Wasser-Elektrolyt-Haushalt (RD)

• Unter physiologischen Bedingungen besteht der Körper zu 60 % aus Wasser und zu 40 % aus Feststoffen
• Vom Körperwasser befinden sich wiederum 60 % im Intrazellularraum und 40 % im Extrazellularraum
• Der Extrazellularraum kann weiter unterteilt werden in:
  • 75 % im Interstitium 
  • 20 % im Plasma ´
  • 5 % im Transzellularraum 

Wasseranteil nach Gewebe:

 Info

Im höheren Lebensalter nimmt der Anteil des Körperwassers ab, was hauptsächlich auf den Abbau der Muskelmasse zurückzuführen ist.

 Info

Aufgrund ihres höheren Anteils an Fettgewebe weisen Frauen im Vergleich zu Männern einen geringeren Wasseranteil am Körpergewicht auf. 

 Merke

Die Wasserbilanz ist ausgeglichen, wenn die tägliche Wasseraufnahme gleich der täglichen Wasserausscheidung ist. 

Wird mehr Wasser aufgenommen, erfolgt eine vermehrte Ausscheidung über die Nieren und die Wasserbilanz wird somit ausgeglichen. 

• Tägliche Zufuhr (2,6 L):
  • Über die Nahrungsmittel: 900 ml
  • Oxidationswasser: 300 ml
  • Über Getränke: 1400 ml
• Tägliche Ausscheidung (2,6 L):
  • Über die Lungen und die Haut: 900 ml
  • Über den Stuhl: 200 ml
  • Über den Urin: 1500 ml

Grundlagen der Wasserausscheidung

Die Nieren scheiden täglich etwa 1000 mmol gelöste Stoffe (Osmolyte) aus.

Je nach Wasserangebot kann die Urinmenge stark variieren:

• Bei Wassermangel wird der Urin stark konzentriert, sodass nur etwa 0,8 Liter ausgeschieden werden müssen
• Bei Wasserüberschuss wird der Urin stark verdünnt, wodurch bis zu 15 Liter ausgeschieden werden können

Grundlagen der Wasserresorption

1. Wenn Stoffe wie Natrium, Glukose oder Bikarbonat aus dem Tubulus in die Zelle transportiert werden, entsteht ein Konzentrationsunterschied 
2. Durch diesen Unterschied wird Wasser, über spezielle Kanäle (Aquaporine) in die Zelle gezogen 
3. Anschließend werden die Stoffe weiter ins umliegende Gewebe (Interstitium) transportiert
4. Dadurch entsteht erneut ein Unterschied, sodass Wasser weiter nach außen folgt 
5. Zusätzlich kann Wasser auch zwischen den Zellen hindurch zurück in den Körper gelangen

 Tipp

Osmolyte ziehen Wasser nach.

Wasserresorption in den verschiedenen Tubulusabschnitten:

• Unabhängig von der Zufuhr werden täglich 180 l Wasser filtriert
• Die Wasserresorption findet hauptsächlich im proximalen Tubulus und in der absteigenden Henle-Schleife statt (85 %)
• In der aufsteigenden Henle-Schleife und im distalen Konvolut findet keine Wasserresorption statt
• Je nachdem, ob im Körper Wasserüberschuss oder Wassermangel herrscht, erfolgt die Anpassung der resorbierten Wassermenge im Verbindungsstück und im Sammelrohr
• Die Wasserresorption wird durch das antidiuretische Hormon (ADH) reguliert
  • Bei einer hohen Wasserzufuhr ist ADH in geringerer Konzentration vorhanden → wodurch bis zu 10 % der filtrierten Wassermenge ausgeschieden wird
  • Bei einem zu geringen Wasserhaushalt liegt eine antidiuretische Situation vor → Die Wasserresorption wird durch ADH erhöht, sodass die ausgeschiedene Wassermenge über den Urin auf bis zu unter 0,5 % der filtrierten Wassermenge reduziert werden kann

 Merke

Der Wasserbedarf des Körpers wird durch verschiedene Rezeptoren (Druck-, Volumen- und Osmorezeptoren) erfasst. Die Regulation erfolgt anschließend über das Durstgefühl sowie über die Ausscheidung und Rückresorption von Wasser in der Niere.

Dabei spielen Hormone eine zentrale Rolle: Sie werden als Reaktion auf die Signale der Rezeptoren freigesetzt und beeinflussen maßgeblich die Wasserbilanz des Körpers.

