Wasser- & Elektrolythaushalt

Kalium (K+) ist das osmotisch wichtigste Kationdes Intrazellulärraums. Es ist maßgeblich an der Ausbildung von Aktionspotentialen und zudem an der Regulation des pH-Wertes beteiligt.

• Gesamtgehalt: 140 g (40–50 mmol/kgKG)
  • Extrazellulär(Serumkonzentration):ca. 3,5–5 mmol/L (2%)
    • Hypokaliämie = Serumkonzentration<3,5 mmol/L
    • Hyperkaliämie = Serumkonzentration>5 mmol/L
  • Intrazellulär: ca. 140–160 mmol/L (98%) 
• Aufrechterhaltung der Kaliumverteilung: Über die Na+-K+-ATPase 

Kalium wird über die Nahrung aufgenommen und kommt v.a. in Orangen, Bananen, Aprikosen, Feigen, Fleisch und Kartoffeln vor.

• Durchschnittliche Zufuhr: 2–6 g/Tag (50–150 mmol) 
• Durchschnittliche Ausscheidung: ca. 25 mmol/Tagwerden über Schweiß, Stuhl und Urin ausgeschieden
  • ca. 10% werden enteral ausgeschieden
  • ca. 90% werden renal ausgeschieden 

Die Kaliumkonzentration wird über das RAASreguliert. Hierbei wirkt Aldosteron indirekt über die Na+-Resorption auf die Kaliumverteilung ein. (Über eine Aktivierung der Na+-K+-ATPase wird die K+-Sekretion ins Tubuluslumen gesteigert.) 

• Beeinflussung des Ruhemembranpotentials 
• Beeinflussung des pH-Wertes 

Calcium (Ca2+) ist mit einem Körperbestand von ca. 1 kg der mengenmäßig am stärksten vertretene Mineralstoff des menschlichen Organismus. Es liegt jedoch zu 99% als Calciumphosphat gebunden im Knochen vor.

Gesamtgehalt: ca. 1 kg

• Extrazellulär (Serumkonzentration): Gesamt-Calcium ca. 2,20–2,65 mmol/L 
  • Hypokalzämie = Serumkonzentration Gesamtcalcium <2,20 mmol/L bzw. ionisiertes Calcium <1,15 mmol/L
  • Hyperkalzämie = Serumkonzentration Gesamtcalcium >2,65 mmol/L bzw. ionisiertes Calcium >1,35 mmol/L
  • Ca. 1,15–1,35 mmol/L davon sind ionisiertes, ungebundenes und folglich biologisch aktives Calcium
  • Das restliche Calcium ist gebundenes und folglich biologisch inaktives Calcium 
• Intrazellulär: Ionisiertes Calcium: ca. 0,0001 mmol/L

Calcium wird über die Nahrung aufgenommen und kommt v.a. in Milch und Milchprodukten, Käse und grünem Gemüse vor. Die Ca2+-Ionen gelangen über einen Ionenkanal ins Zytosol der Enterozyten.

• Durchschnittliche Zufuhr: 0,8–1,2 g/Tag 
• Durchschnittliche Ausscheidung
  • ⅔ des oral aufgenommenen Calciums werden nicht resorbiert, sondern mit dem Stuhl ausgeschieden
  • 1% des glomerulär frei filtrierten Calciums wird mit dem Harn ausgeschieden

Die Regulation des Calciumhaushalts unterliegt einem komplexen Mechanismus und wird durch Parathormon, Calcitriol und Calcitonin reguliert. 

• Bestandteil von Signaltransduktionskaskaden
  • Als intrazellulärer Second Messenger 
  • Steigerung der präsynaptischen Transmitterfreisetzung an chemischen Synapsen 
• Bestandteil der Muskelkontraktion über Bindung an Begleitproteine
• Stabilisierung des Membranpotentials
• Funktion als Gerinnungsfaktor (Faktor IV)
• Aufbau von Zahn- und Knochensubstanz als Calciumphosphat (= CaPO4) 

Phosphat (PO4−) ist mit einem Körperbestand von ca. 700 g der mengenmäßig am zweithäufigsten vorkommende Mineralstoff des menschlichen Organismus (nach Calcium). Es liegt zusammen mit Calcium zu 85% als Calciumphosphat gebunden im Knochen vor.

Gesamtgehalt: ca. 700 g

• Extrazellulär (Serumkonzentration): ca. 0,84–1,45 mmol/L (1%) 
  • Hypophosphatämie = Serumkonzentration <0,84 mmol/L
  • Hyperphosphatämie = Serumkonzentration >1,45 mmol/L
• Intrazellulär: 14%

Phosphat wird über die Nahrung aufgenommen und kommt v.a. in Fisch, Fleisch, Nüssen, Kernen, Käse und Schokolade vor.

