DIE FUNKTIONEN DER GESUNDEN UND KRANKEN NIERE DIE FUNKTIONEN' DER GESUN'DEN UND I(RANKEN NIERE VON DR. MED. ERNST FREY EMER, 0, PROF, DER PIIARMAKOLOGIE UND TOXIKOLOGIE, EHEM. DIREKTOR DES PHARMAKOLOGISCHEN INSTITUTS DER UNIVERSITAT IN GOTTINGEN UND DR. MED. JOACHIM FREY A. PL. PROF. DER TNNEREN MEDIZIN, OBERARZT DER MEDIZINISCHEN UNIVERSITATSKLINIK FREIBURG-BRSG" DIREKTOR PROF. DR, MED. L. HEILMEYER MIT 33 ABBILDUNGEN SPRINGER-VERLAG BERLIN' GOTTINGEN . HEIDELBERG 1950 AIle Rechte, insbesondere das der "Gberaetzung in fremde Sprachen, vorbehalten. Copyright 1950 by Springer-Verlag OHG. Berlin' GlIttingen . Heidelberg ISBN-13: 978-3-540-01459-1 e-ISBN-13: 978-3-642-86264-9 DOl: 10.1007/978-3-642-86264-9 Vorwort. Wenn wir im folgenden den Versuch unternehmen, die Funktionen der ge sunden und kranken Niere einer Beschreibung und deutenden Erklarung zuzu fuhren, so geschah dies - wie stets in der Biologie vorerst nach der Methode -> der Zergliederung. Es erwies sich jedoch beinahe von selbst noch ein anderer Weg als beschreitbar, namlich derjenige einer zusammenfassenden Bearbeitung des Stoffes, damit ein Ausgangspunkt gewonnen sei, Vo rstellungen zu formen und zu einem Bild zusammenzufiigen, dessen Berechtigung an dem Vergleich mit den analytischen Daten bewertet werden kann. Es hat uns nicht gelockt, eine vollstandige Darstellung aller vorliegenden Befunde und Ansichten uber Nierenfunktionen in gesunden und kranken Tagen zu geben, da sie uns oft als uberflussiger, ja sogar hinderlicher Ballast, zumindest als zu vernachlassigende Fakten erschienen. Diese uns willkommene Beschrankung kam der erstrebten Knappheit der Darstellung zugute. Des weiteren ist uns aber sicherlich eine Reihe von wichtigen Tatsachen entgangen; dieser Mangel hat zum guten Teil seinen Grund in dem oft undurchdringbaren Gestrupp der Literatur, zum anderen in der teilweisen Unzuganglichkeit auslandischer Arbeiten. Und so wird der Kenner des Gebietes zweifellos eine Reihe von unverzeihlichen Lucken entdecken mussen, urn deren SchlieBung wir bemuht sein werden. In der Schilderung der experimentellen und klinischen Befunde stand die jenige der eigenen Arbeiten sehr im Vordergrund; nicht urn sie bekannt zu machen, denn sie sind meistens bereits veroffentlicht (jedenfalls soweit es den einen von uns, E. F., betrifft), sondern urn die eigene Vorstellung der Harnbereitung auf zuzeigen, damit sie soweit als moglich aus dem Bereich der Theorie, die bei ihrer Bewahrung nach BOLTZMANN die beste Praxis ist, herausgehoben werden konnte. Dies war ein sehr kuhnes Unterfangen, zu dem wir uns nur zogernd entschlossen. Und wie wir in einigen Punkten unsere Meinung auf Grund experimenteller Beweise - auch eigenen Ursprungs - andern muBten, so mag es auch in der Zukunft sein. Allerdings ist es doch fur uns recht befriedigend gewesen, daB sich bei der Neubearbeitung des Stoffes das Grundgerust der Anschauungen uber die Harnbereitung, wie es schon seit uber 40 Jahren bestand, als derart wohlgefUgt und haltbar herausstellte, daB sich daraus allein schon die Berechtigung einer zusammenfassenden Darstellung ableitete. Und wenn es sich erwiesen hat, daB wir "hauptsachlich in Begriffen der Funktion und nicht der Struktur denken" (TH. LEWIS), so ist das nicht nur als Zeichen der Forschungsrichtung unserer Zeit, der wir uns etwa anglichen, zu