutet also, dass er schnell aus dem Blut entfernt wird und andersherum. Es gibt eine Formel, mit der man die renale Clearance für eine Substanz X berechnen kann.
In dieser Formel steht C für die renale Clearance, d.h. das Blutplasmavolumen, das in Minuten von dieser Substanz befreit wird.
C ist gleich der Konzentration der Substanz im Urin x multipliziert mit der Urinflussrate (V), die die Menge des in Minuten ausgeschiedenen Urins darstellt.
All das wird durch die Plasmakonzentration der Substanz x geteilt.
Wenn also die Urinkonzentration hoch, die Plasmakonzentration aber niedrig ist, dann muss das bedeuten, dass viel von der Substanz aus dem Blut entfernt wurde, was zu einer hohen renalen Clearance führt.
In der Regel haben es kleine, ungeladene Substanzen wie Inulin, ein kleines inertes Polysaccharidmolekül, relativ leicht, den Glomerulus zu passieren.
Angenommen, ein Mann scheidet innerhalb von 24 Stunden 2 Liter Urin aus, und seine Plasma-Na+-Konzentration beträgt 145 mEq/L, während seine Urin-Na+-Konzentration 190 mEq/L beträgt.
Mit diesen Informationen berechnen wir seine renale Clearance für Na+. Zunächst müssen wir seine Urinflussrate berechnen, die sich aus dem Urinvolumen geteilt durch die Zeit ergibt. Das ist also: 2000 ml /1440 min = 1,39 ml/min
Da die Urinkonzentration 190 mEq/L beträgt, multiplizieren wir diese mit 1,39 mL/min und dividieren sie durch die Plasmakonzentration, die 145 mEq/L beträgt. Das ergibt 1,43 mL/min, d.h. pro Minute werden 1,43 mL Natrium aus dem Plasma ausgeschieden.
Wir wissen also, wie viel Natrium pro Minute von den Nieren aus dem Plasma ausgeschieden wird, aber wir wissen nicht, ob Natrium von den Nephronen rückresorbiert oder in den Urin ausgeschieden wird. Das liegt daran, dass die Clearance die Summe aller Rückresorptions- und Sekretionsvorgänge für eine Substanz ist. Um genau herauszufinden, wie viel Rückresorption und Sekretion stattfindet, müssen wir es mit Inulin vergleichen.
Inulin ist ein Polysaccharid, das von Pflanzen produziert wird.
Es ist der einzige Stoff, der frei gefiltert und nicht aktiv ausgeschieden oder resorbiert wird.
Wir wissen das, weil die gefilterte Fraktion, also die Menge an Flüssigkeit, die die Nieren erreicht und in die Nierentubuli gelangt, für Inulin die gleiche ist wie für Plasma.
Damit können wir genau abschätzen, wie viel Flüssigkeit aus den glomerulären Nierenkapillaren in das Filtrat gelangt, was auch als glomeruläre Filtrationsrate (GFR) bezeichnet wird.
Vergleicht man die Clearance von Substanz X mit der von Inulin, erhält man das so genannte Clearance-Verhältnis. Dieses kann berechnet werden als die Clearance von Substanz X geteilt durch die Clearance von Inulin.