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Publiziert am: 29.11.2014

Kalzium-, Magnesium- und Phosphat-Haushalt

Verfasst von: Thilo Krüger

Die Homöostase der Elektrolyte Kalzium, Magnesium und Phosphat werden – unter anderem – durch die Nierenfunktion bestimmt und Serumkonzentrationen sind bei Störungen dieser verändert. Kalzium und Phosphat werden wesentlich unter Beeinflussung endokriner Prozesse der Nieren-Nebenschilddrüsen-Knochen-Achse reguliert. Diese Elektrolyte inklusive des Magnesium sind zudem an der sog. „mineral bone disease“, die im Rahmen chronischer Nierenschädigung auftritt, wesentlich beteiligt.

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Kalziumhaushalt und seine Störungen
Magnesiumhaushalt und seine Störungen
Phosphathaushalt und seine Störungen

Kalziumhaushalt und seine Störungen

Einleitung

Die Kalziumhomöostase ist essenziell für Funktionen wie den Aufbau des Skeletts, bei der Muskelkontraktion und bei intrazellulären Signalwegen. Das Gesamtkörperkalzium eines normgewichtigen Menschen beträgt etwa 1.200 g. Das meiste Kalzium des Körpers (99 %) befindet sich im Skelettsystem gebunden. Das verbleibende 1 % liegt vorwiegend in inter- und geringer in intrazellulärer Flüssigkeit vor. Vom extrazellulären Teil liegen etwa 55 % gebunden (vorwiegend an Albumin), 45 % frei bzw. ionisiert vor.

Diese Konzentration wird im Wesentlichen durch zwei Hormone reguliert: Parathormon (PTH) und Kalzitriol (1,25-Dihydroxycholecalciferol, Vitamin D). Angriffspunkte der Kalziumregulation sind die intestinale wie renale Re(ab)sorption und Sekretion und Einbau bzw. Freisetzung aus dem Knochen.

Parathormon (PTH)

PTH bewirkt eine Steigerung des Serumkalziums durch vermehrte Ca²⁺-Rückresorption im distalen Tubulus sowie über eine Aktivierung von Osteoklasten zu einer Ca²⁺-Freisetzung aus dem Knochen. Über Stimulation der Kalzitriolbiosynthese hat PTH weiteren Einfluss auf den Kalziumhaushalt (s. unten). Zudem wirkt PTH bei erhaltener Nierenfunktion phosphaturisch, setzt aber Phosphat parallel mit Kalzium aus dem Knochen frei.

Kalzitriol

Vitamin D wird sowohl aus der Nahrung aufgenommen als auch endogen synthetisiert. Die Vitamin-D-Synthese beginnt in der Leber mit der Bildung von 7-Dehydrocholesterol, was in der Haut unter UV-Einfluss zu Cholecalciferol metabolisiert und danach in der Leber zu Kalzidiol (25-Hydroxycholecalciferol) hydroxyliert wird. Dieses wird schließlich in einem letzten Schritt vorwiegend in der Niere zu Kalzitriol (1,25-Dihydroxycholecalciferol) aktiviert. Vitamin D bewirkt vorwiegend eine Re(ab)sorptionssteigerung von Ca²⁺ aus dem Darm und Nierentubulus sowie einen Ca²⁺-Einbau in den Knochen. Es wirkt zudem auf das PTH supprimierend.

Hypokalzämie (<1,10 mmol ionisiertes bzw. <2,20 mmol/l Gesamt-Ca²⁺)

Pathophysiologie

Hypokalzämien können sowohl durch Störungen des Vitamin-D-Metabolismus als auch der PTH-Sekretion oder -Wirkung hervorgerufen sein. Aufgrund der hierdurch engen Mitregulation des Phosphathaushalts kann die Hypokalzämie in zwei Formen unterteilt werden: mit Hyperphosphatämie und mit Hypophosphatämie.

Hypokalzämie mit Hyperphosphatämie

Eine Hypokalzämie in Zusammenhang mit einer Hyperphosphatämie tritt vorwiegend bei einem Hypoparathyreoidismus auf. Die Ursachen sind in Tab. 1 aufgeführt.

