Pädiatrie
Autoren
Wolfgang Rascher

Wasser- und Mineralhaushalt von Kindern und Jugendlichen

Die Homöostase des Elektrolyt- und Wasserhaushalts ist in keinem Lebensabschnitt so störanfällig wie bei Säuglingen und Kleinkindern. Dies ist auf die Besonderheiten des höheren Wasserumsatzes in dieser Lebensphase zurückzuführen. Besonders kritisch ist das Extrazellularvolumen, also der interstitielle und intravasale Flüssigkeitsraum, in dem sich bei Säuglingen etwa 50 %, bei Erwachsenen etwa 30 % des Körperwassers befinden. So muss ein Säugling 1/3 seines Extrazellularraums durch die tägliche Flüssigkeitszufuhr ersetzen, ein Erwachsener nur 1/7. Neuere Forschungsergebnisse zeigen, dass größere Mengen an Natrium in Muskeln und in der Haut ohne entsprechende Wasserretention gespeichert werden können. Diese Natriumspeicher werden endogen und unabhängig von der Salzaufnahme in einer wöchentlichen und monatlichen Rhythmik reguliert und das hypertone Interstitium der Haut vermag Immunzellen (Th17-Antwort) und das Lymphsystem zu stimulieren. Somit wird der Natriumhaushalt nicht nur über die Niere geregelt.

Natrium und Wasser

Physiologische Grundlagen

Die Homöostase des Elektrolyt- und Wasserhaushalts ist in keinem Lebensabschnitt so störanfällig wie bei Säuglingen und Kleinkindern. Dies ist auf die Besonderheiten des höheren Wasserumsatzes in dieser Lebensphase zurückzuführen. So liegt die tägliche Flüssigkeitsaufnahme und -abgabe bei Säuglingen zwischen 10 und 20 %, bei Erwachsenen zwischen 3 und 4 % des Körpergewichts. Besonders kritisch ist das Extrazellularvolumen, also der interstitielle und intravasale Flüssigkeitsraum, in dem sich bei Säuglingen etwa 50 %, bei Erwachsenen etwa 30 % des Körperwassers befinden. Während ein 70 kg schwerer Erwachsener über die Flüssigkeitszufuhr täglich 1/7 seines Extrazellularraums umsetzt, muss ein 7 kg schweren Säugling die Hälfte (1/2) seines Extrazellularraums ersetzen (Abb. 1). Ein kleiner Teil des Extrazellularraums (1–2 %) umfasst als transzellulärer Raum die physiologische Sekretion von Epithelien, z. B. in den Zerebrospinalraum, die Augenflüssigkeit und den Synovialraum.

Verteilungsräume der Flüssigkeiten

Das Gesamtkörperwasser kann zwischen definierten, in enger Beziehung stehenden Flüssigkeitsräumen im Extrazellularraum (= interstitieller + intravasaler Raum) und dem Intrazellularraum frei diffundieren. Unter dem dritten Raum versteht man die Zunahme der transzellulären Flüssigkeit bei verschiedenen Störungen wie Pleuraerguss, Aszites und bei anderen Extravasaten. Extra- und Intrazellularräume sind durch die Zellmembranen, Plasma und interstitieller Raum durch die Kapillarmembranen getrennt.
Die Kapillarmembran ist für alle gelösten Bestandteile bis auf die Proteine durchlässig, die Zellmembran lediglich für Wasser frei permeabel. Somit weist die interstitielle Flüssigkeit gegenüber der Plasmaflüssigkeit einen geringeren Proteinanteil (Ultrafiltrat des Plasmas) auf. Auch der Gehalt des Intrazellularraums an Elektrolyten unterscheidet sich von dem des Plasmas bzw. der interstitiellen Flüssigkeit (Abb. 2). Die intrazelluläre Flüssigkeit enthält als wichtigste Kationen Kalium und Magnesium und als bedeutsame Anionen organische Phosphate und Proteine. Im Plasma und in der interstitiellen Flüssigkeit ist Natrium das bedeutsamste Kation, als wichtige Anionen fungieren Chlorid und Bikarbonat. Der hohe Gehalt an Natrium im Extrazellularraum und der hohe Gehalt an Kalium im Intrazellularraum werden über einen aktiven Transport der Na-K-ATPase aufrechterhalten.
Neuere tierexperimentelle Untersuchungen und Messung von Natrium mittels Kernspintomografie (Na23-MRT) bei Patienten zeigen, dass bemerkenswerte Mengen von Natrium an Glykosaminoglykane gebunden in Muskeln und in der Haut ohne entsprechende Wasserretention gespeichert werden können. Diese Natriumspeicher werden endogen und unabhängig von der Salzaufnahme in einer wöchentlichen und monatlichen Rhythmik reguliert. Das hypertone Interstitium der Haut vermag Immunzellen (Th17-Antwort) und das Lymphsystem zu stimulieren. Somit wird der Natriumhaushalt nicht nur über die Niere geregelt.
In der Summe sind die Kationen und Anionen, also die Osmolarität im Plasma, im interstitiellen und im intrazellulären Raum gleich. Die molare Konzentration gelöster Teilchen pro Liter Lösung wird als Osmolarität bezeichnet. Wird die molare Konzentration in kg Wasser ausgedrückt, spricht man von Osmolalität. Die in klinisch-chemischen Labors verwendeten Osmometer, die nach dem Prinzip der Gefrierpunktserniedrigung bzw. dem Vakuumdruck arbeiten, messen die Osmolalität in mosmol/kg.
Der Wassergehalt des Körpers ist altersabhängig. Intrauterin und im 1. Lebensjahr kommt es zu einem raschen, dann einem langsamen Abfall des Körperwassers (Abb. 3). Die Verschiebung des Verhältnisses von extra- zu intrazellulärer Flüssigkeit im Säuglingsalter von etwa 1:1 auf 1:2 in zunehmendem Alter ist durch eine Abnahme der extrazellulären Flüssigkeit begründet. Auch die Gewichtsabnahme der ersten Lebenstage, die zwischen 5 und 10 % des Körpergewichts liegt, ist auf eine Abnahme der extrazellulären Flüssigkeit zurückzuführen. Der Intrazellularraum, bezogen auf das Körpergewicht, nimmt nach der Geburt zu. Die Konzentrationen an Elektrolyten, sowie die Osmolalität im Extrazellularraum sind vom Alter weitgehend unabhängig (Tab. 1).
Tab. 1
Normalwerte der Elektrolytkonzentrationen (in mmol/l) und Osmolalität (in mosmol/kg) im Serum
Elektrolyt/Osmolalität
Normalwerte
Natrium
135–145
Kalium
3,5–5,5
Chlorid
98–109
Kalzium
2,1–2,6
Magnesium
0,7–0,9
Anorganisches Phosphat
1,3–2,3 Säuglinge
1,3–1,9 Kinder
0,7–1,5 Erwachsene
Osmolalität
275–295 mosmol/kg

Flüssigkeitsumsatz

Der tägliche Flüssigkeitsumsatz ist umso größer, je jünger das Kind ist (Tab. 2). Er beträgt beim Säugling ca. 10 %, beim Jugendlichen nur noch etwa 5 % des Körpergewichts. Das Wachstum verlangt einen höheren Stoffwechsel bezogen auf das Körpergewicht, und dies wird vor allem in den ersten 2 Lebensjahren deutlich. Der Bedarf an Wasser korreliert mit dem Energiestoffwechsel; der höhere Kalorienverbrauch pro kg Körpergewicht geht mit einem höheren Verbrauch an Wasser einher. Für jede metabolisierte Kalorie wird etwa 1 ml Wasser verbraucht. Durch die Oxidation der Nahrungsmittel entsteht Wasser.
Tab. 2
Richtwerte der Körperoberfläche und empfohlene Zufuhr an Wasser in Abhängigkeit von Gewicht und Alter
Alter
Körperoberfläche (m2)
Gewicht (kg)
Perspiratio insensibilis (ml/kg pro Tag)
Urin (ml/kg pro Tag)
Flüssigkeitsbedarf (ml/kg pro Tag)
Neugeborenes
0,25
3,5
30
40–60
80–120
1 Monat
0,25
3,5
40
70–90
140–160
6 Monate
0,35
7,3
50
60–80
120–140
1 Jahr
0,45
9,5
40
40–60
110–120
2 Jahre
0,50
12,0
30
40–60
100–120
5 Jahre
0,75
19,0
27
35–55
90–100
9 Jahre
1,00
30,0
25
30–50
60–80
12 Jahre
1,25
40,0
22
25–45
50–70
15 Jahre
1,50
50,0
20
20–40
40–60
Erwachsene
1,73
70,0
15
10–20
30–40
Die tägliche Wasseraufnahme setzt sich zusammen aus der Flüssigkeitszufuhr in Form von flüssigen und festen Nahrungsmitteln sowie versteckter Wasserzufuhr (Oxidationswasser). Der erhöhte Wasserbedarf bei Säuglingen ist auch auf die vermehrte Perspiratio insensibilis (Wasserabgabe über die Atemluft und die Haut) und den erhöhten Energieumsatz zurückzuführen. Die Perspiratio insensibilis ist vor allem vom Verhältnis Körperoberfläche zu Körpergewicht abhängig, die beim Säugling das 2- bis 3-Fache der Werte bei Erwachsenen beträgt.
Die tägliche Wasserabgabe setzt sich zusammen aus dem Wasserverlust durch Perspiratio insensibilis und durch Verlust über Urin und Stuhl. Ein höherer Wasserverlust kommt durch Fieber, Schwitzen, Tachypnoe und Hyperventilation zustande. Bei Beatmung wird der höhere Wasserbedarf durch Anfeuchten der Luft berücksichtigt. Wegen der hohen täglichen Umsatzraten an Wasser besteht besonders für Säuglinge und Kleinkinder eine verminderte Toleranz gegenüber Störungen des Flüssigkeitshaushalts.