• Durchschnittliche Zufuhr: 0,7–1,3 g/Tag
• Durchschnittliche Ausscheidung
  • ⅔ des oral aufgenommenen Phosphats werden nicht resorbiert, sondern mit dem Stuhl ausgeschieden
  • Je nach Serumkonzentration werden 5–20%des glomerulär frei filtrierten Phosphatsausgeschieden

Die Regulation des Phosphathaushaltes unterliegt einem komplexen Mechanismus und wird durch Parathormon, Calcitriol und Calcitonin gesteuert. 

• Regulation des Energiestoffwechsels (z.B. in der Glykolyse in Form von Adenosintriphosphat = ATP)
• Aufbau von Zahn- und Knochensubstanz als Calciumphosphat (= CaPO4) 
• Regulation des Säure-Basen-Haushaltes(Phosphatpuffersystem)
• Regulation von Enzymaktivitäten durch Phosphorylierung und Dephosphorylierung

Magnesium (Mg2+) ist mit einem Körperbestand von ca. 24 g der mengenmäßig am geringsten vertretene Mineralstoff des menschlichen Organismus und liegt zu 65% gebunden im Knochen vor.

Gesamtgehalt: ca. 20 g (ca. 16 mmol/kgKG)

• Extrazellulär (Serumkonzentration): ca. 0,73–1,06 mmol/L (1%) 
• Intrazellulär: ca. 15 mmol/L (34%)

Magnesium wird über die Nahrung aufgenommen und kommt v.a. in Kernen, Nüssen, Kakao, Obst und Gemüse vor.

• Durchschnittliche Zufuhr: 0,3–0,35 g/Tag
• Durchschnittliche Ausscheidung
  • ⅔ des oral aufgenommenen Magnesiums werden nicht resorbiert und mit dem Stuhl ausgeschieden
  • 30% des filtrierten Magnesiums werden ausgeschieden 

Der Magnesiumhaushalt ist eng mit der Resorptionsleistung von Darm und Niereverknüpft.

• Enterale Resorption
  • Wird durch Calcitriol, Parathormon und Somatotropin gesteigert
  • Wird durch Calcitonin und Aldosterongehemmt
• Renale Resorption
  • Wird durch Calcitriol gesteigert
  • Wird durch Calcitonin gehemmt

• Regulation der Signaltransduktion als Cofaktorvon Enzymen 
• Verminderung der neuromuskulären Erregbarkeit durch
  • Hemmung der Acetylcholin-Freisetzung an der motorischen Endplatte
  • Hemmung von Ca2+-Kanälen an Nervenendigungen und am sarkoplasmatischen Retikulum
• Aufbau von Zahn- und Knochensubstanz

• Intrazellulärraum: In Zytosol und Zellorganellen
• Extrazellulärraum: 
  • Transzellulärraum: Liquor cerebrospinalis, Augenwasserkammer, Pleura- & Peritonealflüssigkeit, Drüseninhalte, Lumina von Urogenital- und Gastrointestinaltrakt
  • Intravasalraum: Plasma
  • Interstitieller Raum: Zwischen Zellen im Interzellularraum, Draniert als Lymphe, Konsistenz: Flüssig bis gelartig

Serumelektrolytwerte:

• Natrium (Na+): ca. 135–145 mmol/L
• Kalium (K+): ca. 3,5–5 mmol/L
• Gesamt-Calcium (Ca2+): ca. 2,20–2,65 mmol/L 
• Chlorid (Cl‑): ca. 98–106 mmol/L
• Magnesium (Mg2+): ca. 0,73–1,06 mmol/L
• Bicarbonat (HCO3−): ca. 22–26 mmol/L
• pH 7,35–7,45

• Natrium (Na+): ca. 10–15 mmol/L
• Kalium (K+): ca. 140–160 mmol/L
• Ionisiertes Calcium(Ca2+): ca. 0,0001 mmol/L
• Chlorid (Cl−): ca. 4–8 mmol/L
• Magnesium (Mg2+): ca. 15 mmol/L
• Bicarbonat (HCO3−): ca. 8–15 mmol/L
• pH 7,1

Muskulatur: 75%

Körperfett: 25%

Knochen: 22%

Im höheren Lebensalter kommt es zu einer Reduktion des intrazellulären Körperwassers v.a. in Folge des Muskelmasseabbaus!

Säugling: 0.75 Liter pro Kg Körpergewicht, Mann (jung) 0.65, Frau (jung) 0.55, Mann (alt) 0.55, Frau (alt) 0.45

Frauen haben durch ihren höheren Anteil an natürlichem Fettgewebe einen geringeren Wassergehalt am Körpergewicht!

Es wird eine bekannte Menge Indikatorsubstanz intravenös injiziert. Nach ca. zwei Stunden kann die Konzentration der Indikatorsubstanz im Plasma bestimmt werden. Aus der Verteilung der Indikatorsubstanz auf die Flüssigkeitsräume können Rückschlüsse auf das Verteilungsvolumen (V) gezogen werden.

Indikatoren: Substanzen, die sich nur in bestimmten Kompartimenten anreichern und den Gehalt dieses Kompartiments damit indirekt messbar machen

• Evans Blue: Verteilung entspricht dem intravasalen Verteilungsvolumen 
• Inulin: Verteilung entspricht dem Verteilungsvolumen im Extrazellulärraum 
• Antipyrin, Deuterium, Tritium: Verteilungen entsprechen dem Gesamt-Wassergehalt des Körpers 

Abgeleitete Größe: Aus der Differenz der Verteilungsvolumina von Antipyrin, Deuterium bzw. Tritium und Inulin lässt sich das intrazelluläre Verteilungsvolumen berechnen

• Berechnung: Verteilungsvolumen (V) = Menge_appliziert / Konzentration_Plasma

• Zufuhr (2,5 L/Tag) 
  • Über Getränke: 1,4 L
  • Über Nahrung: 900 mL
  • Oxidationswasser: 300 mL 
• Ausscheidung (2,5 L/Tag) 
  • Über den Harn: 1,5 L
  • Über die Atmung und die Haut: Pro Tag rund 10 mL/kgKG
  • Über den Stuhl: 200 mL

Über Osmorezeptoren im Pfortadersystem und Hypothalamus wird die Osmolarität der Extrazellularflüssigkeit detektiert.

• Wassermangel → Plasmatische Hyperosmolarität → ADH-Sekretion und Durstgefühl↑ 
• Wasserüberschuss → Plasmatische Hypoosmolarität → ADH-Sekretion und Durstgefühl↓ 

• Osmotischer Durst: Flüssigkeitsgehalt intrazellulär verringert (z.B. nach dem Verzehr salzhaltiger Nahrung und dem daraus resultierenden Flüssigkeitsausstrom nach extrazellulär)
• Hypovolämischer Durst: Volumenmangel im Extrazellulärraum (Bspw. aufgrund eines starken Blutverlustes) 

• Osmotischer Durst: Osmolalität intrazellulärsteigt an → Durstzentrum im Hypothalamus wird aktiviert → Durstgefühl und ADH-Sekretion steigen an → Vermehrtes Trinken und vermehrte Wasserretention in der Niere → Osmolalität sinkt

• Hypovolämischer Durst: Blutdruck und Blutvolumen sinken → Pressorezeptoren und Volumenrezeptoren werden vermindert aktiviert → Vermehrte ADH-Sekretion und Aktivierung des RAAS → Vermehrtes Trinken und steigende Wasserretention in der Niere → Blutdruck und Blutvolumen steigen an

Atriales natriuretisches Peptid (ANP) hat als Funktion die Senkung des Blutdrucks und des Blutvolumens

In den Myozyten der Vorhöfe, v.a. des rechten Vorhofs

Volumenzunahme (erhöhter zentralvenöser Druck): Wird durch Dehnungssensoren in den Vorhöfen registriert 

Es bewirkt u.a. eine Senkung des arteriellen Blutdrucks sowie eine gesteigerte Natriurese und Diurese

• Relaxation der glatten Gefäßmuskulatur 
  • → Abfall des Blutdrucks
  • → Steigerung der Nierenmarkdurchblutung und der glomerulären Filtrationsrate was eine erhöhte (Natriurese und Diurese ermöglicht) 
• Hemmung des epithelialen Na+-Kanals im Sammelrohr → Abfall der renalen Na+-Rückresorption → Steigerung der Na+-Ausscheidung und folglich auch der Wasserausscheidung  → Senkung des ZVD
• Hemmung der Aldosteron-, Renin-, ADH- und ACTH-Freisetzung

• Hypertone Dehydratation: Wasserverlust stärker als Natriumverlust (z.B. bei Fieber, Schwitzen) 
• Hypotone Dehydratation: Natriumverlust stärker als Wasserverlust (z.B. bei Durchfall, Erbrechen)
• Isotone Dehydratation: Verlust von Natrium und Wasser in gleichem Verhältnis (z.B. bei Blutungen, Peritontitis)