Tab. 1

Ursachen einer Hypokalzämie

Mit Hyperphosphatämie	Mit Hypophosphatämie
Hypoparathyreoidismus (operative Schilddrüsenentfernung oder -Radiatio, Autoimmunprozesse, Amyloidose)	Vitamin-D-Mangel
Chronisches Nierenversagen, fortgeschritten	Absorptionsstörungen (gastrointestinale Erkrankungen: Jejunum-(Teil-)Resektion, M. Crohn, primär-biliare Zirrhose)
Akutes Nierenversagen, oligoanurisch	Bildungsstörungen (Leber- und Niereninsuffizienz, UV-Lichtmangel)
Diätetische Phosphataufnahme	„hungry-bone“-Syndrom nach Parathyreoidektomie
Rhabdomyolyse	Vitamin-D-Resistenz
Pseudohypoparathyreoidismus	Magnesiummangel

Hypokalzämie mit Hypophosphatämie

Eine Hypokalzämie in Zusammenhang mit einer Hypophosphatämie tritt oft bei Vitamin-D-Mangelzuständen auf. Ursachen sind ebenfalls in Tab. 1 aufgeführt.

Klinik

Folgen einer Hypokalzämie sind neuromuskulärer Natur. Die klinischen Zeichen sind in Abhängigkeit der Schwere der Hypokalzämie in Tab. 2 dargestellt.

Tab. 2

Klinische Zeichen einer Hypokalzämie

Periphernervöse Zeichen		Zentralnervöse Zeichen
Muskelschwäche		Gedächtnisschwund
Lippenparästhesien		Verwirrung
Periphernervöse Übererregbarkeit (muskuläre Krämpfe)		Halluzination
Tetanie		Depression
Larynxspasmus		Zentrale Krämpfe

Provozierbare Zeichen sind das Chvostek-Zeichen (Beklopfen des N. trigeminus mit folgenden Myoklonien der Wangenmuskulatur) und das Trousseau-Zeichen (Pfötchenstellung der Hand nach Inflation einer Oberarmblutdruckmanschette).

Diagnostik

Primär ist bei erniedrigtem Gesamt-Ca²⁺ eine echte von einer sog. falschen Hypokalzämie zu unterscheiden. Der diagnostische Algorithmus ist in Abb. 1 dargestellt. Im EKG kann eine Hypokalzämie eine verlängerte QT-Zeit verursachen.

Differenzialdiagnostik

Siehe Abschn. „Phosphathaushalt“, Abschn. „Parathormon (PTH)“ und Abschn. „Kalzitriol“.

Therapie

Lebensbedrohliche Zustände wie Laryngospasmus und Tetanie müssen rasch, z. B. mit intravenösem Kalziumgluconat (Tab. 3), korrigiert werden. Chronische und milde Zustände werden oral mittels Kalzium (max. 2 g/d, Tab. 4) und/oder aktivem Vitamin D (0,25–0,5 μg/d) oder einem Kalziumsparendem Thiaziddiuretikum therapiert.

Tab. 3

Dosierung Kalziumgluconat (Erwachsene)

Bolus

10 ml 10 % Kalziumgluconat (entspr. etwa 1 g oder 2,3 mmol Ca²⁺) in 50 ml 0,9 % Natriumchlorid über mindestens 10–20 min. Ggf. Wiederholung bis Normalisierung

Tab. 4

Menge elementaren Kalziums in verschiedenen Salzen

Salz	Elementares Ca²⁺ (mg/1000 mg Salz)
Ca²⁺-Carbonat	400
Ca²⁺-Chlorid	360
Ca²⁺-Acetat	274
Ca²⁺-Lactat	120

Verlauf und Prognose

Wird eine lebensbedrohliche Hypokalzämie rasch erfolgreich therapiert, ist die Prognose gut. Hauptgefahren sind Laryngospasmen und generalisierte Tetanien.

Hyperkalzämie (>1,30 mmol/l ionisiertes bzw. >2,70 mmol/l gesamt-Ca²⁺)

Pathophysiologie

Die Ursachen für eine Hyperkalzämie können in drei Kategorien eingeteilt werden:

durch erhöhte Kalziummobilisation aus dem Knochen,
durch erhöhte Resorption aus dem Gastrointestinaltrakt und
durch verringerte renale Ca²⁺-Exkretion

Die Ursachen sind in Tab. 5 zusammengefasst.

