Bau und Durchblutung der Niere

Ein 71-jähriger Mann mit langjährigem Hochdruck wird nach einer Aortenoperation beatmet geführt. Der mittlere arterielle Druck liegt bei 68 mmHg, das Noradrenalin ist niedrig dosiert, die Bilanz ist deutlich positiv, der zentrale Venendruck beträgt 18 mmHg. Die Urinausscheidung fällt, das Kreatinin steigt. Zwei Vorschläge stehen im Raum: mehr Volumen oder ein höherer Zieldruck. Beide Vorschläge betreffen dieselbe Größe, nämlich den Druck, der über das glomeruläre Filter abfällt, und beide können richtig oder falsch sein. Welcher zutrifft, entscheidet sich an der Frage, ob der Zufluss zu schwach oder der Abfluss zu hoch ist. Die Schwelle, ab der aus einer Funktionsänderung ein akutes Nierenversagen wird, liegt niedrig: ein Kreatininanstieg um mindestens 0,3 mg je Deziliter in 48 Stunden, das 1,5-Fache des Ausgangswerts in sieben Tagen oder eine Urinausscheidung unter 0,5 ml je Kilogramm und Stunde über sechs Stunden.¹

Die Niere ist dafür ein besonders lehrreiches Organ. Sie erhält etwa ein Fünftel des Herzzeitvolumens, verbraucht insgesamt nur wenig Sauerstoff und hat dennoch einen Abschnitt, in dem der Sauerstoffpartialdruck dauerhaft so niedrig liegt wie nirgends sonst. Sie ist das einzige Organ mit zwei regelbaren Widerständen in Reihe und einem Kapillarbett dazwischen, weshalb Durchblutung und Filtration getrennt steuerbar sind. Und sie liegt in einer festen Kapsel im Retroperitoneum, sodass jeder Anstieg des venösen oder des intraabdominellen Drucks unmittelbar auf ihre Perfusion durchschlägt. Aus diesen drei Eigenheiten lässt sich fast jede perioperative Nierenschädigung erklären.

Im Längsschnitt zeigt die Niere zwei deutlich unterschiedene Zonen. Die Rinde liegt außen, enthält alle Glomeruli und die gewundenen Anteile der Tubuli und ist reichlich durchblutet. Das Mark liegt innen und ist in Pyramiden gegliedert, deren Spitzen als Papillen in die Nierenkelche ragen; es enthält die geraden Tubulusabschnitte, die Schleifen und die Sammelrohre. Vom Rand der Pyramiden ziehen Markstrahlen in die Rinde hinein, zwischen ihnen liegen die Rindenlabyrinthe. Die Einteilung ist nicht nur anatomisch: Sie trennt den Ort der Filtration von dem Ort der Harnkonzentrierung, und sie trennt eine gut durchblutete von einer knapp versorgten Zone.

Funktionelle Einheit ist das Nephron, und jede Niere enthält davon etwa eine Million. Es beginnt mit dem Glomerulus in seiner Kapsel, geht in den proximalen Tubulus über, taucht als Schleife in das Mark ab, kehrt als dicker aufsteigender Schenkel zurück, passiert am eigenen Glomerulus die Macula densa und mündet über den distalen Tubulus und das Verbindungsstück in das Sammelrohr. Diese Rückkehr zum Ausgangspunkt ist kein Zufall der Faltung, sondern die anatomische Voraussetzung der tubuloglomerulären Rückkopplung.

Es gibt zwei Bauformen. Der weit überwiegende Teil sind kortikale Nephrone, deren Glomerulus in der äußeren Rinde liegt und deren Schleife nur kurz in das äußere Mark reicht. Der kleinere Teil sind juxtamedulläre Nephrone, deren Glomerulus an der Grenze zum Mark liegt und deren Schleife tief bis in die Papille hinabzieht, begleitet von haarnadelförmigen Gefäßen, den Vasa recta. Nur die langen Schleifen können mit ihrem Gegenstromprinzip den osmotischen Gradienten des Marks aufbauen, der von der Rinde zur Papille auf ein Mehrfaches der Plasmaosmolalität ansteigt. Die kurzen Schleifen nutzen diesen Gradienten, erzeugen ihn aber nicht. Daraus folgt unmittelbar, warum die Fähigkeit zur Harnkonzentrierung an einer Minderheit der Nephrone hängt und warum sie unter allen Nierenfunktionen als erste verloren geht: Schon eine mäßige Schädigung des Marks oder eine Störung der Vasa recta senkt die maximale Urinosmolalität, während Filtration und Ausscheidung noch normal erscheinen. Der Aufbau des Gradienten selbst wird in der Einheit zur Harnkonzentrierung dieser Kachel behandelt.

