DGIM Innere Medizin
Autoren
Ralph Kettritz

Flüssigkeits-, Natrium- und Kalium-Haushalt

Salz und Wasser sind die Determinanten des Volumenhaushaltes und der Osmolarität. Neben der Zufuhr von Salz und Wasser mit der Nahrung spielen die Nieren eine wesentliche regulatorische Rolle. Das Verständnis der grundlegenden physiologischen und pathophysiologischen Prozesse, die der Aufrechterhaltung des Volumen- und Wasserhaushaltes dienen, ist für Kliniker unerlässlich. Kalium ist das wesentliche Ion zur Aufrechterhaltung von Membranpotentialen, die die Funktion der verschiedensten Organe wie Muskeln, Nerven und Drüsen kontrollieren. Kaliumstörungen sind oft lebensbedrohlich. Kenntnisse der Aufnahme, Verteilung und renalen Elimination helfen die richtigen, oftmals lebensrettenden therapeutische Maßnahmen zu ergreifen.

Einleitung

Die Regulation des Salz-, Wasser- und Elektrolythaushaltes besitzt eine hohe Bedeutung für die Aufrechterhaltung eines konstanten internen Milieus, das uns eine gewisse Autarkie gegenüber unserer Umgebung ermöglicht. Dabei reguliert der Salzhaushalt die Größe des Extrazellulärraumes – also den Volumenstatus, während der Wasserhaushalt die Osmolarität reguliert. Die Bedeutung des Volumenhaushaltes liegt in der Aufrechterhaltung eines suffizienten Blutkreislaufes, der die Versorgung der Zellen mit Sauerstoff und Nährstoffen sowie den Abtransport von Stoffwechselendprodukten gewährleistet. Die Bedeutung der Osmolaritätsregulation liegt in der Vermeidung osmotischer Gradienten über Zellmembranen, die über eine Wasserverschiebung zum Schwellen oder Schrumpfen von Zellen führen würde. Der Volumen- und Osmolaritätsregulation liegen verschiedene Mechanismen zugrunde, die streng voneinander zu trennen sind.
Ein erwachsener Mensch mit normalem Körperbau besteht zu etwa 60 % aus Wasser. Demzufolge beträgt das Gesamtkörperwasser (GKW) eines 70 kg Menschen 42 l, von denen sich 14 l (ca. ein Drittel) im Extrazellulärraum (EZR) und 28 l (ca. zwei Drittel) im Intrazellulärraum (IZR) verteilen. Der EZR besteht aus dem intravasalen Plasmavolumen (ca. 3,5 l) und dem Interstitium. Die Konzentration der im EZR und IZR gelösten Teilchen (Solute) muss identisch sein, um osmotische Gradienten und damit die Bewegung von Wasser zwischen den Kompartimenten zu verhindern. Die Zusammensetzung der Solute, die zur Osmolarität im EZR und IZR beitragen, ist allerdings unterschiedlich und wird entscheidend von der Na/K-ATPase auf den Zellmembranen bestimmt. Sie bewirkt, dass Na+ das dominierende Osmol im IZR und K+ das dominierende Osmol im EZR darstellen.
Kalium besitzt neben seiner Bedeutung als intrazelluläres Osmol eine besondere Bedeutung für die Entstehung und Aufrechterhaltung von elektrischen Membranpotentialen. Kalium kontrolliert hierdurch vielfältige zelluläre Funktionen. Vor diesem physiologischen Hintergrund werden Aspekte des Salz-, Wasser- und Kaliumhaushaltes diskutiert, die im klinischen Alltag von besonderer Relevanz sind.

