unserer Organe

Niere

Die Niere ist ein Organ, das das Volumen und die Zusammensetzung der Körperflüssigkeit durch Filtration des Blutes, selektive Reabsorption und Ausscheidung regelt. Die Nieren scheiden Wasser, Salze und Metabolite aus. Sie üben eine wichtige Funktion im Wasserhaushalt und in der Balance der Elektrolytkanzentrationen im Körper aus und sie regulieren das Säure-Base-Gleichgewicht des Blutes. Die Niere setzt Hormone frei wie:

Renin (Aktivierung des Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems),
Calcitriol (ein Metabolit von Vitamin D3) und
Erythropoietin (zur Stimulation der Bildung von roten Blutkörperchen im Knochenmark).

Die Abfallprodukte werden von den Nieren als Urin ausgeschieden und durch die Harnleiter ins Becken zur Harnblase geleitet.

Die Nieren sind eiförmige, retroperitoneal gelegene Organe. Beim Erwachsenen sind sie ungefähr 10-11 cm lang, 5 cm breit, 2,5 cm hoch und wiegen 150 g. Weil sich auch die Leber rechts befindet, ist die linke Niere im Bauchraum etwas höher lokalisiert als die rechte Niere. Die Nieren werden direkt von der Aorta über die Nierenarterien mit Blut versorgt. Der Blutrückfluss läuft über die Nierenvenen zur unteren Hohlvene. In der Schnittdarstellung zeigt die Niere eine blasse äußere Region (Nierenrinde) und eine dunklere innere Region (Nierenmark). Nierenrinde und Nierenmark enthalten die Nephrone.

Das Nephron ist die funktionelle Einheit der Niere, jede Niere besitzt etwa 1,3 Millionen Nephrone. Das Nephron ist verantwortlich für die Ultrafiltration des Blutes und für der Reabsorption oder die Ausscheidung von Inhaltsstoffen des Filtrats. Jedes Nephron besteht aus:

Dem Glomerulus
Eine Filtereinheit, die pro Minute aus dem Blut 125 ml Filtrat erzeugt.
Dem proximalen Konvolut (Nierentubulus)
Es reguliert und kontrolliert die Absorption von Glukose, Natrium und anderen Substanzen.
Der Henle’schen Schleife
Diese Region ist verantwortlich für die Konzentration und Verdünnung des Urins unter Verwendung des Gegenstromprinzips. Die Henle’sche Schleife ist undurchlässig für Wasser, kann aber Natrium aus dem Tubulus hinauspumpen, was wiederum die Osmolarität des umgebenden Gewebes reguliert.
Dem distalen Konvolut (Nierentubulus)
Diese Region ist verantwortlich für die Reabsorption von Wasser in den Körper. Nahezu 99% des ursprünglich abfiltierten Wassers werden reabsorbiert. Der konzentrierte Urin sammelt sich im Sammelrohr und fließt anschließend in das Nierenbecken.

Leber

Die Leber ist das zentrale Organ im menschlichen Stoffwechsel. Mit einem Gewicht von ca. 1400g ist sie gleichzeitig eine der größten Drüsen im Körper. Eine ihrer Hauptfunktionen ist die Förderung der Verdauung durch die Produktion von Gallenflüssigkeit. Diese Flüssigkeit fließt dann zur Gallenblase, wo sie gespeichert und
bei Bedarf in den Zwölffingerdarm abgegeben wird.

Eine andere wichtige Funktion der Leber ist die Aufnahme und Speicherung von Glukose in Form von Glykogen zur späteren Energiegewinnung. Außerdem werden in der Leber Fette und Aminosäuren verarbeitet und Vitamine gespeichert. Viele Entgiftungsprozesse z. B. von Arzneimitteln finden hier statt und so findet man verbotene Substanzen aus dem Blut auch in der Leber. Nahezu alle diese Funktionen werden von den so genannten Hepatozyten, den Leberzellen, ausgeführt.

Haut

Die Haut ist das größte Organ des Körpers und die Abgrenzung zwischen den Pathogenen der Umgebung und dem Körpergewebe. Sie schützt die darunter liegenden Muskeln, Organe und Knochen. Die Haut produziert Peptide mit einer natürlichen antibiotischen Funktion wie z.B. Defensine. Die Haut besteht aus drei Hauptschichten: Epidermis, Dermis und Hypodermis.

