Physiologie des Harnsystems

Der Harn wird von den Nephronen in den Nieren gebildet. Mit der Produktion von Urin scheidet der Körper überschüssiges Wasser, Abfallprodukte und Salz aus. Nach seiner Bildung in den Nephronen fließt der Urin durch verschiedene Strukturen in der Niere. Von der Niere aus fließt der Urin durch peristaltische Bewegungen in die Harnleiter abwärts in die Harnblase. Durch das Zusammenziehen der Blase bei der Miktion (auch als Wasserlassen bezeichnet) verengt sich das untere Ende des Harnleiters, um den Rückfluss des Urins nach oben zu verhindern. Die Blase hält den Urin zurück, bis es zum Wasserlassen kommt, bei dem der Urin durch die Harnröhre entleert wird. Bei der Frau liegt diese oberhalb des Scheideneingangs. Beim Mann befindet sich die Harnröhrenöffnung am Ende des Penis. Der innere Harnröhrenschließmuskel befindet sich an der Kreuzung von Harnröhre und Blase. Der äußere Harnröhrenschließmuskel befindet sich an der Basis der Harnröhre und wird vom bewussten Nervensystem gesteuert. Die Blase und der innere Harnröhrenschließmuskel werden durch das autonome Nervensystem innerviert. Wenn sich die Blase zusammenzieht und den Urin entleert, sind die sakralen Ebenen (S2-S4) des Rückenmarks über die parasympathischen Fasern des autonomen Nervensystems aktiv. Wenn die Blase Urin zurückhalten muss, wird der Harnröhrenschließmuskel durch Teile des Brust- und Lendenmarks (T11-L2) über sympathische Fasern erregt. Ein Individuum spürt über Dehnungsrezeptoren im Blasengewebe, dass die Blase voll ist und sendet einen Impuls an den sakralen Teil des Rückenmarks. Nachdem sich etwa 300 ml Urin angesammelt haben, zieht sich die Blase zusammen und der innere Schließmuskel der Harnröhre entspannt sich, und der Mensch verspürt das Bedürfnis, die Blase zu entleeren (McCance & Huether, 2019).

Bei gesunden Menschen gibt es mehrere Mechanismen, die verhindern sollen, dass Bakterien in die Blase eindringen oder sich in den oberen Harnwegen ausbreiten. Diese Mechanismen wirken in der Regel zusammen, um eine Infektion zu verhindern, und sie umfassen:

• Der Vorgang des Urinierens spült die meisten Bakterien aus der Harnröhre
• Bei Frauen: Schleim absondernde Zellen in der Harnröhre helfen, Bakterien abzufangen, so dass sie nicht nach oben wandern können
• Bei Männern: Die Länge der Harnröhre und die Prostata und die zugehörigen Drüsen erzeugen Sekrete, um Bakterien vor dem Eindringen zu schützen
• Es gibt mehrere Faktoren, die eine bakterientötende Wirkung haben: Die hohe Osmolalität und der niedrige PH-Wert des Harns, das Vorhandensein von Uromodulin (ein Protein, das in den Nieren synthetisiert wird) und die Epithelzellen der Harnwege
• Wenn sich die Blase zusammenzieht, schließt sich die ureterovesikale Verbindung (funktionelles Einwegventil, das die Harnleiter in die Blase führt), Dadurch wird verhindert, dass Urin nach oben in die oberen Harnwege aufsteigt
• In der distalen Harnröhre verhindert der Harnröhrenschließmuskel die Aufwärtsbewegung von Bakterien

Wenn Bakterien erfolgreich eindringen, rekrutiert das Immunsystem Toll-like-Rezeptoren (TLR4), die den Erreger erkennen, und rekrutiert außerdem Neutrophile und Makrophagen, um die Phagozytose einzuleiten. Die Fähigkeit des Erregers, eine Infektion auszulösen, hängt von der Virulenz des spezifischen Erregers und der spezifischen Immunantwort des Einzelnen ab. Wenn das Immunsystem nicht schnell genug reagiert, kann sich der Erreger übermäßig vermehren und den individuellen Abwehrmechanismus überschwemmen, was eine Harnwegsinfektion verursacht (McCance & Huether, 2019).

Abbildung 1. Das Harnsystem (Charity, 2016)

Arten von Harnwegsinfektionen:

Harnwegsinfektionen werden durch Bakterien verursacht, die in die Epithelzellen der Harnwege eindringen und eine Reizung und Entzündung dieser Zellen verursachen. Die Infektion kann in der Harnröhre beginnen und sich bis zur Blase, den Harnleitern oder der Niere ausbreiten. Eine Infektion der Harnröhre oder der Blase wird als untere Harnwegsinfektion bezeichnet, während eine Infektion der Harnleiter, des Nierenbeckens oder des Nierengewebes eine obere Harnwegsinfektion darstellt. Frauen sind aufgrund ihrer Anatomie anfälliger für Harnwegsinfektionen. Ihre Harnröhre ist kürzer als die eines Mannes, so dass Bakterien leichter in die Blase gelangen können. Außerdem befindet sich die Harnröhrenöffnung der Frau näher am Anus, so dass Bakterien leichter vom Anus in die Harnröhre gelangen können.