Regulation des Salz- und damit des Volumenhaushaltes

Wir nehmen Natrium hauptsächlich als NaCl zu uns. Die Na/K-ATPase sorgt dafür, dass sich das Natrium zu 95 % im EZR befindet. Bei ungestörter Osmoregulation wird mit jeden 140 mmol Na+, die im EZR akkumulieren oder verloren gehen auch 1 l Wasser retiniert oder verloren. Solange dieses Verhältnis zwischen Na+ und Wasser aufrechterhalten wird, führt ein Zugewinn an Na+ im Körper zur Expansion des EZR und ein Verlust an Na+ zur Kontraktion des EZR – ohne dabei die Na+-Konzentration (140 mmol/l) zu verändern. Diese Tatsache ist in Abb. 1 veranschaulicht. Extreme Abweichungen in der Größe des EZR im Sinne von Volumenkontraktion oder -expansion – nämlich Schock und Ödeme (insbesondere Lungenödem) müssen vermieden werden.
Der Volumenstatus wird durch Sensoren in den großen Gefäßen, Vorhöfen und im juxtaglomerulären Apparat der Niere wahrgenommen. Der Teil des EZR, der diese Volumenrezeptoren anspricht, wird auch als effektives arterielles Blutvolumen bezeichnet. Diese Volumensensoren aktivieren ihrerseits Effektorsysteme, um das (extrazelluläre) Volumen zu regulieren (Tab. 1). Die Effektoren umfassen das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS), das sympathische Nervensystem, natriuretische Peptide, die GFR, die Drucknatriurese und physikalische Rückresorptionsmechanismen an den Tubuli. Alle diese Mechanismen kontrollieren die Salz (Na+)-Rückresorption in verschiedenen Abschnitten des Nephrons und unterstreichen die Bedeutung der Nieren bei der Ausscheidung oder Konservierung von Salz (Na+) und Wasser.
Tab. 1
Sensoren und Effektoren der Volumenregulation
Volumenrezeptoren
Volumeneffektoren
Niere (JGA)
Systemische Hämodynamik durch Angiotensin II und Sympathikus
Karotissinus
Renale Na+- (und Cl) Exkretion
Vorhöfe
-GFR
-Ang II
-Aldosteron
-Peritubuläre Kapillaren
-ANP
-Drucknatriurese
-Arginin-Vasopressin
Die klinische Einschätzung des Volumenstatus (EZR) ist nicht einfach, da Sensitivität und Spezifität der Befunde niedrig sind (Mcgee et al. 1999). Dennoch sollten wir nach diesen Zeichen suchen. Die wichtigsten Befunde sind in Tab. 2 zusammengefasst.
Tab. 2
Häufige Befunde bei der klinischen Einschätzung des Volumenstatus (Größe des Extrazellulärraumes)
 
Hypovolämie (Volumendepletion)
Hypervolämie (Volumenexpansion)
Blutdruck
Niedrig
Variabel
Orthostasereaktion
Häufig positiv
Negativ
Halsvenen
Flach
Gestaut
Lunge- und Herz
  
-Rasselgeräusche
Fehlen
Häufig vorhanden
-3. Herzton
Fehlt
Häufig vorhanden
Abdomen
Aszites und Anasarka fehlen
Aszites und Anasarka möglich
Periphere Ödeme
Fehlen
Häufig (erst bei mehr als 5–7 l EZR-Expansion)

Volumenexpansion

Definition

Exzess an Salz und Wasser im EZR.

Ursachen

Gesteigerte renale Salz- und Wasserretention meist im Rahmen von Herzinsuffizienz, Leberzirrhose mit portaler Hypertension oder nephrotischem Syndrom.

Symptome

Erst wenn der EZR um etwa 5 l expandiert ist, entwickeln sich Ödeme. Weitere klinische Zeichen s. Tab. 2.

Therapie

Die Behandlung der Volumenexpansion beinhaltet eine diätetische Salzrestriktion, die Therapie der ursächlich zugrunde liegenden Erkrankung sowie die Entfernung von überschüssigem Salz (und Wasser) mittels Diuretika (Saluretika) oder Dialyse-/Ultrafiltrationsverfahren. Der primäre Einsatz der Ultrafiltration hat sich allerdings den Diuretika nicht als überlegen erwiesen und sollte gegenwärtig nur bei Diuretikaresistenz angewendet werden.

Volumenkontraktion

Definition

Verminderte Salz- und Wassermenge im EZR.

Ursachen

Die renalen oder extrarenalen Salz- und Wasserverluste übersteigen die Zufuhr. Extrarenale Verluste können über den Gastrointestinaltrakt, die Haut, als Blutung oder als Verschiebung in den sog. „dritten Raum“ erfolgen. Letzteres geschieht beispielsweise als extrazelluläre Flüssigkeitsansammlung in der Bauchhöhle oder der Pleura. Renale Ursachen beinhalten alle Zustände, bei denen die Rückresorption des filtrierten Natriums (und Wassers) gestört ist. Klinisch relevant sind renale Verluste infolge Diuretikatherapie, bei metabolischen Störungen wie Aldosteronmangel (Addison) oder aber bei angeborenen Störungen wie Barrter- oder Gitelman-Syndrom.