bewerten, sondern als Ergebnis der Bearbei tung des Stoffes nach eigenen Gesichtspunkten. Es solI nicht unerwahnt bleiben, daB wir uns bewuBt auf die Niere selbst konzentrierten und beschrankten, obwohl uns die Bedeutung des Gesamtorganis mus als "Vorniere" VOLHARDS fUr das Zustandekommen einer Nierenleistung iiberhaupt bekannt ist, wie eine Quelle von der Beschaffenheit des Bodens abhiingt, dem sie entspringt (VEIL), gleichgiiltig wie ihre Fassung sei. Dabei war es jedoch sehr reizvoll, zu erkennen, daB die Niere, deren Tatigkeit uns auch heute noch als ein Wunder entgegentritt, sich fUr ihre spezifische Leistung ganz allgemein recht gebrauchlicher Prinzipien bedient, wie sie auch in anderen Organen anzutreffen sind. VI Vorwort. Wir stehen mit unserer Meinung uber die Art der Harnbereitung manchmal im Widerspruch zu einer Reihe zur Zeit gebrauchlicher Ansichten. "Eine neue wissenschaftliche Wahrheit pflegt sich nicht in der Weise durchzusetzen, daB ihre Gegner uberzeugt werden und sich als belehrt erklaren, sondern vielmehr dadurch, daB die Gegner allmiihlich aussterben und daB die heranwachsende Generation von vornherein mit der Wahrheit vertraut gemacht ist." Die Fest· stellung dieser "bemerkenswerten Tatsache", die MAX PLANCK in seiner Bio· graphie in der Weisheit des Alters niederlegte, konnte in der Tat zu Schweigen mahnen; die eigenen Erfahrungen mochten dafiir sprechen. Wenn dieser Resi· gnation dennoch nicht nachgegeben wurde, so geschah es nicht zuletzt in der Hoffnung auf Anderung bestimmter Ansichten, damit nicht so viele wertvolle Experimentalarbeit immer wieder von neuem eine falsche Auslegung findet. Und wenn diese Uberzeugung zur Sichtung und Abwagung vieler Auslegungen diente, so ist dies als Erfolg des Buches zu betrachten. Der Direktor der Freiburger Medizinischen Klinik, Prof. Dr. med. L. HElL. MEYER, brachte dem vorliegenden Buch ein stetes Interesse entgegen. Es war von ausschlaggebender Bedeutung fur den einen von uns (J. F.), daB die Arbeit in einer Atmosphiire naturwissenschaftlichen Denkens und Forschens ausgefiihrt werden konnte bei einem Lehrer, der in Analyse und Synthese Vorbild ist. Wir benutzen die erwiinschte Gelegenheit zum Dank auch an diejenigen, deren tatkriiftiger und wertvoller Mitarbeit wir uns erfreuen konnten: Prof. Dr. phil. et med. R. WEIGMANN, Assistent, und Fraulein J. BONSTEDT, techno Assistentin am PharmakologitlChen Institut der Universitat Gottingen; Dr. med. H. W ALTERSPIEL, ehem. Assistent, und Fraulein R. NAUK, techno Assistentin an der Medizinischen Universitiitsklinik Freiburg; Fraulein H. QUENNET, Biblio· thekarin der Freiburger Medizinischen Klinik. Herrn Dr. H. KOLLMAR, Vor. standsmitglied der Ciba A.· G., Wehr und Basel, danken wir fiir die groBzugige Unterstutzung im Erhalt auslandischer Literatur; gleichen Dank schulden wir Herrn Dr. WESPISER, HOFFMANN·LA ROCHE, Grenzach und Basel. Unserem Yerleger, Herrn Dr. FERDINA~D SPRINGER, mochten wir unseren ganz besonderen Dank zum Ausdruck bringen fUr das stets bewiesene Ent gegenkommen und die vorzugliche Ausgestaltung des Buches. Gottingen und Freiburg i. Br., den 5. April 1949. ERNST FREY, JOACHIM FREY. Inhaltsverzeichnis. Vorwort .............. . V I. Nierenfunktion im allgemeinen. . 1 1. Regulation des Wasserbestandes 1 a) Wasseraussch'.)idung .. 2 b) Wassereinsparung . . . . . . 