Regulation des Kalium- Calcium- und Phosphathaushalts

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1 Regulation des Kalium- Calcium- und Phosphathaushalts Lernziele: 80, 81 Dr. Attila Nagy

2 Normalwerte K + -Aufnahme/Ausscheidung: mmol/tag Ca 2+ -Aufnahme/Absorption: 1000/200 mg/tag; auch 25/5 mmol/tag; Ca 2+ -Ausscheidung: 2,5-7,5 mmol/tag Vitamin-D -empfohlene Tagesdosis (RDA): 600 IU/Tag Kaliumkonzentration des Blutplasmas: 3,4-5,2 mmol/l Intrazelluläre Kaliumkonzentration: 155 mmol/l Ionisierte Kalciumkonzentration des Blutplasmas: 1,5 mmol/l IntrazelluläreKalciumkonzentration: mmol/l AnorganischePhosphatkonzentrationdes Blutplasmas: mmol/liter 2

3 Kaliumhaushalt (Lernziel 80) 1. K + -Aufnahme und Ausscheidung, 2. Verteilung von Kalium zwischen intrazellulären und extrazellulären Flüßigkeiten AUFNAHME AUSSCHEIDUNG Trinken, Essen mmol/tag Schweiss, Stuhl 5-10 mmol/tag Urine (kontrolliert!) mmol/tag Summe: mmol/tag Summe: mmol/tag 3

4 Verteilung von Kalium zwischen intrazellulären und extrazellulären Flüßigkeiten 4

5 K + -Reabsorption Proximaler Tubulus (1. und 2. Segmente) Dicker Teil der Henle-Schleife Distales Nepron (Schaltzellen Typ-A) K + -Sekretion Proximaler Tubulus (3. Segment) Dünner absteigender Teil der Henle-Schleife Distales Nephron (Hauptzellen, Aldosteron) 5

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7 K + -Transport im Nephron secretion 7

8 K + -Transport in der Henle-Schleife 8

9 K + -Transport in der distalen Tubuluszelle 9

10 K + -Transport im Sammelrohr Hauptzelle (Aldosteron Wirkung) Schaltzelle Typ A Schaltzelle Typ B 10

11 Ruhepotential der Myokardzelle bei Hypo-, Normo- und Hyperkaliämie 11

12 Hormonelle Regulation der extracellulären K + - Konzentration - Aldosteron - Insulin: - fördert die Na + -K + Pumpe - Fördert den Na + -H + Antiporter in der Leber, im Muskel und im Fettgewebe - Katecholamine: - fördern die Na + -K + Pumpe 12

13 Isohydrie und K + -Homöostase sind verbunden: Hyperkaliämische Azidose Hypokaliämische Alkalose 13

14 Regulation des Kalciumhaushalts (Lernziel: 81) 40-50% der Ca 2+ -Menge des Blutplasmas (2,2-2,6 mmol/l) ist eiweissgebunden. Dieser Teil kann nicht filtriert werden. Die nichteiwessgebundenen, freien Ca 2+ -Ionen können frei filtriert werden % der filetrierten Ca 2+ -Menge wird resorbiert. Ausscheidung: 2,5-7,5 mmol Ca 2+ /Tag 14

15 Renale Behandlung von Kalcium % der filtrierten Ca 2+ -Menge wird im proximalen Tubulus resorbiert % der filtrierten Ca 2+ -Menge wird in der Henle-Schleife resorbiert % der filtrierten Ca 2+ -Menge wird im distalen Nephron resorbiert. 15

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18 Autoregulation der Ca 2+ -Konzentration 18

19 Ca 2+ - und Mg 2+ -Transport im distalen Nephron 19

20 Hormonelle Regulation des Kalcium- und Phosphatehaushaltes Kalciotrope Hormone: - Parathormon - Nebenschilddrüsen - Calcitonin - Schilddrüse - Vitamin-D Hormon (Kalcitriol) Glucocorticoide: - Knochenresorption Östrogene: Hemmung der Knochenresorption Wachstumshormon und Wachstumsfaktore fördern die Knochenbildung Insulin 20