Das Durstgefühl setzt bereits bei einem Wasserverlust von etwa 0,5 % des Körpergewichts ein.

Man unterscheidet zwei Formen:

• Osmotischer Durst: entsteht durch einen Flüssigkeitsmangel innerhalb der Zellen
• Hypovolämischer Durst: entsteht durch einen Volumenmangel im Extrazellulärraum

Osmotischer Durst

Die Osmolarität der Extrazellularflüssigkeit wird über Osmorezeptoren im Pfortadersystem und im Hypothalamus überwacht.

• Wassermangel → erhöhte Osmolarität (Hyperosmolarität) → ADH-Ausschüttung ↑ und Durstgefühl ↑
• Wasserüberschuss → verminderte Osmolarität (Hypoosmolarität) → ADH-Ausschüttung ↓ und Durstgefühl ↓

Hypovolämischer Durst

Der hypovolämische Durst tritt auf, wenn es zu einem signifikanten Verlust von Blut oder extrazellulärem Volumen kommt. Es kommt zu folgenden gegenregulatorischen Mechanismen:

• Osmorezeptoren im Hypothalamus halten normalerweise die Osmolarität der Körperflüssigkeiten um 290 mosmol/l konstant
• Flüssigkeiten mit gleicher Osmolarität gelten als isoton
• Im Gegensatz dazu werden Flüssigkeiten mit einer höheren Osmolarität als hyperton bezeichnet und Flüssigkeiten mit einer niedrigeren Osmolarität gelten als hypoton
• Zellmembranen verhalten sich ähnlich wie semipermeable Membranen. Es findet daher eine Flüssigkeitsbewegung statt, um die Osmolaritäten zwischen den einzelnen Kompartimenten anzugleichen. Es gilt: 
  • Hypertone Störung: Erhöhte Konzentration osmotisch aktiver Teilchen im Extrazellulärraum führt zum Austritt von Wasser aus den Zellen und damit zur Zellschrumpfung
  • Hypotone Störung: Eine Verringerung der osmotisch wirksamen Konzentration im Extrazellulärraum erhöht den osmotischen Druck in den Zellen, wodurch Wasser in die Zellen einströmt und diese anschwellen lässt
  • Isotone Störung: Der osmotische Druck bleibt auf beiden Seiten der Membran relativ konstant, sodass keine nennenswerte Wasserbewegung durch die Membran stattfindet 

Dehydratation und Hyperhydratation

Störungen des Wasserhaushalts lassen sich in zwei Gruppen einteilen:

 Definition

Elektrolyte sind Stoffe, die im Körper als geladene Teilchen (Ionen) vorliegen. Ein Beispiel ist Kochsalz, das aus Natrium (Na⁺) und Chlorid (Cl⁻) besteht. Elektrolyte gehören zu den Mineralstoffen und werden hauptsächlich über Nahrung und Getränke aufgenommen.

Neben Natrium und Kalium sind auch Calcium, Magnesium und Phosphat wichtige Elektrolyte. Ihre Konzentration, muss konstant gehalten werden, da sie entscheidend für viele Zellfunktionen ist.

Ein Großteil einiger Elektrolyte befindet sich nicht frei im Körperwasser, sondern ist gespeichert: So liegen etwa 99 % des Kalziums in den Knochen vor. Auch Magnesium ist größtenteils in Knochen und Zellen gespeichert, sodass nur ein kleiner Anteil im Extrazellularraum vorhanden ist.

 Tipp

Abweichungen werden mit folgenden Begriffen beschrieben: 

• Ein Überschuss wird mit „Hyper-“ (z.B. Hypernatriämie)
• Ein Mangel mit „Hypo-“ (z B. Hypokaliämie) 

Überblick 

Natrium

 Info

Natrium (Na⁺) spielt eine zentrale Rolle bei der Regulation des Wasserhaushalts, insbesondere beim Austausch zwischen Intra- und Extrazellulärraum. Zudem ist der Natriumgradient entscheidend für die Entstehung von Aktionspotenzialen und dient als Antrieb für sekundär aktive Transportprozesse.

• Regulation: 
  • Die Natriumkonzentration wird hauptsächlich über das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS) sowie das atriale natriuretische Peptid (ANP) gesteuert
• Funktionen:
  • Regulation des Wasseraustauschs zwischen Intra- und Extrazellulärraum
  • Aufbau des Natriumgradienten
  • Grundlage für die Entstehung von Aktionspotenzialen
  • Antrieb für sekundär aktive Transportprozesse

 Tipp

Klinischer Ausblick: Natriumentgleisung

Störungen der Natriumkonzentration entstehen meist durch Veränderungen im Wasserhaushalt und sind daher häufig Folge einer Verdünnung oder Konzentration des Blutes. Seltener liegen tatsächliche Natriumverluste (z.B. durch Durchfall, Erbrechen oder Diuretika) oder eine erhöhte Natriumzufuhr zugrunde.