4 2. Ausscheidung der Harnfixa . . . 6 3. Regulation der aktuellen Reaktion des Organismus 7 4. Chemische Arbeit der Niere . 9 5. Warmebildung der Niere . . 12 Literatur .......... . 13 II. Gesamtdurchblutung der Niere . 13 Literatur .......... . 19/20 III. Blutdruckverhaltnisse . . . . . 20 1. Der Druck in der gesunden Niera 20 2. Blutdruck bei Nierenerkrankungen . 240 Litera.tur. . . . . . . . . . . 35-37 IV. Absonderungsflachen der Niere . 37 Literatur •......... 39 V. Formen der Harnvermehrung . 39 1. Wasserdiurese . . . . . . . 40 2. Salzdiurese, GlomerulusWurese. 45 3. Unterschied beider Diuresearten . 50 4. Gewebsdiuretika 54 Literatur .. 55 VI. Antidiurese. . . . 55 Literatur ..... 61 VII. Bedeutung der Nel'venvel'sorgung der Niere . 62 Literatur ..... ,. .......... . 65/66 VIII. Sauerstoffverbrauch der Niere . . . . . . . 66 1. Sauerstoffverbrauch bei normaler Harnabsonderung 66 2. Sauerstoffverbrauch bei Glomerulus- oder Salzdiuresen 68 3. Sauerstoffverbrauch bei der Wasserdiurese 72 Literatur ............ . 74 IX. Besonderheiten der Kocflsalzdiurese 74 Literatur. . . . . . . . . . . . 79 X. Blutverteilung innerhalb der Niere . 79 1. Anatomischer Uberblick 80 2. Vorhandensein einer Vasomotorik der NierengefaBe 84 3. Moglichkeit fiir den Mechanismus der intrarenalen Vasomotorik 99 4. Zusammenfassende Darstellung der intrarenalen Hamo- und Pressodynamik 103 Literatur. . . . . . . . . . . . . . 107/108 XI. Filtrationsvorgang. . . . . . . . . . . 108 1. Filtrationsdiuresen, filtrierte Stoffe. : 108 2. Filtrationsvorgang bei Kranken 116 3. Arbeitsleistung der Niere . . . . 118 4. Mengen des Glomerulusfiltrates . 121 Literatur. . . . . . . . . . . . 128/129 V1I1 Inhal tsverzeichnis. XII. KaniUchenfunktionenim einzelnen 129 1. Aufnahme (Riickresorption) 129 a) Wasser. 129 b) Zucker .. 133 c) Harnfixa . 136 d) Farbstoffe 138 e) EiweiJ3 . . 140 f) Mengen des Riickresorbates 140 2. Tubulare Abscheidung (Sekretion) 144 a) Wasser ........ . 144 b) Farbstoffe, Perabrodil u. a. 145 c) Harnfixa . . . . . . . 146 d) Keine Kochsalzsekrttion . 152 Literatur .......... . .152-154 XIII. Kanalchenfunktion im allgemeine!' 154 1. Abhiingigkeit der Tubulusausscheidungen von der Aufnahme 154 a) Antagonisillus zwischen Kochsalz und anderen Harnsubstanzen 154 b) Aquimolekularer Austausch in den Tubuli . . . . . . . 157 2. Filtratmengenbestimmungen nach der Gesamtkonzentration von Blut und Harn . 163 Literatur 165 XIV. Riickblick 165 I. Nierenfunktion im allgemeinen. Es erscheint uns notwendig, zuerst einmal eine Basis zu gewinnen fur das Gebaude, dessen Errichtung wir uns vorgenommen haben. Sein Inhalt solI der Ablauf der Funktionen der Niere in gesunden und kranken Tagen sein. Diese Basis moge in der Herausschalung der Art der wichtigsten Nierenfunktionen bestehen. Auf den ersten Blick erscheint die Frage hiernach fast muBig, denn man mochte annehmen, daB sie in groben Zugen bekannt seien. Wir werden aber im weiteren Verlauf der Darstellung, die bewuBt eine Vereinfachung erstrebt, erkennen, daB eine Definition der Nierenfunktionen durch den Weg ihrer Er arbeitung nutzlich war, insbesondere, weil immer wieder auf diese Grundgedanken zuruckgegriffen werden muB. Zur Erlangung einer Definition der N ierenfunktionen wollen wir nicht den iiblichen Weg beschreiten, uns allein physiologische