Wie bereits erwähnt, gibt es zwei Hauptfaktoren, die zur Entstehung einer Harnwegsinfektion beitragen:

1.) Die Fähigkeit des spezifischen Erregers, eine Infektion zu verursachen

2.) Die Stärke der Abwehrmechanismen einer Person gegen den spezifischen Erreger (McCance & Huether, 2019)

Risikofaktoren: Zu den Personen mit dem höchsten Risiko für Harnwegsinfektionen gehören Frauen, immungeschwächte Personen, vorpubertäre Kinder, Patienten mit Blasenkathetern, Frauen, die Antibiotika erhalten, die die Vaginalflora unterbrechen können, Personen mit einer Vorgeschichte von Diabetes mellitus, Frauen nach der Menopause, sexuell aktive und schwangere Frauen (McCance & Huether, 2019).

Akute Zystitis:

Die häufigste Form einer Harnwegsinfektion, die akute Zystitis, ist eine Entzündung der Blase. Der Urin ist mit Bakterien verunreinigt, die bis in die Blase vordringen. Meistens entsteht eine Harnwegsinfektion durch die umgekehrte Bewegung von Bakterien oder Krankheitserregern (meist Escherichia coli) aus dem Darm (wo sie sich normalerweise aufhalten) hinauf in die Harnröhre und dann in die Blase (McCance & Huether, 2019). Die Wanderung dieser speziellen Bakterien aus dem perianalen Bereich zur Harnröhrenöffnung kann auf schlechtes Abwischen nach dem Stuhlgang, Geschlechtsverkehr oder das Halten von Urin zurückzuführen sein, da das Urinieren hilft, die Bakterien aus dem Körper zu spülen. Escherichia coli verfügt über mehrere Mechanismen, die es virulenter und resistenter gegenüber dem Immunsystem machen. Sie produzieren Toxine namens Cytotoxin nekrotisierender Faktor-1 und Hämolyse und sind resistent gegen Komplement. Andere Bakterien, die Harnwegsinfektionen verursachen können, arbeiten zusammen, um einen Biofilm zu bilden, der zu einer effizienten Vermehrung beiträgt und den Abwehrmechanismen des Wirts sowie der möglicherweise verschriebenen Antibiotikabehandlung widersteht. Die E.coli-Bakterien haben besondere strukturelle Merkmale wie Typ-1-Fimbrien, die sich an die Uroepithelzellen heften, und ihre Geißeln helfen, sie stromaufwärts zu schieben. Manche Frauen sind genetisch bedingt anfälliger für Infektionen mit bestimmten E.coli-Stämmen. Andere Erreger, die zu einer Infektion beitragen können, sind Staphylococcus saprophyticus, Pseudomonas, Proteus und Klebsiella. Pilze wie Candida, Viren und Parasiten wie Schistosoma haematobium sind ebenfalls häufige Infektionsquellen. Die Blasenentzündung (Zystitis) kann dazu führen, dass die Epithelzellen der Blase rot, eitrig oder als Exsudat erscheinen, wie es bei einer Blasenspiegelung sichtbar wird, ein Verfahren, bei dem ein flexibler Schlauch eingeführt wird, um die Strukturen der Blase zu betrachten (McCance & Huether, 2019)

Die Entzündung der Blase verursacht die häufigen Harnwegsinfektionssymptome Kreuzschmerzen, Harndrang, Häufigkeit und schmerzhaftes Wasserlassen, auch Dysurie genannt. Die Entzündung führt auch dazu, dass die Dehnungsrezeptoren an der Blasenoberfläche das Gefühl einer vollen Blase hervorrufen, auch wenn man nur eine kleine Menge uriniert. Weitere Symptome sind Flankenschmerzen, Hämaturie (Blut im Urin) und trüber Urin. Ältere Erwachsene mit Harnwegsinfektionen können Verwirrung zeigen und in Bezug auf Harnsymptome asymptomatisch sein (McCance & Huether, 2019).

Interstitielle Zystitis/Schmerzhaftes Blasensyndrom

Interstitielle Zystitis (IC) oder auch als Schmerzhaftes Blasensyndrom (PBS) bekannt, verursacht chronische Schmerzen im Zusammenhang mit den unteren Harnwegen, genauer gesagt der Blase. Betroffene leiden seit mehr als 6 Wochen unter Schmerzen oder Druckgefühlen, ohne dass eine Infektion festgestellt werden kann. Die Ursache der interstitiellen Zystitis ist zwar nicht bekannt, aber eine Autoimmunreaktion löst eine Entzündung aus, die die Empfindlichkeit der Neuronen in der Blasenschleimhaut erhöht und sie anfälliger für eine bakterielle Besiedlung macht. Die Entzündung und Verhärtung der Blasenwand kann auch zu hämorrhagischen Geschwüren und einer Verringerung des Blasenvolumens führen. Die Epithelzellen der Blase sezernieren auch einen antiproliferativen Faktor (AFP), der das Zellwachstum der Blaseninnenwand hemmt und ein verstärktes Blasengefühl verursacht (McCance & Huether, 2019)