21 Parathormon (PTH) - 84 Aminosäuren - Pre-Prohormon (115 Aminosäuren) - Direkte Wirkung in der Niere und in den Knochen - Indirekte Wirkung (durch Kalcitriol) im Dünndarm - PTH fördert sowohl Adenylatcyclase als auch Phospholypase-C Aktivität (camp und IP 3 Botenstoffe werden produziert) - PTH fördert die Ca 2+ -Resorption im dicken Teil der Henle-Schleife und im distalen Nephron - PTH fördert die Phosphatausscheidung (hemmt die Resorption im proximalen Tubulus) 21

22 Parathormon - Ca 2+ -Konzentration des Plasmas stiegt und Phosphatkonzentration sinkt - Ca 2+ -Mobilisation aus den Knochen - Osteocyten mit PTH Rezeptoren - Primäre Ca 2+ -Welle - Aktivierte Osteocyten aktivieren Osteoclaste - Sekundäre Ca 2+ -Welle - Fördert die Aktivität von 1-Hydroxylase in der Niere (Calcitriol- Produktion) - PTH-Produktion ist durch die Ca 2+ -Koncentration des Plasmas kontrolliert - Calcitriol hemmt die PTH-Produktion 22

23 Hypoparathyreose - Nebenschilddrüsen sind entfernt - Erhöhte Erregbarkeit der Zelmmembranen - Spontane Muskelkontraktionen - Trousseau-Signal - Chvostek-Signal 23

24 Hyperparathyreose - Erhöhte PTH-Production -Abbau der Knochen -Nierenstein 24

25 Calcitriol (Vitamin-D-Hormon) - Erhöhte Ca 2+ -und Phosphatresorption im Dünndarm - Erhöhte Ca 2+ -und Phosphatresorption in der Niere - Erhöhte Ca 2+ -und Phosphatkonzentration des Plasmas - Fördert die Kalciumfreisetsung von den Knochen - Hemmt die PTH-Produktion - Calcitriol-Produktion ist durch PTH, Hypokalzämie und Hypophosphatämie gefördert 25

26 Calcitriol (Vitamin-D-Hormon) - Vitamin-D Mangel oder Calcitriolmangel verursachen Rachitis in Kindern - Vitamin-D Mangel oder Calcitriolmangel verursachen Osteomalazie in Erwachsenen 26

27 Produktion von Vitamin-D- Hormon 27

28 Produktion von Calcitriol 28

29 Calcitriol (1,25-dihydroxycholecalciferol) 24,25-dihydroxycholecalciferol (Inaktive form) 29

30 Calcitonin - Oligopeptidhormon (32 Aminosäuren) -C-Zellen der Schilddrüse setsen Calcitonin frei - Haupwirkung in den Knochen (camp) - Hemmt die Abbildung und die Demineralisierung der Knochen -Hemmt die Ca 2+ -und Phosphatresorption in der Niere -Fördert die Ca 2+ -und Phosphatausscheidung -Plasma Ca 2+ -Koncentration kontrolliert die Produktion von Calcitonin -Keine pathologischen Wirkungen von Calcitoninüberproduktion und Calcitoninmangel 30

31 Regulation der Kalziumkonzentration des Plasmas 31

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33 Regulation des Phosphathaushaltes Im Vergleich mit Ca 2+ nur die Minderheit von Plasmaphosphat ist eiweissgebunden (10-12 %). Zwei-drittel von Phosphat ist in Phospholipide eingebaut. Eiweissgebundenes und in phospholipideingebautes Phosphat kann mit Trichloressigsäure aus dem Plasma extrahiert werden. Die Restmenge (ein drittel der Gesamtmenge) ist das anorganische Phosphat. Das kann gemessen werden und das ist im klinischen Praktikum das Plasmaphosphatkonzentration (0,9-1,6 mmol/l). Anorganisches Phosphat kann frei filtriert werden. Die filtrierte Menge von Phosphat ist etwa 235 mmol/day. 33

34 Phosphatresorption % der filtrierten Menge im proximalen Tubulus. 2. Na + -gekoppelte Resorption. 3. Kann mit T m characterisiert werden. 4. PTH (und Calcitonin) kontrollieren die Phosphatausscheidung. 5. PTH (und Calcitonin) hemmen die Phosphatresorption im proximalen Tubulu 34