Für die Praxis heißt das: Werten Sie eine verminderte Urinkonzentrierung als frühes und empfindliches Zeichen, nicht als Nebensache. Ein Patient, dessen Urinosmolalität auch nach mehreren Stunden ohne Zufuhr nicht über den Plasmawert steigt, hat eine Funktionsstörung, auch wenn Kreatinin und Ausscheidungsmenge normal sind. Bestimmen Sie in dieser Lage die Urinosmolalität zusammen mit dem Urinnatrium, bevor Sie einen Volumenbolus geben. Erkennen Sie den Fehler daran, dass eine große Urinmenge als gute Nierenfunktion gedeutet wird, obwohl der Urin so dünn ist wie Wasser.

Das Filter des Glomerulus besteht aus drei hintereinander liegenden Schichten, und jede hat eine eigene Aufgabe. Innen liegt das fenestrierte Endothel, dessen Poren ohne Diaphragma offen stehen und deshalb sehr hohe Filtrationsraten erlauben; überzogen ist es von einer dichten, stark negativ geladenen Glykokalix. Darauf folgt die glomeruläre Basalmembran, ein Geflecht aus Kollagen des Typs IV, Laminin und Proteoglykanen mit reichlich Heparansulfat, das die mechanische Festigkeit liefert und ebenfalls negativ geladen ist. Außen liegen die Podozyten, deren Fußfortsätze wie die Finger zweier Hände ineinandergreifen; zwischen ihnen spannt sich die Schlitzmembran mit Nephrin und Podocin als tragenden Bausteinen. Sie ist die eigentliche Feinsiebung.

Zwei Eigenschaften bestimmen, was durchgeht. Die erste ist die Größe: Kleine Moleküle passieren frei, mit zunehmendem Molekülradius fällt die Filtrierbarkeit steil ab, und oberhalb eines bestimmten Radius geht praktisch nichts mehr durch. Albumin mit rund 69 Kilodalton liegt genau im Übergangsbereich, wäre nach der Größe allein also teilweise filtrierbar. Die zweite Eigenschaft ist die Ladung: Weil alle drei Schichten negativ geladen sind, werden Anionen elektrostatisch abgestoßen. Albumin ist bei physiologischem pH negativ geladen, und aus dieser Abstoßung stammt der größte Teil seines Rückhalts. Zwei Stoffe gleicher Größe verhalten sich deshalb völlig verschieden, je nach Ladung, und die Barriere ist keine reine Porensiebung, sondern ein Ladungsfilter.

Daraus folgt die klinische Bedeutung der Albuminurie. Eine Schädigung der Glykokalix und der Heparansulfate, wie sie bei Diabetes mellitus, bei systemischer Entzündung und bei Präeklampsie auftritt, kostet zuerst die Ladungsselektivität und nicht die Porengröße. Es erscheint daher Albumin im Urin, lange bevor größere Proteine erscheinen und lange bevor die Filtrationsrate messbar sinkt. Die Albuminurie ist damit ein Marker der endothelialen und der podozytären Unversehrtheit, nicht ein Marker der Filtrationsmenge. Erschwerend kommt hinzu, dass Podozyten nach der Geburt praktisch nicht mehr teilungsfähig sind: Ein Verlust von Podozyten lässt sich nicht ersetzen, die verbleibenden dehnen sich und werden dadurch ihrerseits anfälliger. Genau hier liegt der Grund, warum eine Albuminurie nicht nur anzeigt, sondern selbst Teil eines fortschreitenden Prozesses ist.

