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'''Proximale Tubuluszellen''' ({{enS|proximal tubular cells}}, PTC) sind [[Epithelzelle]]n, die in der [[Niere]] den vorderen Teil des [[Nierenkanälchen]]s, den [[Anatomische Lage- und Richtungsbezeichnungen#Anatomische Hauptrichtungen|proximalen]] [[Nierenkanälchen|Tubulus]], bilden. Es handelt sich um hochdifferenzierte [[Zelle (Biologie)|Zellen]], die einschichtig [[isoprismatisch]], teilweise auch [[Würfel (Geometrie)|kubisch]], angeordnet sind.

== Aufbau und Funktion ==
[[Datei:Renal corpuscle.svg|miniatur|Der schematische Aufbau eines [[Nierenkörperchen]]s. In Orange der proximale Tubulus mit den proximalen Tubuluszellen.]]

Im [[Glomerulum]] werden etwa 20 % der einströmenden Blutflüssigkeit – ähnlich wie bei einem Filter – als [[Primärharn]] abgepresst. Pro Tag sind dies bei einem erwachsenen Menschen etwa 150 Liter. Der größte Teil dieser Flüssigkeit (nahezu 99 %) und der darin enthaltenen [[Nährstoff|Nähr-]] und [[Mineralstoff]]e muss dem Körper wieder zugeführt werden, da ein solcher Verlust nicht durch neue Flüssigkeitsaufnahme zu kompensieren wäre. Dies erfolgt durch Rückführung dieser Stoffe ([[Resorption]]) durch die Tubuluszellen in den [[Nephron]]s der Nieren. Bei der Rückführung des Wassers spricht man von einer ''[[Rückresorption]]''; bei den lebensnotwendigen Nähr- und Mineralstoffen von ''Reabsorption''. Neben den für den Körper wertvollen Nähr- und Mineralstoffen werden auch Abfallstoffe wie [[Harnsäure]] und [[Harnstoff]] zunächst rückresorbiert und in einem zweiten Schritt wieder [[Sekretion|sezerniert]] (ausgeschieden).<ref>Manuskript: {{Webarchiv | url=http://www.uniklinikum-giessen.de/med3/studenten/skripte/PathoErnaehr/06-Niere.pdf | wayback=20030718203106 | text=''Die Niere.''}} Universitätsklinikum Gießen, abgerufen am 7. Januar 2010.</ref> Bei Harnstoff wird über den proximalen Tubulus etwa 50 % rückresorbiert<ref>{{Literatur |Autor=Satoshi Kawamura, Juha P. Kokko |Titel=Urea secretion by the straight segment of the proximal tubule |Sammelwerk=[[The Journal of clinical investigation]] |Band=58 |Nummer=3 |Datum=1976-09 |Seiten=604–612 |DOI=10.1172/JCI108507 |PMID=956389 |PMC=333219 |Sprache=en}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=T. Armsen, H. W. Reinhardt |Titel=Transtubular movement of urea at different degrees of water diuresis |Sammelwerk=[[Pflügers Archiv]] |Band=326 |Datum=1971 |Seiten=270–280 |DOI=10.1007/BF00592507 |PMID=5106093 |Sprache=en}}</ref> und über die kortikalen Blutgefäße der ''[[Vena renalis]]'' (Nierenvene) zugeführt.<ref>{{Literatur |Autor=Baoxue Yang, Lise Bankir |Titel=Urea and urine concentrating ability: new insights from studies in mice |Sammelwerk=[[American Journal of Physiology-Renal Physiology]] |Band=288 |Datum=2005 |Seiten=F881–896 |DOI=10.1152/ajprenal.00367.2004 |PMID=15821253 |Sprache=en}}</ref>

An der zum Primärharn gerichteten Seite der proximalen Tubuluszellen befindet sich ein ganzes Netzwerk unterschiedlicher Rezeptoren, ''[[Clathrin|Coated Pits]]'' und [[Endosom]]en. Im Zellinneren findet sich entsprechend eine Vielzahl von späten Endosomen, primären [[Lysosom]]en und Lysosomen. Dichte apikale [[Mikrotubulus|Tubuli]] sind für das Rezeptor-Recycling aus den Endosomen zuständig.<ref name="PMID9496636">{{Literatur |Autor=Erik llsø Christensen, Henrik Birn, Pierre Verroust, Søren K. Moestrup |Titel=Membrane receptors for endocytosis in the renal proximal tubule |Sammelwerk=[[International Review of Cytology]] |Band=180 |Datum=1998 |Seiten=237–284 |DOI=10.1016/s0074-7696(08)61772-6 |PMID=9496636 |Sprache=en}}</ref>