Regulation des Natriumhaushalts

Der Natriumhaushalt ist komplex reguliert und Teil eines Kontrollsystems, das den extrazellulären Flüssigkeitsraum und den arteriellen Blutdruck konstant hält. Der Natriumgehalt (nicht die Natriumkonzentration) bestimmt die Größe des Extrazellularraums. Natrium kann zudem, ohne osmotisch aktiv zu sein, im Interstitium der Haut und des Muskels gespeichert werden und damit ein hypertones Kompartment bilden. Neben der Kontrolle des Natriumhaushalts über die Niere existiert ein Umverteilungssystem bei Natriumüberschuss im Organismus, dessen Bedeutung bisher noch nicht vollständig geklärt ist.
Die Niere regelt einen wichtigen Teil des Natriumhaushalts, auch über verschiedene Hormonsysteme und den arteriellen Blutdruck. Die Natriumzufuhr ist variabel und von kulturellen und erlernten Verhaltensweisen abhängig. Die renale Natriumausscheidung passt sich der Natriumzufuhr an, aber Natrium wird auch im Knochen und der Haut gelagert. Das Regelsystem über die Niere erfolgt akut über Volumenrezeptoren in verschiedenen Gefäßgebieten (afferentes Regelglied). So führt ein Anstieg des intrathorakalen Blutvolumens zu einem Anstieg des effektiven arteriellen Blutvolumens infolge erhöhten venösen und lymphatischen Rückstroms zum Herzen. Auch wenn das gesamte Extrazellularvolumen konstant bleibt, reagiert die Niere nach Erhöhung des intrathorakalen Blutvolumens mit einer gesteigerten Salz- und Wasserausscheidung über eine Freisetzung des atrialen natriuretischen Peptids aus den Herzvorhöfen. Gleichzeitig sinkt die Reninaktivität und die Konzentration von Aldosteron, Vasopressin und Noradrenalin im Plasma, sodass auch hierüber die Diurese und Natriurese ansteigt (Abb. 4). Expansion des zentralen Blutvolumens (Bettruhe, Schwerelosigkeit, Beatmung mit negativem endexspiratorischem Druck) führt zur Natriurese, ein Abfall des zentralen Blutvolumens (aufrechter Gang, Beatmung mit positivem endexspiratorischem Druck, intrathorakaler Volumenmangel) zur Natriumretention.
Das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System ist das wichtigste Regelsystem für die Natriumbilanz im Extrazellularraum. Aldosteron erhöht die renale tubuläre Natriumreabsorption am distalen Tubulus. Die Freisetzung von Aldosteron wird vor allem durch die Bildung von Angiotensin II und durch die Kaliumkonzentration im Extrazellularraum kontrolliert. Volumenmangel bewirkt eine Stimulation des Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems, während eine Volumenexpansion die Aktivität dieser hormonellen Achse unterdrückt. Aldosteron spielt eine große Rolle für die chronische Natriumhomöostase und ist das bedeutsamste natriumkonservierende Hormon.
Neuere Erkenntnisse aus ultralangen Natriumbilanzstudien beim Menschen (Marsflug-Simulationsprojekt 500 Tage) weisen auf endogene Uhren hin, die unabhängig von der Salzaufnahme in einer wöchentlichen und monatlichen Rhythmik die Natriumspeicher regulieren. Tierexperimente deuten darauf hin, dass bei erhöhter Natriumzufuhr das Interstitium der Haut im Vergleich zum Plasma hyperton wird und dass der interstitielle osmotische Stress lokale Immunzellen aktiviert (TH17-Antwort) und Lymphkapillaren induziert.
Bei erhöhter Kochsalzzufuhr kann das Salz im Bindegewebe der Haut abgelagert werden. Damit kann der Körper das im Kochsalz enthaltene Natrium extrazellulär speichern. Dieser Speicherprozess wird von Makrophagen gesteuert, indem sie nach erhöhter Natriumzufuhr ein Bindungsprotein aktivieren (TonEBP, Tonicity-responsible enhancer binding protein), das wiederum VEGF-C (Vascular endothelial growth factor C) stimuliert und die Neubildung von Lymphgefäßen in der Haut induziert. Über die TonEBP/VEGF-C-Signalkaskade greifen Makrophagen aktiv in den Salz- und Wasserhaushalt des Körpers und damit auch in die Regulation des Blutdrucks ein. Die Makrophagen erkennen die hohen Natriumkonzentrationen in der Haut, und über das Wachstum der Lymphgefäße kommt es zu einem erhöhten Abtransport von Salz und Flüssigkeit aus der Haut.
VEGF-C stimuliert die endotheliale NO-Synthase (eNOS), die verstärkt Stickstoffmonoxid (NO) zur Vasodilatation zur Verfügung stellt. Somit hat die Aktivierung der Makrophagen über einen vermehrten Lymphabfluss und über die Bildung von NO Einfluss auf den arteriellen Blutdruck. Im Tierexperiment führt eine Störung dieses Mechanismus (Reduktion der Makrophagenzahl und Blockade der Signalkaskade) zu Ausbildung einer Hypertonie. Noch sind nicht alle Mechanismen der extrarenalen Regulation des Natriumhaushalts verstanden, aber die neuen Erkenntnisse werden unser Verständnis des Natriumstoffwechsels entscheidend erweitern. Kürzlich wurde gezeigt, dass eine hohe Kochsalzzufuhr durch TH17-Helferzellen über Autoimmunität das Darmmikrobiom schädigt (Reduktion von Lactobacillus spp.) und den arteriellen Blutdruck erhöht.

Regulation des Wasserhaushalts

Die Regelglieder des Wasserhaushalts sind:
  • Durstmechanismus,
  • Bildung von Vasopressin im Hypothalamus und Freisetzung von Vasopressin aus dem hinteren Hypophysenlappen,
  • vasopressininduzierte Wasserreabsorption im Sammelrohr der Niere.
Wasser ist frei permeabel und folgt dem osmotischen Druck mit dem Ziel eines osmotischen Ausgleichs. Weit über 90 % der Osmolalität im Extrazellularraum kommen durch die Natriumchloridkonzentration zustande. Normalerweise beträgt die Osmolalität zwischen 275 und 295 mosmol/kg und kann aus der Summe der Anionen und Kationen sowie der Glukose und des Harnstoffs nach folgender Formel berechnet werden:
$$ {\displaystyle \begin{array}{l}\mathrm{Plasmaosmolalit}\ddot{\mathrm{a}}\mathrm{t}=2\times \left(\mathrm{Natrium}+\mathrm{Kalium}\right)+\mathrm{Glukose}\\ {}+\mathrm{Harnstoff}\ \left(\mathrm{Angaben}\ \mathrm{in}\ \mathrm{mmol},/,\mathrm{l}\right)\ \mathrm{oder}\\ {}=2\times \left(\mathrm{Natrium}+\mathrm{Kalium}\right)\\ {}+\mathrm{Glukose}/18+\mathrm{Harnstoff}/6\ \\ {}\left(\mathrm{Angaben}\ \mathrm{der}\ \mathrm{Elektrolyte}\ \mathrm{in}\ \mathrm{mmol}/\mathrm{l}\ \mathrm{und}\ \mathrm{von}\ \mathrm{Glukose}\ \mathrm{und}\right.\\ {}\left.\mathrm{Harnstoff}\ \mathrm{in}\ \mathrm{mg}/\mathrm{dl}\right)\end{array}} $$
Die Anionenlücke, die den nicht erfassten Anteil der Anionen z.  B. in Protein, Sulfat und Phosphat erfasst, lässt sich nach folgender Formel berechnen:
$$ \mathrm{Anionenl}\ddot{\mathrm{u}}\mathrm{cke}\ \left(\mathrm{in}\ \mathrm{mmol}/\mathrm{l}\right)=\left(\mathrm{Na}+\mathrm{K}\right)-\left(\mathrm{Cl}+\mathrm{HC}{\mathrm{O}}_3\right) $$
Normalerweise liegt die Anionenlücke bei 12  ±  2 mmol/l. Eine hohe Anionenlücke > 20 mmol/l spricht für das Vorhandensein von zusätzlichen Anionen, wie organischen Säuren z.  B. bei Salizylatvergiftung, bei Laktatazidose und diabetischer Ketoazidose (Acetoacetat und β-Hydroxybutyrat).
Im Hypothalamus wird das Nonapeptid Arginin-Vasopressin zusammen mit Neurophysin II synthetisiert. Beide werden als ein gemeinsames Vorläufermolekül hergestellt und in Form sekretorischer Granula durch Axone hindurch in den Hypophysenhinterlappen transportiert. Aus der Neurohypophyse wird Vasopressin auf osmotische und nichtosmotische Stimulation hin in die Zirkulation freigesetzt (Abb. 5).
Osmotisch wird Vasopressin in geringen Mengen aus der hinteren Hypophyse freigesetzt. Unter normalen Bedingungen finden sich etwa 1–3 pg/ml Vasopressin im Plasma. Unter natriumreicher Kost und Durst steigen die Werte bis auf 10 pg/ml an und bewirken über die Wasserretention eine maximale Konzentration des Urins (> 800 mosmol/kg). Die Aufnahme hypotoner Flüssigkeit und ihre Retention durch den Vasopressinmechanismus der Niere halten die Osmolalität und die Natriumkonzentration im Plasma konstant (Abb. 5). Hieraus ergibt sich, dass die Plasmaosmolalität und die Serumnatriumkonzentration über den Vasopressin-Durst-Mechanismus reguliert werden. Bei Flüssigkeitszufuhr wird Vasopressin unterdrückt bzw. die Sekretion abgestellt.
Infusionen von hypertonen Mannitol- bzw. Natriumchloridlösungen stimulieren das Durstgefühl und die osmotische Freisetzung von Vasopressin. Beide Substanzen verbleiben nahezu ausschließlich im Extrazellularraum, sodass sich zwischen dem Extrazellularraum und dem Zellinneren ein Gradient aufbauen kann, der das osmotische Signal darstellt. Nahezu ohne Wirkung auf die Vasopressinfreisetzung und den Durst bleiben Substanzen wie Glukose und Harnstoff, die rasch in die Zelle diffundieren können.
Vasopressin wird auch durch nichtosmotische Stimuli wie Hypovolämie oder Blutdruckabfall freigesetzt (Abb. 5). Vermittelt wird die nichtosmotische Vasopressinfreisetzung über Volumenrezeptoren in den Vorhöfen, über kardiale Mechanorezeptoren und Barorezeptoren im Karotissinus und Aortenbogen. Als Notfallfunktion wird Vasopressin in großen Mengen freigesetzt und hält den Blutdruck z. B. bei Schock aufrecht. Auch ein vermindertes effektives arterielles Blutvolumen, das als intrathorakales Blutvolumen das Herzzeitvolumen und die volumenregulierenden Hormone und damit die renale Salz- und Wasserausscheidung steuert, setzt Vasopressin nichtosmotisch frei. Diese nichtosmotische Vasopressinfreisetzung wird bei Herzinsuffizienz, nephrotischem Syndrom und Leberzirrhose beobachtet. Entscheidend ist dabei nicht die absolute Konzentration an Vasopressin, sondern die fehlende Suppression dieses Hormons bei Zufuhr hypotoner Flüssigkeiten. Dann führen selbst minimale Plasmaosmolalitäten nicht zu einer maximalen Urinverdünnung. Durch Retention von freiem Wasser kommt es dann zu einer Hyponatriämie. Nichtosmotisch bedingte extreme Vasopressinkonzentrationen (zwischen 50 und 1000 pg/ml) können bei einem ausgeprägten Blutdruckabfall oder bei starker physischer Belastung (z. B. Operationen, schwerem Blutverlust, Erbrechen, Hypoxie) auftreten. Hohe Vasopressinkonzentrationen bei diesen Zuständen führen zu einer reflektorischen Bradykardie und einer extremen Hautblässe durch kutane Vasokonstriktion.
Vasopressin wirkt über eine Bindung an einen spezifischen Vasopressin-V2-Rezeptor am Sammelrohr der Niere antidiuretisch. Das Gen für den menschlichen Vasopressin-V2-Rezeptor (AVPR2) liegt auf dem X-Chromosom, und Mutationen in diesem Gen verursachen den X-chromosomal vererbten Diabetes insipidus renalis. Nach Aktivierung der Adenylatzyklase wird zyklisches Adenosinmonophosphat (cAMP) gebildet und der vasopressinsensible Wasserkanal Aquaporin 2 (AQP2) geöffnet. Das Gen für diesen Wasserkanal befindet sich auf Chromosom 12, und Mutationen in diesem Gen sind für die autosomal-rezessive Form des Diabetes insipidus renalis verantwortlich. Aktivierende Mutationen im Vasopressin-V2-Rezeptor-Gen verursachen das nephrogene Syndrom der inadäquaten Antidiurese (Kap. „Diabetes insipidus und Syndrom der inadäquaten ADH-Sekretion bei Kindern und Jugendlichen“).
Die Gefäßwirkung von Vasopressin wird über Vasopressin-V1-Rezeptoren (AVPR1) vermittelt. Die Aktivierung des Rezeptors steigert den Umsatz von Phosphatidylinositol und führt zu einem Anstieg der Kalziumkonzentration im Zytosol (Vasokonstriktion). Vasopressin-V1-Rezeptoren finden sich vor allem in Haut- und Splanchnikusgefäßen. Schon der physiologische Anstieg der Plasmakonzentration von Vasopressin beim Dursten steigert den peripheren Gefäßwiderstand. Über eine Aktivierung der Barozeptoren mit Abnahme des Herzzeitvolumens ändert sich der arterielle Blutdruck nicht.