Für die Praxis heißt das: Bestimmen Sie bei Patienten mit Diabetes, Hochdruck und bekannter Nierenerkrankung den Albumin-Kreatinin-Quotienten im Spontanurin und nicht nur das Kreatinin, denn der Quotient reagiert früher. Deuten Sie einen positiven Urinstreifentest auf Eiweiß nach großer körperlicher Belastung, bei Fieber und in der akuten Erkrankung zurückhaltend und wiederholen Sie ihn im beschwerdefreien Zustand. Erkennen Sie den Fehler daran, dass aus einer normalen errechneten Filtrationsrate auf eine gesunde Niere geschlossen wird, obwohl die Albuminurie den Schaden längst anzeigt. Dass Schaden und Funktion auseinanderfallen, greift auch der Entwurf der Leitlinie zum akuten Nierenversagen auf: Er ergänzt die Definition um ein Schädigungskriterium und schlägt für die Risikoeinschätzung TIMP-2 mal IGFBP7, NGAL und KIM-1 vor.²

Die beiden Nieren erhalten gemeinsam etwa 20 bis 25 Prozent des Herzzeitvolumens, also in Ruhe ungefähr einen Liter Blut in der Minute, und das bei einem Gewichtsanteil von weniger als einem halben Prozent. Kein anderes Organ wird je Gramm Gewebe so stark durchblutet. Bezogen auf den Sauerstoffverbrauch ist dieser Fluss weit überdimensioniert: Die arteriovenöse Sauerstoffdifferenz der Niere ist niedrig, das Nierenvenenblut noch reichlich gesättigt. Der Grund ist einfach: Der hohe Fluss dient nicht der Versorgung des Gewebes, sondern der Reinigung des Plasmas. Vom renalen Plasmafluss von etwa 600 Millilitern in der Minute werden ungefähr 20 Prozent filtriert, und diese Filtrationsfraktion ist die eigentliche Leistungsgröße.

Der Mittelwert verdeckt jedoch eine sehr ungleiche Verteilung. Die Rinde erhält den weit überwiegenden Teil des Blutes, das äußere Mark deutlich weniger und die innere Papille nur einen kleinen Bruchteil. Dazu kommt ein bauartbedingter Nachteil: Die Vasa recta laufen als absteigende und aufsteigende Schenkel eng beieinander, und der Sauerstoff diffundiert vom zuführenden in den abführenden Schenkel, noch bevor er die Tiefe erreicht. Derselbe Gegenstromaustausch, der den osmotischen Gradienten aufrechterhält, schließt also den Sauerstoff kurz. Der Sauerstoffpartialdruck im Mark liegt deshalb dauerhaft im Bereich von 10 bis 20 mmHg, also nahe an dem Wert, bei dem Zellen Schaden nehmen.

Ausgerechnet in dieses Gebiet fällt der Abschnitt mit dem höchsten Sauerstoffverbrauch der Niere, der dicke aufsteigende Schenkel im äußeren Mark. Seine Natrium-Kalium-ATPase arbeitet gegen einen steilen Gradienten und verbraucht dabei den größten Teil der renalen Energie. Damit liegt der hungrigste Abschnitt im ärmsten Gebiet, und das ist keine Fehlkonstruktion, sondern der Preis für die Fähigkeit zur Harnkonzentrierung. Zwei Folgerungen ergeben sich daraus. Erstens ist der Sauerstoffverbrauch der Niere an die Natriumrückresorption und damit an die Filtrationsmenge gekoppelt: Mehr Filtration bedeutet mehr Transportarbeit und mehr Verbrauch. Zweitens genügen eine mäßige Minderperfusion, eine Anämie oder eine Störung der Mikrozirkulation, um genau diesen Abschnitt über die Schwelle zu kippen, während die Rinde noch ausreichend versorgt ist. Die morphologische Entsprechung ist die typische Schädigung des äußeren Marks bei akuter Nierenschädigung.