Symptome

Klinische Zeichen der Volumenkontraktion sind in Tab. 2 aufgeführt. Neben der körperlichen Untersuchung können Laborparameter hilfreich sein. Hierzu zählen die verminderte Natriumausscheidung als Zeichen der physiologischen renalen Reaktion auf Volumendepletion (Na+ im Spontanurin <10 mmol/l, fraktionelle Natriumexkretion <1 %, fraktionelle Harnstoffexkretion <35 %). Diese Werte sind unzuverlässig bei angeborenen Störungen der Na+-Rückresorption oder aktueller Diuretikaeinnahme.

Therapie

Die Behandlung der Volumenkontraktion beinhaltet die Salz- und Wassersubstitution (enteral oder parenteral) und ggf. die Therapie der ursächlich zugrunde liegenden Erkrankung bzw. der iatrogenen Zustände.

Regulation des Wasserhaushaltes und damit der Osmolarität

Wir nehmen Wasser gewöhnlich über den Mund auf, und dieses Wasser verteilt sich entsprechend der Größenverhältnisse von EZR und IZR zu einem Drittel im EZR und zu zwei Drittel im IZR. Da bei Zugewinn oder Verlust von solutfreiem Wasser die Menge der im Wasser gelösten Teilchen konstant bleibt, ändert sich folgerichtig deren Konzentration (Abb. 2). Die Konzentration von gelösten Teilchen (Osmole, Solute) im Gesamtkörperwasser wird auch Osmolarität genannt. Da Konzentrations-(Osmolaritäts)unterschiede zwischen EZR und IZR zu Wasserbewegung führen würden – und damit zum Schwellen oder Schrumpfen von Zellen – muss die Osmolarität eng reguliert werden.
Zur Regulation der Osmolarität sind Sensoren notwendig, die die Serumosmolarität messen und die osmotisch kontrollierte Freisetzung von antidiuretischem Hormon (ADH, auch Arginin-Vasopressin, AVP, genannt) im Hypothalamus steuern (Tab. 3). Osmole, die die Osmolarität im EZR steigern und somit eine Wasserbewegung vom IZR in den EZR bewirken, werden als effektive Osmole bezeichnet (Na+). Neben der osmotischen ADH Ausschüttung existieren auch nichtosmotische Stimuli wie Übelkeit, Erbrechen, Tumoren, Medikamente und ein niedriges effektives zirkulierendes Blutvolumen. ADH wird in der Hypophyse gespeichert. Diese osmoregulatorischen Effektorsysteme sind auf die Änderung der Wasserzufuhr oder -ausscheidung ausgerichtet. Durst kontrolliert die Wasserzufuhr, während renale Prozesse an verschiedenen Nephronabschnitten die Wasserausscheidung kontrollieren. ADH, der Aufbau eines Konzentrationsgradienten zwischen Nierenrinde und -mark, ein funktionierendes Verdünnungssegment im distalen Tubulus (Rückresorption von NaCl ohne Wasser) und Aquaporine im Sammelrohr versetzen uns in die Lage, einen dünnen (70 mosm/l) oder konzentrierten (1000 mosm/l) Urin auszuscheiden.
Tab. 3
Sensoren und Effektoren der Osmolaritätsregulation
Osmorezeptoren
Osmoeffektoren
Osmorezeptoren im Hypothalamus
Wasserausscheidung -Ausschüttung von AVP-ADH -Sammelrohr der Niere Wasseraufnahme -Durst
Wir können sehr einfach die Serumosmolarität abschätzen ohne komplizierte Laboranalysen in Anspruch zu nehmen. Osmolaritätsmessungen im Labor können allerdings notwendig werden, wenn unbekannte oder nichtgemessenen Solute von klinischer Relevanz sind. Die errechnete Serumosmolarität ergibt sich aus der Summe von (2 × Na+) + Blutzucker + Harnstoff (alle in mmol/l). Sie beträgt etwa 290 mosm/l und wird sehr stark von der Serumnatriumkonzentration bestimmt. Abweichungen der (osmolytfreien) Wassermenge, bei gleichbleibender Osmolytmenge, wird natürlich die Konzentration der Osmolyte verändern. Einen Zugewinn von H2O (Überwässerung) würde man demzufolge an der Hyponatriämie (Adrogue u. Madias 2000b) und ein Defizit (Exsikkose) an der Hypernatriämie (Adrogue u. Madias 2000a) erkennen.

Hyponatriämie

Definition

Serum-Na+ <136 mmol/l durch Überschuss an Wasser im Verhältnis zur Natriummenge.