An Rezeptoren befinden sich auf der apikalen Zellmembran der proximalen Tubuluszellen unter anderem [[Folatrezeptor]]en, [[IGF2R]] (''insulin-like growth factor 2 receptor'') und [[M6PR]] (Mannose-6-phosphat-Rezeptor) sowie vor allem [[Cubilin]] und [[Megalin]].<ref name="PMID9496636" /> In der Zellmembran stark exprimiertes [[Aquaporine|Aquaporin 1]], auch CHIP-28 genannt (englisch {{lang|en|''channel-forming integral proteins''}}), ermöglicht einen transzellulären Transport von Wasser.<ref>{{Literatur |Autor=Søren Nielsen, Peter Acre |Titel=The aquaporin family of water channels in kidney |Sammelwerk=[[Kidney International]] |Band=48 |Datum=1995 |Seiten=1057–1068 |DOI=10.1038/ki.1995.389 |PMID=8569067 |Sprache=en}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Ivan Sabolić, Dennis Brown |Titel=Water transport in renal tubules is mediated by aquaporins |Sammelwerk=[[The clinical investigator]] |Band=72 |Datum=1994 |Seiten=698–700 |DOI=10.1007/BF00212993 |PMID=7531521 |Sprache=en}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=E. Marelyn Wintour |Titel=Water channels and urea transporters |Sammelwerk=[[Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology]] |Band=24 |Datum=1997 |Seiten=1–9 |DOI=10.1111/j.1440-1681.1997.tb01775.x |PMID=9043798 |Sprache=en}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Alan S. Verkman |Titel=Mechanisms and regulation of water permeability in renal epithelia |Sammelwerk=[[American Journal of Physiology-Cell Physiology]] |Band=257 |Datum=1989 |Seiten=C837–850 |DOI=10.1152/ajpcell.1989.257.5.C837 |PMID=2688434 |Sprache=en}}</ref>

Sekretion und Resorption in den Nierentubuli verändern den Primärharn. Am Ende des Tubulus wird der [[Urin|Endharn]] über Sammelrohre, [[Nierenbecken]] und [[Harnleiter]] der [[Harnblase]] zugeführt. Das Tubulussystem ist in verschiedene Abschnitte unterteilt, die unterschiedliche Aufgaben haben.

[[Datei:Proximale Tubuluszelle 01.svg|miniatur|Schematische Darstellung einer proximalen Tubuluszelle]]
An der luminalen, das heißt dem Primärharn zugewandten, Seite weisen die Tubuluszellen [[Mikrovilli]] auf. Diese dienen der Vergrößerung der Zelloberfläche und somit dem besseren Stoffaustausch. Die basale Seite weist dagegen eine Faltenstruktur auf. Im [[Zytoplasma]] befinden sich vor allem auf der basalen Seite relativ viele [[Mitochondrium|Mitochondrien]], um ausreichend Energie für die aufwändigen resorptiven Transportvorgänge zur Verfügung zu stellen. Dies ist insbesondere für die [[Adenosintriphosphat|ATP]]-abhängigen [[Natrium-Kalium-Pumpe|Na+/K+-Pumpen]] wichtig.<ref>[http://www.urologielehrbuch.de/nieren_tubuli.html ''Anatomie der Nieren: Tubulussystem des Nephrons.''] nach A. Benninghoff: ''Makroskopische Anatomie, Embryologie und Histologie des Menschen.'' 15. Auflage, Verlag Urban und Schwarzenberg, 1993.</ref> Die Rückresorption ist energetisch recht aufwändig: Pro ATP-Molekül werden lediglich drei Natrium-Ionen aus dem Primärharn durch die Tubuluszellen transportiert.<ref name="urobuch">[http://www.urologielehrbuch.de/nieren_rueckresorption.html ''Anatomie der Nieren: Physiologie (Tubuläre Rückresorption).''] nach A. Benninghoff: ''Makroskopische Anatomie, Embryologie und Histologie des Menschen.'' 15. Auflage, Verlag Urban und Schwarzenberg, 1993.</ref>

Der größte Teil des Sauerstoffverbrauches der Niere erfolgt durch die Tubuluszellen. Dabei benötigt alleine der Transport von Natriumionen, der zu etwa 2/3 im proximalen Tubulus erfolgt, ungefähr 75 Prozent des gesamten verbrauchten [[Sauerstoff]]s.<ref>{{Literatur |Autor=Astrid Wehner |Titel=Cystatin C als klinischer Parameter zur Erfassung der Nierenfunktion beim Hund |Kommentar=Dissertation |Verlag=LMU München |Datum=2008 |DOI=10.5282/edoc.8838 |URN=nbn:de:bvb:19-88384}}</ref>