Für die Praxis heißt das: Behandeln Sie Sauerstoffangebot und Perfusion der Niere als eine zusammengehörige Größe und nicht nur den Blutdruck. Vermeiden Sie in Risikosituationen die vermeidbare Anämie, beachten Sie den Beitrag eines hohen Beatmungsdrucks zum venösen Rückstau und prüfen Sie, welche Medikamente gerade die renale Selbstregelung lahmlegen. Der Gedanke, die Niere durch eine gesteigerte Diurese zu entlasten, führt in die falsche Richtung: Ein Schleifendiuretikum senkt zwar den Verbrauch im aufsteigenden Schenkel, doch eine Cochrane-Übersicht aus 7 Studien mit 681 Teilnehmern fand keinen Unterschied in Sterblichkeit, Verweildauer und Nierenschädigung.³ Das Problem liegt im Angebot und nicht in der Arbeit. Dass die Substratversorgung dagegen zählen kann, zeigt eine Studie an 3 511 herzchirurgischen Patienten, in der eine Aminosäureninfusion von 2 g je Kilogramm und Tag das akute Nierenversagen von 31,7 auf 26,9 Prozent senkte.⁴

Die Gefäßarchitektur der Niere ist einzigartig. Aus der Nierenarterie entstehen Segment-, Interlobar- und Bogenarterien, aus ihnen die Rindenarterien und aus diesen die zuführenden Arteriolen. Jede zuführende Arteriole speist einen Glomerulus, dessen Kapillarknäuel sich nicht in eine Vene, sondern in eine zweite Arteriole entleert, die abführende Arteriole. Erst hinter ihr folgt das zweite Kapillarbett, das peritubuläre Netz der Rinde und die Vasa recta des Marks. Zwei regelbare Widerstände in Reihe und dazwischen ein Kapillarbett: Das ist der Bauplan, der es erlaubt, Durchblutung und Filtrationsdruck getrennt einzustellen.

Die Wirkungen der beiden Widerstände sind nicht symmetrisch, und darin liegt der ganze pharmakologische Nutzen. Eine Verengung der zuführenden Arteriole senkt sowohl die Durchblutung als auch den Druck im Glomeruluskapillarbett; Fluss und Filtration fallen gemeinsam. Eine Verengung der abführenden Arteriole senkt ebenfalls die Durchblutung, staut aber das Blut vor sich auf und hebt dadurch den Druck im Glomeruluskapillarbett; die Filtration bleibt erhalten oder steigt sogar, obwohl weniger Blut fließt. Das ist der Trick, mit dem die Niere bei sinkendem Perfusionsdruck ihre Filtration verteidigt, und es ist gleichzeitig der Grund, warum diese Verteidigung Grenzen hat: Wird die abführende Arteriole zu stark verengt, steigt die Filtrationsfraktion so weit an, dass das nachgeschaltete peritubuläre Netz und die Vasa recta zu wenig Blut erhalten, und genau dort liegt der sauerstoffarme Abschnitt.

Physiologisch verteilen sich die Aufgaben klar. Angiotensin II wirkt in niedriger Konzentration bevorzugt auf die abführende Arteriole und hält damit die Filtration bei fallendem Druck aufrecht. Prostaglandine, vor allem Prostaglandin E2 und Prostacyclin, werden bei sinkender Perfusion lokal gebildet und erweitern die zuführende Arteriole; sie sind das Gegengewicht, das den Zufluss offen hält, während Sympathikus und Angiotensin II verengen. Beim gesunden, normovolämen Menschen sind beide Systeme in Ruhe kaum aktiv, und ihre Blockade bleibt folgenlos. Sobald aber Hypovolämie, Herzinsuffizienz, Zirrhose oder Sepsis vorliegen, tragen sie die Nierenperfusion, und dann wird jede Blockade unmittelbar sichtbar.

Für die Praxis heißt das: Sehen Sie die Medikamentenliste als Teil der Nierenphysiologie an. Prüfen Sie vor jedem Eingriff und bei jeder akuten Erkrankung, ob Ihr Patient nichtsteroidale Antirheumatika, einen Hemmstoff des angiotensinkonvertierenden Enzyms oder ein Sartan und zusätzlich ein Diuretikum erhält, denn diese Kombination nimmt der Niere beide Schutzmechanismen gleichzeitig. Werten Sie einen Kreatininanstieg um wenige Zehntel nach Beginn eines Sartans oder eines Hemmstoffs des Natrium-Glucose-Kotransporters als erwartete Folge der Drucksenkung im Glomerulus und nicht als Schaden. Erkennen Sie den echten Fehler daran, dass das Kreatinin nicht um einen kleinen Betrag ansteigt und dann stehen bleibt, sondern weiter klettert, während die Ausscheidung fällt; die Schwelle von 0,3 mg je Deziliter in 48 Stunden oder 0,5 ml je Kilogramm und Stunde über sechs Stunden ist dabei niedriger, als es der Verlauf am Bett vermuten lässt.¹