Störungen des Natrium- und Wasserhaushalts

Störungen des Natriumchloridhaushalts
Störungen im Natriumhaushalt betreffen primär den Extrazellularraum und lassen sich in Dehydratation (extrazellulärer Salz- und Wasserverlust) und Hyperhydratation (extrazellulärer Salz- und Wasserüberschuss) einteilen. Schwere Formen der Hyperhydratation imponieren als Ödeme. Es gibt keine Laboruntersuchung, die unmittelbar Auskunft über die Größe des Extrazellularraums gibt. Anamnese, klinischer Befund, der Verlauf und die renale Antwort auf Volumengabe sind für die Einschätzung der Größe des Extrazellularraums entscheidend. Bei normaler Serumnatriumkonzentration entspricht der Wasserverlust oder die Wasserretention dem Natriumverlust bzw. dem Natriumüberschuss. Bildet sich zusätzlich eine Hyponatriämie oder eine Hypernatriämie aus, ist zusätzlich der Wasserhaushalt gestört, d.  h. die Wassermenge im Verhältnis zur Natriummenge im Extrazellularraum. Änderungen des Extrazellularraums haben über die Volumenänderung Auswirkungen auf den Kreislauf, die Organperfusion und sekundär auch auf das intrazelluläre Milieu.
Störungen des Wasserhaushalts
Polyurie und Polydipsie sind Symptome, die direkt auf eine Störung des Wasserhaushalts hinweisen. Für die Klinik ist jedoch bedeutsam, dass die beiden Elektrolytstörungen Hypernatriämie und Hyponatriämie die beiden Enden eines Spektrums von Wasserstoffwechselstörungen darstellen. Sie sind unabhängig von sog. Natriumstörungen, d.  h. Störungen des Natriumbestandes im Extrazellularraum und in der Haut. Bei Zuständen der Körpernatriumüberladung im Extrazellularraum (Herzversagen mit Ödemen, nephrotisches Syndrom mit Ödemen und Aszites) findet sich nicht selten eine Hyponatriämie. An Patienten mit diesen Krankheiten wird deutlich, dass ein Natriummangel gar nicht vorliegen kann. Die Retention von Wasser übersteigt die von Natrium, sodass sich eine Hyponatriämie ausbildet. Umgekehrt liegt nicht selten bei einer Hypernatriämie, z.  B. Gastroenteritis mit hypernatriämischer Dehydratation, ein echter Natriumverlust vor.
Jedes Glied der Regulation des Wasserhaushalts
1.
Durstmechanismus, Wasseraufnahme,
 
2.
Bildung von Vasopressin im Hypothalamus und Freisetzung aus der hinteren Hypophyse,
 
3.
vasopressininduzierte Wasserreabsorption im Sammelrohr der Niere
 
kann für sich allein gestört sein.
Charakteristische Krankheitsbilder sind:
In allen diesen Fällen bewirkt ein Wassermangel die Hypernatriämie und ein Wasserüberschuss eine Hyponatriämie.

Hyponatriämie

Definition und Pathogenese
Die Hyponatriämie (Serumnatriumkonzentration < 130 mmol/l) wird in der Klinik häufig beobachtet. Sie ist als relativer (im Verhältnis zum Natriumgehalt des Extrazellularraums) oder absoluter Wasserüberschuss zu sehen und wird bei niedrigem Natriumbestand im Extrazellularraum (Salzverlust, Dehydratation), bei normalem Salzgehalt des Extrazellularraums (Syndrom der inadäquaten ADH-Sekretion) und bei Natriumüberschuss des Extrazellularraums (Herzinsuffizienz, Leberzirrhose mit Aszites und nephrotisches Syndrom) beobachtet (Tab. 3). Kein Laborparameter gibt zufriedenstellend über den Natriumbestand des Extrazellularraums bzw. des Organismus Auskunft. Die Natriumkonzentration im Serum gibt nur das Verhältnis von Natriumchlorid zu Wasser im Extrazellularraum wieder.
Tab. 3
Ursachen der Hyponatriämie
Natriumgehalt im Extrazellularraum vermindert (hypotone Dehydratation)
Natriumgehalt im Extrazellularraum normal
Natriumgehalt im Extrazellularraum erhhöht (hypotone Hyperhydratation)
Natriumverlust größer als Wasserverlust, Volumenmangel
Reine Wasserretention
Wasserretention größer als Natriumretention, Ödembildung
Renal:
- Schwere akute und chronische Lungenkrankheit
- Herzinsuffizienz
- Mineralokortikoidmangel
- Inadäquate Vasopressinsekretion (SIADH)
- Nephrotisches Syndrom
- Salzverlustniere bei schwerer akuter Pyelonephritis
- Inadäquate Vasopressinwirkung (nephrogenes Syndrom der inadäquate Antidiurese)
- Leberzirrhose mit Aszites
- Entlastung einer obstruktiven Uropathie
- Erhöhte Empfindlichkeit des Osmorezeptors
- Nierenversagen mit Salzverlust
- Glukokortikoidmangel
 
- Polyurische Phase eines akuten Nierenversagens
 
- Tubulopathie (z.  B. Zystinose)
- Wasserintoxikation (Süßwasserertrinken, Infusion hypotoner Infusionslösungen nach Operationen)
 
- Nephronophthise
- Medikamente
 
- Diuretika
  
Extrarenal
  
- Erbrechen
  
- Gastroenteritis
  
- Intestinale Fisteln
  
- Verlust in den dritten Raum
  
- Schrankenstörung bei Sepsis, Peritonitis, Verbrennungen
  
- Nach Operationen mit mangelndem Volumen-(Natrium-)ersatz
  
Klinische Symptome, Diagnose und Therapie
Bei rascher Entwicklung einer Hyponatriämie insbesondere ohne Dehydratation werden Symptome wie Übelkeit, Kopfschmerzen, Erbrechen, Apathie, Verwirrtheit, zerebrale Krampfanfälle und Koma beobachtet. Der Wassergehalt des Gehirns steigt bei akuter Hyponatriämie (Hirnödem), während er sich bei chronischer Hyponatriämie wieder normalisiert. Entsteht die Hyponatriämie langsam, kann sich das Gehirn offenbar durch Abbau von organischen Osmolyten adaptieren, und Symptome bleiben aus. Wird bei einer chronischen Hyponatriämie der Versuch unternommen, die Serumnatriumkonzentration rasch zu korrigieren, treten iatrogen die oben genannten Symptome auf.
Der körperlichen Untersuchung des hyponatriämischen Patienten kommt die entscheidende Rolle in der diagnostischen Zuordnung zu. Während Ödeme und Aszites offensichtlich sind, kann die Feststellung eines reduzierten Extrazellularvolumens schwierig sein. Hier spielt die Anamnese (kranke Säuglinge ohne adäquate Zufuhr von Salz und Wasser) bzw. der klinische Verlauf für die Diagnostik die entscheidende Rolle. Manchmal sind Medikamente an der Ausbildung einer Hyponatriämie beteiligt.
Medikamente, die Hyponatriämie verursachen können
  • Amphotericin B
  • Carbamazepin
  • Chlorpropramid
  • Clofibrat
  • Cyclophosphamid
  • Deamino-D-Arginin-Vasopressin (Desmopressin)
  • Demeclocyclin
  • Furosemid
  • Lithium
  • Oxytocin
  • Thiaziddiuretika (z.  B. Hydrochlorothiazid)
  • Vincristin
Das Syndrom der inadäquaten ADH-Sekretion (SIADH) mit pathologischer Wasserretention kommt im Kindesalter in seiner klassischen Definition selten vor. In der Regel liegt einer Hyponatriämie mit normalem Extrazellularvolumen eine kreislaufinduzierte pathologische Vasopressinsekretion zugrunde (Kap. „Diabetes insipidus und Syndrom der inadäquaten ADH-Sekretion bei Kindern und Jugendlichen“).
Bei den hydropischen Krankheiten Herzinsuffizienz, nephrotisches Syndrom und Leberzirrhose wird Salz und Wasser über einen gemeinsamen Mechanismus retiniert. Das sog. effektive arterielle intrathorakale Blutvolumen ist niedrig. Da über diesen Anteil des Blutvolumens das Herzzeitvolumen, die volumenregulierenden Hormone und die renale Salz- und Wasserausscheidung gesteuert werden, sind vasoaktive Hormone, so auch Vasopressin, stimuliert. Die Aktivierung vasopressorisch wirksamer Hormone dient der Aufrechterhaltung des arteriellen Blutdrucks. Bei Zufuhr hypotoner Lösungen wird die Sekretion von Vasopressin nicht vermindert, und über eine Wasserretention kommt es zur Hyponatriämie. Die Retention von Wasser übersteigt die pathologische Natriumretention. Die Gabe von Natriumchlorid zur Korrektur der Hyponatriämie würde die Ödembildung verstärken.
Das Volumenkontrollsystem ist über die Beziehung zwischen Herzzeitvolumen und peripherem Widerstand, die zusammen die Füllung des arteriellen Kreislaufsystems bewirken, mit dem Kreislaufregulationssystem verknüpft. Auch bei schweren Lungenkrankheiten, bei denen infolge des erhöhten intrathorakalen Drucks der venöse Rückstrom vermindert ist, kann das Herzzeitvolumen abfallen und damit ein vermindertes effektives arterielles Blutvolumen auftreten. Ein solcher Mechanismus kann bei Patienten mit Bronchiolitis oder bronchopulmonaler Dysplasie bei Zufuhr hypotoner Infusionslösungen eine Hyponatriämie bewirken. Deswegen sollten diese Patienten bei klinischer Verschlechterung initial (d.  h. in den ersten Stunden nach stationärer Aufnahme) mit natriumreichen Infusionslösungen (0,9 % NaCl) versorgt werden.

