Harnverdünnung, freies Wasser und osmotische Diurese
- Messung und Interpretation
- Prüfungsrelevanz: mittel
Die Niere kann Wasser ohne Salz ausscheiden (verdünnter Urin) oder es zurückhalten; die Freie-Wasser-Clearance zeigt, in welche Richtung sie arbeitet.
Auch genannt: Freie-Wasser-Clearance, Verdünnungssegment, Polyurie
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Worum es geht
Um überschüssiges Wasser auszuscheiden, trennt die Niere Salz von Wasser im dicken aufsteigenden Schenkel und im distalen Tubulus, die NaCl resorbieren, aber wasserdicht sind: Die Flüssigkeit verlässt sie verdünnt (≈100 mOsm/kg). Ohne ADH lässt das Sammelrohr diesen verdünnten Urin passieren (bis hinab zu ≈50 mOsm/kg). Die Freie-Wasser-Clearance (CH₂O) gibt an, wie viel „reines“ Wasser ausgeschieden (+) oder zurückgehalten (−) wird. Bei der osmotischen Diurese zieht ein nicht resorbierter gelöster Stoff Wasser und Natrium mit sich hinaus.
The nephron: segments, transporters and diuretics
Na⁺ reabsorbed ≈ 25%Water reabsorbed 0%
Thick ascending limb of the loop of Henle
- What it does: Reabsorbs ≈ 25% of filtered Na⁺ but is impermeable to water: the diluting segment (fluid leaves at ≈ 100 mOsm/kg) and the engine of the medullary gradient. The lumen-positive potential drives paracellular Ca²⁺ and Mg²⁺ reabsorption.
- Transporters: Apical NKCC2 (Na⁺-K⁺-2Cl⁻); ROMK recycles K⁺ to the lumen; basolateral ClC-Kb with barttin; claudins 16 and 19 (paracellular path); Ca²⁺-sensing receptor.
- Hormones: ADH (V2) increases NaCl reabsorption; PTH increases Ca²⁺ reabsorption.
- Drugs: Loop diuretics (4): block NKCC2; Na⁺, K⁺, Ca²⁺ and Mg²⁺ are lost (hypokalemia, metabolic alkalosis, hypercalciuria).
- Disorders: Bartter syndrome (like a loop diuretic: hypokalemic alkalosis, hypercalciuria, high renin and aldosterone).
- Glomerulus and arterioles
- Proximal tubule
- Thin descending limb
- Thin ascending limb
- Thick ascending limb
- Distal convoluted tubule
- Collecting tubule and duct
- Juxtaglomerular apparatus (macula densa)
- Cortex
- Medulla
- Interstitial osmolality (≈ 300 → 1200 mOsm/kg)
The nephron: segments, transporters and diuretics
Na⁺ reabsorbed ≈ 2–5%Water reabsorbed variable (ADH)
Collecting tubule and duct
- What it does: Fine tuning: reabsorbs ≈ 2–5% of Na⁺, secretes K⁺ and H⁺ and reabsorbs water as ADH allows (urine from ≈ 50 to ≈ 1200 mOsm/kg). Principal cells handle Na⁺, K⁺ and water; intercalated cells handle acid–base.
- Transporters: Principal: ENaC, ROMK and BK (K⁺ secretion; BK is flow-driven), apical AQP2 (ADH) and basolateral AQP3/4. α-intercalated: H⁺-ATPase and H⁺/K⁺-ATPase (secrete acid). β-intercalated: pendrin (secrete HCO₃⁻). Inner medulla: urea transporters (ADH).
- Hormones: Aldosterone (more ENaC, ROMK, Na⁺/K⁺-ATPase and H⁺-ATPase); ADH via the V2 receptor → cAMP → AQP2 insertion; atrial natriuretic peptide curbs Na⁺ reabsorption.
- Drugs: ENaC blockers (6) and mineralocorticoid receptor antagonists (7): K⁺-sparing (risk of hyperkalemia). V2 receptor antagonists (8, vaptans): aquaretics.
- Disorders: Liddle syndrome (overactive ENaC: hypertension, hypokalemia, low renin and aldosterone); nephrogenic diabetes insipidus (V2 or AQP2, lithium); type 1 distal renal tubular acidosis (H⁺ secretion fails: urine pH > 5.5, hypokalemia, stones) and type 4 (hypoaldosteronism: hyperkalemia); SIADH (excess ADH).
