Klinische Chemie und Hämatologie Vorlesung: Wasser- & Elektrolythaushalt

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1 Klinische Chemie und Hämatologie Vorlesung: Wasser- & Elektrolythaushalt Prof. Dr. med. Michael Walter Institut für Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin/Zentrallaboratorium Westfälische Wilhelms-Universität Münster Albert-Schweitzer-Straße 33 D Münster Tel.: Fax: wwwlabor.uni-muenster.de BS 2003

2 Gliederung Pathobiochemische Grundlagen Störungen des des Wasser-Elektrolyt-Haushalts Analytische Prinzipien

3 Verteilung des Körperwassers 2/3 Intrazelluläre Flüssigkeit (IZF) Beispiel - Mann, Gewicht 70 kg, 60 % Wasseranteil 1/3 extrazelluläre Flüssigkeit (EZF) Plasma ~ 3 L Intrazelluläre Flüssigkeit ~ 28 L Interstitielle Flüssigkeit ~ 11 L

4 Täglicher Wasserumsatz Aufnahme Flüssigkeit ml ml Feste Feste Nahrung ml ml Oxidationswasser ml ml Summe ml ml Abgabe Niere Niere ml ml Haut Haut + Lunge Lunge ml ml Darm Darm ml ml Summe ml ml

5 Ionenkonzentrationen der Kompartimente Innerhalb der verschiedenen Kompartimente herrscht Elektroneutralität Mg Phosphat K + SO Na + Cl - Na + Cl Protein HCO HCO K + K + Protein Intrazellularraum Interstitieller Raum Plasma Werte in mmol/l

6 Osmolalität Konzentration aller aller gelösten Teilchen pro pro kg kg Lösungsmittel [mosmol/kg] Berechnung nach der der Formel: 2 x Serum-Na Glucose + Harnstoff Normwerte: im im Serum: mosmol/kg im im Urin: mosmol/kg Kritische Serumwerte: > mosmol/kg < mosmol/kg

7 Regulation des Wasser-Elektrolyt-Haushalts Aufrechterhaltung von Isotonie und Isovolämie Störungen der der Isotonie Regulation primär über über Wasserbilanz Störungen der der Isovolämie Regulation primär über über Natriumbilanz Volumenregulation geht vor Osmoregulation ( Volumendurst )

8 Regulation des extrazellulären Volumens

9 Störungen im Wasser- und Natriumhaushalt Serum-Natrium Serum- Osmolalität Mittleres korpuskuläres Volumen der Erythrozyten Isotone Dehydratation Normal Normal Erhöht Hypotone Dehydratation Erniedrigt Erhöht Erhöht Hypertone Dehydratation Erhöht Erniedrigt Erhöht Hämatokrit Serumprotein Isotone Hyperhydratation Normal Normal Erniedrigt Hypotone Hyperhydratation Erniedrigt Erhöht Erniedrigt Hypertone Hyperhydratation Erhöht Erniedrigt Erniedrigt

10 Klinische Folgen Dehydratation Durst Durst Tachykardie RR-Abfall Oligurie (bei (bei normaler Niere) Niere) Hyperhydratation Ödeme Ödeme Gewichtszunahme Dyspnoe, Lungenödem Folgen von von Osmolalitätsänderungen für für den den IZR IZR Bei Bei Hypotonie ICF ICF vermehrt Bei Bei Hypertonie ICF ICF vermindert Zerebrale Symptome Bei Bei Osmo Osmo < mosmol/kg Krämpfe, Delir Delir Bei Bei Osmo Osmo > mosmol/kg Delir, Delir, Koma, Koma, Blutungen

11 Dehydratation: Ursachen Prinzip Isoton: Isoton: Verlust Verlust an an Natrium und und Wasser in in isotonem Verhältnis Hypoton: Natriumverlust > Wasserverlust Hyperton: Wasserverlust > Natriumverlust, Defizit Defizit an an freiem freiem Wasser Ursachen Renale RenaleVerluste Enterale Verluste Verluste in in den den dritten dritten Raum Raum Verluste über über die die Haut Haut und und die die Lungen Längeres Dursten (nur (nur hypertone Form) Form)

12 Dehydratation: Diagnostik Labor allgemein Hämatokrit und und Serumeiweiß erhöht erhöht Serum-Na + + bzw. bzw. Serum-Osmo erhöht, erhöht, normal normal oder oder erniedrigt (je (je nach nach Typ) Typ) Labor speziell Bei Bei normaler Nierenfunktion: Urin-Osmo adäquat erhöht erhöht Bei Bei Diabetes insipidus: Urin-Osmo < Serum-Osmo Bei Bei extrarenalen Na Na + + -Verlusten: Urin-Na + + < mmol/l mmol/l Bei Bei renalen Na Na + + -Verlusten: Urin-Na + + > mmol/l mmol/l

13 Beispiel Diabetes insipidus: Hypertone Dehydratation

14 Hyperhydratation: Ursachen Prinzip Relativer Überschuß von von Wasser und/oder Natrium Ursachen Niereninsuffizienz Herzinsuffizienz Eiweißmangel Mineralocorticoidexzess iatrogen Syndrom der der inadäquaten ADH-Sekretion (SIADH)

