Elektrolyt-Pathophysiologie Wasserhaushalt und Elektrolyt-Pathophysiologie PM X - Sommersemester 2017 Adelheid Kresse Institut für Pathophysiologie & Immunologie Adelheid.kresse@medunigraz.at

Körperflüssigkeit =Wasser mit Zusätzen Muskelgewebe ca 75 % Wasser Blutplasma 90 bis 95 % Wasser Körperfett 25 % Wasser Knochen 22 % Wasser

Wasser – Normalverteilung im Körper

Störungen der Volumen/Osmoregulation: Hypo- / Hyperhydratation Pathophysiologische Veränderung der Elektrolytkonzentration im Blut Eu-Osmolalität Insgesamt: 285-295 mosmol/l

Volumen- und Osmoregulation Volumenregulation Osmoregulation Kontrollierte Variable effektives Blutvolumen Plasma-Osmolalität Regulierte Variable Natriumausscheidung Durst → Trinken Harn-Osmolalität Sensoren Druck-(Baro)rezeptoren: Carotissinus Vas afferens Volumenrezeptoren: A. Pulmonalis, Atrien Chemorezeptoren: Glomus caroticum/aorticum; Area postrema (CTZ) Osmorezeptoren im Hypothalamus (Subfornikalorgan, SFO, Organum vasculosum laminae terminalis, OVLT) und in der Leber Effektoren Sympathikus, Vasopressin (ADH) Renin-Angiotensin-Aldosteron-System Atriopeptide (Atriales Natriuretisches Peptid, ANP) Druckdiurese Vasopressin (ADH) Durstempfinden

Volumen- und Osmoregulation Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS): Barorezeptoren: Carotissinus Gauer-Henry-Reflex (Diurese-Reflex): Vorhofdehnungsreflex:

Volumen- und Osmoregulation Osmorezeptoren

Renin-Angiotensin-System, RAS Hypovolämie Hypervolämie ACE = angiotensin converting enzyme 8

Hypo- / Hyperhydratation Hypo (De)hydratation Volumenmangel der extrazellulären Flüssigkeit 1 % Gewichtsverlust durch Wasserverlust: Durstgefühl 2 % Zunge und Mund fühlen sich klebrig an, trockene Lippen 3 % Appetitverlust 4 % beginnende Übelkeit 6 % Einsetzen von Schwindelgefühl 7 % Sprachstörungen 8 % Atmungsstörungen. 9 % Gleichgewichtsstörungene (“Betrunkenheit”) 10 % Seh- und Hörsinnesstörungen 11 % Anschwellen von Zunge und Hals an, Schluckstörungen 12 % Kollaps https://amboss.miamed.de/wissen/Wasser-_und_Elektrolythaushalt#Z76ef942a1a63b18537fc5d9e0c6b2f93

Hypo (De)hydratation Häufigste Ursachen:

Hypo (De)hydratation Isotone Dehydratation: geringe Aufnahme/Ebrechen/Durchfall, Blutung Hypotone Dehydratation: Schwitzen & Trinken von reinem H2O

Hypo (De)hydratation Hypertone Dehydratation: . CAVE: Der zellulären Wasserverlust reduziert auch das Erythrozyten-Volumen!  Hämatokrit kann trotz schwerer hypertoner Dehydratation “normal” sein.

Hypo (De)hydratation Regulation des Durstgefühls Durst: ab einem Wasserverlust von ca 0.1-0.5% des Körpergewichts. Verringerung des Flüssigkeitsgehalt intrazellulär verringert = osmotischer Durst Verringerung des EZR-Volumens = hypovolämischem Durst Osmotischer Durst: Hypovolämischer Durst:

Hyperhydratation Wasserüberschuss im EZR Isotone Hyperhydratation: Hypotone Hyperhydratation: Hypertone Hyperhydratation: https://amboss.miamed.de/library#xid=lo0vXS&term=wasserhaushalt

Hypo- / Hyperhydratation-Übersicht https://amboss.miamed.de/library#xid=lo0vXS&term=wasserhaushalt