Hypernatriämie

Definition und Pathogenese
Die Hypernatriämie (Serumnatriumkonzentration > 150 mmol/l) ist als relativer (im Verhältnis zum Natriumgehalt des Extrazellularraums) oder absoluter Wassermangel zu sehen und wird bei niedrigem Natriumbestand des Organismus (hypertone Dehydratation), bei normalem Salzgehalt des Organismus (Diabetes insipidus) und sehr selten bei Natriumüberschuss des Organismus (sog. Kochsalzvergiftung) beobachtet (Tab. 4).
Tab. 4
Ursachen der Hypernatriämie
Natriumgehalt im Extrazellularraum vermindert (hypertone Dehydratation)
Natriumgehalt im Extrazellularraum normal
Natriumgehalt im Extrazellularraum erhöht (hypertone Hyperhydratation)
Wasserverlust größer als Natriumverlust
Reiner Wasserverlust
Natriumretention größer als Wasserretention
- Hypertone Dehydratation
- Diabetes insipidus, zentral, nephrogen
- Natriumchloridintoxikation
- Enteraler Verlust bei Gastroenteritis
- Störung der Durstregulation (Adipsie, Hypodipsie)
- Erhöhte Zufuhr von Natriumchlorid oder Natriumbikarbonat
- Renaler Verlust bei Niereninsuffizienz
- Verminderte Empfindlichkeit der Osmorezeptoren
- Primärer Hyperaldosteronismus (selten, da Serumnatrium oft normal)
- Nebenniereninsuffizienz (selten)
- Verminderte Wasserzufuhr oder Wasserverlust über Haut und Respirationstrakt
 
- Osmotische Diurese (Mannitol, Harnstoff)
  
Eine Hypernatriämie entsteht beim Versagen des renalen Konzentrationsmechanismus, z.  B. infolge fehlender oder ungenügender Vasopressinfreisetzung, mangelhafter Vasopressinwirkung und bei mangelhafter Zufuhr von freiem Wasser. Ein Anstieg der Serumnatriumkonzentration und der Plasmaosmolalität wird normalerweise durch das Durstgefühl mit nachfolgender Wasseraufnahme und vasopressinvermittelter Wasserretention verhindert. Erst wenn der Flüssigkeitsverlust nicht ausgeglichen wird, z.  B. bei Säuglingen, bei Kindern mit zerebralen Krankheiten, bei Beatmung, oder wenn das Durstgefühl gestört ist, entwickelt sich eine Hypernatriämie.
Klinische Symptome und Diagnose
Nur bei rascher Ausbildung einer Hypernatriämie werden Symptome wie Verwirrtheit, Unruhe, Stupor, Myoklonien, Hyperreflexie, zerebrale Krampfanfälle und Koma beobachtet. Entsteht die Hypernatriämie langsam, kann sich das Gehirn an die Hyperosmolalität durch Bildung intrazellulärer Osmolyte wie Taurin, Glutamin, Myoinositol adaptieren. Dann bleiben Symptome aus oder sind nur diskret zu beobachten. Bei akuter Hypernatriämie ist der Wassergehalt des Gehirns vermindert, während er bei chronischer Hypernatriämie annähernd normal ist. Wird bei einer chronischen Hypernatriämie der Versuch unternommen, die Serumnatriumkonzentration rasch zu normalisieren, treten iatrogen oben genannte zerebrale Symptome auf. Deshalb müssen bei Hypernatriämie vor einer Therapie die Ursache und die Dauer der Elektrolytstörung unter pathophysiologischer Sicht geklärt werden.
Beim Diabetes insipidus zentralis kommt es durch Wasserverlust zur Ausbildung einer Hypernatriämie. Zur Diagnose dieser Krankheit muss immer der Nachweis einer Hypernatriämie im Durstversuch als Folge eines Wasserverlusts gefordert werden (Kap. „Diabetes insipidus und Syndrom der inadäquaten ADH-Sekretion bei Kindern und Jugendlichen“).

Dehydratation

Pathogenese
Die Dehydratation wird durch eine übermäßige Flüssigkeitsabgabe und/oder eine ungenügende Flüssigkeitszufuhr hervorgerufen. Bei Kindern, insbesondere Säuglingen, ist eine Dehydratation am häufigsten durch eine Gastroenteritis mit Erbrechen und Diarrhö bei gleichzeitiger Nahrungsverweigerung bedingt. Weitere wichtige Ursachen sind Diabetes mellitus, Diabetes insipidus, adrenogenitales Syndrom, Morbus Addison, hypertrophe Pylorusstenose und tubuläre Nierenkrankheiten. Prognose und Therapie hängen weniger von der Grundkrankheit als vom Schweregrad und Typ der Dehydratation ab. Der Schweregrad ist am besten zu erfassen, wenn das genaue Gewicht des Kindes unmittelbar vor der Krankheit bekannt ist. Der akute Gewichtsverlust entspricht dann dem akuten Flüssigkeitsverlust. Da meist genaue Gewichtsangaben fehlen, muss das Ausmaß der Dehydratation anhand von Anamnese und klinischem Befund abgeschätzt werden. Anamnestisch sind neben der Dauer der Krankheit, Ausmaß und Häufigkeit des Erbrechens, Stuhlfrequenz, -menge und -konsistenz sowie die Körpertemperatur von Bedeutung. Wichtige Hinweise auf den Typ der Dehydratation können Angaben über die Art der Flüssigkeitszufuhr und über Zeitpunkt und Häufigkeit der Urinabgabe vermitteln. Bleibt trotz der Exsikkose die Urinausscheidung relativ konstant oder hoch, ist als Ursache ein Diabetes mellitus, ein Diabetes insipidus, eine tubuläre oder interstitielle Nierenkrankheit anzunehmen.
Der Flüssigkeitsverlust über den Gastrointestinaltrakt führt zu einer Volumenkontraktion, d.  h. zu einer Depletion des Extrazellularraums an Natrium, Chlorid und Wasser. Theoretisch bedeutet bei isotoner Dehydratation der Verlust von 1 kg Extrazellularraum einen Mangel von 1 l Wasser und 140 mmol Natrium bzw. 9 g Natriumchlorid. Die Volumenkontraktion führt zu einer Reduktion der glomerulären Filtrationsrate und zu einer Steigerung der proximalen tubulären Reabsorption von Natrium. Diese renalen Adaptationsmechanismen erfolgen durch intrarenale Kontrollmechanismen und durch die Freisetzung volumensensitiver Hormone, vor allem Aldosteron und Vasopressin. Die hohen Aldosteronkonzentrationen bewirken langfristig neben der Natriumretention die Entwicklung eines Kaliummangels. Vasopressin steigert die Reabsorption von freiem Wasser. Somit wird wenig Urin mit hoher Osmolalität und relativ niedriger Natriumkonzentration unabhängig von der Serumnatriumkonzentration ausgeschieden. Angiotensin II und Vasopressin werden über Kreislaufstimuli freigesetzt und tragen bei ausgeprägter Dehydratation zur Aufrechterhaltung des normalen Blutdrucks bei.
Klinische Symptome und Diagnose
Die klinische Untersuchung umfasst die Beurteilung von Allgemeinbefinden (leicht- bis schwer krank), Exsikkosezeichen (eingesunkene Fontanelle, tief liegende Augen, verminderter Hautturgor, trockene Mundschleimhaut), Kreislaufsymptomen (Tachykardie, Blutdruckerniedrigung, marmorierte, grau-blass-zyanotische Haut, kühle Extremitäten), Atemtyp (beschleunigte und vertiefte Atmung bei schwerer metabolischer Azidose) und zentralnervösen Symptomen (Unruhe, schrilles Schreien, Apathie, Koma, Krampfanfälle; Tab. 5).
Tab. 5
Einteilung des Schweregrads einer Dehydratation aufgrund der klinischen Untersuchung
Klinische Zeichen
Leichte Dehydratation
Mittelschwere Dehydratation
Schwere Dehydratation
Turgor
Kaum reduziert
Deutlich reduziert
Stehende Hautfalten
Schleimhäute
Trocken
Spröde
Brüchig
Verhalten
Durst
Tachykardie
Schock
Orientiert
Blutdruck vermindert
Bewusstlos, Krampfanfälle
Urinproduktion
Noch normal
Vermindert, konzentriert
Ausbleibend, Harnblase leer
Körpergewichtsverlust
Säugling
<5 %
5–10 %
>10 %
Kind
<3 %
3–6 %
>6 %
Erwartetes Flüssigkeitsdefizit (ml/kg KG)
Säugling
<50
50–100
>100
Kind
<30
30–60
>60
Erfahrungsgemäß entspricht bei Säuglingen eine leichte Dehydratation einem Gewichtsverlust von etwa 5 % des Körpergewichts (Flüssigkeitsdefizit 50 ml/kg KG), während eine deutliche Dehydratation auf ein Flüssigkeitsdefizit von 10 % (100 ml/kg KG) und eine starke Exsikkose auf ein Defizit von 10–15 % (100–150 ml/kg KG) hinweist. Bei größeren Kindern treten die entsprechenden klinischen Zeichen wegen des relativ kleineren Extrazellularraums schon bei geringeren Flüssigkeitsverlusten auf: Eine leichte Exsikkose entspricht hier einem Flüssigkeitsdefizit von etwa 3 %, eine deutliche Exsikkose einem Defizit von etwa 3–6 % und eine schwere Exsikkose einem solchen von etwa 9 % des Körpergewichtes (Tab. 5).
Therapie
Eine wichtige klinische Maßnahme bei Kindern mit Störungen im Flüssigkeitshaushalt ist eine sorgfältige Messung des Körpergewichts. Dies ist vor allem für die Beurteilung des Verlaufs von Bedeutung. Anhand des Gewichtsverlaufs (weitere Gewichtsabnahme oder Zunahme des Körpergewichts) kann objektiv beurteilt werden, ob die Rehydratation erfolgreich ist.
Während der Schweregrad der Dehydratation vorwiegend durch die klinische Symptomatik bestimmt wird, kann der Typ der Dehydratation bzw. eine zusätzliche Störung im Wasserhaushalt durch Laborparameter erfasst werden. Je nach Verhalten der Plasmaosmolalität und der Serumnatriumkonzentration, die vom Ausmaß des Wasserverlusts im Verhältnis zum Salzverlust bestimmt werden, können 3 Dehydratationstypen unterschieden werden (Tab. 6). Da die Zellmembran für die wichtigsten osmotischen Substanzen relativ wenig durchlässig ist, wird bei einer Änderung der extrazellulären Natriumkonzentration der entstandene osmotische Gradient durch eine entsprechende Wasserverschiebung zwischen extra- und intrazellulärem Raum ausgeglichen.
Tab. 6
Typen der Dehydratation
Dehydration
Hypoton
lsoton
Hyperton
Serumnatrium (mmol/l)
<132
132–145
>145
Verlust
Salz > Wasser
Salz = Wasser
Salz < Wasser
Hautturgor
Stark reduziert
Reduziert
Teigig
Tachykardie
Stark
Mäßig
Gering
Blutdruck
Niedrig
Vermindert
Zunächst noch normal
Zentralnervensystem
Lethargie
Unruhe
 