Die Haut hat folgende Funktionen:

Schutz:
Die Haut ist eine anatomische Grenze zwischen der inneren und äußeren Umgebung und dient somit auch der Abwehr. Sie ist die erste Hürde für Antigene aus der Umwelt.
Hitzeregulation:
Erweiterte Blutgefäße in der Haut erlauben eine vermehrte Durchblutung und die Abgabe von Hitze, während eng gestellte Gefäße den Blutfluß vermindern und Hitze konservieren.
Empfindung:
Die Haut enthält eine Vielzahl von Nervenendigungen die auf Hitze oder Kälte, Kontakt, Druck, Vibration and Gewebsverletzungen ansprechen.
Ästhetik und Kommunikation:
Andere Menschen sehen unsere Haut und können unsere Stimmung, physische Verfassung und Attraktivität abschätzen.
Kontrolle der Verdunstung:
Die Haut ist eine relativ trockene und Flüssigkeits-undurchlässige Barriere. Der Verlust dieser Funktion zeigt sich am großen Flüssigkeitsverlust bei schweren Verbrennungen.
Speicherung und Synthese:
Die Haut dient als Speicherorgan für Lipide und Wasser. Auch die Produktion von Vitamin D unter Nutzung von UVB-Licht findet in der Haut statt.
Absorption:
Sauerstoff, Stickstoff und CO₂ können in kleinen Mengen in die Epidermis diffundieren. Zusätzlich können Arzneimittel über die Haut verabreicht werden. Ein Beispiel dafür ist das Nikotinpflaster.
Ausscheidung:
Schweiss enthält Harnstoff, allerdings in geringerer Konzentration als der Harn. Daher ist die Ausscheidung durch Schwitzen als sekundär zur Temperaturregulierung anzusehen.

Sowohl die Hitzeregulation als auch die Kontrolle der Verdunstung spielen während des Sports eine wichtige Rolle für die Temperaturregulierung und die Kontrolle der Infektionsanfälligkeit.

Blut

Das Gefäßsystem ist die Hauptversorgungsroute durch den menschlichen Körper. Auf diesem Wege werden die Körperzellen mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt. Das Blut besteht hauptsächlich aus Flüssigkeit, dem so genannten Plasma, das wiederum nahezu 90% Wasser enthält. Außerdem enthält das Plasma Salze, Glukose und weitere notwendige Substanzen. Die Proteine im Plasma transportieren wichtige Nährstoffe zu den Körperzellen und stärken das Immunsystem. Im Körper eines erwachsenen Mannes fließen etwa 5 bis 6 Liter Blut, im Körper einer erwachsenen Frau ungefähr 4 bis 5 Liter.

Blutkreislauf

Blut ist eine viskose Flüssigkeit, weil es aus einer Vielfalt von Zellen mit unterschiedlichen Aufgaben besteht. 3 Hauptgruppen von Blutzellen zirkulieren mit dem Plasma:

Blutplättchen helfen dem Blut zu gerinnen. Die Gerinnung schützt den Körper vor einem starken Blutverlust bei schweren inneren oder äußeren Blutungen. Die Blutplättchen werden auch als Thrombozyten bezeichnet.
Hauptaufgabe der roten Blutkörperchen ist der Transport von Sauerstoff. Ein gesunder Erwachsener hat ungefähr 35 Trillionen rote Blutkörperchen. Pro Sekunde produziert der Körper etwa 2,4 Millionen rote Blutkörperchen neu. Jede dieser Zellen hat eine ungefähre Lebensdauer von 120 Tagen. Rote Blutkörperchen werden auch als Erythrozyten bezeichnet.
Weiße Blutzellen, so genannte Leukozyten, bekämpfen Infektionen. Leukozyten gibt es in allen Formen und Größen; sie sind von entscheidender Wichtigkeit für das Immunsystem. Bei einer Infektion vermehren sie sich stark. Dennoch ist – verglichen mit der Anzahl von Erythrozyten – die Zahl der weißen Blutkörperchen im Körper gering. Die meisten gesunden Erwachsenen haben ungefähr 700x so viele Erythrozyten wie Leukozyten im Blut.

