Wasser- & Elektrolyte#
Siehe auch
Krankheitsbilder-Wasser-Saeure-Basenhaushalt (
Krankheitsbilder-Wasser-Saeure-Basenhaushalt)
Verteilungsräume#
Das Gesamtkörperwasser ist abhängig von Alter, Geschlecht und Körperbau:
Neugeborene 70-80 %
Männer 55 %, Frauen 45 %; Aufteilung:
Extrazellulärflüssigkeit 45 %, Intrazellulärflüssigkeit 55 % des Gesamtkörperwassers
“Je mehr Fett, desto weniger Wasser, je älter desto trockener.”
Der Intrazellularraum (IZR) wird vom Extrazellularraum (EZR) durch die Zellmembran getrennt, der Zwischengewebsraum vom Gefäßraum durch die Blutgefäßwand.
- Extrazellulärflüssigkeit
Plasmavolumen
Flüssigkeit innerhalb des Gefäßsystems, außerhalb der Blutzellen
5 % des Körpergewichts, 30—35 ml / kg KG
Interstitielle Flüssigkeit
Flüssigkeit außerhalb der Zellen und der Blutgefäße
15 % des Körpergewichts, 120-165 ml / kg KG
- Blutvolumen
Gesamtblutvolumen ca 7,5 % des Körpergewichts (gilt für Erwachsene)
69 ml / kg KG Männer, 65 ml / kg KG Frauen
Gleichgewicht zwischen Interstitium und Plasmavolumen
Flüssigkeit im Gefäßsystem abhängig vom onkotischen (kolloidosmotischen) Druck durch Plasmaproteine
Atome, Ionen und Elektrolyte#
Atome sind die kleinsten Grundbestandteile von Materie. Ionen sind Atome die elektrisch geladen sind, sie sind gut in Wasser löslich. Die wichtigsten Ionen im Körper sind Natrium (Na⁺), Kalium (K⁺), Kalzium (Ca⁺⁺) und Chlorid (Cl⁻). Wenn die Ionen in Wasser gelöst sind, heißen sie Elektrolyte[1]. Man unterscheidet dabei zwischen positiv geladenen Teilchen, sog. Kationen (z. B. Kalium (K⁺), Natrium (Na⁺), Magnesium (Mg⁺), Kalzium (Ca⁺⁺), …), und negativ geladenen Teilchen, den Anionen (z. B. Chlorid (Cl⁻)).
Diese Ionen sind unterschiedlich verteilt: Natrium ist das Hauptkation des Extrazellulärraums, Kalium und Magnesium des Intrazellulärraums. Spezielle Transportsysteme sorgen dafür, dass diese Ionen derartig verteilt werden. Durch die unterschiedliche Verteilung von unterschiedlich geladenen Elektrolyten im Intra- und Extrazellulärraum kann es zur Bildung einer elektrischen Spannung zwischen dem Zellinneren und der Umgebung kommen.
Synopsis
Im Wasser gelöste, elektrisch geladene Teilchen, wie z. B. Natrium, Kalium und Chlorid, heißen Elektrolyte. Sie sind negativ oder positiv geladen, im Körper unterschiedlich verteilt und können dadurch eine elektrische Spannung ausbilden.
Funktion der Elektrolyte#
Die Elektrolyte haben zwei wesentliche Funktionen: Einerseits haben sie aufgrund der Osmose großen Einfluss auf die Flüssigkeitsverteilung im Körper, andererseits haben sie durch ihre elektrische Ladung eine entsprechende elektrische Funktion. Durch die elektrische Ionenladung und die unterschiedliche Verteilung von positiv und negativ geladenen Teilchen ist liegt an jeder Zellmembran eine Spannung an, d. h. jede Körperzelle ist gegenüber ihrer Umgebung “geladen”[2]. Dies ist besonders für die Erregungsleitung im Herzen, für die Nerven und den Muskel wichtig.
Osmose und Diffusion#
Unter Osmose versteht man den Fluss von Molekülen durch eine halbdurchlässige Membran. Im menschlichen Körper spielt die Osmose eine wesentliche Rolle in der Flüssigkeitsverteilung.
