Hoofdstuk 19 De nieren
Omstreeks 100 vC schreef Aretaeus de Cappadociër: "Diabetes is een wonderbaarlijke aandoening, komt
niet vaak voor bij mannen, omdat het vlees en ledematen tot urine versmelt. De patiënten stoppen nooit
met water maken (urineren) maar de stroom is onophoudelijk, zoals uit de opening van aquaducten.”
Artsen weten al sinds de oudheid dat urine, de vloeibare afvalstoffen die door de nieren geproduceerd
worden, het functioneren van het lichaam weerspiegelt. Om hen te helpen bij hun diagnose van ziekte,
droegen ze zelfs speciale kolven voor het verzamelen en inspecteren van de urine van patiënten.
De eerste stap bij het onderzoeken van een urinemonster is het bepalen van de kleur. Is het donkergeel
(geconcentreerd), bleek strogeel (verdund), rood (wijst op de aanwezigheid van bloed) of zwart (wijst op
de aanwezigheid van hemoglobinemetabolieten)? Eén vorm van malaria werd zwartwaterkoorts genoemd
omdat gemetaboliseerd hemoglobine van de abnormale afbraak van rode bloedcellen de urine van het
slachtoffer zwart of donkerrood maakte.
Artsen inspecteerden ook urinemonsters voor helderheid, schuim (wijst op abnormale aanwezigheid van
eiwitten), geur en zelfs smaak. Artsen die de urine niet zelf wilden proeven, zouden hun studenten het
'voorrecht' geven om het voor hen te proeven. Een arts zonder studenten zou insecten aan de urine
kunnen blootstellen en hun reactie bestuderen.
Waarschijnlijk het bekendste voorbeeld van het gebruik van urine voor diagnose was de smaaktest voor
diabetes mellitus, van oudsher bekend als de honingurineziekte. Diabetes is een endocriene aandoening
die wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van glucose in de urine. De urine van diabetici smaakte zoet
en trok insecten aan, waardoor de diagnose duidelijk was.
Tegenwoordig hebben we veel geavanceerdere onderzoeken voor glucose in de urine, maar de eerste stap
van een urineanalyse is nog steeds het beoordelen van de kleur, helderheid en geur van de urine. In dit
hoofdstuk leer je waarom we zoveel kunnen vertellen over hoe het lichaam functioneert door wat er in de
urine aanwezig is.
19.1 Functies van de nieren
Als je mensen op straat vraagt: "Wat is de belangrijkste functie van de nier?" zullen ze waarschijnlijk
zeggen: "Het afvoeren van afvalstoffen." Feitelijk is de belangrijkste functie van de nier de homeostatische
regulering van het water- en ionengehalte van het bloed, ook wel zout en waterbalans of vocht en
elektrolytenbalans genoemd. Afvalverwijdering is belangrijk, maar verstoringen in het bloedvolume of ion
niveaus veroorzaken ernstige medische problemen voordat de ophoping van metabolische afvalstoffen
schadelijke/toxische niveaus bereikt.
De nieren handhaven normale bloedconcentraties van ionen en water door de opname van die stoffen in
evenwicht te brengen met hun uitscheiding in de urine, volgens het principe van massabalans [p.46]. We
kunnen nierfunctie onderverdelen in zes algemene punten:
1. Regulering van extracellulair vochtvolume en bloeddruk. Wanneer extracellulair vloeistofvolume
afneemt, neemt de bloeddruk ook af [p.520]. Als het ECF volume (ECF: extracellulaire vloeistof: ECV.
Dit omvat zowel het bloed in de bloedbaan als het vocht in de ruimtes tussen alle lichaamscellen
(=interstitieel vocht in het interstitium)) en de bloeddruk te laag worden, kan het lichaam de
bloedtoevoer naar de hersenen en andere essentiële organen niet voldoende handhaven. De nieren
werken op een geïntegreerde manier samen met het cardiovasculaire systeem om ervoor te zorgen
dat de bloeddruk en weefselperfusie binnen een acceptabel bereik blijven.
2. Regulering van osmolariteit. Het lichaam integreert de nierfunctie met gedragsmatige drijfveren
(behavioral drives), zoals dorst, om de bloedosmolariteit op een waarde dichtbij 290 mOsM te
houden. We onderzoeken later de reflexpaden voor regulatie van ECV volume en osmolariteit.