Weiterhin transportiert Blut Hormone, Fette, Kohlenhydrate, Proteine und Gase. Blut versorgt die Körperzellen mit Sauerstoff von den Lungen und mit Nährstoffen vom Verdauungstrakt. Es entsorgt Kohlendioxid und Metabolite (Stoffwechselendprodukte). Blut reguliert die Körpertemperatur über eine Modulation des Kreislaufs, es schafft Hormone zu den Geweben, schickt Antikörper für die Immunantwort und enthält Gerinnungsfaktoren.

Es gibt 4 unterschiedliche Blutgruppen: A, B, AB und O. Von den Eltern vererbte Gene bestimmen die Blutgruppe des Kindes. Blut wird im Knochenmark gebildet und so kann der Körper kleinere Blutverluste in aller Regel problemlos ausgleichen. Massive Blutverluste können jedoch eine Bluttransfusion erfordern. Bei Blutttransfusionen müssen die Blutgruppen von Spender und Empfänger identisch sein.

Verdauungssystem

Der Gastrointestinaltrakt (Verdauungstrakt) ist ein muskulärer Verdauungsschlauch, der mit einer Schleimhaut ausgekleidet ist. Er zieht sich durch den gesamten menschlichen Körper - vom Mund bis zum Anus. Seine Hauptfunktion ist der Verdauungsprozess, also die Nahrungsaufnahme, der Weitertransport des Nahrungsbreis, die mechanische Zerkleinerung, die Aufspaltung und Aufnahme von Nährstoffen in den Körper und schließlich die Ausscheidung von unverdaulichen Teilen der Nahrung mit dem Stuhl.

Der obere Verdauungstrakt besteht aus Mund, Rachen, Speiseröhre und dem Magen. Zunächst wird die Nahrung durch die Zähne zerkleinert, mit Speichelflüssigkeit gemischt und so und für den weiteren Transport zum Magen vorbereitet. Der Transport zum Magen geschieht durch Muskelkontraktionen der Speiseröhre. Anschließend wird die Nahrung wird in ihre Bestandteile zerlegt und verdaut: Kohlenhydrate, Proteine und Fette chemisch durch Salzsäure und biochemisch mit Hilfe entsprechender Enzyme. Eine wellenartige Kontraktion der Magenmuskulatur sorgt für den Weitertransport des Nahrungsbreis in den Darm.

An den Magen schleißt sich der Darm an, der wiederum aus dem Dünndarm (Duodenum, Jejunum und Ileum) und dem Dickdarm (Colon) besteht. Die Nährstoffe (und auch Arzneimittel) werden nun vorbereitet um in den verschiedenen Darmabschnitten über die Schleimhaut in den Körper aufgenommen zu werden und so in den Blutstrom oder in die Lymphbahnen zu gelangen. Die Bauchspeicheldrüse und die Gallenblase geben weitere Verdauungsenzyme in den Zwölffingerdarm ab. Nahrungsbestanteile, die nicht in den Körper aufgenommen wurden und Ballaststoffe verbleiben im Darm.

Immunsystem

Das Immunsystem ist ein System, das Körpereigenes als solches erkennen und eine Homoöstase aufrecht erhalten kann. Es ist ein hoch kompliziertes Netzwerk, das sich durch den ganzen Körper zieht, eine nahezu unendliche Zahl von Bedrohungen erkennt und den Organismus dagegen verteidigen kann. Die Verteidigung gegen Pathogene erfolgt zunächst durch die angeborene und später durch die adaptive Immunabwehr. Makrophagen und Neutrophile sind zusammen mit natürlichen Killerzellen (NK) und Defensinen Teil der angeborenen Immunabwehr, die die erste Linie der Verteidigung bildet. Sie alle brauchen die grundlegende Fähigkeit, zwischen „eigen“ und „fremd“ zu unterscheiden und mittels spezieller so genannter toll-ähnlicher Rezeptoren (toll-like Rezeptoren, TLR) außerdem zwischen gefährlichen und nicht gefährlichen Signalen. Mit der Aufnahme, Verarbeitung und Präsentation der Antigene stellen Makrophagen die Verbindung zwischen dem nicht-spezifischen und dem spezifischen Zweig des Immunsystems dar, das hauptsächlich aus verschiedenen Subpopulationen von Lymphozyten und ihrer Produkte besteht. Dieser spezifische Zweig beinhaltet die adaptive Immunabwehr, die den vorherigen Kontakt mit Antigenen benötigt, sich aus einer klonalen Proliferation von Lymphozyten (T-, zytotoxische Lymphozyten und B-Lymphozyten) entwickelt und schließlich die Freisetzung spezifischer Antikörper bewirkt.