Ursachen

Verminderte renale Ausscheidung von osmolytfreiem Wasser, selten Folge von (nur) Polydipsie. Häufigste Ursachen sind entweder gestörte NaCl-Rückresorption im Verdünnungssegment des distalen Tubulus (durch Thiaziddiuretika) oder ungebremste nichtosmotische ADH-Ausschüttung trotz verminderter Serumosmolarität (Elhassan u. Schrier 2011).
Die Einschätzung des Volumenstatus ist zur Aufarbeitung von Patienten mit Hyponatriämie wichtig. Die klinischen Untersuchungsmethoden zum Volumenstatus wurden bereits diskutiert (Tab. 2).

Hyponatriämie mit Hypovolämie

In diese Kategorie fallen Zustände mit Verminderung des Gesamtkörpernatriums und des Wassers – wobei mehr Natrium als Wasser verloren geht. Hieraus ergibt sich ein relativer Wasserüberschuss (bezogen auf die Na+-Menge), der sich an der Hyponatriämie ablesen lässt. Diese Konstellation hat verschiedene Ursachen. Dazu gehören erhebliche Volumendepletion, die eine nichtosmotische ADH-Ausschüttung verursacht (z. B. Durchfälle, Diuretikatherapie, insbesondere Thiazide, genetische Erkrankungen mit renalem Salzverlust, Aldosteronmangel wie beim Addison).

Hyponatriämie bei Hypervolämie:

In diese Gruppe gehören Krankheiten, die zu einer Erhöhung des Gesamtkörpernatriums und des Wassers führen – wobei mehr Wasser als Natrium retiniert wurde. Hieraus ergibt sich ein relativer Wasserüberschuss (bezogen auf die Na+-Menge), der sich an der Hyponatriämie ablesen lässt. Klinisch relevante Beispiele sind Herzinsuffizienz, Leberzirrhose und nephrotisches Syndrom. Der relative Wasserüberschuss ist multifaktoriell und involviert Angiotensin II, verstärkter Durst und erhöhte AQP2-Expression im Sammelrohr der Nieren. Diese Kombination aus Volumenexpansion (Salzüberschuss) und Osmolaritätsverminderung (Wasserüberschuss) tritt klinisch sehr häufig auf und ist schematisch in Abb. 3 dargestellt.

Hyponatriämie bei Euvolämie

Dieser Zustand wird durch eine Retention von Wasser verursacht, ohne dass Abweichungen der Na+-Menge (Volumenstörung) bestehen. Der Wasserüberschuss lässt sich an der Hyponatriämie ablesen. Das Wasser verteilt sich im EZR (ein Drittel) und im IZR (zwei Drittel) wobei keine Ödeme auftreten. Erinnern Sie sich – Ödeme finden sich erst, wenn der EZR 5–7 l expandiert ist. Kortisol und Schilddrüsenhormonmangel sind eher seltene Ursachen einer euvolämen Hyponatriämie, während das Syndrom der inadäquaten (im Sinne von „unangebracht“ für die verminderte Osmolarität) ADH-Ausschüttung (SIADH) die häufigste Ursache darstellt. Übelkeit, Erbrechen, Tumoren und Medikamente sowie eine Reihe weiterer Zuständen sind identifiziert worden, die über eine nichtosmotische ADH-Ausschüttung zum SIADH führen können (Tab. 4). In den letzten Jahren wurden Patienten beschrieben, die charakteristische Zeichen eines SIADH aufwiesen, bei denen aber kein ADH nachweisbar war. Diese Patienten wiesen eine „gain-of-function“-Mutation im AVP2-Rezeptor auf. Die Krankheit wird als Nephrogenes Syndrom der Inadäquaten Antidiurese (NSIAD) bezeichnet und kommt bei Kindern und Erwachsenen vor.
Tab. 4
Ursachen des Syndroms der inadäquaten ADH-Ausschüttung (SIADH). Klinisch häufige Ursachen eines SIADH nach Lokalisation und Krankheit
Malignome
ZNS
Medikamente
Sonstiges
Bronchialkarzinom Mesotheliom
Tumoren
ADH-Ausschüttung/ Wirkungsverstärkung SSRI, Clofibrat, Carbamazepin, Lithium, Ecstasy …
Übelkeit Erbrechen Schmerz
Magen-Darm
Blutungen
ADH-Analoga Desmopressin Vasopressin Oxytozin
Pankreas
Infektionen
 