3. Behouden van de ionenbalans. De nieren houden de concentraties van essentiële ionen binnen een
normaal bereik door de inname via de voeding te balanceren met urineverlies. Natrium (Na+) is het
belangrijkste ion dat betrokken is bij de regulering van het extracellulaire vloeistofvolume en
osmolariteit. Kalium (K+) en calcium (Ca2+) concentraties zijn ook nauw gereguleerd.
4. Homeostatische regulering van de pH. De pH van plasma wordt normaal gesproken binnen een nauw
bereik gehouden. Als de extracellulaire vloeistof te zuur wordt, verwijderen de nieren H+ en behouden
, ze bicarbonaationen (HCO3-) welke als buffer fungeren [p.77]. Omgekeerd, wanneer de extracellulaire
vloeistof te basisch wordt, verwijderen de nieren HCO3- en behouden H+. De nieren spelen een
belangrijke rol bij de pH-homeostase, maar ze corrigeren pH-verstoringen niet zo snel als de longen.
5. Uitscheiding van afvalstoffen. De nieren verwijderen metabolische afvalproducten en xenobiotica, of
lichaamsvreemde stoffen, zoals medicijnen en giftige stoffen. Metabolische afvalstoffen omvatten
creatinine uit het spiermetabolisme [p.424] en de stikstofhoudende afvalstoffen ureum en urinezuur.
Een metaboliet van hemoglobine genaamd urobilinogeen geeft urine zijn karakteristieke gele kleur.
Hormonen zijn een andere lichaamseigen stof die de nieren uit het bloed opruimen. Voorbeelden van
lichaamsvreemde stoffen die de nieren actief verwijderen omvatten de kunstmatige zoetstof
sacharine en het anion benzoaat, onderdeel van het conserveermiddel kaliumbenzoaat, dat je
binnenkrijgt elke keer dat je een light frisdrank drinkt.
6. Productie van hormonen. Hoewel de nieren geen endocriene klieren zijn, spelen ze een belangrijke
rol in/bij drie endocriene routes. Niercellen synthetiseren erytropoëtine, het cytokine/hormoon dat
de synthese van rode bloedcellen reguleert [p.551]. Ze geven ook renine af, een enzym dat de
productie reguleert van hormonen die betrokken zijn bij de natriumbalans en bloeddrukhomeostase.
Ten slotte helpen nierenzymen vitamine D3 om te zetten in een hormoon dat de Ca2+-balans
reguleert.
De nieren hebben, net als veel andere organen in het lichaam, een enorme reservecapaciteit. Volgens de
meeste schattingen moet je bijna driekwart van je nierfunctie verliezen voordat de homeostase wordt
aangetast. Veel mensen functioneren volkomen normaal met slechts één nier, waaronder de ene persoon
op de 1000 die met slechts één nier wordt geboren (de andere ontwikkelt zich niet tijdens de
zwangerschap) of degenen die een nier doneren voor transplantatie.
19.2 Anatomie van het urinestelsel
Het urinewegstelsel bestaat uit de nieren en bijbehorende structuren (fig. 19.1a). De studie van de
nierfunctie wordt nierfysiologie genoemd, van het Latijnse woord renes, wat 'nieren' betekent.
Het urinestelsel bestaat uit nieren, urineleiders, blaas en urethra
Laten we beginnen met het volgen van de weg die een druppel water aflegt op zijn weg van plasma naar
uitscheiding in de urine. Urineproductie begint wanneer water en opgeloste stoffen van plasma naar de
holle tubuli (nefronen) gaan die het grootste deel van de gepaarde nieren vormen. Deze buisjes
veranderen de samenstelling van de vloeistof terwijl deze er doorheen gaat. De gemodificeerde vloeistof,
nu urine genoemd, verlaat de nier en komt in een buis van gladde spieren, de urineleider. Er zijn twee
urineleiders, één die van elke nier naar de urineblaas leidt. De blaas zet uit en vult zich met urine totdat, in
een reflex die mictie of urineren wordt genoemd, de blaas samentrekt en urine uitdrijft via een enkele
buis, de urethra/urinebuis.
De urethra bij mannen verlaat het lichaam via de schacht van de penis. Bij vrouwen bevindt de urethrale
opening zich anterieur/voor de openingen van de vagina en de anus. Vanwege de kortere lengte van de
vrouwelijke urethra en de nabijheid van bacteriën die de dikke darm verlaten, zijn vrouwen gevoeliger dan
mannen voor het ontwikkelen van bacteriële infecties van de blaas en nieren, of urineweginfecties (UTI's).