Krampfanfall
Somnolenz
Irritabilität, Krampfanfall
Häufigkeit
ca. 10 %
ca. 65 %
ca. 25 %
Bei einer hypotonen Dehydratation strömt Wasser in die Zelle, das mittlere Zellvolumen nimmt zu, und es bildet sich am Gehirn ein Hirnödem aus. Dies wird vor allem dann deutlich und klinisch relevant, wenn zur Rehydratation bei ausgeprägter Dehydratation mit Kreislaufdepression natriumarme Infusionslösungen verwendet werden. Umgekehrt führt eine hypertone Dehydratation zu einer Schrumpfung der Zellen, u. a. auch der des Gehirns. Ein zu rascher Ausgleich der Hypernatriämie mit natriumarmen Infusionslösungen führt zu einer raschen Schwellung der Hirnzellen und bedingt zerebrale klinische Symptome (z.  B. zerebrale Krampfanfälle). Eine isotone Dehydratation ändert primär das Zellvolumen nicht. Jedoch führt der Einsatz von Infusionslösungen mit zu niedrigem Natriumgehalt dann zur Ausbildung einer Hyponatriämie und Hirnschwellung, wenn der Kreislauf und die Organperfusion mit der Freisetzung von Vasopressin aufrechterhalten werden müssen. Deshalb ist der Einsatz von isotoner Natriumchloridlösung initial bei Dehydratation auch bei Säuglingen und Kleinkindern nötig (z.  B. 20 ml/kg KG in der ersten Stunde). Erst bei weiterer Infusionstherapie müssen sog. bilanzierte Elektrolytlösungen mit niedrigerer Chloridkonzentration verwendet werden, um die Ausbildung einer hyperchlorämische Azidose zu vermeiden.

Hypotone Dehydratation

Eine hypotone Dehydratation (Serumnatriumkonzentration < 130 mmol/l) ist bei Kindern mit den klinischen Zeichen der Dehydratation häufig und oft durch eine akute Gastroenteritis, nicht selten in Verbindung mit Nahrungsverweigerung und Erbrechen bedingt (extrarenaler Natriumverlust). Ein renaler Natriumverlust wird bei Mineralokortikoidmangel, Salzverlustniere bei schwerer Pyelonephritis, bei Entlastung von obstruktiven Uropathien und bei renalen Tubulopathien beobachtet (Tab. 3). Ungenügende Zufuhr von Natrium verursacht im Zusammenhang mit der Gabe hypotoner Infusionslösungen postoperativ nicht selten eine Hyponatriämie. Eine adäquate Prävention des Volumenmangels durch Infusion bilanzierten Elektrolytlösungen mit hohen Natriummengen (110–140 mmol/l) verhindert das Auftreten einer Hyponatriämie.
Bei Kindern mit bakterieller Meningitis liegt selten ein echtes SIADH (zentrale Stimulation der Vasopressinfreisetzung) zugrunde, vielmehr findet sich häufiger eine kreislaufbedingte Vasopressinfreisetzung (durch die schwere Infektion mit nachfolgender Kreislaufdepression). Wie alle schwerkranken Säuglinge kommen auch die Patienten mit Meningitis infolge mangelnder Nahrungsaufnahme oft mit Dehydratation zur stationären Aufnahme, obwohl die klinischen Zeichen der Dehydratation noch nicht voll ausgeprägt sind. Eine Flüssigkeitsrestriktion, die zur Prävention der Hyponatriämie und des Hirnödems in der Frühphase einer bakteriellen Meningitis empfohlen wird, ist heute umstritten. Eine liberalere Flüssigkeitszufuhr initial (d. h. in den ersten Stunden nach stationärer Aufnahme) mit natriumreichen Lösungen verbessert die Kreislaufsituation und verhindert die Ausbildung einer Hyponatriämie.
Auch eine schwere akute Pyelonephritis kann infolge Salzverlustes eine Hyponatriämie mit ausgeprägter Dehydratation hervorrufen. Dabei findet sich nicht selten neben der Hyponatriämie eine Hyperkaliämie, sodass dabei an einen Mineralokortikoidmangel und differenzialdiagnostisch an ein adrenogenitales Syndrom gedacht wird.

Hypertone Dehydratation

Eine hypertone Dehydratation (Serumnatriumkonzentration > 150 mmol/l) ist bei kleinen Säuglingen nicht selten durch eine Gastroenteritis mit Nahrungsverweigerung bedingt. Bei kombiniertem Natrium- und Wasserverlust besteht ein deutlich höherer Wasserverlust. Die Patienten präsentieren sich klinisch mit den Zeichen der Dehydratation (z.  B. bei hypertoner hypernatriämischer Dehydratation). Im Gegensatz zu anderen Formen der Dehydratation finden sich klinisch bei ausgeprägter Hypernatriämie erst spät Symptome des drohenden Kreislaufschocks mit Blutdruckabfall und Tachykardie, aber frühzeitig eine teigige Haut und zerebrale Symptome wie Unruhe, Irritabilität und Krampfanfälle.
Eine hypernatriämische Dehydratation wird nahezu ausschließlich bei kleinen Säuglingen beobachtet und kann über zwei Mechanismen erklärt werden. Die Kohlenhydrate der Milch werden bei schwerer Gastroenteritis nicht resorbiert, sind im Kolon osmotisch aktiv und entziehen zusätzlich Wasser aus dem Extrazellularraum in den Darm. Zudem bewirkt die Hypernatriämie ein starkes Durstgefühl. Während ältere Säuglinge und Kinder sowie Erwachsene das Durstgefühl äußern können und alles daransetzen, Wasser zu trinken, ist dies bei jungen Säuglingen wegen des Alters nur unzureichend möglich.
Im Gegensatz zu anderen Formen der Hypernatriämie besteht neben einem ausgeprägten Wasserverlust durch die Gastroenteritis ein Mangel an Natrium. Dieser bedingt die Dehydratation des Extrazellularraums und einen intravasalen Volumenmangel, der für die klinische Symptomatik (Volumenmangelschock) verantwortlich ist. Darüber sind auch Azidose und prärenales Nierenversagen erklärt.

Störungen der Durstregulation

Angeborene und erworbene isolierte Störungen der Durstregulation sind sehr selten. Eine essenzielle Hypernatriämie tritt bei mangelnder oder fehlender Durstwahrnehmung auf. Eine unzureichende Flüssigkeitszufuhr ist in diesen Fällen die Ursache der Hypernatriämie. Sie wird vor allem bei Patienten mit zerebralen Störungen (vor allem im Hypothalamus) beobachtet. Das Durstzentrum reagiert – wenn überhaupt – erst bei höheren Osmolalitäten bzw. Natriumkonzentrationen im Serum mit einem Durstgefühl. Nur selten ist eine mangelnde Bereitstellung von Flüssigkeit für diese Störung verantwortlich, da diese Patienten keinen Durst haben und nicht trinken wollen. Neben einem Defekt der Durstwahrnehmung ist bei chronischer Hypernatriämie die Hypodipsie nicht selten mit einer Störung der Vasopressinfreisetzung gekoppelt (Hypernatriämie-Hypodipsie-Syndrom). Verglichen mit der normalen Beziehung zwischen Osmolalität und Vasopressin im Plasma liegen bei diesen Patienten messbare Vasopressinkonzentrationen im Plasma erst bei deutlich erhöhter Plasmaosmolalität vor (Abb. 6). Ein partieller Diabetes insipidus lässt sich leicht durch eine normale maximale Urinosmolalität (> 800 mosm/kg KG) im Durstversuch bzw. nach Gabe von Desmopressin (DDAVP) ausschließen. Über einen ähnlichen Mechanismus lassen sich Hypernatriämien bei psychischen Krankheiten (z. B. bei Depression) erklären.