Erkenntnisse vor Augen zu fiihren. Vielmehr halten wir es fUr dienlich, aus der Menge zahlreicher Nieren krankheiten diejenigen auszuwahlen, die verstandlich und deutlich eine Funk tionsstorung anzeigen konnen. Diese Auswahl solI jeweils immer nur eine einzige Funktionsstorung betreffen. Wir mochten also vorerst gleichsam den Weg von der Pathologie zur Physiologie gehen und versuchen, aus gestorten Funktionen der Niere eine Anschauung uber deren normalen Aufgabenbereich zu gewinnen. Wenn wir spater diesen anfanglichen Weg verlassen werden, so geschieht dies nicht allein aus Grunden der Darstellung, sondern ist vornehmlich durch die arbeitsmaBige Behandlung des Stoffes bedingt. Es wird ersichtlich werden, daB immer da, wo es zum besseren Verstandnis erforderlich ist, die Betracht)lng der krankhaft gestorten Funktion gleichsam zu Hilfe herangezogen wird, urn auf diese Weise ruckschlieBend auf notmale Ablaufe innerhalb der Niere einen breiteren und sicheren Weg zu erhalten. Welches sind nun die Hauptfunktionen der Niere? Greifen wir aus der Fulle der Nierenkrankheiten diejenigen heraus, die mit einer Sti::irung nur einer einzigen Funktion behaftet sind oder bei denen eine solche im Vo rdergrund des klinischen Bildes steht. Dieser Gruppe der "unifunktionellen Storungen" der Niere ist die jenige der "plurifunktionellen" gegenuberzustellen, die die erste Gruppe an Zahl natiirlich bei weitem uberwiegt. Denn die Niere ist in fast einzigartiger Weise befahigt, auch einmal nur mit unifunktionellen Krankheiten aufzuwarten. Gerade die Lasion nur einer Funktion aber ist vorzuglich geeignet, ihre Bedeutung in das rechte Licht zu rucken und ihre Arbeitsweise klar erkennen zu lassen. Wir ver sprechen uns einen nicht zu unterschatzenden Gewinn daraus, indem wir einige Krankheitszustande, wie sie die Klinik zu bieten in der Lage ist, darstellen und mit Beispielen belegen. 1. Regulation des Wasserbestandes. Eine unifunktionelle Nierenstorung kann beispielsweise eine Vermehrung der Harnmenge oder eine Verminderung derselben betreffen, gefolgt von einer Ver mehrung oder Verminderung der Wasseraufnahme. Bei dieser Formulierung wird vorausgesetzt, daB diese Storung primar in der Wasserbearbeitung durch die Frey, Funktionen der Niere. 1 2 Nierenfunktion im allgemeinen. Niere liegt und die geanderte Wasseraufnahme das sekundare Ereignis sei. Hierfiir wird erst spater eine Begriindung gegeben werden. Ebenso ist die Rolle der Wasserbindungsbereitsehaft der Korperzel1en, der Vorniere VOLHARDS, sowie diejenige der Wasserabgabe unberiieksiehtigt. Sehalen wir aus den Wasser bearbeitungsstorungen primarer Natur diejenigen heraus, die auBer krankhafter Zu- und Abnahme der Harnmenge keinerlei andere Funktionsstorungen oder klinisehe Symptome darbieten, so kommen wir als unifunktionelle und mono· symptomatisehe Storungen zur Polyurie und Oligurie, deren Ursaehe hormonelle Erkrankungen sind. Je ein klinisehes Beispiel sol1 diese einzelnen unifunktionellen Erkrankungen der Wasserbearbeitung belegen und die Art der Storung der Einzel funktion naher erlautern (.J. FREY). a) Wasserausscheidung. Es gibt unter den Oligurien eine Art, die bei gesundem Verhalten des Kreis laufsystems und Fehlen von Intoxikationen dureh Wassertrinken nieht zu dureh breehen ist. DaB diese Erkrankungen, die sieherlieh nieht oft vorkommen, noeh seltener festgestellt werden, liegt wohl daran, daB den davon Betroffenen das Ausbleiben einer Harnflut naeh Wassertrinken nieht als ein Krankheitszeiehen bewuBt wird. hUnisches Beispeil: Der Kranke, in dessen :Familie Waehstumsanomalien nieht bekannt sind, erlitt mit 11 Jahren eine Gehirnersehiitterung und einm Sehliisselbeinbrueh, erkrankte in der Folgezeit mehlmals an Harnblasmentziindungen und zog sieh mit 18 Jahren eine Kieferhiihleneiterung zu. 1m August 1942 (21jiihlig) lekam er nach einem Bad im Freien steehmde Sehmelzen in der Magengrube, Sehwitz€ll und spannmdes GefUhl an dm unteren Rippen, das sich unter Sehiittelfrost zu Stechm beim Atm€ll in beiden unteren Brustkorbhiilftcn verstiilkte. 1m AnsehluB daran wurde der Ham schwarzbraun, eine Harn untersuehung habe eine Nierenentziindung ergeben. Naeh einer Behandlung mit Hungem, Obsttagm und salzfreier Kost wurde er 4 Woehen danaeh wieder arbeitsfiihig. 1m August 1943 sei er wieder an einer Nierenentziindung elkrankt, er habe dabd einen hiiufigen Drang zum Wasscrlassen mit jeweils sehr gering(n Halnmengcn gehabt, der Harn sei rotbraun und dickfliisaig gewesen. 1m AnschluB an eine Halsentzundung seim im Herbst 1943 mehrmals die gleichm Beschwerdm erneut aufgetreten. 1m April 1944 sei es zu einem erneuten Ruckfall gekommen mit Druck und stechcnd(n Schmerzen in der Nierengegend und hiiufigen Kopf schmerzen. Das Wasserlassen mac he jetzt keine Beschwerdtn, Stuhlgang sei regelmiiBig, Potenz und Libido seien normal. ' Refund: Der 23jiihrige kriiftige Mann Wilhelm B. hat eine Oberliinge von 86 cm, eine Unterliinge von 83 em (Gesamtliinge 179 em) bei einer Spannweite der Arme von 186 cm. Das Kiirpergewieht sehwankt zwisehm72 und 73 kg. Blut: 15,4 g % Hb, 4,58 Mill. Erythroc., 8000 weiBe Blutkiirper /mma bei normalem Differentialbild, Smkung der roten Blutkiirper 6/15, 4/8 und 4/12 mm; Wa.R. negativ. Odeme lassen sich nieht nachweisen. Die Stirngegend wird als klopfempfindlich angegebm. Geriiteter Rach(llling mit Kryptentonsillitib. Wegen geringer wolkiger Trubung der re. Kieferhiihle ist eine Sinusitis nicht auszuschlieBm. An Bauchorganen, Lunge und Herz lassen sich keine krankhaftm Abweiehungen finden. Der Blutdruck wird immer mit normalen Werten zwischen 130/80 und 120/60 mm Hg gemessen. Extremitaten und Genitale O. B. Am Nervensystem keinerlei Krankheitszeiehen, Augen hintergrund O. B. 1m Harn sind immer eine Albuminurie in einer Starke von Opalescenz bis Trubung, Erythrocyten meist in geringer und Leukocyten in maBig starker Zahl, jedoch keine Cylinder naehzuweisen. Bei Cystoskopie und transvesicaler PyeloiP i phie lassen sich normale Verhiiltnisse finden, lediglich werden in den Ureterharneil Bakterim der Coligruppe und Staphylococcus albus naehgewiesen. Die harnpflichtigen Stoffe ill! Blut waren immer normal und sehwankten fiir Rest-N zwischen 24 und 32 mg %, fUr Harnsiiure zwischen 2,7 und 3,6 mg %, fUr Koch salz zwischen 580 und 625 mg % und fiir Xanthoprotein zwischen 15 und 25. Der Blutzucker betrug nuehtern 72 mg-%. Auffallend an diesem Krankheitsfall ist das funktionelle Verhalten der Kieren bei der Wasserverarbeitung. Bei einer Fliissigkeitsaufnahme von 600 em3/Tag wird etwa die gleiehe Menge mit dem Harn wieder ausgeschieden. Das spezifisehe Gewieht sehwankt dabei zwischen 1020 und 1030, Z. B. am 8. Juni 1944: Regulation des Wasserbestandes. 