Die Kommunikation mit der Aussenwelt
findet sowohl über die Sinneswahrnehmungen und motorische Reaktionen,
als auch über die Absoption und Sekretion auf dem Niveau der Epithelien
statt.
Physiologie des Epithelgewebes
Epithelgewebe befindet sich an allen Oberflächen des Körpers,
welche Kontakt mit der Aussen-welt haben. Die Epidermis erlaubt jedoch wegen
ihrer Hornschicht keinen Austausch von Flüssigkeiten (mit Ausnahme
der Schweiss-Sekretion). An allen übrigen Stellen findet ein reger
Austausch statt (Darm, Magen, Niere).
Absorption durch Epithelien
Die spezielle Eigenschaft der Epithelzellen ist ihre funktionelle Polarität.
Der apikale (oder luminale) Teil der Zelle und der basolaterale Teil haben
verschiedene charakteristische Eigenschaften.
Während der luminale Teil über keine Na+-Pumpen verfügt
und eine Ionenpermeabilität aufweist, die verschieden von den übrigen
ist, gleicht der basolaterale Teil den übrigen Zellmembranen.
Wenn die interzellulären Kontakte nur wenig permeabel sind, geschieht
der Flüssigkeits-austausch durch die Zelle. Man spricht von tight Epithelium.
Sind die interzellulären Kontakte sehr permeabel, kann der Austausch
entlang der Zellen von statten gehen; wir sprechen von leaky Epithelium.
Tight Epithelium
= besitzt im Vergleich zum leaky Epithelium keine Zwischenräume, mit
tight junction verbunden
Apikale oder luminale Membran:
- Permeabilität für Natrium ist grösser als für Kalium.
Na+ kommt von da wo der Widerstand am kleinsten ist, also von
der Aussenwelt und wird danach von der Pumpe wieder rausgepumt.
- keine Na+/Ka+-Pumpen
- undurchlässig für Wasser
Baso-laterale Membran:
- Permeabilität für K++ ist grösser als für
Na+
- Na+/Ka+- Pumpen pumpen K+ in
die Zelle, Na+ aus der Zelle. K+ kann diffundieren.
tight junctions:
- undurchlässig für Wasser und Ionen
Im Lumen besitzt die Körperflüssigkeit eine ähnliche Zusammensetzung
wie die des LEC, d.h. eine erhöhte Konzentration von NaCl.
Es ergeben sich daher folgende Phänomene:
- An der luminalen Membran mit erhöhter Na+-Permeabilität
findet eine passive Na+-Diffusion von aussen nach innen statt
(elektrochemischer Gradient !).
- Die Na+-Pumpen transportieren an der Basalmembran 3 Na+
nach aussen und 2 K+ nach innen.
- Wegen der hohen K+-Permeabilität diffundiert das K+
wieder ins LEC (elektrochemischer Gradient).
- Es entsteht folglich ein transepithelialer Na+-Strom von
der Lumenflüssigkeit ins LEC, welcher eine Potentialdifferenz zwischen
der Lumenflüssigkeit und dem LEC verursacht. Die Lumenflüssigkeit
ist ungefähr 30 mV negativer im Vergleich zum LEC.
- Die transepitheliale Potentialdifferenz verursacht einen passiven Cl--Strom
von der Lumenflüssigkeit zum LEC (sekundärer Fluss).
- RESULTAT:
- ein transepithelialer Fluss von NaCl
- eine transepitheliale Potentialdifferenz von ungefähr 30 mV
(stabil)
Der Grund für die Potentialdifferenz ist der aktive transepitheliale
Transport von Na+. Wir haben folglich auch hier einen stationären
Zustand der durch die Na+-Pumpe unter Energieverbrauch aufrecht
erhalten wird.
Das transepitheliale Potential
Beide Membranseiten einer Epithelzelle (apikal und basolateral) besitzen
eine elektrische Potentialdifferenz. Diese ist jedoch nicht gleich gross
auf beiden Seiten.
Auf der basolaterale Seite spielt wegen der hohen K+-Permeabilität
Kalium die dominierende Rolle für das Potential EK. Auf der luminalen
Seite mit hoher Na+-Permeabilität ist das Membranpotential
näher bei ENa. Die transepitheliale Potentialdifferenz entspricht dem
Unterschied der beiden Membranpotentiale.
Pharmakologischer bzw. hormoneller Einfluss auf die Absorption
Der Ionenfluss kann durch gewisse pharmakologische Substanzen beeinflusst
werden.
- Amilorid: hemmt oder verhindert die Na+-Permeabilität
an apikaler Seite;
ist reversibel: kann beigegeben werden und wieder ausgewaschen werden,
Pumpe pumpt schliesslich leer
- Ouabain: hemmt oder blockiert Na+-Pumpe
› NaCl-Fluss wird gestoppt; Substanz bindet sich irreversibel mit
Na+-Pumpe › Absterben
- Aldosteron: öffnet die Na+-Kanäle
in der apikalen Membran und vergrösert die Anzahl der Na+-K+-ATPase
auf der basolateralen Seite › vermehrte Reabsoption
von NaCl in der Niere
Die Regulation von NaCl-Reabsorption durch das Aldosteron ist wichtig für
das Aufrechterhalten des Volumens und der Zusammensetzung des LEC (HOMEOSTASE
!!)
Gründe für Aldosteron-Ueberschuss:
- Na+-Mangel
- K+-Ueberschuss
- kleines LEC
Spironolacton: verursacht eine Verkleinerung der NaCl-Reabsorption
in der Niere und hat einen diuretischen (harntreibenden) Effekt
ADH: = Antidiuretisches Hormon oder Vasopressin. Unter
dem Effekt von ADH wird die luminale Membran durchlässig für Wasser
und reabsorbiert so Wasser (in der Niere). ADH reguliert einen wichtigen
Parameter der Homeostase, d.h. die Osmolalität der Organflüssigkeit
ist.
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