Hyperhydratation

Bei Kindern wird die Hyperhydratation seltener als die Dehydratation beobachtet. Als klinische Zeichen finden sich Gewichtszunahme und Ödembildung.
Bei der isotonen Hyperhydratation (Serumnatriumkonzentration 130–150 mmol/l) führt die gleichmäßige Vermehrung von Natrium und Wasser zur Expansion des Extrazellularraums ohne Änderung der Osmolalität. Das Intrazellularvolumen bleibt unverändert. Häufigste Ursachen einer isotonen Hyperhydratation sind iatrogen durch übermäßige Infusionstherapie mit isotonen Salzlösungen sowie Herzinsuffizienz, nephrotisches Syndrom, akute Glomerulonephritis, oligurische Niereninsuffizienz und Leberzirrhose.
Eine hypertone Hyperhydratation (Serumnatriumkonzentration > 150 mmol/l) ist bei Kindern meist iatrogen bedingt und Folge einer übermäßigen Infusion von hypertonen Natriumchlorid- oder Natriumbikarbonatlösungen. Sie kommt vor bei Kochsalzvergiftung und Ertrinken in Meerwasser. Aufgrund der erhöhten Natriumkonzentration und Osmolalität strömt Wasser aus dem Intrazellularraum in den Extrazellularraum. Folglich können zerebrale Symptome wie bei einer hypertonen Dehydratation auftreten.
Eine hypotone Hyperhydratation (Serumnatriumkonzentration < 130 mmol/l) ist Folge einer übermäßigen Wasseraufnahme (Wasserintoxikation, z. B. Süßwasserertrinken) oder einer Störung der renalen Ausscheidung von freiem Wasser. Besonders zu erwähnen ist eine inadäquate Infusionsbehandlung mit hypotonen Infusionslösungen bei Oligurie oder Anurie. Die Zunahme des Extrazellular- und dann auch des Intrazellularraums führt zu Ausbildung eines Hirnödems. Klinisch imponieren dann Erbrechen, Kopfschmerzen, Krämpfe und Bewusstseinsstörungen.

Ödembildung

Unter normalen Bedingungen ist die Nettofiltration von Flüssigkeit aus den Kapillaren gering und wird durch die Pumpfunktion des lymphatischen Systems über den Ductus thoracicus in die Zirkulation zurückgeführt. Ödeme entstehen, wenn vermehrt Salz und Wasser im Interstitium anfallen und dies nicht über das lymphatische System eliminiert werden kann. Ödembildung bedeutet stets eine Vermehrung des extrazellulären Flüssigkeitsvolumens. Ödeme fallen klinisch auf, wenn das interstitielle Kompartiment um 3–5 % erhöht ist. Bei ödembildenden Krankheiten ist entweder der hydrostatische Kapillardruck erhöht, wie z. B. bei Herzinsuffizienz, oder der intrakapilläre onkotische Druck vermindert (Leberzirrhose, nephrotisches Syndrom) oder auch die Kapillarpermeabilität erhöht (idiopathische Ödeme, Störungen der Schrankenfunktion der Kapillaren bei Schock/Sepsis). Durch Abnahme des effektiven zirkulatorischen Blutvolumens werden salz- und wasserretinierende Hormone stimuliert, und dieser hormonale Mechanismus ist an der Aufrechterhaltung des Ödemstatus beteiligt. Die Ursache der Ödembildung bei renalen Krankheiten kann grundsätzlich über 2 Entstehungsmechanismen erklärt werden (Tab. 7).
Tab. 7
Grundsätzliche Mechanismen der Ödembildung bei renalen Krankheiten. (Typ A entspricht dem nephritischen, Typ B dem nephrotischen Syndrom)
Typ A
Typ B
1. Renale Salz- und Wasserretention
1. Erniedrigter kolloid-osmotischer Druck
2. Expansion des Extrazellularraumes
2. Ödembildung
3. Erhöhter kapillarer hydraulischer Druck
3. Volumenkontraktion (effektives arterielles Blutvolumen niedrig)
4. Ödembildung
4. Renale Salz- und Wasserretention

Chlorid

Die Regulation der Serumchloridkonzentration (normal 98–109 mmol/l) ist eng mit der für Natrium gekoppelt. Daher sind Zustände von Hyper- oder Hypochlorämie meist mit gleichsinnigen Veränderungen der Natriumkonzentration verbunden. Eine wichtige Ausnahme bilden Chloridverluste infolge eines Wasserstoffionen-Chloridverlustes (HCl) bei heftigem Erbrechen sowie Störungen des Säure-Basen-Haushalts. Die wichtigsten Anionen des Extrazellularraums, Chlorid und Bikarbonat, sind oft gegensinnig verändert, damit das Gleichgewicht von Kationen zu Anionen in den Körperflüssigkeiten erhalten bleibt. So geht ein Wasserstoffionen-Chloridverlust beim Erbrechen in der Regel mit einer metabolischen Alkalose einher. Von Ausnahmen abgesehen (Tab. 8) geht der extrazelluläre Volumenmangel mit einer metabolischen Azidose einher.
Tab. 8
Säure-Basen-Status bei verschiedenen Ursachen der Dehydratation (Natriumchloridstörungen)
Ursache
Begleitende Störung im Säure-Basen-Haushalt
Begleitender Kaliummangel
Gastrointestinale Verluste
Gastroenteritis
Azidose
+
Pylorusstenose
Alkalose
+
Abführmittelabusus
Alkalose
++
Renale Verluste
Azidose
+
Mineralokoidmangel/adrenogenitales Syndrom
Azidose
(Retention)
Salzverlustniere (obstruktive Uropathie)
Azidose
(Retention)
Variabel
Alkalose
++
Alkalose
++
Azidose
+
Thiaziddiuretika
Alkalose
++
Schleifendiuretika
Alkalose
++
Kaliumsparende Diuretika
Variabel
(Retention)
Andere Ursachen:
Wasserentzug
Variabel
Hungern
Azidose
+
Sog. Hitzschlag
Azidose
Die Infusionstherapie bei Volumenmangel bzw. bei Aussetzen der Nahrungsaufnahme (z. B. bei Operationen) erfordert langfristig den Einsatz sog. bilanzierter Elektrolytlösungen mit angepasster Chloridkonzentration (Verhältnis Natrium: Chlorid von 140:100 mmol), da sich sonst eine hyperchlorämische Azidose ausbildet.

Kalium

Physiologische Grundlagen

Der Gesamtbestand des Körpers an Kalium beträgt bei Neugeborenen 40 mmol/kg KG und beim Erwachsenen etwa 50 mmol/kg KG. Davon sind 90 % im Intrazellularraum, und zwar vorwiegend in der Muskulatur, 8 % im Knochen und Bindegewebe und nur 2 % im Extrazellularraum (davon etwa 0,5 % im Serum) lokalisiert. Trotzdem orientiert man sich bezüglich des Kaliumbedarfs an der Fraktion von Kalium im Extrazellularraum. Die tägliche Kaliumaufnahme (Tagesbedarf) beträgt 2 mmol/kg KG. Das mit der Nahrung aufgenommene Kalium wird fast vollständig im oberen Dünndarm resorbiert. Es wird zu etwa 90 % über die Nieren, zu 9 % über den Darm und zu 1 % über die Haut ausgeschieden. Die Serumkaliumkonzentration ist eng über die renale Ausscheidung und über die Umverteilung von Kalium zwischen Intrazellularraum und Extrazellularvolumen in einem engen Bereich von 3,5–5,5 mmol/l konstant reguliert. Kalium wird über Aldosteron, Natrium und den pH-Wert gesteuert. Die Steigerung der Aldosteronkonzentration, Natriumaufnahme und der Ausbildung einer Alkalose bewirkt eine vermehrte Ausscheidung von Kalium und eine Senkung der Serumkaliumkonzentration.
Kalium wird zwischen dem Intra- und Extrazellularraum dem Einfluss des Säure-Basen-Haushalts und der Hormone Insulin und Aldosteron entsprechend verteilt. Eine erhöhte extrazelluläre H-Ionenkonzentration (metabolische Azidose) führt zu einem Einstrom von H-Ionen in die Zelle und zu einem Ausstrom von Kaliumionen in den Extrazellularraum, während bei einem Abfall der H-Ionenkonzentration (pH-Erhöhung) im Extrazellularraum Kalium im Austausch gegen H-Ionen in die Zellen eintritt. Somit führt die metabolische Azidose zu einem Anstieg und die Alkalose zu einem Abfall der Serumkaliumkonzentration.
Insulin und Aldosteron fördern den Kaliumeinstrom in die Zelle. Da beide Hormone infolge einer akuten Erhöhung der Serumkaliumkonzentration vermehrt sezerniert werden, ist diese hormonell induzierte Kaliumverschiebung ein wichtiger Regulator der Serumkaliumkonzentration. Die Kaliumspeicherung der Zelle mit einem etwa 30-fachen Gradienten vom Intrazellularraum (Kaliumkonzentration etwa 150 mmol/l) zum Extrazellularraum (Kaliumkonzentration etwa 4,5 mmol/l) bestimmt die Höhe des Membranpotenzials und damit den neuromuskulären Erregungsvorgang. Eine Hyperkaliämie bewirkt eine Abnahme von Membranpotenzial und Reizschwelle und somit eine Zunahme der muskulären Erregbarkeit. Bei ausgeprägter Hyperkaliämie kann ein funktionstüchtiges Membranpotenzial nicht mehr aufrechterhalten werden: Es kommt zur Lähmung. Eine Hypokaliämie bewirkt eine Zunahme von Membranpotenzial und Reizschwelle mit verminderter Erregbarkeit bis zur Dauerpolarisation der Muskelfasern und darüber hinaus ebenfalls eine Muskellähmung.