De meest voorkomende oorzaak van UTI's is de bacterie Escherichia coli, een normale bewoner van de
menselijke dikke darm. E. coli is niet schadelijk wanneer beperkt tot het lumen van de dikke darm, maar
het is pathogeen {patho-, ziekte + -geen, veroorzakend} wanneer het in de urethra terechtkomt. De meest
voorkomende symptomen van een UWI zijn pijn of een branderig gevoel tijdens het plassen en een
verhoogde frequentie van urineren. Een urinemonster van een patiënt met een urineweginfectie bevat
vaak veel rode en witte bloedcellen, die geen van beide gewoonlijk worden aangetroffen in normale urine.
Urineweginfecties worden behandeld met antibiotica.
Het concave oppervlak van elke nier is naar de wervelkolom gericht. De nierbloedvaten, zenuwen,
lymfevaten en urineleiders komen allemaal uit dit oppervlak. Nierslagaders, die aftakken van de
abdominale aorta, leveren bloed aan de nieren. Nieraders vervoeren bloed van de nieren naar de
inferieure vena cava.
, Op elk willekeurig moment ontvangen de nieren 20-25% van het hartminuutvolume, ook al houden ze
slechts 0,4% van het totale lichaamsgewicht (elk 125-160 gram) in. Deze hoge bloedstroom door de nieren
is van cruciaal belang voor de nierfunctie.
Het nefron is de functionele eenheid van de nier
Een dwarsdoorsnede door een nier laat zien dat de binnenkant in twee lagen is gerangschikt: een
buitenste cortex en een binnenste medulla. Ook wel schors en merg genaamd. (Fig. 19.1c). De lagen
worden gevormd door de georganiseerde indeling van microscopische buisjes die nefronen worden
genoemd. Ongeveer 80% van de nefronen in een nier bevinden zijn bijna volledig in de cortex (corticale
nefronen) opgenomen, maar de andere 20%, genaamd juxtamedulaire nefronen {juxta–, naast}, duiken
naar beneden het merg in (Fig. 19.1f, h).
Het nefron is de functionele eenheid van de nier. (Een functionele eenheid is de kleinste structuur die alle
functies van een orgaan kan vervullen.) Elk van de 1 miljoen nefronen in een nier is verdeeld in secties (Fig.
19.1 i), en elke sectie is nauw verbonden met gespecialiseerde bloedvaten (Fig. 19.1g, h).
Omstreeks 100 vC schreef Aretaeus de Cappadociër: "Diabetes is een wonderbaarlijke aandoening, komt
niet vaak voor bij mannen, omdat het vlees en ledematen tot urine versmelt. De patiënten stoppen nooit
met water maken (urineren) maar de stroom is onophoudelijk, zoals uit de opening van aquaducten.”
Artsen weten al sinds de oudheid dat urine, de vloeibare afvalstoffen die door de nieren geproduceerd
worden, het functioneren van het lichaam weerspiegelt. Om hen te helpen bij hun diagnose van ziekte,
droegen ze zelfs speciale kolven voor het verzamelen en inspecteren van de urine van patiënten.
De eerste stap bij het onderzoeken van een urinemonster is het bepalen van de kleur. Is het donkergeel
(geconcentreerd), bleek strogeel (verdund), rood (wijst op de aanwezigheid van bloed) of zwart (wijst op
de aanwezigheid van hemoglobinemetabolieten)? Eén vorm van malaria werd zwartwaterkoorts genoemd
omdat gemetaboliseerd hemoglobine van de abnormale afbraak van rode bloedcellen de urine van het
slachtoffer zwart of donkerrood maakte.
Artsen inspecteerden ook urinemonsters voor helderheid, schuim (wijst op abnormale aanwezigheid van
eiwitten), geur en zelfs smaak. Artsen die de urine niet zelf wilden proeven, zouden hun studenten het
'voorrecht' geven om het voor hen te proeven. Een arts zonder studenten zou insecten aan de urine
kunnen blootstellen en hun reactie bestuderen.
Waarschijnlijk het bekendste voorbeeld van het gebruik van urine voor diagnose was de smaaktest voor
diabetes mellitus, van oudsher bekend als de honingurineziekte. Diabetes is een endocriene aandoening
die wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van glucose in de urine. De urine van diabetici smaakte zoet
en trok insecten aan, waardoor de diagnose duidelijk was.
Tegenwoordig hebben we veel geavanceerdere onderzoeken voor glucose in de urine, maar de eerste stap
van een urineanalyse is nog steeds het beoordelen van de kleur, helderheid en geur van de urine. In dit
hoofdstuk leer je waarom we zoveel kunnen vertellen over hoe het lichaam functioneert door wat er in de
urine aanwezig is.