== Aufgaben ==

=== Tubuloglomerulärer Feedback ===
{{Hauptartikel|Glomeruläres Feedback}}
Das tubuloglomeruläre Feedback schützt das vulnerable Glomerulum des [[Nephron]]s vor Störungen, insbesondere Drucksteigerungen im arterliellen Schenkel.<ref>{{Literatur |Autor=Ioannis Sgouralisa, Anita T. Layton |Titel=Mathematical modeling of renal hemodynamics in physiology and pathophysiology |Sammelwerk=[[Mathematical Biosciences]] |Band=264 |Datum=2015 |DOI=10.1016/j.mbs.2015.02.016 |Sprache=en}}</ref>

=== Mineral- und Wasserresorption ===
Etwa 60 % der über die Glomeruli filtrierten Natrium-, Kalium-, [[Hydrogencarbonate|Hydrogencarbonat-]] und Chlorid-Ionen werden in den proximalen Tubuli resorbiert. Auch Phosphat- und Sulfationen gehören dazu. Ein Teil dieser Stoffe wird durch die Tubuluszellen hindurch (''transzellulär'') resorbiert. Bei Kalium, Chlorid, Calcium oder Harnstoff ermöglicht der Konzentrationsgradient die parazelluläre Diffusion (zwischen den Tubuluszellen) und so die Rückresorption. Beim Wasser genügt bereits der osmotische Druck für die parazelluläre Resorption. Durch den sogenannten ''[[Solvent Drag]]'' werden dabei auch im Wasser gelöste Ionen mit gezogen. Zudem haben die Tubuluszellen keine spezifischen Kaliumtransporter.<ref name="urobuch" /><ref name="Dayal">{{Literatur |Autor=Eileen Dayal |Titel=Charakterisierung des Chemokinrezeptors CXCR3 in humanen proximalen Tubuluszellen der Niere |Kommentar=Dissertation |Verlag=Albert-Ludwigs-Universität |Ort=Freiburg im Breisgau |Datum=2005 |URN=nbn:de:bsz:25-opus-18734}}</ref>

Die Natriumionen werden im [[Membrantransport|Antiport]] mit [[Proton (Chemie)|Protonen]] und im [[Membrantransport|Symport]] mit [[Glucose]], [[Galactose]], [[Aminosäuren]], Phosphat- und Sulfationen, sowie [[Carbonsäuren|Mono-]] und [[Dicarbonsäuren]] aufgenommen. An der basolateralen Seite der Tubuluszellen sorgt die Natrium-Kalium-Pumpe (3 Na+/ 2 K+-ATPase) dafür, dass der Konzentrationsgradient über der Zellmembran erhalten bleibt.<ref name="Dayal" />
Hydrogencarbonationen werden durch die Reaktion mit Protonen in Wasser und [[Kohlenstoffdioxid]] zerlegt und können so passiv zurück diffundieren.<ref name="Dayal" />

=== Glucoseresorption ===
In der gesunden Niere wird von den Tubuluszellen 100 % der Glucose rückresorbiert. Dies geschieht vor allem mit Hilfe der Glucosetransporter [[Natrium/Glucose-Cotransporter 2|SGLT-2]]. Im Gegensatz dazu ist im distalen Tubulus vor allem der Glucosetransporter [[Natrium/Glucose-Cotransporter 1|SGLT-1]] an der Zellmembran [[Genexpression|exprimiert]]. Die Glucosetransporter [[GLUT-2]] und [[GLUT-5]] spielen eine untergeordnete Rolle. Die sogenannte [[Nierenschwelle]] von Glucose liegt bei ca. 180 mg/dl (10 mmol/l) im Serum, da ab dieser Konzentration von Glucose die Sättigung der Systeme, die an der Rückresorption beteiligt sind, erreicht ist. Ab einer Konzentration von 22 mmol/l liegt eine vollständige Sättigung vor und die Glucoseausscheidung über den Urin steigt proportional zur Konzentration im Plasma.<ref>{{Literatur |Autor=Michael Gekle et al. |Titel=Taschenlehrbuch Physiologie |Auflage=2., überarbeitete |Ort=Stuttgart |Datum=2015 |ISBN=978-3-13-144982-5 |Seiten=368}}</ref>