Sowohl Hyponatriämie als auch Hypernatriämie können zu neurologischen Symptomen führen. Typisch sind gesteigerte Muskeleigenreflexe und im schweren Verlauf ein erhöhtes Risiko für epileptische Anfälle, da die Anfallsschwelle erniedrigt ist.

Kalium

 Info

Kalium (K⁺) ist das wichtigste osmotisch wirksame Kation im Intrazellulärraum. Es spielt eine zentrale Rolle bei der Entstehung von Aktionspotenzialen und ist zudem an der Regulation des Säure-Basen-Haushalts beteiligt.

• Regulation:
  • Die Kaliumkonzentration wird hauptsächlich über das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS) gesteuert. Dabei fördert Aldosteron indirekt die Ausscheidung von Kalium, indem es die Natriumrückresorption in der Niere steigert
• Funktionen:
  • Einfluss auf das Ruhemembranpotenzial
  • Beteiligung an der Regulation des pH-Wertes

 Tipp

Klinischer Ausblick: Herzrhythmusstörungen

Kaliumstörungen können das Risiko für schwere Herzrhythmusstörungen deutlich erhöhen. Sowohl ein zu niedriger Kaliumspiegel (Hypokaliämie) als auch ein zu hoher Kaliumspiegel (Hyperkaliämie) sind potenziell lebensbedrohlich.

• Eine Hypokaliämie kann z.B. durch starken Durchfall, Erbrechen oder eine intensive Insulintherapie entstehen, da Kalium vermehrt in die Zellen verschoben wird
• Eine Hyperkaliämie tritt häufig bei chronischem Nierenversagen, bei vermehrter Freisetzung von Kalium aus Zellen (z.B. bei Verletzungen oder Hämolyse) oder bei Insulinmangel auf

Je nach Ausprägung können die Beschwerden von Herzstolpern und Herzrasen bis zu schweren Herzrhythmusstörungen oder sogar einem Herzstillstand reichen.

Calcium

 Info

Calcium (Ca²⁺) ist mit einer Gesamtmenge von etwa 1 kg der häufigste Mineralstoff im menschlichen Körper. Der überwiegende Teil (ca. 99 %) liegt dabei in gebundener Form als Calciumphosphat in Knochen und Zähnen vor.

• Regulation:
  • Die Regulation des Calciumhaushalts erfolgt über ein komplexes Zusammenspiel von Parathormon, Calcitriol und Calcitonin 
• Funktionen:
  • Beteiligung an Signalübertragungsprozessen in Zellen (Second Messenger)
  • Förderung der Transmitterfreisetzung an Synapsen
  • Wichtiger Bestandteil der Muskelkontraktion
  • Stabilisierung des Membranpotenzials
  • Mitwirkung an der Blutgerinnung (Faktor IV)
  • Aufbau von Knochen und Zähnen als Calciumphosphat

 Tipp

Klinischer Ausblick: Azidose/Alkalose

Calcium und pH-Wert stehen in engem Zusammenhang, da Calcium und Protonen (H⁺) um Bindungsstellen an Proteinen konkurrieren.

• Bei einer Azidose (erniedrigter pH-Wert, Protonen ↑) wird weniger Calcium an Proteine gebunden, sodass mehr freies Calcium im Blut vorliegt
• Bei einer Alkalose (erhöhter pH-Wert, Protonen ↓) wird dagegen mehr Calcium gebunden, wodurch der Anteil an freiem Calcium sinkt

Magnesium

 Info

Magnesium (Mg²⁺) ist mit einer Gesamtmenge von etwa 20 g der am geringsten vertretene Mineralstoff im menschlichen Körper. Rund 65 % davon sind in gebundener Form in den Knochen gespeichert.