19.1 Functies van de nieren
Als je mensen op straat vraagt: "Wat is de belangrijkste functie van de nier?" zullen ze waarschijnlijk
zeggen: "Het afvoeren van afvalstoffen." Feitelijk is de belangrijkste functie van de nier de homeostatische
regulering van het water- en ionengehalte van het bloed, ook wel zout en waterbalans of vocht en
elektrolytenbalans genoemd. Afvalverwijdering is belangrijk, maar verstoringen in het bloedvolume of ion
niveaus veroorzaken ernstige medische problemen voordat de ophoping van metabolische afvalstoffen
schadelijke/toxische niveaus bereikt.
De nieren handhaven normale bloedconcentraties van ionen en water door de opname van die stoffen in
evenwicht te brengen met hun uitscheiding in de urine, volgens het principe van massabalans [p.46]. We
kunnen nierfunctie onderverdelen in zes algemene punten:
1. Regulering van extracellulair vochtvolume en bloeddruk. Wanneer extracellulair vloeistofvolume
afneemt, neemt de bloeddruk ook af [p.520]. Als het ECF volume (ECF: extracellulaire vloeistof: ECV.
Dit omvat zowel het bloed in de bloedbaan als het vocht in de ruimtes tussen alle lichaamscellen
(=interstitieel vocht in het interstitium)) en de bloeddruk te laag worden, kan het lichaam de
bloedtoevoer naar de hersenen en andere essentiële organen niet voldoende handhaven. De nieren
werken op een geïntegreerde manier samen met het cardiovasculaire systeem om ervoor te zorgen
dat de bloeddruk en weefselperfusie binnen een acceptabel bereik blijven.
2. Regulering van osmolariteit. Het lichaam integreert de nierfunctie met gedragsmatige drijfveren
(behavioral drives), zoals dorst, om de bloedosmolariteit op een waarde dichtbij 290 mOsM te
houden. We onderzoeken later de reflexpaden voor regulatie van ECV volume en osmolariteit.
3. Behouden van de ionenbalans. De nieren houden de concentraties van essentiële ionen binnen een
normaal bereik door de inname via de voeding te balanceren met urineverlies. Natrium (Na+) is het
belangrijkste ion dat betrokken is bij de regulering van het extracellulaire vloeistofvolume en
osmolariteit. Kalium (K+) en calcium (Ca2+) concentraties zijn ook nauw gereguleerd.
4. Homeostatische regulering van de pH. De pH van plasma wordt normaal gesproken binnen een nauw
bereik gehouden. Als de extracellulaire vloeistof te zuur wordt, verwijderen de nieren H+ en behouden
, ze bicarbonaationen (HCO3-) welke als buffer fungeren [p.77]. Omgekeerd, wanneer de extracellulaire
vloeistof te basisch wordt, verwijderen de nieren HCO3- en behouden H+. De nieren spelen een
belangrijke rol bij de pH-homeostase, maar ze corrigeren pH-verstoringen niet zo snel als de longen.
5. Uitscheiding van afvalstoffen. De nieren verwijderen metabolische afvalproducten en xenobiotica, of
lichaamsvreemde stoffen, zoals medicijnen en giftige stoffen. Metabolische afvalstoffen omvatten
creatinine uit het spiermetabolisme [p.424] en de stikstofhoudende afvalstoffen ureum en urinezuur.
Een metaboliet van hemoglobine genaamd urobilinogeen geeft urine zijn karakteristieke gele kleur.
Hormonen zijn een andere lichaamseigen stof die de nieren uit het bloed opruimen. Voorbeelden van
lichaamsvreemde stoffen die de nieren actief verwijderen omvatten de kunstmatige zoetstof
sacharine en het anion benzoaat, onderdeel van het conserveermiddel kaliumbenzoaat, dat je
binnenkrijgt elke keer dat je een light frisdrank drinkt.
6. Productie van hormonen. Hoewel de nieren geen endocriene klieren zijn, spelen ze een belangrijke
rol in/bij drie endocriene routes. Niercellen synthetiseren erytropoëtine, het cytokine/hormoon dat
de synthese van rode bloedcellen reguleert [p.551]. Ze geven ook renine af, een enzym dat de
productie reguleert van hormonen die betrokken zijn bij de natriumbalans en bloeddrukhomeostase.
Ten slotte helpen nierenzymen vitamine D3 om te zetten in een hormoon dat de Ca2+-balans
reguleert.