15 Hyperhydratation: Diagnostik Labor allgemein Hämatokrit und und Serumeiweiß erniedrigt Serum-Na + + bzw. bzw. Serum-Osmo erhöht, erhöht, normal normal oder oder erniedrigt (je (je nach nach Typ) Typ) Labor speziell Bei Bei Niereninsuffizienz: Urin-Na + + > mmol/l mmol/l Bei Bei extrarenaler Ursache: Urin-Na + + < mmol/l mmol/l Bei Bei Hyperaldosteronismus: Hypokaliämie, Hypernatriämie Bei Bei SIADH: ADH ADH und und Urin-Osmo inadäquat hoch hoch bei bei niedriger Serum-Osmo

16 Kalium: Physiologie Tägliche Kaliumzufuhr mmol Ausscheidung: % renal, % enteral intrazelluläres Hauptkation Kaliumgradient durch aktiven Ionentransport verantwortlich für für das das Membranruhepotential der der Zellen Verteilung zwischen IZR IZR und und EZR EZR beeinflußt durch Insulin und und ph ph K + (IZR) = 150 mmol/l K + (EZR) = 4 mmol/l

17 Ursachen einer Hypokaliämie H + K + Niedrige Zufuhr K + K+ K + K + K + Glucose + Insulin Alkalose K + K + K + K + K + renale Verluste Diuretika polyurisches NV Aldosteron gastrointestinale Verluste Laxantien Diarrhoe Erbrechen

18 Ursachen einer Hyperkaliämie K + H + Azidose Diabetisches Koma Hohe Zufuhr K + K + K + K + K + K + K + K + Zell-/Gewebstod Kaliumsparende Diuretika Anurie Chron. Niereninsuffizienz i.v. K-Infusion Aldosteronmangel

19 Klinische Folgen Hypokaliämie Muskelschwäche, Paresen Arrhythmien, Extrasystolen Obstipation, Ileus Ileus Tubulopathie, renaler renaler Diabetes insipidus Hyperkaliämie Muskelzuckungen Blockbilder, Kammerflimmern, Asystolie Erbrechen, Koliken, Diarrhoe Serumkalium > 6,5 6,5 mmol/l mmol/l akut akut lebensbedrohlich!! je je schneller die die Entwicklung der der Dyskaliämie, umso stärker die die Symptomatik!! chronische Dyskaliämien oft oft symptomarm!

20 EKG-Veränderungen bei Dyskaliämie Normokaliämie Hypokaliämie Hyperkaliämie

21 Dyskaliämie: Diagnostik Anamnese und und Klinik Kalium im im Serum und und Urin Urin Urin-Kalium > mmol/l mmol/l Hinweis auf auf renalen Verlust Verlust Urin-Kalium < mmol/l mmol/l Hinweis auf auf enteralen Verlust Verlust cave: Pseudohyperkaliämie durch in in vitro vitrohämolyse Ausschluß einer Niereninsuffizienz (Kreatinin) Ausschluß einer Hämolyse/Myolyse Säure-Base-Status

22 Calcium: Physiologie % des des Calciums im im Knochen Tagesbedarf ca. ca. 1 g % Proteingebunden % komplexgebunden % freie freie Ca Ca Ionen -Ionen Einfluß Einflußvon Eiweiß/pH

23 Ursachen der Hypocalcämie Niereninsuffizienz PTH-Mangel - HCO 3 + CaHCO 3 Ca 2+ Malabsorption Alkoholismus Langsame Absorption ph Ca 2+ + Protein Ca2+ Schleifendiuretika Vitamin D

24 Hypocalcämische Tetanie Chvostek-Zeichen Trousseau-Zeichen DD DD Hyperventilationstetanie: Gesamtcalcium normal, ionisiertes Calcium erniedrigt

25 Ursachen der Hypercalcämie Primärer HPT ph Ca 2+ + Protein Ca 2+ Absorption PTHrP Nierenversagen Thiaziddiuretika Hohes Ca 2+ Tumor Vitamin D

26 Hypercalcämie: Klinik und Diagnostik Polyurie und und Polydipsie Erbrechen und und Obstipation Herzrhythmusstörungen Muskelschwäche Psychose, Koma Koma Hypercalcämische Krise Krise bei bei Werten Werten > 3,5 3,5 mmol/l mmol/l Serumcalcium, ionisiertes Calcium Parathormon Parathormon related relatedpeptide (PTHrp) bei bei Tumorhypercalcämie 25(OH)-D3 bei bei Vitamin D Intoxikation 1,25(OH) 2 -D3 2 -D3 bei bei Sarkoidose

27 Kryoskopie: Prinzip delta T ~ Anzahl der der gelösten Teilchen/kg = Osmolalität

28 Flammenphotometrie (FES): Prinzip

29 FES: Aufbau

30 FES: Emissionsspektren Spezifische Wellenlängen: Na 590 nm, K 760 nm

31 Ionensensitive Membran: Beispiel Kalium Konstanter K + -Austausch - konstantes Potential PVC-Membran enthält spezifische ionentragende Moleküle K+ K+ Elektrolyt Lösung K + K + Zellophanmembran K + K + K+ K + K + K + K + K + Sample K + K + K + Variierender K + -Austausch - wechselndes Potential - abhängig von ck + in der Probe

32 Ionensensitive Elektrode (ISE) Potentialdifferenz ~ log log der der Ionenkonzentration in in der der Probe