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Einführung
Die Niere ist in erster Linie für die Ausscheidung von wasserlöslichen Substanzen verantwortlich. Zu ihnen gehören die ausscheidungspflichtigen Substanzen Harnsäure, Harnstoff und Kreatinin wie auch Arzneistoffe und auch Elektrolyte, Monosaccharide und Aminosäuren. Einige Substanzen werden tubulär resorbiert. Andere werden zusätzlich tubulär sezerniert, um so die vollständige Entsorgung zu gewährleisten. Dies betrifft vor allem Substanzen, die im Blut an Plasmaproteine gebunden sind und so nicht direkt filtriert werden können. Zudem ist die Niere an der Aufrechterhaltung der Elektrolytkonzentration und an der Regulation des Wasserhaushalts wie auch des Säure-Basen-Haushalts beteiligt und übernimmt endokrine Funktionen.
Für die tubulären Transportprozesse benötigt die Niere viel Energie, die sie in erster Linie aus und gewinnt. Im proximalen Tubulus wird keine Glucose verbraucht, stattdessen findet sogar aus Glutamin statt. In den distalen Tubulusabschnitten und in den Sammelrohren, die in dem mit nur relativ wenig Sauerstoff versorgten Nierenmark im Papillenbereich liegen, kann dagegen auch aus Energie in Form von ATP gewonnen werden. Insgesamt entfallen ca. 7 % des gesamten Energiegrundumsatzes auf die Nieren.
Transport des Oxalacetats durch die Mitochondrienmembran
Die Pyruvatcarboxylase carboxyliert Pyruvat unter Verbrauch von ATP zu Oxalacetat. Das Oxalacetat wird nun ins Zytosol transportiert. Für die Passage durch die Mitochondrienmembran gibt es 3 Möglichkeiten: als Malat, das durch Reduktion von Oxalacetat entsteht, als Aspartat, das durch Transaminierung von Oxalacetat entsteht, und als Citrat, das mithilfe von Acetyl-CoA aus Oxalacetat gebildet wird. Malat, Aspartat und Citrat passieren mithilfe von Transportern die Membran. Aus ihnen wird im Zytosol wieder Oxalacetat gebildet. AST, Aspartattransaminase
(Quelle: Königshoff, Brandenburger, Kurzlehrbuch Biochemie, Thieme, 2018)
Hydrolytische Desaminierung von Glutamin
Die Umsetzung der Amidgruppe in der Seitenkette von Glutamin mit Wasser wird von der Glutaminase katalysiert.
(Quelle: Rassow et al., Duale Reihe Biochemie, Thieme, 2022)
Oxidative Desaminierung von Glutamat
Durch Oxidation von Glutamat entsteht eine Iminosäure mit einer Doppelbindung zwischen dem α-C-Atom und dem Stickstoffatom. Gleichzeitig nimmt NAD(P)+ 2 Elektronen und das Proton auf und wird zu NAD(P)H reduziert. Die Iminogruppe (HN=C) reagiert dann im nächsten Schritt mit Wasser und es entstehen α-Ketoglutarat und freies NH4+ (Ammonium). Katalysiert werden beide Reaktionen von der Glutamatdehydrogenase (GLDH).
(Quelle: Rassow et al., Duale Reihe Biochemie, Thieme, 2022)