• Regulation:
  • Der Magnesiumhaushalt wird vor allem durch die Aufnahme im Darm und die Rückresorption in der Niere reguliert
• Funktionen:
  • Cofaktor von Enzymen und wichtig für die Signalübertragung
  • Senkung der neuromuskulären Erregbarkeit durch:
    • Hemmung der Acetylcholinfreisetzung
    • Hemmung von Calciumkanälen
  • Beteiligung am Aufbau von Knochen und Zähnen

 Tipp

Klinischer Ausblick: Muskelkrämpfe

Muskelkrämpfe können bei einem Magnesiummangel auftreten. Magnesium wirkt normalerweise als Gegenspieler von Calcium und verhindert eine übermäßige Calciumansammlung in den Zellen.

Bei einem Mangel an Magnesium kommt es zu einer vermehrten Calciumverschiebung in die Zellen, wodurch gleichzeitig eine Hypokalzämie entstehen kann. Sowohl der Magnesiummangel selbst als auch der daraus resultierende Calciummangel führen zu einer erhöhten Erregbarkeit der Muskelzellen.

Dies äußert sich klinisch in Muskelkrämpfen und Tetanie.

Phosphat

 Info

Phosphat (PO₄³⁻) ist mit einer Gesamtmenge von etwa 700 g der zweithäufigste Mineralstoff im menschlichen Körper nach Calcium. Etwa 85 % davon liegen gemeinsam mit Calcium als Calciumphosphat in den Knochen gespeichert vor.

• Regulatuon:
  • Die Regulation des Phosphathaushalts erfolgt über ein komplexes Zusammenspiel von Parathormon, Calcitriol und Calcitonin
• Funktionen:
  • Wichtiger Bestandteil des Energiestoffwechsels (z.B. als Teil von ATP)
  • Aufbau von Knochen und Zähnen zusammen mit Calcium als Calciumphosphat
  • Beteiligung an der Regulation des Säure-Basen-Haushalts (Phosphatpuffer)
  • Steuerung von Enzymaktivitäten durch Phosphorylierung und Dephosphorylierung

Wasserhaushalt

• Unter physiologischen Bedingungen besteht der Körper zu 60 % aus Wasser und zu 40 % aus Feststoffen
• Vom Körperwasser befinden sich wiederum 60 % im Intrazellularraum und 40 % im Extrazellularraum
• Der Extrazellularraum kann weiter unterteilt werden in:
  • 75 % im Interstitium 
  • 20 % im Plasma ´
  • 5 % im Transzellularraum 

Wasserbilanz:

 Merke

Die Wasserbilanz ist ausgeglichen, wenn die tägliche Wasseraufnahme gleich der täglichen Wasserausscheidung ist. 

Wasserausscheidung und Wasserresorption:

• Wasserausscheidung: Die Nieren scheiden täglich etwa 1000 mmol gelöste Stoffe (Osmolyte) aus.
  • Je nach Wasserangebot kann die Urinmenge stark variieren:
    • Bei Wassermangel → Urinmenge ↓
    • Bei Wasserüberschuss → Urinmenge ↑
• Wasserresorption:
  • Transport von Osmolyten (z.B. Na⁺) → Konzentrationsgradient entsteht
  • Wasser folgt passiv über Aquaporine in die Zelle
  • Weitertransport ins Interstitium → Wasser folgt erneut
  • Zusätzlich parazelluläre Rückresorption möglich

Regulation des Wasserhaushaltes:

 Merke

Der Wasserbedarf des Körpers wird durch verschiedene Rezeptoren (Druck-, Volumen- und Osmorezeptoren) erfasst. Die Regulation erfolgt anschließend über das Durstgefühl sowie über die Ausscheidung und Rückresorption von Wasser in der Niere.

Dabei spielen Hormone eine zentrale Rolle: Sie werden als Reaktion auf die Signale der Rezeptoren freigesetzt und beeinflussen maßgeblich die Wasserbilanz des Körpers.

• Das Durstgefühl setzt bereits bei einem Wasserverlust von etwa 0,5 % des Körpergewichts ein
• Man unterscheidet zwei Formen:
  • Osmotischer Durst: entsteht durch einen Flüssigkeitsmangel innerhalb der Zellen
  • Hypovolämischer Durst: entsteht durch einen Volumenmangel im Extrazellulärraum

Störungen des Wasserhaushaltes:

• Störungen des Wasserhaushaltes lassen sich in zwei Gruppen einteilen:

Wichtige Elektrolyte:

Wenn ihr mehr wissen möchtet, empfehlen wir euch die verlinkten Artikel aus der Vorklinik.

• Wasserhaushalt
• NaCl-Haushalt
• Kalium-Haushalt
• Calciumhaushalt
• Phosphat-Haushalt
• Magnesium-Haushalt
• Zusammenfassung der Resorptionsprozesse