Die Niere hält Durchblutung und Filtration über einen weiten Bereich des mittleren arteriellen Drucks nahezu konstant, etwa von 80 bis 180 mmHg. Dafür sorgen zwei Mechanismen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit und unterschiedlicher Regelgröße. Der erste ist die myogene Antwort: Steigt der Druck, wird die Wand der zuführenden Arteriole gedehnt, dehnungsabhängige Kanäle öffnen sich, Calcium strömt ein, und die glatte Muskulatur kontrahiert. Der Widerstand steigt, der Fluss bleibt gleich. Diese Antwort arbeitet innerhalb von Sekunden und fängt rasche Druckschwankungen ab, etwa beim Lagewechsel oder beim Husten.

Der zweite Mechanismus ist die tubuloglomeruläre Rückkopplung. Die Macula densa, eine Gruppe spezialisierter Zellen am Ende des dicken aufsteigenden Schenkels, liegt genau dort, wo der Tubulus seinen eigenen Glomerulus wieder berührt. Sie misst nicht den Druck, sondern das Angebot an Natrium und Chlorid, das über einen Natrium-Kalium-Chlorid-Kotransporter in die Zellen gelangt. Steigt das Angebot, weil zu viel filtriert wurde, gibt die Macula densa Adenosin und Adenosintriphosphat ab; diese verengen über Rezeptoren die zuführende Arteriole, und die Filtration sinkt wieder. Fällt das Angebot, geschieht das Gegenteil, und zusätzlich wird Renin aus den granulierten Zellen freigesetzt. Dieser Regelkreis arbeitet in der Zeitordnung von zehn Sekunden bis Minuten und hat eine andere Aufgabe als die myogene Antwort: Er stimmt die Filtrationsmenge auf das Transportvermögen des Tubulus ab und verhindert, dass der Tubulus mit mehr Flüssigkeit beschickt wird, als er verarbeiten kann.

So verlässlich dieses Doppelsystem wirkt, es hat klare Grenzen. Nach unten bricht die Autoregulation unterhalb des Plateaus ab, und die Durchblutung folgt dann dem Druck linear. Bei chronischer Hypertonie ist das gesamte Plateau nach rechts verschoben, sodass ein Druck, der für einen normotonen Menschen unbedenklich ist, bei diesem Patienten schon unterhalb der Grenze liegt. In der Sepsis geht die Autoregulation durch Stickstoffmonoxid, entzündliche Mediatoren und mikrozirkulatorische Umverteilung verloren; die Kurve wird flach und drucklinear, und zusätzlich stimmt die globale Durchblutung nicht mehr mit der örtlichen Versorgung überein. In der Allgemeinanästhesie setzen volatile Anästhetika und Propofol die myogene Antwort herab, die Überdruckbeatmung senkt den Zufluss und hebt den venösen Druck, und hohe Katecholamindosen verengen zusätzlich die zuführende Arteriole. Auch Calcineurinhemmer und ein hoher intraabdomineller Druck heben die Autoregulation auf. Der Patient im Schock und unter Narkose hat deshalb genau das nicht, worauf sich die Lehrbuchkurve stützt.