Sinus carvernosus Thrombose
 
HIV-AIDS

Symptome

Klinische Zeichen der Hyponatriämie sind Konzentrationsstörungen, Übelkeit, Gangunsicherheit, Sturzneigung, Kopfschmerzen bis hin zum zerebralen Krampfanfall und Koma. Es finden sich neben einer verminderten Serumosmolarität eine inadäquat hohe Urinosmolarität, die das Vorhandensein von ADH anzeigt. Urin-Na+ sollte >30 mmol/l im Spontanurin betragen. Hilfreiche Kriterien zur SIADH-Diagnose sind nachfolgend aufgelistet:
  • Hypoosmolarität
  • unangebracht hohe Uosmo (>100 mosm/l, meist höher als Sosmo)
  • Euvolämie (Cave: klinische Einschätzung schwierig!)
  • Hypourikämie (<238 μmol/l)
  • UNa >30 mmol/l oder FENa >0,5 % (abhängig von Zufuhr)
  • Normale Nieren-, Herz-, SD- und Leberfunktion
  • keine Volumendepletion
  • keine Routinemessung von ADH notwendig (Urin-Osmo >100 mosm/l gilt als positiver ADH-Nachweis)

Therapie

Die Behandlung der Hyponatriämie ist auf die auslösende Störung (z. B. Beseitigung der Übelkeit, Absetzen von ursächlichen Medikamenten) gerichtet. Zusätzlich wird eine Wasserrestriktion verordnet und die renale Ausscheidung von Wasser gefördert. Letztere kann durch die Verminderung des kortikomedullären Konzentrationsgradienten via Hemmung des Na-K-2Cl-Cotransporters in der Henle-Schleife, durch Restorierung des Verdünnungssegmentes (Absetzen von Thiaziddiuretika) oder durch eine Blockade des V2-Rezeptors am Sammelrohr (sog. Vaptane) bewirkt werden.
Die Korrekturgeschwindigkeit der Hyponatriämie richtet sich nach dem Zeitverlauf ihres Auftretens (> oder <48 h) und dem Vorhandensein von Symptomen. Eine langsame Korrektur ist bei einem Intervall über 48 h und einer fehlenden Symptomatik angebracht. Um eine zentrale pontine Myelinolyse zu vermeiden, sollte der Serum-Na+-Anstieg hierbei 10 mmol/l in 24 h nicht übersteigen. Ein initial zügiges Anheben des Serum-Na+-Spiegels ist bei klinischer Symptomatik notwendig. In dieser Situation sollte das Serum-Na+ zunächst um etwa 5 mmol/l angehoben werden. Nach Sistieren der Symptome ist dann ein langsamer weiterer Anstieg um insgesamt 8 mmol/l in 24 h anzustreben. Die notwendige Menge an zu substituierendem NaCl kann errechnet werden (Tab. 5).
Tab. 5
Hilfreiche Formeln zur Einschätzung und Behandlung von Patienten mit Hyponatriämie
mmol Na+-Bedarf = Gesamtkörperwasser × erwünschter Anstieg in der Na+-Konzentration mmol Na+ benötigt = 0,6 (oder 0,5 für Frauen) × Körpergewicht (kg) × erwünschte Na+-Konzentration
Der Einfluss von 1 l Infusat auf den Natriumspiegel kann mit der folgenden Formel vorausberechnet werden: Δ Na+ = (Infusat-Na+ – Serum-Na+)/Gesamtkörperwasser +1 l
Wenn das Infusat auch Kalium enthält, verändert sich die Formel: Δ Na+ = {(Infusat-Na+ + Infusat-K+) – Serum Na+}/Gesamtkörperwasser +1 l
Die effektive freie Wasser-Clearance (Cl Wasser, (e)) im Sammelurin: Cl Wasser (e) = V{1-(Urin-Na+ + Urin-K+)/Serum-Na+)}
Die effektive freie Wasser-Clearance (Cl Wasser(e)) im Spontanurin: (Urin-Na+ + Urin-K+) > Serum-Na+ bedeutet die Serum-Na+-Konzentration muss abfallen (Urin-Na+ + Urin-K+) < Serum-Na bedeutet die Serum-Na+-Konzentration muss ansteigen
Es ist unerlässlich, Serum-Na+ und die freie Wasser-Clearance (wiederholt) im Urin zu bestimmen. Letzteres bestimmt den Spontanverlauf und stellt ein wichtiges klinisches Werkzeug dar. Hilfreiche Formeln zur Behandlung von Patienten mit Hyponatriämie sind in der Tab. 5 aufgeführt.

Hypernatriämie

Definition

Serum-Na+ >145 mmol/l.

