Das Nephron erfüllt drei zentrale Aufgaben: Filtration im Glomerulus, Resorption nützlicher Stoffe aus dem Tubuluslumen ins Blut und Sekretion überflüssiger oder schädlicher Stoffe aus dem Blut in den Tubulus. Erst das Zusammenspiel dieser Prozesse erzeugt den endgültigen Harn.
Im Glomerulus presst der hohe Kapillardruck (etwa 50 mmHg) Plasma durch die dreischichtige Filtrationsbarriere aus fenestriertem Endothel, Basalmembran und Podozytenfortsatzen mit Schlitzmembran. Es entsteht Primärharn, der hinsichtlich Elektrolyten und kleinmolekularer Stoffe weitgehend dem Plasma entspricht, aber praktisch proteinfrei ist (Cut-off etwa 60 kDa).
Die glomeruläre Filtrationsrate (GFR) beträgt normalerweise 120 ml/min, also etwa 180 l Primärharn pro Tag.
Im proximalen Tubulus werden bereits etwa 65% des Wassers, des Na+ und Cl− sowie nahezu 100% der Glukose, Aminosäuren, des Bikarbonats und kleinerer Peptide rückresorbiert. Triebkraft ist die basolaterale Na+/K+-ATPase, die einen Na+-Gradienten aufbaut. Sekundär aktiv werden Glukose und Aminosäuren über Na+-Symporter (SGLT2) mitgenommen, Wasser folgt osmotisch über Aquaporin-1.
Die Henle-Schleife resorbiert weitere 25% des Na+, der distale Tubulus und das Sammelrohr regeln den Feinabgleich.
Stoffe, die nicht oder schlecht filtriert werden, können aktiv aus den peritubulären Kapillaren in das Tubuluslumen sezerniert werden. Beispiele sind H+ und K+ im distalen Tubulus, Harnsäure, organische Anionen (Penicillin) und Kationen (Kreatinin teilweise). Die Sekretion ermöglicht die effektive Elimination von Substanzen, die zu groß oder plasmaproteingebunden sind, um filtriert zu werden.
Aus 180 l Primärharn werden so 1,5–2 l Endharn erzeugt – eine Konzentrierung um den Faktor 120. Glukose erscheint im Endharn nur, wenn die Nierenschwelle von etwa 180 mg/dl Blutzucker überschritten wird (Glukosurie bei Diabetes mellitus).
Abitur-Tipp: Merksatz: Filtrieren – Resorbieren – Sezernieren. Die Niere produziert nicht den Endharn direkt, sondern verarbeitet 180 l Primärharn pro Tag durch ein fein abgestimmtes Tubulussystem.