Für die Praxis heißt das: Setzen Sie den individuellen Zieldruck nach dem gewohnten Druck des Patienten und nicht nach einem allgemeinen Wert, und schreiben Sie ihn auf. Halten Sie die Zeit unterhalb dieses Ziels kurz, denn bei fehlender Autoregulation zählt die Dauer der Unterschreitung und nicht nur ihre Tiefe. Beachten Sie, dass unter Narkose, in der Sepsis und unter Calcineurinhemmern die Kurve nicht mehr gilt, auf die sich Ihr physiologisches Gefühl stützt. Dass konsequent umgesetzte Basismaßnahmen wirken, zeigt eine Studie an 278 biomarkerselektierten Patienten, in der ein Maßnahmenbündel aus Druck, Volumen und Vermeidung schädigender Substanzen das mittelschwere bis schwere akute Nierenversagen von 23,9 auf 14,0 Prozent senkte.⁵ Erkennen Sie den Fehler daran, dass die Nierenfunktion eines Hochdruckpatienten nach einer Operation mit lange bestehenden Mitteldrücken um 60 mmHg schlechter geworden ist, obwohl dieser Wert für sich genommen unbedenklich aussah.

Über die Nierenperfusion entscheidet nicht der arterielle Druck allein, sondern die Differenz zwischen dem Druck davor und dem Druck danach. Der wirksame Perfusionsdruck ist der mittlere arterielle Druck minus dem venösen Abflussdruck, und wenn der intraabdominelle Druck höher ist als der venöse, tritt dieser an seine Stelle. Weil die Niere von einer festen Kapsel umschlossen und retroperitoneal eingebettet ist, wirkt jeder Druckanstieg von außen unmittelbar auf ihr Interstitium und von dort auf die dünnwandigen Vasa recta. Ein zentraler Venendruck von 18 mmHg entzieht dem Perfusionsdruck genauso viel wie ein Abfall des arteriellen Mitteldrucks um 18 mmHg, wird aber in der Regel viel weniger beachtet.

Der venöse Rückstau ist damit eine der am häufigsten übersehenen Ursachen der Nierenfunktionsstörung. Er entsteht bei Rechtsherzversagen und Pulmonalhypertonie, bei stark positiver Flüssigkeitsbilanz, bei hohem positivem endexspiratorischem Druck, bei Trikuspidalinsuffizienz und bei erhöhtem intraabdominellem Druck nach Bauchchirurgie oder bei Aszites. Am Bett erkennbar ist er an einer weiten, nicht atemvariablen unteren Hohlvene, an pulsatilem statt gleichmäßigem Fluss in Leber-, Pfortader- und Nierenvenen und an einem steigenden zentralen Venendruck bei gleichzeitig unauffälligem arteriellem Druck. Die Konsequenz ist ungewohnt, aber zwingend: Hier bessert nicht mehr, sondern weniger Volumen die Nierenfunktion. Die Leitlinie unterstützt diese Richtung, indem sie nach der Initialphase ein individualisiertes Vorgehen statt einer festen Menge fordert.⁶

Für die arterielle Seite liegen zwei große randomisierte Studien vor, die zusammen gelesen werden müssen. Bei 776 Patienten mit septischem Schock fand sich zwischen einem Zieldruck von 65 bis 70 und einem von 80 bis 85 mmHg kein Unterschied der Sterblichkeit; in der vorher festgelegten Untergruppe mit vorbestehender Hypertonie brauchten unter dem höheren Ziel jedoch weniger Patienten ein Nierenersatzverfahren, nämlich 31,7 gegenüber 42,2 Prozent.⁷ Bei 2 600 Patienten ab 65 Jahren senkte umgekehrt ein niedriger Zieldruck von 60 bis 65 mmHg die 90-Tage-Sterblichkeit von 43,8 auf 41,0 Prozent, ohne die Nierenersatzrate zu verändern.⁸ Die beiden Befunde widersprechen sich nicht, sondern beschreiben zwei verschiedene Gruppen: den vorgeschädigten Hochdruckpatienten mit nach rechts verschobener Autoregulationskurve und den älteren Patienten, bei dem die Katecholamindosis selbst den Schaden macht. Der Entwurf der Leitlinie zum akuten Nierenversagen nennt als allgemeine Untergrenze einen Mitteldruck über 65 mmHg.²

Ein letzter, häufig überschätzter Faktor ist das iodhaltige Kontrastmittel. Ein relevantes Risiko einer kontrastmittelassoziierten Nierenschädigung besteht erst unterhalb einer errechneten Filtrationsrate von 30 Millilitern in der Minute, und zur Vorbeugung genügt eine isotone Volumengabe mit 1 bis 3 Millilitern je Kilogramm und Stunde.⁹ Eine dringend nötige Untersuchung wegen der Nierenwerte zu verschieben, schadet daher meist mehr als das Kontrastmittel.