3 Hiernach ware noch nichts Bemerkenswertes zu finden. Jedoch wird eine Wasser belastung per os nicht mit einer Harnvermehrung, sondern mit einer ausge- bis II Uhr 200 cm3 mit spez. Gew., 1020 " 12 " 50" " " " 1020 13 45" 1020 " 14 " 50 1020 " 15 " 50" 1020 16 45 1022 17 60 " 1025 " 18 ., 40 1025 " 19 " 30 1023 Nacht 220 " 1027 sprochenen Normurie oder relativen Oligurie beantwortet. Nach Wassertrinken von 1500 cm3 betragen Ausscheidung und spezifisches Harngewicht nach Ablauf von 4 Std: am 5. Juni 1944 150 cm3 in 4 Std mit 1028-1032 srez. Gew. am 7. Juni 1944 145" in 4" ,,1030 Nach Wasserzufuhr zeigt also der Kranke das umgekehrte Verhalten wie beirn Diabetes insipidus: trotz groBeren Wasserangebots ist er llicht in der Lage, zu verdiinnen, sondern halt neben einer Oligurie zah an der Konzentration zwischen 1020 und 1030 fest, wahrend die Ausscheidung der Salze und harnpflichtigen Stoffe keinerlei Storung aufweist. Gibt man dagegen neben dem Wasser noch Kochsalz (intravenos in Form einer isotonischen Losung), so wird die Harn absonderung sofort groBer und das spezifische Gewicht niedriger: + 10. Juni 1944: 500 cm3 0,85%ige NaCI-Losung 0,1 g Coffein i.v. . Harrunenge in den ersten heiden Stunden danach schon doppelt so groB wie 4 Std nach einer dreimal so groBen Menge reinen Wassers oral, namlich jetzt 300 cm3 •.D er tiefste Punkt des spezifischell Gewichts wahrend dieser "Salz- und Coffeindiurese" ist 1009 (Gefrierpunktserniedrigung - 0,66°). Nach 4 Std sind 470 cm3 Ham ausgeschieden, wahrend dar. spezifische Gewicht langsam wieder auf die friihere Hohe'von 1030 ansteigt. 17. Juni 1944: 1500 cm3 0,85%ige NaCI-LOsung i.v. Auch nach dieser Wasser-KochEalz gabe erniedrigt sich das spezifische Gewicht und erhOht sich die HarnauSBcheidung, aller dings nicht so stark wie nach Beigabe von Coffein: bis 1012 Hamgewicht und Gefrierpunkt - 1,10°. Nach 4 Std sind von der infundierten KochsalzlOsung 510 cm3 wieder aus geschieden. Es liiBt sich also durch Gabe einer Kochsalzlosung (im Gegensatz zu reinem Wasser) die Verdiinnungssperre in Form einer "Salzdiurese" durchbrechen, ins besondere, wenn Koffein dazugegeben wird. Das irn Vergleich ZUlli Diabetes insipidus umgekehrte Verhalten des Kranken laBt demnach fiir die Wasserausscheidung annehmen, daB das antidiuretisch wirkende Hypophysenhinterlappenhormon vermehrt anfallt. Und in der Tat ergibt die Rontgenaufnahme der Sella turcica eine auffallende kastenformige Erweiterung, wahrend die Knochenstruktur der Umgebung wenig schattendicht erscheint, so daB der Verdacht auf ein Adenom der Hypophyse berechtigt ist (siehe dazu MARX, HESS, und NEUMANN!). Der nierenwirksame Ar,teil des Hinterlappens der Hypophyse konnte das von BOTTGER2 dargestellte Adiuretin sein, das yom Vasopressin (blutdrucksteigernd) und Oxytocin (uterusmuskel kontrahierend) zu trennen sei. Es verursacht eine Hemmung der Harnabson derung bis zur Anurie. Durch Narkose laBt sich eine Umkehr der Hypophysen hinteriappenhormon-(HHH.-)Wirkung erreichen (MAGNUS und CHARPEY -SCHAE FERS, MOLITOR und PICK4, JANSSEN°). lm vorliegenden Fall konnte die gleiche Feststellung gemacht werden. Zu diesem Zweck wurde ein Wasserversuch im Dammerschlaf wiederholt. Der Kranke bekam sofort nach Trinken von 1,51 Wasser 5 cm3 Pemocton i.v. und schied daraufhin eine 1*