De nieren hebben, net als veel andere organen in het lichaam, een enorme reservecapaciteit. Volgens de
meeste schattingen moet je bijna driekwart van je nierfunctie verliezen voordat de homeostase wordt
aangetast. Veel mensen functioneren volkomen normaal met slechts één nier, waaronder de ene persoon
op de 1000 die met slechts één nier wordt geboren (de andere ontwikkelt zich niet tijdens de
zwangerschap) of degenen die een nier doneren voor transplantatie.
19.2 Anatomie van het urinestelsel
Het urinewegstelsel bestaat uit de nieren en bijbehorende structuren (fig. 19.1a). De studie van de
nierfunctie wordt nierfysiologie genoemd, van het Latijnse woord renes, wat 'nieren' betekent.
Het urinestelsel bestaat uit nieren, urineleiders, blaas en urethra
Laten we beginnen met het volgen van de weg die een druppel water aflegt op zijn weg van plasma naar
uitscheiding in de urine. Urineproductie begint wanneer water en opgeloste stoffen van plasma naar de
holle tubuli (nefronen) gaan die het grootste deel van de gepaarde nieren vormen. Deze buisjes
veranderen de samenstelling van de vloeistof terwijl deze er doorheen gaat. De gemodificeerde vloeistof,
nu urine genoemd, verlaat de nier en komt in een buis van gladde spieren, de urineleider. Er zijn twee
urineleiders, één die van elke nier naar de urineblaas leidt. De blaas zet uit en vult zich met urine totdat, in
een reflex die mictie of urineren wordt genoemd, de blaas samentrekt en urine uitdrijft via een enkele
buis, de urethra/urinebuis.
De urethra bij mannen verlaat het lichaam via de schacht van de penis. Bij vrouwen bevindt de urethrale
opening zich anterieur/voor de openingen van de vagina en de anus. Vanwege de kortere lengte van de
vrouwelijke urethra en de nabijheid van bacteriën die de dikke darm verlaten, zijn vrouwen gevoeliger dan
mannen voor het ontwikkelen van bacteriële infecties van de blaas en nieren, of urineweginfecties (UTI's).
De meest voorkomende oorzaak van UTI's is de bacterie Escherichia coli, een normale bewoner van de
menselijke dikke darm. E. coli is niet schadelijk wanneer beperkt tot het lumen van de dikke darm, maar
het is pathogeen {patho-, ziekte + -geen, veroorzakend} wanneer het in de urethra terechtkomt. De meest
voorkomende symptomen van een UWI zijn pijn of een branderig gevoel tijdens het plassen en een
verhoogde frequentie van urineren. Een urinemonster van een patiënt met een urineweginfectie bevat
vaak veel rode en witte bloedcellen, die geen van beide gewoonlijk worden aangetroffen in normale urine.
Urineweginfecties worden behandeld met antibiotica.
Het concave oppervlak van elke nier is naar de wervelkolom gericht. De nierbloedvaten, zenuwen,
lymfevaten en urineleiders komen allemaal uit dit oppervlak. Nierslagaders, die aftakken van de
abdominale aorta, leveren bloed aan de nieren. Nieraders vervoeren bloed van de nieren naar de
inferieure vena cava.
, Op elk willekeurig moment ontvangen de nieren 20-25% van het hartminuutvolume, ook al houden ze
slechts 0,4% van het totale lichaamsgewicht (elk 125-160 gram) in. Deze hoge bloedstroom door de nieren
is van cruciaal belang voor de nierfunctie.
Het nefron is de functionele eenheid van de nier
Een dwarsdoorsnede door een nier laat zien dat de binnenkant in twee lagen is gerangschikt: een
buitenste cortex en een binnenste medulla. Ook wel schors en merg genaamd. (Fig. 19.1c). De lagen
worden gevormd door de georganiseerde indeling van microscopische buisjes die nefronen worden
genoemd. Ongeveer 80% van de nefronen in een nier bevinden zijn bijna volledig in de cortex (corticale
nefronen) opgenomen, maar de andere 20%, genaamd juxtamedulaire nefronen {juxta–, naast}, duiken
naar beneden het merg in (Fig. 19.1f, h).
Het nefron is de functionele eenheid van de nier. (Een functionele eenheid is de kleinste structuur die alle
functies van een orgaan kan vervullen.) Elk van de 1 miljoen nefronen in een nier is verdeeld in secties (Fig.
19.1 i), en elke sectie is nauw verbonden met gespecialiseerde bloedvaten (Fig. 19.1g, h).