Für die Praxis heißt das: Notieren Sie für jeden Risikopatienten einen individuellen Zieldruck mit Begründung und messen Sie den venösen Druck oder beurteilen Sie ihn sonographisch, bevor Sie Volumen geben. Ziehen Sie den venösen vom arteriellen Druck ab und arbeiten Sie mit der Differenz. Überprüfen Sie bei Oligurie zuerst, ob ein Rückstau vorliegt, und erst danach, ob Volumen fehlt. Erkennen Sie den Fehler daran, dass trotz normalem Mitteldruck und positiver Bilanz das Kreatinin steigt; dann ist der Abfluss das Problem und nicht der Zufluss.

Stellen Sie sich die Niere als Filterpresse mit zwei Hähnen und einem Abfluss vor. Der erste Hahn sitzt vor dem Filter, das ist die zuführende Arteriole. Der zweite Hahn sitzt hinter dem Filter, das ist die abführende Arteriole. Der Abfluss ist das venöse System samt dem Druck, der von außen auf die Kapsel und das Retroperitoneum wirkt. Der Filtratstrom hängt vom Druck im Filter ab, und dieser Druck lässt sich auf drei Wegen verändern: durch mehr Vordruck, durch Zudrehen des hinteren Hahns oder durch Aufdrehen des vorderen. Die Durchblutung des Gewebes dagegen hängt vom Durchsatz ab, und der sinkt, sobald irgendein Hahn zugedreht wird.

Aus diesem Bild folgen drei Fragen, die jede renale Situation ordnen. Erstens: Wie hoch ist der Druck vor dem Filter, gemessen als mittlerer arterieller Druck und bewertet gegen den gewohnten Druck dieses Patienten? Zweitens: Wie frei ist der Abfluss, gemessen als venöser und intraabdomineller Druck? Drittens: Welcher der beiden Hähne wird gerade pharmakologisch bewegt, durch nichtsteroidale Antirheumatika, durch Hemmstoffe des Renin-Angiotensin-Systems, durch Calcineurinhemmer oder durch hohe Katecholamindosen? Wer diese drei Fragen beantwortet, hat die Ursache in der Regel gefunden, ohne einen einzigen zusätzlichen Laborwert zu benötigen.

Das Modell erklärt auch den scheinbaren Widerspruch zwischen Filtration und Versorgung. Wird der hintere Hahn zugedreht, steigt der Druck im Filter und die Filtration bleibt erhalten, doch hinter dem Hahn fließt weniger Blut, und dort liegt das Kapillarbett, das das sauerstoffarme Mark versorgt. Eine erhaltene Filtration ist deshalb kein Beweis für eine ausreichende Versorgung, und ein unverändertes Kreatinin schließt eine laufende Schädigung des Marks nicht aus. Genau darin liegt die Begründung dafür, dass der Leitlinienentwurf die Definition des akuten Nierenversagens um ein Schädigungskriterium und um Biomarker ergänzen will: Funktion und Schaden sind zwei verschiedene Dinge.²

Was verändert die Anästhesie?

• Volatile Anästhetika und Propofol dämpfen die myogene Antwort und senken den Gefäßtonus. Die Autoregulation, auf die sich die Lehrbuchkurve stützt, ist damit in Narkose regelhaft eingeschränkt, und die Durchblutung folgt dem Druck stärker als im Wachzustand.
• Überdruckbeatmung senkt den venösen Rückstrom und hebt gleichzeitig den venösen Abflussdruck der Niere. Ein hoher positiver endexspiratorischer Druck wirkt damit zweifach gegen den Perfusionsdruck, ohne dass der arterielle Druck sich ändert.
• Hohe Katecholamindosen verengen die zuführende Arteriole. Bei Vasoplegie überwiegt trotzdem der Gewinn an Perfusionsdruck, bei unerkannter Hypovolämie überwiegt der Nachteil; die Reihenfolge Volumen und dann Vasopressor bleibt deshalb bestehen.
• Eine Dauermedikation aus nichtsteroidalem Antirheumatikum, Hemmstoff des Renin-Angiotensin-Systems und Diuretikum schaltet beide Schutzmechanismen aus. Genau in dieser Konstellation werden Nüchternheit, Blutverlust und Anästhesie zur Ursache der Nierenschädigung.
• Laparoskopie und ausgedehnte Bauchchirurgie heben den intraabdominellen Druck. Die Oligurie während des Kapnoperitoneums ist zu einem erheblichen Teil Folge des Drucks und nicht Folge eines Volumenmangels.

