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Das Harnsystem, bestehend aus Nieren und ableitenden Harnwegen, reguliert den Flüssigkeits-, Elektrolyt- und Säure-Basen-Haushalt, den Blutdruck und erfüllt endokrine Aufgaben. In den Nephronen wird Blut filtriert, wobei aus täglich etwa 180 Litern Primärharn (GFR ~125 ml/min) rund 1,5 Liter konzentrierter Sekundärharn entstehen.
Die Harnorgane umfassen die paarigen Nieren als harnbildende Organe und die ableitenden Harnwege (Harnleiter, Harnblase, Harnröhre). Sie bilden zusammen mit den Geschlechtsorganen den Urogenitaltrakt. Jede Niere ist von einer bindegewebigen Kapsel (Capsula fibrosa) und einer Fettkapsel (Capsula adiposa) umgeben; auf dem oberen Nierenpol sitzen die Nebennieren. Das Nierengewebe gliedert sich in eine äußere Rinde (Cortex renalis) und ein inneres Mark, das aus etwa 10–12 Markpyramiden (Pyramides renales) besteht. Die Spitzen der Pyramiden, die Nierenpapillen (Papillae renales), ragen in die Nierenkelche (Calices renales). Ein Nierenlappen besteht aus einer Pyramide mit umgebender Rinde. Die Niere erfüllt neben der Ausscheidungsfunktion auch endokrine Aufgaben, insbesondere die Bildung von Renin und Erythropoetin, die Aktivierung von Vitamin D3 sowie die Produktion von Kininen und Prostaglandinen.
Die Niere ist das zentrale Klärwerk unseres Körpers. Sie wird über die A. renalis aus der Aorta abdominalis mit Blut versorgt; der Abfluss erfolgt über die V. renalis in die V. cava inferior. Ihre kleinste funktionelle Einheit ist das Nephron, von dem jeder Mensch etwa eine Million pro Niere besitzt. Ein Nephron besteht aus dem Nierenkörperchen (Corpusculum renale), in dem die Filtration stattfindet, und dem Tubulussystem, in dem der Harn modifiziert wird. Das Nierenkörperchen enthält das Glomerulum und wird vom Vas afferens versorgt, das Blut über das Vas efferens wieder ableitet. Die Kontaktstelle zwischen distalem Tubulus und den glomerulären Gefäßen bildet der juxtaglomeruläre Apparat (JGA), der direkt vom Sympathikus innerviert wird und eine zentrale Rolle in der Blutdruckregulation spielt.
Der Prozess beginnt im Glomerulus, einem Knäuel aus spezialisierten, fenestrierten (gefensterten) Kapillaren. Durch den hohen Blutdruck wird hier Flüssigkeit aus dem Blut in die Bowman-Kapsel gepresst. Dieser Vorgang ähnelt einem Kaffeefilter: Große Bestandteile wie Blutzellen und Proteine bleiben im Blut, während Wasser und kleine gelöste Stoffe als Primärharn ausgefiltert werden.
Täglich entstehen so etwa 180 Liter Primärharn (glomeruläre Filtrationsrate, GFR, von ca. 125 ml/min bei einem renalen Blutfluss von 1200–1600 Litern pro Tag). Da der Körper diese Menge an Flüssigkeit und wertvollen Stoffen (wie Glukose und Aminosäuren) nicht verlieren darf, schließt sich das Tubulussystem an. Im proximalen Tubulus (der körpernahe Abschnitt) werden bereits ca. 65 % des Wassers und fast alle Nährstoffe aktiv zurück ins Blut transportiert.
Die Henle-Schleife zieht tief in das Nierenmark hinab und ist entscheidend für die Harnkonzentrierung. Durch ein Gegenstromprinzip wird hier ein Konzentrationsgefälle aufgebaut, das es ermöglicht, dem Harn im weiteren Verlauf passiv Wasser zu entziehen. Der absteigende Teil ist wasserdurchlässig, der aufsteigende Teil hingegen transportiert aktiv Salze nach außen, ist aber wasserundurchlässig.
Im distalen Tubulus (der körperferne Abschnitt) und im Sammelrohr findet die Feinabstimmung statt. Hier wirken Hormone wie Aldosteron (steigert die Natrium-Rückresorption und fördert die Kaliumausscheidung) und das Antidiuretische Hormon (ADH). ADH macht die Wände des Sammelrohrs durchlässig für Wasser, sodass dieses zurückgewonnen wird und der Harn stark konzentriert wird.
Das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS) steuert die langfristige Blutdruckregulation und den Elektrolythaushalt. Bei erniedrigtem Blutdruck oder Natriummangel setzen spezialisierte Zellen des JGA das Enzym Renin frei. Renin spaltet das in der Leber gebildete Angiotensinogen zu Angiotensin I. Das Angiotensin-Konversionsenzym (ACE) wandelt Angiotensin I in Angiotensin II um, das stark gefäßverengend wirkt und so den Blutdruck steigert. Zudem stimuliert Angiotensin II das Durstzentrum, die ADH-Ausschüttung und die Freisetzung von Aldosteron aus der Nebennierenrinde. Aldosteron erhöht die Natrium- und Wasserresorption und fördert die Kaliumausscheidung in den distalen Tubuli und Sammelrohren.
Am Ende dieses Prozesses bleibt der Sekundärharn (Endharn) übrig, der nur noch etwa 1,5 Liter pro Tag ausmacht. Dieser enthält Harnstoff, Harnsäure, Kreatinin sowie überschüssige Elektrolyte und wird über das Nierenbecken und die Harnleiter zur Blase geleitet. Die Niere reguliert so nicht nur Abfallstoffe, sondern auch den Blutdruck und den Säure-Basen-Haushalt.
Der Endharn gelangt über die Nierenpapillen in die Nierenkelche und von dort in das Nierenbecken. Die Harnleiter (Ureteren) transportieren den Urin peristaltisch zur Harnblase und weisen drei Engstellen auf, die für die Steinablagerung prädisponieren: am Abgang aus dem Nierenbecken, bei der Überquerung der Iliakalgefäße und beim Durchtritt durch die Blasenwand. Die Harnblase (Vesica urinaria) kann bis zu 1500 ml speichern, Harndrang setzt aber meist schon bei etwa 500 ml ein. Die Harnröhre (Urethra) misst bei Männern ca. 20 cm und dient auch der Samenleitung, bei Frauen ist sie mit 2,5–4 cm deutlich kürzer, weshalb Frauen anfälliger für aufsteigende Blasenentzündungen (Zystitis) sind. Alle ableitenden Harnwege sind mit dehnbarem Übergangsepithel (Urothel) ausgekleidet.