Ursachen

Seltene Ursache ist der reine Zugewinn an Na+, wie bei versehentlichem oder auch absichtlichem Zusatz von Salz zur Babynahrung beschrieben. Häufigere Ursache ist der Verlust von hypotoner Körperflüssigkeit, wobei mehr Wasser als Solute verloren gehen. Normalerweise begegnen wir diesem Zustand mit einem gesteigerten Durst und daraus resultierender Wasserzufuhr. Durstempfinden und Trinkantrieb können allerdings im Alter kompromittiert sein und somit zur Hypernatriämie führen.
Diabetes insipidus bezeichnet eine fehlende ADH-Freisetzung oder Zustände, bei denen das Nephron nicht adäquat auf ADH reagieren kann (Adrogue u. Madias 2000a). Über G-proteingekoppelte V2-Rezeptoren im Sammelrohr bewirkt ADH den luminalen Einbau von AQP2. Ist ein osmotischer kortikomedullärer Gradient aufgebaut worden, wird sich Wasser durch die Aquaporine aus dem Urin, über die Sammelrohrzellen ins Blut bewegen. Zentraler Diabetes insipidus ist durch einen inadäquat-konzentrierten Urin mit niedrigen oder nicht vorhandenen ADH-Spiegeln gekennzeichnet. Bei der nephrogenen Form ist das Ansprechen der Nieren auf ADH vermindert. Dies kann Folge angeborener Mutationen im V2-Rezeptor oder im AQP2-Kanal sein, aber auch im Rahmen von erworbenen Krankheiten (z. B. chronische Nierenerkrankungen, Hypokaliämie) oder unter Medikamenteneinnahme (z. B. Lithium) auftreten. Die Diagnose wird mittels Durstversuch und ADH-Bestimmung gesichert. Selbst Patienten mit Diabetes insipidus, die große Mengen eines fast solutfreien Urins (z. B. 50 mosm/l) produzieren, werden solange nicht hypernatriäm, solange sie Wasser trinken können. Ist dies nicht möglich (z. B. Narkose oder Koma), entwickelt sich eine Hypernatriämie.

Symptome

Klinische Zeichen der Hypernatriämie sind Konzentrationsstörungen, Übelkeit, Erbrechen, Spastik, aber auch Krampfanfälle oder Koma. Gefährlich ist das Schrumpfen von Gehirnzellen, was zu intrakraniellen Blutungen führen kann.

Therapie

Die Behandlung der Hypernatriämie besteht in der Gabe von freiem Wasser. Dies kann durch Trinken oder parenteral durch Infusion von 5 % Glucoselösung erfolgen. Wenn notwendig, muss eine auslösende Grunderkrankung behandelt werden (z. B. ADH-Substitution) oder auslösende Medikamente (Lithium) abgesetzt werden.

Regulation des Kaliumhaushaltes

Die Serumkaliumkonzentration wird in engen Grenzen reguliert. Die Kaliumhomöostase hat eine große Bedeutung für Membranpotentiale. Störungen im Kaliumhaushalt führen zu klinisch bedrohlichen zellulären Fehlfunktionen vorwiegend am Skelett- und Herzmuskel sowie an Nervenzellen. Die Kaliumhomöostase wird durch die orale Aufnahme (im Krankenhaus auch parenteral!), die Verteilung zwischen EZR und IZR und die renale Elimination reguliert (Greenlee et al. 2009).

Kaliumaufnahme

Die durchschnittliche Kaliumaufnahme bei einer sog. normalen westlichen Diät beträgt 1 mmol/kg KG. Ein Gesunder kann erhebliche Abweichungen von dieser Menge durch Anpassung der zellulären Aufnahme und renalen Ausscheidung folgenlos kompensieren.

Kaliumverteilung

Mehr als 98 % des Kaliums befindet sich intrazellulär. Das bedeutet, dass etwa 60 mmol extrazellulärem Kalium die riesige Menge von 4.000 mmol intrazellulärem Kalium gegenüber steht. Mehrere Mechanismen kontrollieren die Kaliumbewegung zwischen dem Intra- und Extrazellulärraum. Eine wichtige Rolle spielt dabei die Regulation der Na/K-ATPase. Aldosteron, Insulin und β2-Mimetika stimulieren die Na/K-ATPase und begünstigen somit eine Hypokaliämie, während α-Mimetika, Hyperosmolarität, Digitalis und erhöhte Muskelarbeit eine Hyperkaliämie fördern. Hyperkaliämie entsteht auch infolge erhöhter (anorganischer) Anionen. Wichtige regulatorische Mechanismen der Kaliumverteilung sind in Abb. 4 dargestellt.