Wann wird diese Physiologie klinisch sichtbar?

• Perioperatives akutes Nierenversagen nach längeren Phasen niedrigen Mitteldrucks bei einem Hochdruckpatienten, dessen Autoregulationskurve nach rechts verschoben ist.
• Kreatininanstieg nach Beginn eines Hemmstoffs des Renin-Angiotensin-Systems, der bei kleinem Betrag die erwünschte Drucksenkung im Glomerulus anzeigt und bei großem Betrag eine Stenose oder eine Hypovolämie aufdeckt.
• Stauungsniere bei Rechtsherzversagen oder stark positiver Bilanz, mit steigendem Kreatinin bei normalem arteriellem Druck und weiter, nicht atemvariabler unterer Hohlvene.
• Oligurie unter Kapnoperitoneum und bei erhöhtem intraabdominellem Druck, die sich nach Entlastung von selbst zurückbildet und keinen Bolus rechtfertigt.
• Verlust der Konzentrierfähigkeit als Frühzeichen einer Markschädigung, mit dünnem Urin trotz Wasserdefizit und steigendem Natrium.
• Albuminurie bei Diabetes oder Präeklampsie als Ausdruck der verlorenen Ladungsselektivität, lange bevor die Filtrationsrate fällt.

• Der hohe Nierenblutfluss bedeute eine große Sauerstoffreserve. Der Fluss dient der Reinigung des Plasmas, nicht der Versorgung des Gewebes; im äußeren Mark liegt der niedrigste Sauerstoffpartialdruck des Körpers bei gleichzeitig höchstem Verbrauch.
• Jede Vasokonstriktion in der Niere sei schädlich. Die Verengung der abführenden Arteriole durch Angiotensin II hält die Filtration bei fallendem Druck aufrecht; ihr Wegfall ist der Grund für den Kreatininanstieg unter Sartanen bei Hypovolämie.
• Eine erhaltene Filtration beweise eine ausreichende Versorgung. Sie kann durch efferente Konstriktion erkauft sein, während hinter dem Glomerulus weniger Blut fließt und das Mark schlechter versorgt wird.
• Innerhalb des Autoregulationsbereichs sei jeder Druck gleich gut. Der Bereich ist individuell und bei chronischer Hypertonie nach rechts verschoben; in Sepsis und Narkose existiert er praktisch nicht mehr.
• Eine Oligurie bedeute Volumenmangel. Sie kann ebenso Folge eines venösen oder intraabdominellen Rückstaus, eines hohen Beatmungsdrucks oder einer hormonellen Wasser- und Natriumretention sein.

Merksätze

• Die Niere ist das einzige Organ mit zwei regelbaren Widerständen in Reihe. Vor dem Glomerulus steuert man den Fluss, hinter dem Glomerulus die Filtration.
• Prostaglandine halten den Zufluss offen, Angiotensin II hält den Filtrationsdruck hoch. Wer beides gleichzeitig blockiert und dazu entwässert, nimmt der Niere alle Reserven.
• Der hungrigste Abschnitt der Niere liegt im sauerstoffärmsten Gebiet. Das ist der Preis der Harnkonzentrierung und die Ursache der typischen Schädigung.
• Perfusionsdruck ist arterieller minus venöser Druck. Ein zentraler Venendruck von 18 mmHg kostet so viel wie ein Druckabfall um 18 mmHg.
• Der Zieldruck ist individuell: höher beim vorbestehenden Hochdruck, zurückhaltender beim älteren Patienten, und mindestens 65 mmHg als Boden.

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