Akute Pyelonephritis

Pyelonephritis ist eine Infektion eines oder beider oberer Harnwege. Die akute Pyelonephritis ist meist mit den Mikroorganismen E. coli, Proteus und Pseudomonas assoziiert. Die häufigsten Risikofaktoren sind eine Harnwegsobstruktion und ein Rückfluss von Urin aus der Blase sowie die Tatsache, dass es sich um eine Frau handelt. Diese bestimmten Mikroorganismen machen den Urin alkalischer, indem sie Harnstoff in Ammoniak spalten, was das Risiko der Steinbildung erhöht. Die Infektion wird möglicherweise über die Harnleiter oder den Blutkreislauf verbreitet. Dies löst den Entzündungsprozess aus und kann zu unnötigen Flüssigkeitsansammlungen, Entzündungen oder eitrigem Urin führen. In der Regel sind beide Nieren sowie die Nierentubuli betroffen, was jedoch selten zu Nierenversagen führt. Nach der akuten Phase kommt es zur Heilung mit Ablagerung von Narbengewebe, Fibrose und Atrophie der betroffenen Tubuli. Bei diesen Personen treten die gleichen Symptome wie bei einer akuten Zystitis auf, zusätzlich zu Fieber, Schüttelfrost, Flankenschmerzen und Druckempfindlichkeit der Rippen (McCance & Huether, 2019).

Chronische Pyelonephritis

Die chronische Pyelonephritis ist eine wiederkehrende Infektion der Niere, die zur Vernarbung führt. Verschiedene Ursachen sind idiopathisch, chronische Harnwegsinfekte, Nierensteine oder wiederkehrende Episoden einer akuten Pyelonephritis. Chronische Harnwegsinfektionen verhindern die Beseitigung von Bakterien und lösen einen Entzündungsprozess aus, der zur Zerstörung oder Atrophie der Tubuli, zu erheblicher Narbenbildung und zu einer Beeinträchtigung der Konzentrationsfähigkeit des Urins führt. Dies alles führt letztlich zu chronischem Nierenversagen (McCance & Huether, 2019).

Abbildung 2. Pathogenese von Harnwegsinfektionen (Dominguez, 2019)

Klassifikationen von Harnwegsinfektionen:

Unkomplizierte Harnwegsinfektionen: leichte Harnwegsinfektionen, ohne Komplikationen, treten bei normalen Harnwegen auf

Komplizierte (fieberhafte): Anomalie im Harnsystem oder die Person hat ein Gesundheitsproblem, das die Abwehrkräfte des Wirtes beeinträchtigt (HIV, Diabetes, Nierensteine, Pyelonephritis, Nierentransplantation)

Rezidivierende Harnwegsinfektionen: drei oder mehr Harnwegsinfektionen innerhalb von 12 Monaten oder 2 oder mehr Vorkommnisse innerhalb von 6 Monaten

-Rückfall: eine zweite Harnwegsinfektion, die durch denselben Erreger innerhalb von 2 Wochen nach der ersten Behandlung verursacht wird

-Reinfektion: eine Harnwegsinfektion, die mehr als 2 Wochen nach Abschluss der Behandlung gegen denselben oder einen anderen Erreger auftritt

(McCance & Huether, 2019)

Diagnose und Behandlung

Bei einer akuten Blasenentzündung wird die Diagnose durch eine klinische Beurteilung, die Ermittlung patientenspezifischer Risikofaktoren und die Beobachtung der Symptome des Patienten gestellt. Darüber hinaus wird eine Urinanalyse durchgeführt, um das Aussehen und die Konzentration der Urinprobe zu untersuchen. Eine Urinkultur wird durchgeführt, um den spezifischen Erreger zu identifizieren. Es wird ein Antibiotikum verschrieben, das auf die Behandlung des spezifischen Mikroorganismus abgestimmt ist. Wenn eine Person systemische Symptome wie Fieber, Schüttelfrost oder Flankenschmerzen aufweist, sollte eine Pyelonephritis vermutet werden. Außerdem werden eine Urinkultur und eine Urinuntersuchung durchgeführt. Ablagerungen weißer Blutkörperchen im Urin weisen auf eine Pyelonephritis hin, sind aber nicht immer im Urin vorhanden. Es wird eine antibiotische Behandlung gegen den spezifischen Erreger verordnet. Bei Personen mit komplizierter Pyelonephritis können Blutkulturen und eine Bildgebung der Harnwege erforderlich sein. Bei wiederkehrenden Harnwegsinfektionen kann eine Ultraschalluntersuchung oder Zytoskopie angezeigt sein, um ein besseres Bild des Harnwegssystems zu erhalten (McCance & Huether, 2019).