Hypokaliämie

Pathogenese und klinische Symptome
Eine Hypokaliämie (Serumkalium < 3,5 mmol/l) entsteht durch verminderte Zufuhr, vermehrte Ausscheidung oder veränderte Verteilung von intra- nach extrazellulär. Die Kaliumkonzentration im Serum kann lange bei intrazellulärem Kaliummangel normal sein, wenn entsprechend Kalium zugunsten des Extrazellulärraums umverteilt wird.
Je schneller und ausgeprägter eine Hypokaliämie auftritt, desto auffälliger sind die klinischen Symptome wie Muskelschwäche bis hin zu schlaffen Lähmungen, Hyporeflexie, Müdigkeit, paralytischer Ileus, Tachykardie, Rhythmusstörungen des Herzens mit charakteristischen EKG-Veränderungen (ST-Senkung, T-Abflachung, U-Welle) und Polyurie bei Abnahme der renalen Konzentrationsleistung.
Als Ursache der Hypokaliämie kommen vermehrte gastrointestinale Verluste durch Erbrechen und Durchfall und vermehrte renale Verluste bei angeborenen Tubulopathien (z. B. Gitelman-Syndrom, Bartter-Syndrom) oder Hyperaldosteronismus in Frage. Bei chronischen renalen Hypokaliämien findet sich in der Regel eine metabolische Alkalose. Zudem induzieren verschiedene Medikamente den Kaliumverlust.
Medikamente, die eine Hypokaliämie induzieren können
  • Renaler Verlust:
    • Thiaziddiuretika
    • Schleifendiuretika
    • Amphotericin B
    • Cisplatin
    • Mineralokortikoide
    • Theophyllin
  • Intestinaler Verlust:
    • Laxanzien
  • Umverteilung:
    • β-adrenerge Agonisten (z.  B. Salbutamol)
Auch führt ein unzureichendes Angebot an Kalium, insbesondere bei parenteraler Zufuhr bzw. Ernährung zu einem Kaliummangel. Im Gegensatz zu Natrium kann die Niere Kalium nicht ausreichend konservieren. Kalium wird auch bei zu geringer Kaliumaufnahme renal eliminiert. Eine Umverteilung von Kalium aus dem Extra- in den Intrazellularraum findet sich bei Alkalose, familiärer hypokaliämischer Lähmung und infolge einer Insulinbehandlung beim neu diagnostiziertem Diabetes mellitus.
Therapie
Eine leichte bis mittelschwere Hypokaliämie wird durch orale Kaliumsubstitution mit kaliumreichen Nahrungsmitteln (getrocknete Früchte, Bananen, Orangensaft) oder oral verabreichbaren Kaliumpräparaten behandelt. Bei schweren Hypokaliämien oder Gastroenteritis mit Erbrechen muss Kalium über eine intravenöse Dauerinfusion zugeführt werden. Oft genügt es, in der Infusionslösung die Kaliumdosis auf 3–(4) mmol/kg KG/Tag zu steigern. Um einer Hyperkaliämie vorzubeugen, sollte die parenterale Kaliumsubstitution langsam erfolgen.

Hyperkaliämie

Pathogenese und klinische Symptome
Eine Hyperkaliämie (Serumkalium > 5,5 mmol/l) ist Folge einer verminderten Ausscheidung, einer vermehrten Zufuhr oder einer veränderten Umverteilung von intra- nach extrazellulär.
Je schneller der Anstieg der Serumkaliumkonzentration, desto eher treten kardiale Rhythmusstörungen auf, die lebensbedrohlich sein können (Bradykardie, Kammerflimmern). Im EKG stellen sich typischerweise ein verlängertes P-R-Intervall mit Verlust der P-Welle, eine verkürzte QT-Zeit, eine QRS-Verbreiterung und hohe T-Zacken dar.
Klinisch finden sich Störungen der neuromuskulären Erregbarkeit, die neben dem Herzen gelegentlich auch die Skelettmuskulatur (Schwäche, Paresen) betreffen.
Die Hyperkaliämie entsteht infolge einer gestörten renalen Ausscheidung bei Niereninsuffizienz oder bei Hypoaldosteronismus (adrenogenitales Syndrom, Morbus Addison, Pseudohypoaldosteronismus) sowie bei zu hoher intravenöser Zufuhr kaliumhaltiger Elektrolytlösungen bzw. Transfusion größerer Mengen von Erythrozytenkonzentraten (Kaliumaustritt aus den Erythrozyten), insbesondere bei eingeschränkter Nierenfunktion. Eine Hyperkaliämie wird auch bei Umverteilung aus dem Intra- in den Extrazellularraum bei Azidose oder der hyperkaliämischen periodischen Lähmung sowie bei Freisetzung großer Kaliummengen durch Zelluntergang (ausgedehnte Hämolyse, Verbrennungen, zytostatische Behandlung von Leukämien) beobachtet.
Therapie und Prophylaxe
Die Prophylaxe einer Hyperkaliämie besteht in der Beachtung vermeidbarer Ursachen, insbesondere der Einhaltung des Grundsatzes, Kalium einer Infusionslösung erst bei ausreichender Nierenfunktion zuzusetzen, ein Kaliumdefizit nur langsam auszugleichen und eine Infusionsgeschwindigkeit von 0,2 mmol/kg KG/Tag ( = 4,8 mmol/kg KG/Tag) möglichst nicht zu überschreiten.
Die Therapie einer ausgeprägten Hyperkaliämie (Serumkalium > 6,5–7,0 mmol/l) ist immer eine Notfallbehandlung, insbesondere wenn kardiale Symptome oder EKG-Veränderungen vorhanden sind. Neben dem Azidoseausgleich mit Natriumbikarbonat kann die Kaliumkonzentration im Serum durch eine Infusion einer 20-prozentigen Glukoselösung mit Insulin (auf 3 g Glukose 1 Einheit Normalinsulin) oder die Infusion von Salbutamol (4–5 μg/kg KG über 15–20 min) vorübergehend gesenkt werden. Die intravenöse Kalziumgabe hemmt die kardiotoxischen Wirkungen von Kalium. Die orale oder rektale Gabe eines Kationenaustauschers (Sorbisterit, Resonium A) entzieht dem Organismus Kalium. Bei Niereninsuffizienz ist nicht selten nur eine Dialysebehandlung in der Lage, die Hyperkaliämie zu beseitigen.

Säure-Basen-Haushalt

Physiologische Grundlagen

Die Aufrechterhaltung der extrazellulären Wasserstoffionenkonzentration in einem konstanten Bereich (Isohydrie) zwischen pH 7,35–7,45 ist für die vitalen Funktionen des Organismus unbedingt erforderlich. Der pH-Wert ist der negative Logarithmus der H-Ionenkonzentration. Ein pH von 7,4 entspricht einer H-Ionenkonzentration von 40 nmol/l (0,00004 mmol/l), mit einem pH von 7,1 verdoppelt sich die H-Ionenkonzentration auf 80 nmol/l.
Die Konstanz des pH-Werts wird durch 3 verschiedene Regulationsmechanismen gewährleistet:
  • Puffersysteme,
  • pulmonale Regulation,
  • renale Regulation.
Von den etwa 20.000 mmol H-Ionen, die durchschnittlich pro Tag im Stoffwechsel eines Erwachsenen freigesetzt werden, fallen etwa 99,5 % als Kohlensäure an und werden bei normaler Lungenfunktion in Form von CO2 rasch abgeatmet. Die übrigen H-Ionen, bei Erwachsenen 1 mmol/kg KG und bei jungen Säuglingen 2–3 mmol/kg KG täglich, fallen als nichtflüchtige Säuren (Milchsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure u. a.) an. Sie werden durch Bikarbonat gepuffert und als neutrale Salze über die Nieren eliminiert.
Puffersysteme
Puffer sind Lösungen aus schwachen, d. h. wenig dissoziierten Säuren und ihren vollständig dissoziierten Salzen. Sie halten durch Aufnahme oder Abgabe von H-Ionen (Protonen) die Wasserstoffionenkonzentration konstant. Biologisch bedeutsame Puffersysteme sind Kohlensäure/Bikarbonat (H2CO3), Oxyhämoglobin/Hämoglobin (Blut), Dihydrogenphosphat/Hydrogenphosphat (H2PO4) und Ammonium/Ammoniak (Urin).
Pulmonale Regulation
Die Lungen stehen in direkter Beziehung zum Bikarbonatsystem. Die Reaktion
$$ {\mathrm{CO}}_2+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\leftrightarrow {\mathrm{H}}_2\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3\leftrightarrow {\mathrm{H}}^{+}+\mathrm{HC}{\mathrm{O}}_3^{-} $$
untersteht der Kontrolle und Regulation durch die Atmung. Ein Anstieg der Kohlensäure- bzw. H-Ionenkonzentration im Blut bewirkt über eine Stimulation des Atemzentrums eine Hyperventilation und Abatmung des überschüssigen CO2. Umgekehrt führt eine Abnahme von Kohlensäure- bzw. H-Ionenkonzentration im Blut zu Hypoventilation und CO2-Retention.
Renale Regulation
Die Puffersysteme des Blutes und die Lunge garantieren nur kurzfristig und vorübergehend die Säuren-Basen-Homöostase. Die überschüssigen H-Ionen werden über die Nieren durch Sekretion im proximalen und distalen Tubulus ausgeschieden. Das bei der Pufferung und pulmonalen Regulation ständig verbrauchte Bikarbonat wird fast ausschließlich durch die Nieren nachgeliefert. Im proximalen Tubulus wird HCO3 unter Vermittlung der Carboanhydrase nach der Formel
$$ {\mathrm{CO}}_2+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\leftrightarrow {\mathrm{H}}_2\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3\leftrightarrow {\mathrm{H}}^{+}+\mathrm{HC}{\mathrm{O}}_3^{-} $$
regeneriert. Die frei werdenden H-Ionen werden gegen Natriumionen ausgetauscht, die sich im Tubuluslumen befinden, während das Bikarbonat ins Blut aufgenommen wird. Die ins Tubuluslumen sezernierten H-Ionen werden an Phosphatpuffer („titrierbare Azidität“) und Ammoniak gebunden und beeinflussen den Urin-pH-Wert, der zwischen 4,5 und 8 schwanken kann.
Da H2CO3 mit dem gelösten CO2 im Gleichgewicht steht, kann nach der modifizierten Henderson-Hasselbalch-Gleichung
$$ \mathrm{pH}=\mathrm{pK}+\log\ \mathrm{HC}{\mathrm{O}}_3-/\left(\upalpha \times \mathrm{pC}{\mathrm{O}}_2\right) $$
durch Messung zweier Komponenten (pH-Wert, pCO2) der Säure-Basen-Status im Blut gemessen werden. Der pK-Wert stellt den dekadischen Logarithmus der Dissoziationskonstanten (6,1) und α den Löslichkeitsfaktor für CO2 im Plasma (0,03) dar.
Die wichtigsten Parameter sind:
  • pH-Wert (normal 7,35–7,45),
  • CO2-Partialdruck (pCO2, normal 36–44 mmHg),
  • Bikarbonat (HCO3-Konzentration [normal 22–26 mmol/l]),
  • Basenabweichung (Basenexzess [BE], normal − 3 bis + 3 mmol/l).
Unter Verwendung dieser Parameter ist jede der 4 entscheidenden Störungen im Säure-Basen-Haushalt durch charakteristische Muster der Abweichungen gekennzeichnet. Dabei weichen bei allen typischen Störungen Bikarbonat und pCO2 in gleicher Richtung ab. Für die praktische Arbeit sollte zunächst immer anhand des pH-Wertes und des Bikarbonats die Art der jeweiligen Hauptstörung festgelegt werden. Dann sind anhand des pCO2 die in Tab. 9 dargestellten Werte zu prüfen.
Tab. 9
Charakteristische Abweichungen der pH-, HCO3- und pCO2-Werte bei den typischen Störungen im Säure-Basen-Haushalt Störung. pH. HCO 3. pCO 2
Störung
pH
HCO3
pCO2
Metabolische Azidose
Vermindert
Vermindert
Vermindert
Metabolische Alkalose
Vermehrt
Vermehrt
Vermehrt
Respiratorische Azidose
Vermindert
Vermehrt
Vermehrt
Respiratorische Alkalose
Vermehrt
Vermindert
Vermindert
Verschiebungen des Blut-pH-Wertes werden als Azidosen (pH < 7,35) oder Alkalosen (pH > 7,45) bezeichnet. Liegt primär eine respiratorische Ursache der Störung des Säure-Basen-Haushalts zugrunde, so spricht man von einer respiratorischen Azidose bzw. Alkalose. Werden vermehrt Säuren oder Basen in Organismus gefunden, spricht man von metabolischen Azidosen bzw. Alkalosen. Respiratorische Störungen werden primär durch Änderung der Bikarbonatausscheidung über die Nieren ausgeglichen. So wird bei respiratorischer Azidose Bikarbonat retiniert und bei respiratorischer Alkalose Bikarbonat vermehrt ausgeschieden. Metabolische Störungen werden primär durch eine Änderung der CO2-Abgabe über die Lunge kompensiert. So wird bei metabolischer Azidose vermehrt CO2, bei metabolischer Alkalose vermindert CO2 abgeatmet. Die pulmonale Anpassung geschieht innerhalb von Minuten, die renale Anpassung dauert Tage.