- Glomerulus and arterioles
- Proximal tubule
- Thin descending limb
- Thin ascending limb
- Thick ascending limb
- Distal convoluted tubule
- Collecting tubule and duct
- Juxtaglomerular apparatus (macula densa)
- Cortex
- Medulla
- Interstitial osmolality (≈ 300 → 1200 mOsm/kg)
Gleichungen
- V
- Harnfluss
- Cosm
- osmolare Clearance
Wenn U_{osm} < P_{osm}, dann C_{H2O} > 0.
600 mOsm/Tag ÷ 1.200 mOsm/kg ≈ 0,5 L/Tag obligates Minimum; ÷ 50 ≈ 12 L/Tag Maximum.
Ungefähre Zahlen
| Parameter | Wert | Hinweis |
|---|---|---|
| Minimale Urinosmolalität | ≈50 mOsm/kg | |
| Maximale Urinosmolalität | ≈1200 mOsm/kg | niedriger bei Säuglingen und älteren Menschen |
| Flüssigkeit am Ende des aufsteigenden Schenkels | ≈100 mOsm/kg | immer hypoton |
| Tägliche Ausscheidung gelöster Stoffe | ≈600–900 mOsm | abhängig von der Ernährung (Salz, Protein) |
| Obligates minimales Urinvolumen | ≈0,5 L/Tag |
Ungefähre Werte eines gesunden Erwachsenen in Ruhe; jedes Labor legt eigene Referenzbereiche fest.
Polyurie: Wasser oder gelöste Stoffe
| Typ | Urinosmolalität | CH₂O | Beispiele |
|---|---|---|---|
| Wasserdiurese | Niedrig (< 100–150 mOsm/kg) | Positiv | Primäre Polydipsie, Diabetes insipidus |
| Osmotische Diurese | ≈300 mOsm/kg oder mehr | ≈0 oder negativ | Hyperglykämie, Mannitol, Harnstoff nach Beseitigung einer Obstruktion |
| Inadäquate Antidiurese | Hoch im Verhältnis zum Serumnatrium | Negativ | SIADH |
Klinischer Bezug
- Beim SIADH bleibt der Urin trotz Hyponatriämie konzentriert: CH₂O ist negativ; Flüssigkeitsrestriktion wirkt, und isotone Kochsalzlösung kann sie verschlechtern, wenn der Urin konzentrierter ist als die Infusionslösung.
- Beim Diabetes insipidus geht freies Wasser verloren: verdünnte Polyurie und Hypernatriämie, wenn die Person nicht trinken kann.
- Ältere Menschen, die wenig essen, aber viel trinken (oder viel Bier trinken), scheiden wenig gelöste Stoffe aus: Sie halten selbst bei niedrigem ADH Wasser zurück.
Testen Sie sich
Überlegen Sie die Antwort und tippen Sie dann auf die Frage.
Jemand scheidet 2 mL/min Urin mit 600 mOsm/kg aus, das Plasma hat 300. Wie hoch ist die CH₂O, und was bedeutet sie?
Cosm = 600 × 2 / 300 = 4 mL/min; CH₂O = 2 − 4 = −2 mL/min. Sie ist negativ: Die Niere hält freies Wasser zurück (durch ADH konzentrierter Urin).
Warum verursachen Thiazide häufiger eine Hyponatriämie als Schleifendiuretika?
Sie blockieren den distalen Tubulus (Verdünnungssegment), schonen aber die Schleife und den Markgradienten: Die Niere kann nicht gut verdünnen, unter ADH aber weiterhin konzentrieren, und hält daher Wasser zurück.
Warum kann eine Ernährung mit sehr wenig gelösten Stoffen auch bei supprimiertem ADH eine Hyponatriämie verursachen?
Das maximale Urinvolumen ist gelöste Stoffe ÷ minimale Uosm. Mit beispielsweise 250 mOsm/Tag und 50 mOsm/kg können nur ≈5 L/Tag ausgeschieden werden; wer mehr trinkt, sammelt Wasser an.
Wie unterscheidet die Urinosmolalität eine Polyurie durch osmotische Diurese von einer durch Diabetes insipidus?
Bei osmotischer Diurese liegt der Urin bei oder über 300 mOsm/kg (er transportiert viele gelöste Stoffe); beim Diabetes insipidus ist er sehr verdünnt, unter ≈150 mOsm/kg.
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Die Strukturen der 3D-Anatomie von Durgical, in denen es stattfindet.
Lehrinhalt zur Physiologie; kein Leitfaden für Diagnose oder Behandlung und kein Ersatz für den Rat einer medizinischen Fachperson. Die Werte sind ungefähre Referenzwerte. Ohne Dosierungen.
Quellen: Osmolality Tests: MedlinePlus Medical Test (MedlinePlus, US National Library of Medicine, 2024).
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