Tab. 5

Ursachen der Hyperkalzämie

Ossäre Ca²⁺-Mobilisation:	Metastasen	Lungen-CA
		Nieren-CA
		Mamma-CA
	Primäre ossäre Neoplasien	Myelom
		Lymphom
		Leukämie
		Osteosarkom
	Primärer Hyperparathyreoidismus	Primäres Adenom
		Primäre diffuse Hyperplasie
		Primäres Adenokarzinom
		Multiple endokrine Neoplasie (MEN-1, MEN-2A)
	Sekundärer und tertiärer Hyperparathyreoidismus	Chronische Niereninsuffizienz
	Andere	Immobilisation
Erhöhte GI-Resorption:	Vitamin-D-vermittelt	Hypervitaminosis D
	Vitamin-D-vermittelt	Granulomatöse Erkrankungen
	Vitamin-D-unabhängig	Milch-Alkali-Syndrom
Verringerte renale Exkretion:	Familiäre hypokalziurische Hyperkalzämie
Verringerte renale Exkretion:	Thiaziddiuretika
Andere:	Hyperthyreoidismus
	Akromegalie
	Phäochromozytom
	Akute Nebenniereninsuffizienz
	Erholungsphase nach akutem Nierenversagen

Metastasen/Neoplasien

Freisetzungen von Kalzium aus dem Knochen, v. a. aufgrund eines neoplastischen Geschehens, stellen die Hauptursachen für eine Hyperkalzämie dar. Vor allem finden sich Metastasen von Lungen-, Mamma- und Nierentumoren als Auslöser. Seltener liegen primär ossäre Neoplasien wie ein Myelom, Lymphome oder Leukämien vor.

Primärer Hyperparathyreoidismus

Diese Erkrankung stellt die zweithäufigste Ursache einer Hyperkalzämie dar. In über 80 % ist ein solitäres Adenom, zu 10–15 % eine diffuse Hyperplasie sämtlicher Nebenschilddrüsenkörperchen und zu maximal 5 % ein Karzinom die Ursache.

Andere Ursachen

Das Milch-Alkali-Syndrom entsteht durch gleichzeitige Einnahme von größeren Mengen Kalzium (z. B. Milch) und alkalisierenden Substanzen (z. B. orale Antazida). Die Resorption von Kalzium ist hierdurch gesteigert.

Klinik

Das Auftreten der Symptome hängt von der Höhe wie der Geschwindigkeit des Entstehens der Hyperkalzämie ab. Eine milde und/oder langsam entstandene Hyperkalzämie kann nahezu ohne Symptome auftreten. Siehe hierzu Tab. 6.

Tab. 6

Zeichen einer Hyperkalzämie

Peripheres Zeichen	Muskelschwäche
Zentralnervöse Zeichen	Müdigkeit
	Konzentrationsschwäche
	Depression
	Somnolenz
	Koma
Gastrointestinale Zeichen	Obstipation
	Übelkeit
	Magenulcera
	Pankreatitis
Steinbildung	Nephrokalzinose
Steinbildung	Extrarenale Ablagerungen (Weichteilgewebe, Auge)

Diagnostik

Der diagnostische Algorithmus ist in Abb. 2 dargestellt.

Differenzialdiagnostik

Siehe Abschn. „Phosphathaushalt“, Abschn. „Parathormon (PTH)“ und Abschn.„Kalzitriol“.

Therapie

Bei schwerer Hyperkalzämie ist eine rasche intravenöse Therapie (Flüssigkeit, Furosemid) indiziert. Ansonsten ist die Gabe von Bisphosphonaten Therapie der Wahl. Die Therapie ist in Tab. 7 zusammengefasst.

Tab. 7

Therapie der Hyperkalzämie

Schwere Hyperkalzämie	Leichte Hyperkalzämie
Flüssigkeitssubstitution (Cave: Herzinsuffizienz, Oligo-/Anurie!) Furosemid Ultima ratio: Dialyse	Bisphosphonate -Alendronat: 10 mg/d p.o. -Pamidronat: 10–90 mg/d i.v. über 1–3 Tage, dann 1-mal/Monat Predniso(lo)n: 1 mg/d, bei einer Hypervitaminose D (Intoxikation, Sarkoidose/Tbc) Cinacalcet (bei Hyperparathyreoidismus)

Magnesiumhaushalt und seine Störungen

Einleitung

Magnesium spielt eine wesentliche Rolle bei der DNA-Synthese, der Funktion von Mitochondrien, der Immunabwehr und der Allergiereaktionen sowie in neuronalen Prozessen wie neuromuskulärer Erregbarkeit, Blutdruck (Vasotonus) und kardialer Erregungsausbreitung.