Renale Kaliumausscheidung

Mehr als 90 % des Kaliums werden über die Nieren ausgeschieden und nur ein geringer Teil über den Darm. Kalium ist nicht proteingebunden, wird glomerulär filtriert und im proximalen Tubulus vollständig rückresorbiert. Die renale Ausscheidung findet im distalen Tubulus und im Sammelrohr statt und wird durch Aldosteron, Urinflussgeschwindigkeit, Natriumlieferung zum distalen Nephron, Säure-Basen-Haushalt und den intrazellulären Kaliumspiegel reguliert. Das Verständnis der Funktion von Haupt- und Schaltzellen ist in diesem Zusammenhang wichtig (Abb. 5). Die renale Kaliumausscheidung wird durch die Bestimmung des transtubulären Kaliumgradienten (TTKG) oder die fraktionelle Kaliumexkretion (FEK) eingeschätzt (Tab. 6). Die renale K+-Ausscheidung ist mechanistisch an die renale H+- und Na+-Ausscheidung gekoppelt. Aus diesem Grund treten Kaliumstörungen fast immer in Kombination mit Säure-Basen- und Volumenstörungen auf. Das Erkennen der entsprechenden Konstellation stellt den Schlüssel zur klinischen Diagnose dar.
Tab. 6
Einschätzung der aldosteronabhängigen renalen Kaliumausscheidung
Der trantubuläre Kaliumgradient korrigiert die Kaliumausscheidung bezüglich der ADH-abhängigen Konzentrationsmechanismen am Sammelrohr:
TTKG = (K Urin/K Serum) × (S Osm/U Osm)
Die fraktionelle Kaliumexkretion gibt die Kaliumausscheidung bezogen auf die GFR-abhängige filtrierte Menge an:
FEκ = (K Urin/K Serum) × (S Krea/U Krea)

Hypokaliämie

Definition

Serum-K+ <3,5 mmol/l.

Ursachen

Eine reduzierte Kaliumdiät führt äußerst selten zur Hypokaliämie. Häufig liegt eine Hemmung der Kaliumbewegung von extra- nach intrazellulär (S. auch Abb. 4) oder ein erhöhter renaler Kaliumverlust zugrunde. Letzterer hängt entscheidend von der Aldosteronwirkung ab. Somit können alle Krankheitszustände, die mit erhöhten Aldosteronspiegeln einhergehen, zur Hypokaliämie führen. Zur Einschätzung der aldosteronabhängigen renalen Kaliumelimination werden der TTKG und die FEκ angewendet. Beispiele aldosteronabhängiger Hypokaliämien sind gastrointestinale Volumenverluste durch Erbrechen und Durchfall und renale Verluste durch Diuretika. Der Volumenmangel stimuliert das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS). Schleifen- und Thiaziddiuretika erhöhen zusätzlich die Anlieferung von Na+ an die Hauptzellen des Sammelrohres. Die Na+-Rückresorption geschieht über den epithelialen Natriumkanal (ENaC) im Austausch für K+ über den ROMK. Seltenere Ursachen einer Hypokaliämie sind ein primärer Hyperaldosteronismus, Kortisolüberproduktion, Defekte oder Inhibition der 11β-Hydroxysteroiddehydrogenase, renaler Salzverlust bei Bartter- und Gitelman-Syndrom und äußerst selten beim Liddle-Syndrom oder den hypokaliämischen periodischen Paralysen.

Symptome

Klinische Zeichen der Hyperkaliämie sind Muskelkrämpfe bis zur Rhabdomyolyse, Ileus und verschiedenste kardiale Arrhythmien. Dabei treten EKG-Veränderungen wie flache oder invertierte T-Wellen, U-Wellen und eine verlängerte QT-Zeit auf. Chronischer Kaliummangel kann eine interstitielle Nephritis mit Tubulusvakuolisierung und Nierenzysten bewirken und trägt zu einer gesteigerten Hypertonieprävalenz bei.

Therapie

Die Behandlung der Hypokaliämie besteht in der Identifizierung und Korrektur der zugrunde liegenden Störung (z. B. Volumen- und/oder Säure-Basen-Störung, Medikamente) und in einer Kaliumsubstitution. Pro Verminderung des Serum-K+ um 1,0 mmol/l beträgt das Kaliumdefizit etwa 200–400 mmol. Ist eine intravenöse Substitution angebracht, wird Kaliumchlorid (KCl) verwendet (z. B. 10 mmol/h). Zur oralen Substitution sollte, bei gleichzeitig bestehender metabolischer Azidose, K-Citrat verwendet werden. Bei Alkalose ist allerdings KCl angezeigt, da Citrat in Bicarbonat umgewandelt wird.