Metabolische Azidose

Definition und Pathogenese
Durch verstärkten Anfall von H-Ionen im Extrazellularraum kommt es zur Ausbildung einer metabolischen Azidose. Dies bedeutet einen pH-Wert unter 7,35 sowie eine Bikarbonatkonzentration unter 22 mmol/l. Kompensatorisch fällt der pCO2 ab (unter 35 mmHg). Ursachen sind ein übermäßiger Anfall von Säuren aus den Zellen (z. B. Laktat bei Hypoxie, β-Hydroxybutyrat und Acetoacetat bei Diabetes mellitus, organische Säuren bei angeborenen Stoffwechselstörungen, Gewebsnekrosen bei Verbrennung, Operation, Trauma sowie Intoxikationen). Eine verminderte renale H-Ionenausscheidung oder ein Bikarbonatverlust findet sich bei chronischer Niereninsuffizienz und renal-tubulärer Azidose. Ein überproportionaler Verlust bikarbonathaltiger Sekrete des Gastrointestinaltrakts bei Gastroenteritis, Fisteln des Pankreas oder des Gallensafts führt zu einer metabolischen Azidose. Die heute nicht mehr übliche Ureterosigmoidostomie (Ableitung des Harns in den Darm) bewirkt über einen Austausch von Urinchlorid gegen Bikarbonat einen Bikarbonatverlust, der ständig ausgeglichen werden muss. Der Verlust an Bikarbonat führt zu einem kompensatorischen Anstieg der Serumchloridkonzentration (hyperchlorämischen Azidose), während ein zusätzlicher Anfall von Säuren (z. B. bei ketoazidotischem diabetischen Koma) die Anionenlücke vergrößert (Abschn. 1.5). Dies ist differenzialdiagnostisch wegweisend.
Therapie
Die respiratorische Kompensation (vermehrte CO2-Elimination) ist an einer vertieften und beschleunigten Atmung (Kußmaul-Atmung) erkennbar. Die Therapie einer metabolischen Azidose besteht in der Behandlung der Grundkrankheit und bei einem pH-Wert unter 7,2 in der parenteralen Zufuhr von Natriumbikarbonat (1 molar = 8,4-prozentige Lösung). Die Berechnung der erforderlichen Dosis erfolgt nach der Formel:
$$ \mathrm{Negativer}\ \mathrm{Basenexzess}\ \left(\mathrm{BE}\right)\times \mathrm{f}\ \mathrm{Extrazellularraum}=\mathrm{mmol}\ \mathrm{Natriumbikarbonat}. $$
Der Extrazellularraum lässt sich aus Körpergewicht und Altersstufe abschätzen (Extrazellularraum in l = kg KG × Faktor f; bei Frühgeborenen f  =  0,45, bei Neugeborenen f  =  0,4, bei Säuglingen f  =  0,3, bei Kindern f  =  0,25). Im Mittel ist der Faktor f mit 0,3 anzusetzen. Oft ist zunächst die Hälfte der errechneten Menge an Bikarbonat ausreichend, da durch die Behandlung der Grundkrankheit eine Besserung eintritt.
Als Beispiel Berechnung des Ausgleiches einer metabolischen Azidose bei einem Säugling mit einem Körpergewicht von 8 kg (Werte: pH: 7,14, HCO3: 12 mmHg, pCO2: 20 mmHg, BE: -16):
$$ \mathrm{NaHC}{\mathrm{O}}_3^{-}-\mathrm{Bedarf}\ \left(\mathrm{in}\ \mathrm{mmol}\right)=16\times 0,3\times 8=38,4\ \mathrm{mmol}. $$
In praxi wird zunächst die Hälfte (ungefähr 20 mmol) NaHCO3 verabreicht, z. B. 20 ml verdünnt mit 20 ml Aqua destillata – wegen der hohen Osmolalität als Kurzinfusion (1 molares NaHCO3 entspricht etwa 2000 mosm/kg KG). Durch die Therapie der Grundkrankheit, z. B. Rehydratation bei Gastroenteritis durch Natriumchlorid und Wasserzufuhr, verbessert sich die Azidose auch spontan.

Metabolische Alkalose

Definition, Pathogenese und Therapie
Unter einer metabolischen Alkalose versteht man die Erhöhung der Serumbikarbonatkonzentration über 28 mmol/l und einen Anstieg des pH-Werts auf über 7,45. Kompensatorisch steigt die pCO2-Konzentration im Blut durch Hypoventilation. Wegen der resultierenden Hypoxie ist dieser Kompensationsmechanismus begrenzt, und der pCO2 steigt in der Regel nicht über 55 mmHg. Die Alkalose ist oft asymptomatisch. Die Klinik ist durch die Grundkrankheit festgelegt. Eine flache Atmung ist als kompensatorische Hypoventilation zu verstehen.
Als Ursachen einer metabolischen Alkalose finden sich ein gesteigerter Säureverlust durch anhaltendes Erbrechen (hypertrophe Pylorusstenose), eine übermäßige Zufuhr von Natriumbikarbonat infolge überproportionaler Pufferung sowie eine vermehrte renale Rückresorption von Bikarbonat bzw. erhöhte H-Ionenausscheidung bei ausgeprägtem Kaliummangel (z. B. bei Bartter-Syndrom oder Conn-Syndrom). Für die Abklärung der Ursache ist die Bestimmung von Chloridkonzentration und pH-Wert im Urin hilfreich: Eine verminderte Chloridausscheidung (< 10 mmol/l) spricht für einen vermehrten extrarenalen Verlust, z. B. Erbrechen bei Pylorusstenose, kongenitale Chloriddiarrhö (chloridsensitive Alkalose). Bei dieser Form der Alkalose erfolgt die Behandlung durch Infusion von physiologischer Natriumchloridlösung. Bei normaler oder erhöhter Urinchloridkonzentration liegt ein renaler H-Ionen- oder Kaliumverlust vor. Die Grundkrankheit muss behandelt und vor allem ein Kaliummangel ausgeglichen werden. In der Regel ist eine Infusion mit physiologischer Natriumchloridlösung mit Kaliumzusatz (3 mmol/kg KG/Tag) ausreichend. Eine Behandlung mit ansäuernden Substanzen ist nur bei einer ausgeprägten Alkalose indiziert, wenn tetanische Krämpfe auftreten. Die Therapie erfolgt mit Argininhydrochlorid (1 ml 21,4 %=1 mmol) nach der Formel:
$$ {\displaystyle \begin{array}{ll}\mathrm{ml}\ \mathrm{Argininhydrochlorid}= & \mathrm{Basen}\ddot{\mathrm{u}}\mathrm{berschuss}\ \left(\mathrm{mmol}/\mathrm{l}\right)\ \\ {} & \times \mathrm{kg}\ \mathrm{KG}\times 0,3.\end{array}} $$

Respiratorische Azidose

Die Ursache der respiratorischen Azidose ist meist eine akute alveoläre Hypoventilation. Durch einen pCO2-Anstieg fällt der pH-Wert auf unter 7,35 ab. Initial besteht ein geringer Bikarbonatanstieg, die volle renale Kompensation setzt nach 2–4 Tagen ein. Klinisch imponiert eine Atemnot mit Tachydyspnoe, Hypoxie mit Zyanose, Unruhe, Stupor bis hin zum Koma. Bei CO2-Narkose setzt die Hypoventilation ein, die bei Sauerstoffgabe schlechter werden kann, da die noch vorhandene Respiration sauerstoffabhängig sein kann. Ursächlich finden sich pulmonale, neuromuskuläre oder zentral bedingte Störungen.

Respiratorische Alkalose

Durch eine übermäßige Belüftung der Lungen kommt es bei alveolärer Hyperventilation zu einer Erniedrigung des pCO2 unter 35 mmHg und einem erhöhten pH-Wert über 7,45. Kompensatorisch fällt die Bikarbonatkonzentration im Blut. Ursachen der Hyperventilation sind psychische Störungen oder eine Stimulation des Atemzentrums, z. B. bei Enzephalitis, Schädel-Hirn-Traumen, Hirntumoren, Sepsis oder Salizylatvergiftung. Iatrogen findet sich die respiratorische Alkalose bei Überbeatmung. Als Folge der Hyperventilation ist die zerebrale Durchblutung vermindert, und es tritt eine Tachykardie auf. Klinisch werden die Folgen des Abfalls des ionisierten Kalziums im Serum mit Parästhesien und Tetanie auffällig. Neben der Therapie der Grundkrankheit kann eine Rückatmung in einen Plastikbeutel, die Gabe von CO2 (5–10 %) über eine nasale Sonde oder eine Sedierung des Patienten sinnvoll sein.
Weiterführende Literatur
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