=== Resorption von Aminosäuren, Peptiden und kleinen Proteinen ===
Auch Peptide oder Proteine, die klein genug sind durch das [[Glomerulum]] hindurch in den Primärharn zu gelangen, werden von den Tubuluszellen aufgenommen und komplett katabolisiert. Ein Beispiel hierfür ist das aus 120 [[Aminosäuren]] aufgebaute [[Cystatin C]].<ref>{{Literatur |Autor=Helge Lofberg, Andreas O. Grubb |Titel=Quantitation of gamma-trace in human biological fluids: indications for production in the central nervous system |Sammelwerk=[[Scandinavian Journal of Clinical and Laboratory Investigation]] |Band=39 |Datum=1979 |Seiten=619–626 |DOI=10.3109/00365517909108866 |PMID=119302 |Sprache=en}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Andreas Grubb u. a. |Titel=Serum concentration of cystatin C, factor D and beta 2-microglobulin as a measure of glomerular filtration rate |Sammelwerk=[[Acta Medica Scandinavica]] |Band=218 |Datum=1985 |Seiten=499–503 |DOI=10.1111/j.0954-6820.1985.tb08880.x |PMID=3911736 |Sprache=en}}</ref>

Die [[Membranprotein]]e [[Megalin]] und [[Cubilin]] der proximalen Tubuluszellen spielen bei der Endozytose von Peptiden und Proteinen eine wichtige Rolle. Beide werden an der [[Anatomische Lage- und Richtungsbezeichnungen|apikalen]], zum Primärharn ausgerichteten, Seite exprimiert.<ref>{{Literatur |Autor=Akihiko Saito, Noriaki Iino, Tetsuro Takeda, Fumitake Gejyo |Titel=Role of megalin, a proximal tubular endocytic receptor, in calcium and phosphate homeostasis |Sammelwerk=[[Therapeutic Apheresis and Dialysis]] |Band=11 |Datum=2007 |Seiten=S23–26 |DOI=10.1111/j.1744-9987.2007.00514.x |PMID=17976080 |Sprache=en}}</ref> Nach der endozytotischen Aufnahme werden die Proteine zur [[Proteolyse]] (Abbau) in [[Lysosom]]e und die beiden Rezeptoren wieder an die apikale Seite der Zellmembran transportiert (Rezeptor-Recycling). Ein transzellulärer Proteintransport findet dagegen kaum statt. Die Resorption von Proteinen im proximalen Tubulus ist in einer gesunden Niere sehr effizient, so dass der Endharn des Menschen frei von Proteinen ist.<ref name="PMID19499243">{{Literatur |Autor=Erik Ilsø Christensen, Pierre J. Verroust, Rikke Nielsen |Titel=Receptor-mediated endocytosis in renal proximal tubule |Sammelwerk=[[Pflügers Archiv – European Journal of Physiology]] |Band=458 |Datum=2009 |Seiten=1039–1048 |DOI=10.1007/s00424-009-0685-8 |PMID=19499243 |Sprache=en}}</ref>

Der Megalin-Cubilin-Komplex kann nicht nur Aminosäuren, Peptide und Proteine resorbieren, sondern eine Vielzahl anderer essenzieller Verbindungen, wie beispielsweise [[Vitamine]] oder an [[Plasmaprotein]]e gebundene [[Spurenelement]]e.<ref name="PMID19499243" />

== Krankheiten ==
Die proximalen Tubuluszellen spielen bei einer Reihe von Nierenerkrankungen und -funktionsstörungen eine zentrale Rolle, so beispielsweise bei der [[Proteinurie|glomerulären Proteinurie]] und der [[chronische Transplantatnephropathie|chronischen Transplantatnephropathie]]. Durch Schädigung oder Stimulation der proximalen Tubuluszellen wird eine Reihe von [[Signaltransduktion|Signalkaskaden]] über [[Botenstoff]]e ausgelöst. Dies kann beispielsweise zur Produktion von Proteinen des [[Komplementsystem]]s, von [[Chemokin]]en, [[Zytokin]]en und Komponenten der [[Extrazelluläre Matrix|extrazellulären Matrix]] in den proximalen Tubuluszellen führen. Die lokal erzeugten Botenstoffe können die Schädigung der proximalen Tubuluszellen durch eine verstärkte [[Leukodiapedese|Diapedese (Leukozytenmigration)]], insbesondere von [[Makrophage]]n, [[Granulozyt]]en und [[T-Lymphozyt|T-Zellen]], weiter vorantreiben und zu einer [[Teufelskreis|Abwärtsspirale]] führen. Gerade die Produktion der Chemo- und Zytokine kann durch entzündungsfördernde (proinflammatorische) Prozesse die Nierenfunktion irreversibel beeinträchtigen, was bis zur [[Chronisches Nierenversagen|Niereninsuffizienz]] führen kann. Die gezielte [[Immunsuppression]] der proximalen Tubuluszellen ist ein potenzieller therapeutischer Ansatzpunkt zur Behandlung der genannten Erkrankungen.<ref>{{Literatur |Autor=Mohamed R. Daha, C. van Kooten |Titel=Is the proximal tubular cell a proinflammatory cell? |Sammelwerk=[[Nephrology Dialysis Transplantation]] |Band=15 |Datum=2000 |Seiten=41–43 |DOI=10.1093/ndt/15.suppl_6.41 |PMID=11143986 |Sprache=en}}</ref>