Natrium Verteilung im Körper Regulation der Natriumkonzentration: Na+ = wesentlichster Elektrolyt für Wasseraustausch zwischen IZR und EZR, = treibende Kraft der Osmoregulation Na+-Gradient zwischen IZR und EZR = Voraussetzung für Depolarisation/ Aktionspotential Verteilung im Körper Gesamtgehalt: 70–100 g (55–60 mmol/kg KG) Extrazellulär (Serumkonzentration): ca. 135–145 mmol/L (95 %) Hyponatriämie = Serumkonzentration <135 mmol/L Hypernatriämie = Serumkonzentration >145 mmol/L Intrazellulär: ca. 10–15 mmol/L (5 %) Aufrechterhaltung der Natriumverteilung: Über die Na/K-ATPase Regulation der Natriumkonzentration: Zufuhr und Ausscheidung:

Hypo /Hyper-Natirämie: In beiden Fällen neurologische Symptome! Meist Folge von pathologischer Veränderung des H2O-Volumens Hypernatriämie Anstieg der [Na+] >158 mmol/l = schwere Hypernatriämie Symptome: Muskelkrämpfe, Schwächegefühl, Konzentrationsschwierigkeit, Gleichgewichtsstörungen, Verwirrtheit, extrem: epileptische Anfälle

Hyponatriämie Verdünnungshyponatriämie: unphysiologische Aufnahme großer H2O-mengen (Marathonläufer, psychogene Polydipsie) Hyponatriämie bei Isovolämie (“Verdünntes Gesamtkörpernatrium” https://www.youtube.com/watch?v=0NHT8ERUBo0 Hyponatriämie bei Hypovolämie (Mangel an Gesamtkörpernatrium) Cyclophosphamid (relativ häufig) oder Indometacin (auch andere NSAR)

Hyponatriämie Hyponatriämie bei Hypervolämie: “Verlusthyponatriämie” - Symptome: Bei Entwicklung über 48 Stunden: Rasche Entwicklung: Chronische Hyponatriämie:

Hyper- / Hypokaliämie K+ = osmotisch wichtigstes Kation des IZR, aktiv hoch gehaltene [K+] intrazellulär!  Aktionspotential  Regulation des pH-Wertes Verteilung im Körper Gesamtgehalt: 140 g (40–50 mmol/kgKG) Extrazellulär(Serumkonzentration): ca. 3,5–5 mmol/L (2 %) Hypokaliämie = Serumkonzentration <3,5 mmol/L Hyperkaliämie = Serumkonzentration >5 mmol/L Intrazellulär: ca. 140–160 mmol/L (98 %) Aufrechterhaltung der Kaliumverteilung: Über die Na+-K+-ATPase Regulation  „Aldosteron-Paradox“ http://physiologyonline.physiology.org/content/26/2/115

Hyperkaliämie Physiologische K+-Pufferung: http://physiologie.cc/X.6.htm Gefährdung bei:

Hyperkaliämie Ursachen: - Ausscheidung: K+ ungenügend renal (distaler Tubulus) ausgeschieden: - Medikamente:

Hyperkaliämie Azidose:  Kollateralschaden Umverteilungshyperkaliämie! http://www.mgwater.com/schroll.shtml

Hyperkaliämie Ursachen: Diabetes mellitus: - Zellulärer Zerfall: Freiwerden des angehäuften K+ Diabetes mellitus:

Hyperkaliämie Folgen - Veränderungen des Membranpotentials in Nerven- und Muskelzellen: erschwerte Repolarisation = leichtere, unkontrollierte Depolarisation - Hirn: Herz:

Hypokaliämie Ursachen: - nach übermäßigem Kaliumverlust zusammen mit H2O-Verlust - Alkalose: - “Low-carb-Diät”

Hypokaliämie Folgen Tendenz zur Membranhyperpolarisation = erschwerte Depolarisation Sensibilisierung des Herzens Klinische Zeichen:

Hyper- / Hypo-Kalzämie Calcium (Ca2+) = 1kg des Körpergewichts zu 99% als Calciumphosphat gebunden im Knochen Verteilung im Körper Gesamtgehalt: ca. 1 kg - 1,15–1,35 mmol/L davon = ionisiertes, ungebundenes = biologisch aktives Calcium Serumkonzentration: Gesamt-Calcium ca. 2,20–2,65 mmol/L Hypocalcämie = Serumkonzentration Gesamtcalcium <2,20 mmol/L bzw. ionisiertes Calcium <1,15 mmol/L Hypercalcämie = Serumkonzentration Gesamtcalcium >2,65 mmol/L bzw. ionisiertes Calcium >1,35 mmol/L Vitamin D3 = Calcitriol Zufuhr: Ausscheidung: Regulation:

Hyper- / Hypo-Kalzämie Parathyroidea: Parathormon, PTH Thyroidea, parafollikuläre C-Zellen: Calcitonin Parathormon: 84 Aminosäuren, reguliert zusammen mit Calcitonin (parafollikuläre C-Zellen der Thyreoidea) den Ca2+ und Phosphat-Haushalt Hauptzellen der Nebenschilddrüse: Ca2+-sensitiver Rezeptor OPG: Osteoprotegerin RANKL (RANK-Ligand) stimuliert via RANK Osteoklasten  [Ca2+] steigt * Receptor Activator of nuclear factor Kappa B Ligand http://physrev.physiology.org/content/93/1/189 30

Hyper- / Hypo-Kalzämie Parathormon und Calcitonin-Antagonismus: http://imgarcade.com/1/parathyroid-hormone-calcitonin/

Hyper- / Hypo-Kalzämie Calcitriol:

Hyperkalzämie: Ursachen: Pathophysiologisch gesteigerte Osteolyse > 2,7 mmol/l - hyperkalzämische Krise ab Serumcalcium >3,5 mmol/l, Pathophysiologisch gesteigerte Osteolyse Hyperparathyreoidismus

Hyperkalzämie: Ursachen Selten und nicht geklärt: Hyperthyreose, Akromegalie, Phaeochromocytom Familiäre benigne hypokalzurische Hyperkalzämie: Sarcoidose und Granulomatöse Erkrankungen unterschiedlicher Genese Rhabdomyolyse:

Hyperkalzämie: Folgen: Frühsymptome: gefolgt von: Tubulointerstitiäre Nierenschädigung: Steinbildung Auge: Konjunktivitis / Keratitis ZNS: Herz:

Hypokalzämie: Ursachen < 2,2 mmol/l Hypoparathyreoidsmus

Hypokalzämie: Folgen Hypokalzämische Tetanie: Parästhesien Verringerte Blockade von Na+-Kanälen = erleichterte Depolarisation positiv bathmotroper Effekt an Muskelzellen Hypokalzämische Tetanie: Parästhesien Herzrhythmusstörungen: ZNS:

Hypokalzämie: Osteomalazie: Osteoporose: Histologie: Primäre Osteoporose: Sekundäre Osteoporose:

Hyper- / Hypo-Magnesiämie Gesamtkörpermenge 20g = am geringsten vertretener Mineralstoff = zu 65% gebunden im Knochen Verteilung im Körper Gesamtgehalt: ca. 20 g (ca. 16 mmol/kgKG) Extrazellulär (Serumkonzentration): ca. 0,73–1,06 mmol/L (1 %) Intrazellulär: ca. 15 mmol/L (34 %) Regulation: Re(ab)sorptionsleistung von Darm und Niere Enterale Resorption - gesteigert durch: - gehemmt durch Renale Reabsorption - gesteigert durch

Hyper- / Hypo-Magnesiämie Funktion: ⅔ des aufgenommenen Magnesiums = nicht resorbiert  mit dem Stuhl ausgeschieden! 30 % des filtrierten Magnesiums werden ausgeschieden

Hyper-Magnesiämie Ursachen: Folgen: -

Hypo-Magnesiämie Ursachen: Folgen: