Für eine normale Nierenfunktion bedarf es einer Balance zwischen der glomerulären Filtration im Nierenkörperchen und der Resorption bzw. Sekretion im Tubulussystem. Dies geschieht über einen Rückkopplungsmechanismus, bei dem dem Glomerulus die aktuelle Tubulusfunktion übermittelt wird. Hierfür existiert der sogenannte juxtaglomeruläre Apparat, der eine direkte Verbindung zwischen dem Glomerulus bzw. dem Vas afferens und Vas efferens und dem distalen Tubulus erzeugt. Dabei verläuft der stark gewundene distale Tubulus eng am Glomerulus vorbei. Ein dichtes Gewebe, das man als Macula densa bezeichnet, liegt zwischen beiden Strukturen und stellt die eigentliche Verbindung dar. Ist die NaCl-Resorption zu gering, melden die Epithelzellen des distalen Tubulus dies den Zellen der Macula densa, die daraufhin das Hormon Renin in die Gefäße des Glomerulus entlassen (Abb.).

Renin wirkt auf das von der Leber gebildete Vorläuferhormon Angiotensinogen, und setzt es in Angiotensin I um. Angiotensin I wirkt selbst leicht vaskonstriktisch (gefäßverengend), wird aber bei der Passage durch die Lungenkapillaren von dem Enzym ACE (angiotensin converting enzyme) in die deutlich aktivere Form Angiotensin II umgesetzt. Angiotensin II wirkt auf das gesamte Herzkreislaufsystem stark gefäßverengend und erhöht den Blutdruck und dadurch auch die GFR. Angiotensin II wirkt zudem auf die Zona glomerulosa der Nebennierenrinde. Dort wird das Steroidhormon Aldosteron gebildet, das durch Angiotensin II vermehrt ins Blut entlassen wird. Aldosteron wirkt ebenfalls blutdruckerhöhend, bewirkt aber vor allem den Einbau von Na⁺-Kanälen und Natrium-Kalium-Pumpen in die Wand des distalen Tubulus und des Sammelrohrs. Auf diese Weise wird vermehrt Natrium zurückgehalten und somit auch Wasser, das passiv den Ionen folgt. Entspricht die Natrium-Resorption wieder dem Soll-Wert, stoppt die Macula densa die Renin-Ausschüttung (Abb.). Die Gesamtheit dieser Abläufe bezeichnet man als Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS).

Neben dem RAAS und anderen hormonellen Mechanismen (ANP, Urodilatin, Bradykanin) sind auch myogene Dehnungsreflexe (Bayliss-Effekt) an der Autoregulation der Nierenfunktion beteiligt. Hierbei messen Sensoren die Spannung in der Arteriolenwand des Vas afferens. Ist der Blutdruck zu hoch, ist auch die Wandspannung der Arteriole zu groß. Die Arteriole reagiert darauf mit einer Gefäßverengung. Dadurch gelangt weniger Blut in den Glomerulus und die GFR wird gesenkt.

Das ACE besitzt eine zweite Isoform, das ACE2, das ebenfalls am RAAS beteiligt ist. ACE2 ist der Gegenspieler zum ACE und zersetzt Angiotensin I und II in kleine Fragmente. Diese wirken nicht gefäßverengend, sondern gefäßerweiternd und senken so den Blutdruck. ACE2 ist aber nicht nur ein Enzym, sondern auch ein Rezeptor und wird zudem an der Zelloberfläche eingelagert. Wie sich herausgestellt hat, ist ACE2 der Hauptrezeptor für das Virus SARS-CoV-2, das die Erkrankung Covid19 auslöst. Bindet SARS-CoV-2 an ACE2, wird das Virus zusammen mit dem ACE2-Rezeptor in die Zelle aufgenommen. Dies hat zur Folge, dass ACE2 nun für das RAAS fehlt und nicht mehr seine blutdrucksenkende Wirkung ausüben kann. Außerdem wird ACE2 durch die Infektion weniger gebildet. Aus diesem Grund scheint es zu einem Ungleic­hgewicht zwischen ACE und ACE2 zu kommen, sodass Covid19-Patienten ein höheres Risiko für Bluthochdruck zu haben scheinen. Dies wird aktuell allerdings noch geprüft (Stand: August 2021).