Geladene Teilchen können die Zellmembran nicht selbstständig durchdringen, Wasser dagegen schon. Man nennt die Zellmembran daher eine semipermeable (halbdurchlässige) Membran. Die Natur möchte, dass in einer Flüssigkeit überall die gleiche Konzentration geladener Teilchen herrscht. Da die Zellmembran (und teilweise auch die Blutgefäßwand) nur das Wasser durchlässt, nicht jedoch die geladenen Teilchen, kann dies nur erreicht werden, indem Wasser vom Raum der niedrigeren Konzentration in den mit einer höheren Konzentration übertritt. Das Konzentrationsgefälle begründet somit den osmotischen Druck. Man kann auch sagen:
“Das Wasser folgt dem Konzentrationsgefälle.”
Die Osmolarität` bezeichnet Konzentration aller osmotisch wirksamen Teilchen pro Volumseinheit, sie gibt also das Verhältnis des Wassers zu den darin gelösten Teilchen an, d. h. sie ist ein Maß für die Anzahl von Teilchen in einem Lösungsmittel pro Volumenseinheit (Liter). An der Osmolarität entscheidet sich, ob eine Infusionslösung iso-, hypo- oder hyperton ist. Sie beträgt im Blut 290—300 mosmol / L. Die Osmolalität (mit “l”) ist keine betrunkene Osmolarität, sondern gibtdie Konzentration osmotisch wirksamer Teilchen in einer Lösung pro Masseeinheit (kg) H₂O an. Das osmotisches Gleichgewicht ist durch Na- und K-Ionen konstant.
Der kolloidosmotische Druck (onkotischer Durck) wird durch große Mokeküle (Makromoleküle) hervorgerufen, welche die Kapillarwand nicht passieren können. Somit agiert die Kapillarwand als semipermeable Membran, welche die Makromoleküle nicht passieren können, Wasser und darin gelöste Elektrolyte jedoch schon. Der kolloidosmotische Druck beträgt im Plasma 25—28 mm Hg, hauptverantwortlich ist das körpereigene Eiweiß Albumin. Dieser wird bei speziellen “kolloidalen” Infusionslösungen ausgenützt, bei welchen die Moleküle aufgrund Ihrer Größe und Ladung die Blutgefäße normalerweise nicht verlassen können und folglich Wasser vom Zwischengewebsraum in den Blutgefäßraum “ziehen”. Typische Kolloide sind z.B. das körpereigene Albumin, oder synthetische Kolloide wie die Hydroxyethylstärke (HAES) oder Gelatine.
Fig. 57 Gefäßraum und Zwischengewebsraum, getrennt durch die Blutgefäßwand. Während kleine Moleküle (Elektrolyte wie Natrium, Kalium etc.), und mit ihnen das Wasser, in dem sie gelöst sind, weitgehend frei durch die Blutgefäßwand diffundieren können, werden Makromoleküle (z.B. Albumin) zurückgehalten und üben einen kolloidosmotischen Druck aus, welches Wasser in das Gefäß zieht. [© WMC/pidalka44, ℓ Public domain]#
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Fig. 58 Osmose und Diffusion: Osmotisch wirksame Teilchen bauen einen Druck (Sog) auf, welcher Wasser durch eine semipermeable Membran anzieht.#
[© WMC (Sander van der Molen), ℓ Public domain]
Gefäßraum und Zwischengewebsraum, getrennt durch die Blutgefäßwand. Es schwimmt viel herum: Die grünen, gelben, blauen und violetten Kugeln stellen Ionen und Moleküle dar. Die roten Scheiben sind rote Blutkörperchen. © WMC/pidalka44 ℓ ???
Osmose © WMC (Sander van der Molen) ℓ Public domain
Fig. 59 Osmose und Diffusion#
Verteilung der Elektrolyte#
Die Steuerung der richtigen Verteilung der Elektrolyte zwischen den Verteilungsräumen ist recht kompliziert[3]. Eine falsche Verteilung der Elektrolyte kann schlimme Folgen haben (z. B. Herzrhythmusstörungen). Zu solchen Verteilungsstörungen kann es z. B. nach einer Blutwäsche (Dialyse) oder bei Vergiftungen kommen.
