Über den Tag hinweg produziert unser Organismus diverse Stoffwechselprodukte, die entweder für den Körper nützlich (Glykogen, Hormone etc.) oder schädlich sind (giftige Abbauprodukte). So werden beispielsweise beim Proteinabbau Aminogruppen (NH2) frei, die entweder für den Aufbau neuer Proteine (Proteinbiosynthese) verwendet werden oder ausgeschieden werden müssen. Dies ist von Bedeutung, da die wichtigsten stickstoffhaltigen Abfallprodukte – Kreatinin, Ammoniak, Harnstoff und Harnsäure – für den Körper schädlich sind. Hierzu steht dem Körper das Ausscheidungssystem zur Verfügung, das beim Menschen im Wesentlichen aus den beiden Nieren und den ableitenden Harnwegen aufgebaut ist. Es entgiftet den Körper, indem es schädliche Substanzen über den Harn ausscheidet, dient aber auch der Aufrechterhaltung der Homöostase (konstantes inneres Milieu) und ist maßgeblich an der Hormonregulation beteiligt.
Als Homöostase (altgriechisch ὁμοιοστάσις homoiostásis, deutsch „Gleichstand“) bezeichnet man in der Physiologie die Aufrechterhaltung eines konstanten inneren Gleichgewichtes. Dies bezieht sich auf einen gleichmäßigen Blutdruck ebenso wie auf eine konstante Körpertemperatur oder Elektrolytzusammensetzung. Das Aufrechterhalten dieses inneren Gleichgewichtes ist essenziell für viele Abläufe im Körper. Wird dieses Gleichgewicht gestört, laufen die Prozesse nicht mehr oder nur noch eingeschränkt ab und es können Krankheiten entstehen. Man kann die Homöostase des gesamten Organismus (Körperhomöostase), genauso wie die Homöostase einzelner Organe (Organhomöostase), Zellen (Zellhomöostase) oder Kompartimente betrachten.
Wie kommen aber die unterschiedlichen Gleichgewichte und Konzentrationsgefälle zustande?
Die einzelnen Körperzellen schirmen ihren Intrazellularraum durch eine Zellmembran von der äußeren Umgebung ab. Die jeweiligen Zellen wiederum liegen in einem mit Flüssigkeit gefüllten Raum (Extrazellularraum), der selbst durch weitere Membranen von der äußeren Umwelt abgegrenzt ist. Die Haut ist dabei die äußerste Barriere. All diese Kompartimente besitzen eine fein abgestimmte Zusammensetzung, die auch als osmotischer und ionischer Puffer dienen kann. Um nun dieses Gleichgewicht zu kontrollieren, haben sich in den Zellmembranen Transportmechanismen entwickelt, die entweder aktiv oder passiv Ionen oder organische Substanzen zwischen den Kompartimenten transportieren. Wasser folgt stets passiv gemäß dem osmotischen Gradienten. Die Osmolarität der jeweiligen Kompartimente kommt dabei durch die Art und Zusammensetzung der osmotisch aktiven Substanzen zustande. Dies sind typischerweise die Salze der Alkali- und Erdalkalimetalle (z. B. NaCl, KCl, CaCl2, MgCl2), die als ihre Ionen dissoziiert vorliegen. Auch organische Verbindungen, wie Harnstoff, Aminosäuren oder Proteine, können osmotisch aktiv sein, wobei Proteine einen sogenannten kolloidosmotischen Druck aufbauen. Dieser wirkt dann ähnlich wie der osmotische Druck anorganischer Substanzen. Als Kolloide bezeichnet man Partikel einer definierten Größe. Dies können Atome oder Moleküle genauso wie Proteine, Zellen oder Zellverbände sein.
Dieses empfindliche Gleichgewicht läuft jedoch ständig Gefahr, gestört zu werden, und bedarf einer permanenten Kontrolle. Überhitzt der Körper z. B. im Sommer, kann er durch Wasserabgabe (Schwitzen oder Ausatmen) die Verdunstungskälte nutzen, um sich zu kühlen. Gleiches ist bei Blutdruckveränderungen der Fall. Messen Druckrezeptoren an den Blutgefäßen einen zu hohen Blutdruck, kann durch vermehrte Urinabgabe das Volumen innerhalb des Kreislaufsystems gesenkt werden. Umgekehrt kann aber auch durch Trinken oder das Zurückhalten von Urin der Blutdruck gesteigert werden. Als essenzieller Regulator kommt bei diesen Vorgängen das Ausscheidungssystem des Menschen zum Einsatz, das diese Vorgänge über physikalische, chemische und hormonelle Mechanismen beeinflusst.