Die gastrointestinale Resorption ist in Grenzen beeinflussbar. So vermag phosphat-(phytat-)reiche Kost die Resorption zu verringern. Renal werden 95 % des primär filtrierten Magnesiums reabsorbiert.

Hypermagnesiämie (>1,05 mmol/l)

Pathophysiologie

Eine Hypermagnesiämie ist bei Nierenversagen (akut wie chronisch), ferner bei Einnahme magnesiumhaltiger Laxantien zu beobachten.

Klinik

Zeichen einer Hypermagnesiämie treten erst bei schwerer Entgleisung auf und sind Übelkeit und Erbrechen, Hypo- bis Areflexie sowie Atemlähmung und verlängerte kardiale Erregungsausbreitung.

Diagnostik

Serummagnesiumbestimmung sowie EKG. (überhöhte T-Welle sowie Verbreiterung des QRS-Komplex)

Therapie

Primäre Therapie ist das Beenden einer Magnesiumsubstitution (z. B. Laxantien!). Therapie der Wahl ist eine Kalziumgabe (100–200 mg über 5–10 min).

Hypomagnesiämie (<0,65 mmol/l)

Pathophysiologie

Eine Hypomagnesiämie wird im Wesentlichen durch Erkrankungen des Gastrointestinaltrakts verursacht, die eine Resorptionsstörung zur Folge haben (Sprue, Darmresektionen, chronisch entzündliche Darmerkrankungen, Pankreatitis etc.). Darüber hinaus verursachen Diuretika einen renalen Magnesiumverlust.

Klinik

Vorwiegend liegen neuromuskuläre Erregungssteigerungen vor wie Hyperreflexie, Karpopedalspasmen bis zur Tetanie, aber auch eine generelle Schwäche kann führend sein. Kardial werden Arrhythmien begünstigt sowie eine verlängerte QT-Zeit beobachtet.

Diagnostik

Primär Nachweis eines verringerten Serummagnesiumspiegels. Periphere Reflexe sind gesteigert sowie die QT-Zeit verlängert. Parallel können eine Hypokalzämie und/oder Hypokaliämie vorliegen.

Therapie

Es bestehen intravenöse wie orale Substitutionsmöglichkeiten mit diversen magnesiumhaltigen Salzen (150–300 mg/d elementares Magnesium, Tab. 8).

Tab. 8

Therapie eines Magnesiummangels (<0,75 mmol/l)

Schwer	Initialgabe: 2 g (8 mmol) Magnesiumsulfat als 10 %ige Lösung (entspricht zwei 10-ml-Ampullen) über 20 min intravenös
Schwer	Optionale Dauergabe: 1 g (4 mmol) in 100 ml/h bis Erreichen des Normwerts
Leicht	Orale Substitution: 100–300 mg elementares Magnesium

Phosphathaushalt und seine Störungen

Einleitung

Phosphat liegt im Körper sowohl verestert (organisch) als auch mineralisch vor. Organisches Phosphat findet sich v. a. intrazellulär, mineralisches extrazellulär in Knochen und Zähnen. Täglich wird eine Zufuhr von ca. 0,5 mmol über die Nahrung benötigt. Die Darmresorption erfolgt direkt proportional zur aufgenommenen Menge. Die Regulation des Phosphatserumspiegels erfolgt in der Niere und unterliegt neben anderen Hormonen im Wesentlichen dem PTH und Fibroblastenwachstumsfaktor 23 („fibroblast growth factor“, FGF). Normalerweise wird die resorbierte Menge renal äquimolar ausgeschieden.

Hyperphosphatämie (>1,6 mmol/l)

Pathophysiologie

Eine Hyperphosphatämie wird v. a. in chronischer als auch akuter Nierenschädigung beobachtet. Durch gegenregulatorische Spiegelerhöhungen der phosphaturischen Hormone PTH und FGF-23 wird das Serumphosphat in der Niereninsuffizienz bis zu einer GFR von etwa 35 ml/min im Normbereich gehalten. Eine Sonderform stellt die Rhabdomyolyse dar, in der durch Zelluntergang zum einen Phosphat freigesetzt wird, zum anderen durch ein akutes Nierenversagen dessen Exkretion verringert werden kann. Selten kann eine akute Hyperphosphatämie durch Spüllösungen zur Darmreinigung z. B. vor Koloskopien hervorgerufen werden.