Fazit
Die richtige Verteilung der Elektrolyte im Körper ist lebenswichtig. Elektrolytstörungen können lebensgefährlich sein.
Ausscheidung und Flüssigkeitsverlust#
Die Regulation des Wasserhaushalts erfolgt durch ein fein abgestimmtes Zusammenspiel verschiedener Hormone und Rezeptoren. Eine zentrale Rolle spielt das antidiuretische Hormon (ADH), das in den Nieren die Rückresorption von Wasser fördert und damit die Osmolarität des Plasmas konstant hält. Bei Verminderung des ADH kann es zu einer Polyurie mit Serum-Natriumanstieg kommen (Diabetes insipidus). Einen Diabetes insipidus centralis (Diabetes insipidus neurohormonalis) kann man häufig intraoperativ bei neurochirurgischen Eingriffen beobachten. Auch Aldosteron trägt wesentlich zur Steuerung bei, insbesondere bei Hypovolämie und beim Verlust extrazellulärer Flüssigkeit. Es bewirkt die Rückresorption von Natrium in den Nierentubuli und führt damit indirekt auch zur Rückresorption von Wasser.
Die Steuerung dieser Mechanismen erfolgt über Osmorezeptoren, die Veränderungen der Plasmaosmolarität registrieren, sowie über Volumen- und Barorezeptoren, die Druck- und Füllungsänderungen im Gefäßsystem wahrnehmen. So wird gewährleistet, dass der Körper auf Schwankungen sowohl im Wasser- als auch im Elektrolythaushalt reagieren kann. Für eine ausgeglichene Flüssigkeitsbilanz benötigt der Mensch im Durchschnitt 25–40 mL Flüssigkeit pro Kilogramm Körpergewicht und Tag, wobei der Bedarf je nach Alter, Aktivität und klinischem Zustand variieren kann.
Der Körper kann Flüssigkeit (und auch Elektrolyte) entweder durch (gesteuerte) Ausscheidung (Volumenregulation) oder durch Flüssigkeitsverlust verlieren:
Ausscheidung: Über die Nieren, geregelt u.a. durch Hormone [4]
Flüssigkeitsverlust: Z. B.:
Stuhl
Haut, bzw. Schweiß
Atmung: Der Flüssigkeitsverlust bei der Atmung wird häufig unterschätzt. Fiebernde Patienten können bis zu 2 Liter an Flüssigkeit pro Tag rein über die Atmung verlieren!
Freie Wasserclearence#
Die freie Wasserclearance \(\mathrm{Cl}_{\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}}\) ist die Menge von Wasser, die aus dem Urin entfernt oder zu dem Urin hinzugegeben werden muß, um einen isotonen (isoosmolalen) Harn zu erhalten.
\(\mathrm{\dot{V}}_{\mathrm{Urin}}\) Harnzeitvolumen [ml/min], \(\mathrm{Osm}_{\mathrm{Urin}}\) Osmolarität Urin, \(\mathrm{Osm}_{\mathrm{Plasma}}\) Osmolarität Blutplasma
Beträgt sie 0 bedeutet das, dass die Nieren Urin produzieren, der im Vergleich zum Blutplasma isotonisch ist. Ist die freie Wasser-Clearance > 0, produzieren die Nieren durch die Ausscheidung freien Wassers verdünnten hypotonen Urin und es wird mehr Wasser ausgeschieden, als es für einen plasmaisotonen Harn notwendig ist.
Werte < 0 weisen darauf hin, dass die Nieren Flüssigkeit zurückhalten (z. B. unter ADH-Einfluss).
Osmotische Clearence#
Unter osmotischer Clearance \(\mathrm{Cl}_\mathrm{osm}\) versteht man dasjenige Plasmavolumen, das von der Gesamtheit osmotisch aktiver Solute befreit wurde. Die Berechnung erfolgt wie bei der Clearance üblich: