Tubuläre Sekretion organischer Säuren und Basen
- Mechanismus
- Zur Vervollständigung
Der proximale Tubulus holt viele Arzneimittel und Abfallstoffe aus dem Blut und gibt sie in den Urin ab, selbst wenn sie an Proteine gebunden sind.
Auch genannt: OAT- und OCT-Transporter, Sekretion von Arzneimitteln
In 3D ansehen: Nieren (Renes)
Worum es geht
Neben der Filtration sezerniert die Niere im geraden Abschnitt des proximalen Tubulus aktiv organische Anionen und Kationen. Anionen gelangen über OAT1 und OAT3 aus dem Blut in die Zelle und verlassen sie über MRP2/MRP4 und andere ins Lumen; Kationen treten über OCT2 ein und über MATE im Austausch gegen H⁺ aus. Da die Sekretion Moleküle auch dann aufnimmt, wenn sie an Albumin gebunden sind, eliminiert sie Substanzen, die kaum filtriert werden. Gemeinsame Transporter bedeuten, dass Substanzen miteinander konkurrieren: die Grundlage vieler Wechselwirkungen.
Wie es funktioniert, Schritt für Schritt
- Die Na⁺/K⁺-ATPase erzeugt einen Na⁺-Gradienten, der α-Ketoglutarat in der Zelle hoch hält.
- OAT1/OAT3 tauschen dieses α-Ketoglutarat gegen ein organisches Anion aus dem Blut: Das Anion tritt gegen seinen Gradienten ein.
- Das Anion verlässt die Zelle über apikale Transporter (MRP2, MRP4, OAT4) ins Lumen und wird ausgeschieden.
- Kationen treten über OCT2 ein, unterstützt durch das negative Zellinnere, und verlassen die Zelle über MATE1/MATE2-K im Austausch gegen luminales H⁺.
- Indem die Sekretion den freien Anteil aufnimmt, verschiebt sie das Gleichgewicht und setzt mehr Arzneimittel aus der Albuminbindung frei: Sie kann nahezu alles eliminieren, was ankommt.
- Die Transporter sind sättigbar und werden geteilt: Zwei Substanzen derselben Klasse bremsen sich gegenseitig.
The nephron: segments, transporters and diuretics
Na⁺ reabsorbed ≈ 65–70%Water reabsorbed ≈ 65–70%
Proximal tubule
- What it does: Reabsorbs ≈ 65–70% of filtered Na⁺ and water (isosmotically), nearly all glucose and amino acids, ≈ 80% of HCO₃⁻ and most K⁺ and phosphate. Secretes organic acids and bases (many drugs) and makes NH₄⁺ from glutamine.
- Transporters: NHE3 (Na⁺/H⁺) with carbonic anhydrase; SGLT2 (early segment, ≈ 90% of glucose) and SGLT1; NaPi-2a (phosphate); basolateral Na⁺/K⁺-ATPase.
- Hormones: Ang II stimulates NHE3 (more Na⁺ and HCO₃⁻: contraction alkalosis); PTH inhibits NaPi-2a (phosphaturia) and activates 1α-hydroxylase (active vitamin D).
- Drugs: Carbonic anhydrase inhibitors (1), SGLT2 inhibitors (2) and osmotic diuretics (3, with the thin descending limb).
- Disorders: Fanconi syndrome (loses glucose, amino acids, phosphate and HCO₃⁻); type 2 (proximal) renal tubular acidosis; familial renal glucosuria (SGLT2).
- 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)
Die beiden Sekretionssysteme
| System | Eintritt (Blutseite) | Austritt (Lumen) | Beispiele |
|---|---|---|---|
| Organische Anionen | OAT1, OAT3 | MRP2, MRP4, OAT4 | PAH, Penicilline, Furosemid, Thiazide, Methotrexat, NSAR, Urat |
| Organische Kationen | OCT2 | MATE1, MATE2-K | Kreatinin, Metformin, Cimetidin, Trimethoprim, Dopamin |
Klinischer Bezug
- Bei CKD reichern sich urämische organische Anionen an und konkurrieren mit Diuretika um die OAT: Weniger Wirkstoff erreicht das Lumen, was wie eine Diuretikaresistenz aussieht.
- Harnsäure wird sowohl durch Resorption (URAT1) als auch durch Sekretion gehandhabt; Arzneimittel, die dieses Gleichgewicht verschieben, beeinflussen die Gicht.
- Ein leichter Kreatininanstieg nach Beginn mit Trimethoprim kann eher eine blockierte Sekretion als einen Nierenschaden widerspiegeln.
Testen Sie sich
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Warum kann sich die PAH-Clearance dem renalen Plasmafluss annähern, wenn nur etwa 20 % des PAH filtriert werden?
Die proximalen OAT sezernieren fast das gesamte im peritubulären Plasma verbliebene PAH: Filtration und Sekretion zusammen entfernen ≈90 % des angelieferten PAH.
Ein Patient beginnt mit Trimethoprim, und das Kreatinin steigt leicht an, ohne Veränderung von Harnstoff oder Urinmenge. Was erklärt das?
Trimethoprim konkurriert mit Kreatinin um die Sekretion organischer Kationen (OCT2/MATE): Es wird weniger Kreatinin sezerniert, und sein Spiegel steigt ohne Änderung der tatsächlichen GFR.
Warum brauchen Schleifendiuretika die tubuläre Sekretion, um zu wirken?
Sie sind weitgehend an Albumin gebunden und werden kaum filtriert; sie erreichen das Lumen der Schleife über die proximalen OAT, und ihr Angriffspunkt (NKCC2) liegt auf der luminalen Seite.
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Quellen: Gout (StatPearls (NCBI Bookshelf), 2024).
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