Malpighische Gefäße

Die Malpighischen Gefäße (nach Marcello Malpighi) kann man als Nieren der Insekten und anderer landlebender Arthropoden (Gliederfüßer) und somit als leistungsfähige Exkretionsorgane betrachten.

Es handelt sich um Blindausstülpungen des Mitteldarmes (bei Spinnentieren) bzw. des Enddarmes (bei Tracheentieren). Daher sind die Malpighischen Gefäße bei den Spinnentieren entodermaler Herkunft, bei den Tracheentieren ektodermaler Herkunft. Bei der Evolution der Malpighischen Gefäße handelt es sich um ein konvergente Entwicklung, was sich auch an der unterschiedlichen ontogenetischen Herkunft sehen lässt. Der Darm und die Malpighischen Gefäße sind durch eine peritrophische Membran getrennt.^[1]

Epithelzellen transportieren aktiv Kalium- und Natrium-Ionen aus der Hämolymphe der Leibeshöhle in die Malpighischen Gefäße. An den Kalium-Transport ist ein Wasserimport gekoppelt. Aufgrund des aufgebauten elektrochemischen Gradienten kann Harnsäure trotz Konzentrationsunterschied in die Gefäße transportiert werden. Da Harnsäure schwer wasserlöslich ist, liegt sie in den Gefäßen kristallin vor, was für eine Wasserersparnis sorgt. Passiv werden auch Aminosäuren, Zucker, Harnstoff und weitere Salzionen abgegeben. Der pH-Wert liegt in den Malpighischen Gefäßen bei etwa 6,8 bis 7,5. Aus dem gebildeten isoosmotischen Harn werden im Enddarm und im Rectum aktiv Salzionen in die Hämolymphe der Leibeshöhle gepumpt, wobei Wasser wieder passiv nachströmt. Der pH-Wert liegt im Rectum bei 3,5 bis 4,5. Stoffe wie Aminosäuren und Zucker werden hier und im Enddarm wiedergewonnen. Der innergastrale Wasserkreislauf trägt in großem Maße zum Erfolg der Insekten als Landlebewesen bei, da er es ermöglicht einen Großteil an Wasser einzusparen. Die Regulation des Wasser- und Ionenhaushaltes (Osmoregulation) wird über das beschriebene System durchgeführt.

Ein großer Unterschied zu Säugernieren, Proto- und Metanephridien ist, dass der Austransport der Stoffe nicht mittels Ultrafiltration, sondern durch (sekundär) aktive Transportprozesse stattfindet und Filtration keine Rolle spielt.

Die Malpighischen Gefäße sind innerhalb der Stammesgeschichte der Arthropoden mindestens zweimal entstanden: Bei den Arachnida als Ausstülpung des entodermalen Mitteldarms und bei den Antennata als Ausstülpung des ektodermalen Enddarms.

Einzelnachweise