Hyperkaliämie

Definition

Serum-K+ >5,0 mmol/l. Eventuelle Bestätigung in einer Plasmaprobe zum Ausschluss einer Pseudohyperkaliämie.

Ursachen

Eine erhöhte Kaliumzufuhrt führt alleine äußerst selten zur Hyperkaliämie. Häufig liegt eine Kaliumumverteilung von extra- nach intrazellulär (s. auch Abb. 4) oder eine verminderte renale Kaliumelimination zugrunde. Hyperkaliämie durch K+-Efflux aus Zellen findet sich bei Rhabdomyolyse, Insulinmangel, β-Rezeptorblockade, Hyperosmolarität oder metabolischer Azidose. Respiratorische Azidosen führen nicht zur Hyperkaliämie. Bei metabolischen Azidosen ist der Serum-K+-Anstieg vorwiegend mit nichtorganischen Anionenerhöhungen zu beobachten. Die renale Kaliumelimination ist aldosteronabhängig. Deshalb können alle Krankheitszustände und Medikamente, die Aldosteron supprimieren oder die Aldosteronwirkung abschwächen, zu Hyperkaliämie führen. Hierzu zählen β-Blocker und nichtsteroidale Antirheumatika, die mit der renalen Reninfreisetzung interferieren sowie ACE-Hemmer, AT1- und Aldosteronrezeptorblocker, die die Aldosteronbildung oder -wirkung inhibieren, oder Heparin, das die Aldosteronsynthese vermindert. Kaliumsparende Diuretika wie Amilorid und Triamteren oder andere Medikamente, die mit der Kaliumausscheidung am Nephron interferieren (z. B. Trimethoprim, Calcineurininhibitoren), sind ebenfalls häufige medikamentöse Ursachen der Hyperkaliämie. Neben Medikamenten sind auch chronische Nierenerkrankungen, insbesondere solche mit schwerer interstitieller Nephritis (z. B. diabetische Nephropathie, Analgetikanephropathie, obstruktive Nephropathie) mit einer verminderten Kaliumausscheidung assoziiert. Diese Zustände gehen häufig mit niedrigen Renin- und Aldosteronspiegeln einher und werden deshalb als „hyporeninämischer Hypoaldosteronismus“ oder Typ IV renale tubuläre Azidose bezeichnet. Zur Einschätzung der aldosteronabhängigen renalen Kaliumelimination wird der TTKG angewendet. Ist eine ausgeprägte Hyperkaliämie von einem TTKG <5 begleitet, sind renale Ursachen sehr wahrscheinlich. Ist dies nicht der Fall, ist nach extrarenalen Ursachen zu suchen (z. B. gastrointestinale Krankheiten).

Symptome

Klinische Zeichen der Hyperkaliämie äußern sich unspezifisch als Muskelschwäche. Lebensgefährlich sind die Störungen der kardialen Reizleitung und -bildung mit typischen EKG-Veränderungen wie spitze T-Wellen, Abflachung der P-Wellen, PR-Verlängerung, QRS-Verbreiterung bis zur Sinuswellen Degeneration.

Therapie

Die Behandlung der Hyperkaliämie besteht in der Identifizierung und Korrektur der zugrunde liegenden Störung (z. B. Absetzen auslösender Medikamentenkombinationen). Wegen der lebensgefährlichen Auswirkung der Hyperkaliämie auf die kardiale Reizleitung ist die Akutbehandlung auf die Stabilisierung des Membranpotentials gerichtet (z. B. 10 ml 10 % Kalziumgluconat über 5 min unter EKG-Kontrolle). Gleichzeitig wird extrazelluläres Kalium in die Zelle bewegt (z. B. 10 IU Insulin mit 25 g Glucose). Der Einsatz von β2-Agonisten sollte nur bei Patienten mit niedrigem kardiovaskulären Risikoprofil erfolgen (z. B. 10 mg Salbutamol über Vernebler). Natriumbicarbonat ist nur sinnvoll bei ausgeprägter metabolischer Azidose mit HCO3-Werten <10 mmol/l. Dabei sind sowohl die Volumenbelastung als auch die CO2-Generation zu bedenken. Die Effektivität und das Nebenwirkungsprofil der enteralen Kationenaustauscher (Austauscherharze wie Resonium), in Kombination mit Sorbitol wird inzwischen kritisch diskutiert (Sterns et al. 2010). Schwere Hyperkaliämien bei stark eingeschränkter GFR können zusätzlich eine Dialyse erfordern. Wichtig ist, dass darüber die anderen kaliumsenkenden Maßnahmen nicht vergessen werden.
Literatur
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