Klinik

Die Hyperphosphatämie kann durch Komplexierung eine Hypokalzämie verursachen. Längerfristig können diese Komplexe extraossär abgelagert werden wie z. B. in Gefäßen und im Weichteilgewebe (Abb. 3).

Diagnostik

Nachweis eines erhöhten Serumspiegels. Parallel sollten Kalzium, PTH und Vitamin D gemessen werden, da ein deutlicher Vitamin-D-Mangel eine PTH-Erhöhung hervorrufen kann.

Differenzialdiagnostik

Nachweis eines Zellzerfalls (z.B. Tumorlyse, Rhabdomyolyse oder Hämolyse).

Therapie

In einem akuten Nierenversagen kann bei erhaltener Diurese die Gabe von Flüssigkeit eine Phosphatexkretion ermöglichen. Erst bei chronischer Nierenschädigung sollten orale Phosphatbinder (z. B. Kalziumacetat bzw. -carbonat, Magnesiumcarbonat, Sevelamer, Lanthancarbonat) ab einem Serumphosphatwert von über 1,78 mmol/l verabreicht werden, wenn eine phosphatarme Diät nicht ausreicht.

Verlauf und Prognose

Die Hyperphosphatämie stellt eines der Hauptprobleme in der chronischen Niereninsuffizienz dar und ist mit erhöhter kardiovaskulärer Morbidität und Mortalität vergesellschaftet. Die Mitbetreuung durch einen Nephrologen wird in diesem Stadium essenziell.

Hypophosphatämie (<0,8 mmol/l)

Pathophysiologie

Ursachen für eine Hypophosphatämie sind in der Regel ernährungsbedingt (Anorexie, Alkoholismus). Seltener wird sie durch Insulingebrauch oder angeborene Ursachen (hypophosphatämische Rachitiden) hervorgerufen. Da PTH phosphaturisch wirkt, stellt ein primärer Hyperparathyreoidismus eine weitere seltene Ursache dar.

Klinik

Klinische Zeichen sind unspezifisch und können Muskelschwäche, Enzephalopathie und Dysfunktion von Erythro- wie Leukozyten darstellen. Symptome sind frühestens ab einem Serumwert von unter 0,65 mmol/l zu erwarten.

Diagnostik

Zur Ursachenfindung sollten neben entsprechende Anamnese eine Bestimmung des Serum-PTH-Spiegels und der Phosphatausscheidung im Urin umfassen.

Therapie

Akut kann eine Hypophosphatämie durch orale Substitution (Dinatriumhydrogenphosphat, Kaliumdihydrogenphosphat) behandelt werden. Ein renaler Phosphatverlust sollte zuvor ausgeschlossen sein. Ansonsten ist die Therapie der Ursache vordringlich.

Literatur

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Kalzium-, Magnesium- und Phosphat-Haushalt

Kalziumhaushalt und seine Störungen

Einleitung

Parathormon (PTH)

Kalzitriol

Hypokalzämie (<1,10 mmol ionisiertes bzw. <2,20 mmol/l Gesamt-Ca2+)

Pathophysiologie

Hypokalzämie mit Hyperphosphatämie

Hypokalzämie mit Hypophosphatämie

Klinik

Diagnostik

Differenzialdiagnostik

Therapie

Verlauf und Prognose

Hyperkalzämie (>1,30 mmol/l ionisiertes bzw. >2,70 mmol/l gesamt-Ca2+)

Pathophysiologie

Metastasen/Neoplasien

Primärer Hyperparathyreoidismus

Andere Ursachen

Klinik

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Differenzialdiagnostik

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Magnesiumhaushalt und seine Störungen

Einleitung

Hypermagnesiämie (>1,05 mmol/l)

Pathophysiologie

Klinik

Diagnostik

Therapie

Hypomagnesiämie (<0,65 mmol/l)

Pathophysiologie

Klinik

Diagnostik

Therapie

Phosphathaushalt und seine Störungen

Einleitung

Hyperphosphatämie (>1,6 mmol/l)

Pathophysiologie

Klinik

Diagnostik

Differenzialdiagnostik

Therapie

Verlauf und Prognose

Hypophosphatämie (<0,8 mmol/l)

Pathophysiologie

Klinik

Diagnostik

Therapie

Hypokalzämie (<1,10 mmol ionisiertes bzw. <2,20 mmol/l Gesamt-Ca²⁺)

Hyperkalzämie (>1,30 mmol/l ionisiertes bzw. >2,70 mmol/l gesamt-Ca²⁺)