Wenn das Immunsystem nicht richtig arbeitet, können die Konsequenzen ernsthaft sein. Funktionsstörungen des Immunsystems sind:

Allergie und Asthma: Überschießende Reaktionen auf eigentlich harmlose Substanzen.
Immunschwäche-Krankheiten: Erkrankungen mit einer verminderten Reaktion des Immunsystems auf Infektionen.
Autoimmunkrankheiten: Krankheiten, bei denen das Immunsystem fälschlicherweise körpereigene Zellen und Gewebe attackiert.

Atmungssystem

Die primäre Funktion des Atmungssystems besteht im Gasaustausch zwischen der äußeren Umgebung und dem Körper. Dazu gehören die O2-Aufnahme und die CO2-Ausscheidung in den Lungen. Das Atmungssystem spielt auch eine wichtige Rolle in der Regulation der Säure-Basen-Balance während körperlicher Anstrengungen und bei metabolischer Azidose.

Das Atmungssystem besteht aus den Lungen, den Atemwegen zu und von den Lungen und aus einer Art von „Pumpe“ (Brustwände und Atemmuskeln), die die Lungen beatmet. Die Lungen sind paarige Organe, die in der Brusthöhle liegen. Die rechte und die linke Lunge sind durch das Herz und andere Strukturen des Mediastinums getrennt. Die rechte Lunge ist in drei, die linke Lunge in zwei Lappen unterteilt. Jede Lunge ist umhüllt von einer schützenden, doppelschichtigen serösen Membran, die als Brustfell bezeichnet wird.
Das Atmungssystem ist in zwei funktionelle Bereiche unterteilt:

Luftleitender Bereich:
In diesem Bereich findet der Lufttransport zwischen außen und innen statt. Während die eingeatmete Luft durch die oberen Atemwege fließt, wird sie filtriert, befeuchtet und angewärmt.
Atmungsbereich:
Das ist der Bereich der Lungen, in dem der Gasaustausch erfolgt. Dazu gehören die Bronchioli respiratorii (mit kleineren Ansammlungen von Alveolen), die Alveolargänge und die Alveolen. Zum Atmungsbereich gehört auch die Übergangszone.

Umgebungsluft gelangt in die Lungen und wird mit der Luft ausgetauscht, die sich in den Lungen befindet. Der Vorgang wird als pulmonale Ventilation bezeichnet. Die primäre Funktion der pulmonalen Ventilation ist es, in der alveolären Luft eine konstante Konzentration (Partialdruck) von Sauerstoff und Kohlendioxid aufrechtzuerhalten. Im Ruhezustand atmet ein normaler Mensch 12-15x pro Minute. Pro Atemzug werden 500ml Luft ein- und ausgeatmet, in einer Minute insgesamt 6-8 Liter. Nachdem sie den Nasen- oder Mundraum sowie Pharynx, Larynx und Luftröhre durchströmt hat, wird die eingeatmete Luft in den rechten und linken Hautbronchus geleitet, die beiden größten Luftwegen der Lungen. Die Hauptbronchien verzweigen sich weiter in zahlreiche kleinere Bronchien und Bronchiolen. Diese wiederum leiten die Luft zu den Alveolen weiter, den grundlegenden funktionellen Bauelemente der Lungen.