[[Mutation]]en im ''LRP2''-Gen, das für das Membranprotein Megalin [[genetischer Code|kodiert]], können eine Einschränkung der Funktionsfähigkeit dieses Rezeptors bewirken, was zu einer Proteinurie und dem sehr seltenen [[Donnai-Barrow-Syndrom]] führen kann.<ref>{{Literatur |Autor=Sibel Kantarci u. a. |Titel=Mutations in LRP2, which encodes the multiligand receptor megalin, cause Donnai-Barrow and facio-oculo-acoustico-renal syndromes |Sammelwerk=[[Nature Genetics]] |Band=39 |Datum=2007 |Seiten=957–959 |DOI=10.1038/ng2063 |PMID=17632512 |PMC=2891728 |Sprache=en}}</ref>

== Weiterführende Literatur ==

* {{Literatur |Autor=Dennis Brown, Teodor G. Paunescu, Sylvie Breton, Vladimir Marshansky |Titel=Regulation of the V-ATPase in kidney epithelial cells: dual role in acid-base homeostasis and vesicle trafficking |Sammelwerk=[[Journal of Experimental Biology]] |Band=212 |Datum=2009 |Seiten=1762–1772 |DOI=10.1242/jeb.028803 |PMID=19448085 |PMC=2683016 |Sprache=en}}
* {{Literatur |Autor=Usha Panchapakesan, Carol Pollock, Sonia Saad |Titel=Review article: importance of the kidney proximal tubular cells in thiazolidinedione-mediated sodium and water uptake |Sammelwerk=[[Nephrology]] |Band=14 |Datum=2009 |Seiten=298–301 |DOI=10.1111/j.1440-1797.2009.01089.x |PMID=19444964 |Sprache=en}}
* {{Literatur |Autor=Yaeko Motoyoshi |Titel=Megalin contributes to the early injury of proximal tubule cells during nonselective proteinuria |Sammelwerk=[[Kidney International]] |Band=74 |Datum=2008 |Seiten=1262–1269 |DOI=10.1038/ki.2008.405 |PMID=18769366 |PMC=2615689 |Sprache=en}}
* {{Literatur |Autor=Azza A. K. El-Sheikh, Rosalinde Masereeuw, Frans G. M. Russel |Titel=Mechanisms of renal anionic drug transport |Sammelwerk=[[European Journal of Pharmacology]] |Band=585 |Datum=2008 |Seiten=245–255 |DOI=10.1016/j.ejphar.2008.02.085 |PMID=18417112 |Sprache=en}}
* {{Literatur |Autor=Y. J. Lee u. a. |Titel=Regulatory mechanisms of Na(+)/glucose cotransporters in renal proximal tubule cells |Sammelwerk=Kidney International |Band=Supplement 106 |Datum=2007 |Seiten=27–35 |DOI=10.1038/sj.ki.5002383 |PMID=17653207 |Sprache=en}}
* {{Literatur |Autor=Eliza E. Robertson, Gary O. Rankin |Titel=Human renal organic anion transporters: characteristics and contributions to drug and drug metabolite excretion |Sammelwerk=[[Pharmacology & Therapeutics]] |Band=109 |Datum=2006 |Seiten=399–412 |DOI=10.1016/j.pharmthera.2005.07.005 |PMID=16169085 |Sprache=en}}
* {{Literatur |Autor=B. C. Burckhardt, G. Burckhardt |Titel=Transport of organic anions across the basolateral membrane of proximal tubule cells |Sammelwerk=[[Reviews of Physiology, Biochemistry and Pharmacology]] |Band=146 |Datum=2003 |ISBN=978-3-540-00228-4 |Seiten=95–158 |DOI=10.1007/s10254-002-0003-8 |PMID=12605306 |Sprache=en}}

== Einzelnachweise ==
<references />

== Weblinks ==
* [http://www.urologielehrbuch.de/nierenanatomie.html Urologielehrbuch]

[[Kategorie:Niere]]
[[Kategorie:Zelltyp]]
[[Kategorie:Histologie der Harnorgane]]

Proximale Tubuluszelle - Versionsgeschichte

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