In den Alveolen, die von Lungenkapillaren umgeben sind, erfolgt der Gasaustausch. Der Austausch von O₂ und CO₂ zwischen der alveolären Luft und dem Blut in den Lungenkapillaren geschieht durch einfache Diffusion. Gasmoleküle diffundieren von den Alveolen ins Blut oder umgekehrt durch die dünne alveolokapilläre Membran, die aus dem Pulmonalepithel, dem Kapillarendothel und ihren Basalmembranen besteht. Die Gesamtfläche der alveolokapillären Membran in beiden Lungen beträgt etwa 70m².

Die Diffusionsrate ist abhängig von Unterschieden im Partialdruck des Gases über die alveolokapilläre Membran hinweg und von ihrer Fläche. Da der Sauerstoffpartialdruck in den Alveolen höher ist als im venösen Blut, das in den Lungenkapillaren fließt, diffundiert der Sauerstoff von den Lungen ins Blut. Da der Kohlendioxid-Partialdruck im Blut höher ist als in den Alveolen, diffundiert Kohlendioxid vom Blut in die Lungen und wird ausgeatmet. Deoxygeniertes (sauerstoffarmes) Blut fließt aus der rechten Herzkammer in den Lungenkreislauf und gelangt über die Lungenarterien in die Lungenkapillaren. Dort wird es oxygeniert (mit Sauerstoff aufgeladen) und fließt dann über die Lungenvenen zurück zum linken Vorhof des Herzens. Im Ruhezustand gelangen 250ml pro Minute Sauerstoff in den Körper und 200ml Kohlendioxid werden abgeatmet.

Zentrales Nervensystem

Funktionell können im Gehirn drei Schichten unterschieden werden, die an der Steuerung von grundlegenden menschlichen Verhaltensweisen beteiligt sind.

Die tiefste Schicht – der so genannte Hirnstamm – ist verantwortlich für autonome lebensnotwendige Prozesse wie Herzfrequenz, Atmung, Blutdruck, Verdauung und Vigilität (Wachheitsgrad). Der Hirnstamm enthält einige grundlegende Substrukturen: Medulla, Pons und Thalamus.
Der Hirnstamm ist umgeben von einer zweiten Schicht, dem limbischen System, das für Motivation, Emotion und Gedächtnis verantwortlich ist. Das limbische System schließt Hippocampus, Amygdala und Hypothalamus ein.
Die dritte Schicht, das Cerebrum (Großhirn) ist verantwortlich für die Integration von Informationen, für die Koordination von Bewegungen sowie für analytisches und abstraktes Denken. Grundbausteine des Cerebrum sind der cerebrale Cortex (Hirnrinde) und das Corpus callosum (Balken).

Der Frontallappen, ein frontaler Teil des Gehirns, ist beteiligt an Vorgängen wie Planung, Organisation, Problemlösung, selektive Aufmerksamkeit, Persönlichkeit, außerdem an einer Reihe höherer kognitiver Funktionen die z. B. Verhalten und Emotionen einschließen.

Das autonome Nervensystem besteht aus dem sympathischen und dem parasympathischen Anteil. Der sympathische Teil bereitet den Körper auf akuten Stress oder körperliche Anstrengung vor, indem er die Herzfrequenz, die Stärke der Herzmuskelkontraktion, die Blutversorgung des Herzens und der aktiven Muskeln, den Stoffwechsel, den Blutdruck, den Gasaustausch zwischen Lunge und Blut sowie die mentale Aktivität und die Reaktionsgeschwindigkeit steigert. Der parasympathische Teil kontrolliert elementare Funktionen wie Verdauung, Urinbildung, Sekretionsleistung der Drüsen und Energieerhalt. Im Gegensatz zu den Wirkungen des sympathischen Teils verringert seine Aktivität die Herzfrequenz, verengt die Herzkranzgefäße und Gewebe in den Lungen.

Die Kommunikation zwischen Nervenzellen basiert auf der so genannten Neurotransmission. Neurotransmitter sind chemische Substanzen, die die Übertragung elektrischer Signale von einer Nervenzelle zu einer anderen triggern, verstärken und modulieren können. Die Neurotransmitter wandern durch den synaptischen Spalt und binden dann an Rezeptoren, die über den endgültigen Effekt bestimmen. Neurotransmitter können erregende oder inhibierende postsynaptische Potentiale bewirken. Neurotransmitter sind chemische Substanzen, von einfachen Aminen (Dopamin) und Aminosäuren (Gammaaminobuttersäure-GABA) bis hin zu Polypeptiden (Enkephaline). Noradrenalin, Dopamin, Serotonin und GABA sind an der Kontrolle von vielen emotionalen und mentalen Zuständen beteiligt. Die meisten psychoaktiven Arzneimittel erzielen ihre Wirkung entweder über eine Veränderung der Verstoffwechslung der Neurotransmitter oder über eine Veränderung der Empfindlichkeit ihrer Rezeptoren.

Herz-Kreislaufsystem

Das menschliche Herz wiegt zwischen 200 und 400 Gramm und ist ein wenig größer als eine Faust. Das Herz befindet sich zwischen den Lungen, hinter und leicht links vom Brustbein. Eine doppelschichtige Membran – das Perikard – umgibt das Herz wie ein Beutel („Herzbeutel“). Das Herz ist eine Pumpe, die für die Zirkulation von Blut durch das Gefäßnetz des Körpers sorgt.

Es ist eine Pumpe mit 4 Räumen:

Venöses Blut aus dem Körper gelangt zunächst in den rechten Vorhof und dann in die die rechte Kammer. Rechter Vorhof und rechte Kammer gehören zum Niederdrucksystem. Von der rechten Herzkammer aus wird das Blut wird in die Lungen gepumpt (Lungenkreislauf).
Das nun sauerstoffreiche Blut erreicht über den linken Vorhof die linke Herzkammer, die das Blut mit hohem Druck durch den Körper pumpt (Körperkreislauf).

Die oberen Räume des Herzens werden als linkes und rechtes Atrium (Vorhof), die unteren Räume als linker und rechter Ventrikel (Kammer) bezeichnet. Das Septum, eine Muskelwand, teilt den linken und rechten Vorhof und die linke und rechte Kammer voneinander ab. Die linke Herzkammer ist der größte Raum im Herzen. Die Wände der linken Herzkammer sind ungefähr nur 1 cm dick, doch sie haben die Kraft das Blut durch die Aortenklappe zu pressen. Insgesamt 4 Klappen regulieren den Blutfluss durch das Herz. Die Trikuspidalklappe liegt zwischen dem rechten Vorhof und der rechten Herzkammer. Die Mitralklappe lässt sauerstoffreiches Blut aus den Lungen vom linken Vorhof in die linke Herzkammer fliessen. Die Pulmonalklappe kontrolliert den Blutfluss von der rechten Herzkammer in die Lungenarterien. Die Aortenklappe öffnet den Weg für das arterielle Blut aus der linken Herzkammer in die Aorta.

Herz und Kreislaufsystem bilden das so genannte kardiovaskuläre System. Das Herz arbeitet als eine Pumpe, die Blut zu Organen, Geweben und Körperzellen bringt. Blut transportiert Sauerstoff und Nährstoffe zu jeder Zelle hin und im Gegenzug Kohlendioxid und Metabolite ab. Blut fließt vom Herzen aus über ein komplexes Netzwerk von Arterien, Arteriolen und Kapillaren in den Körper. Der Rücktransport zum Herzen erfolgt über Venen.

Das Myokard (Herzmuskel) ist eine spezielle Form von Muskel und besteht aus individuellen Zellen, die über spezielle Kontakte verbunden sind. Erregung und Kontraktion des Herzens werden über eine spezialisierte Gruppe von Zellen kontrolliert, die sich im Sinusknoten des rechten Vorhofs befinden (so genannte Schrittmacher Zellen).

Das Herz verfügt auch über eine eigene Blutversorgung. Zwei Herzkranzarterien (linke und rechte Herzkranzarterie), die so genannten Koronararterien. Die Koronararterien laufen zunächst auf der Oberfläche des Herzmuskels, der vom Epikard bedeckt ist. Die Arterien verzweigen sich dann und enden in Arteriolen, die das gewaltige Kapillarnetzwerk des Herzmuskels versorgen. Auch wenn diese Gefäße viele Anastomosen (Querverbindungen) besitzen, führt ein Verschluss von einer oder mehreren Verzweigungen in den nachgeschalteten Bereichen zur Ischämie.