Wasserhaushalt

Regulation des Wasserhaushalts

Einleitung zum Wasserhaushalt

Unter physiologischen Bedingungen besteht der Körper zu 60% aus Wasser (42 L) und zu 40% aus Feststoffen.
Vom Körperwasser befinden sich wiederum 60% (26 L) im Intrazellularraum und 40% (16 L) im Extrazellularraum. Der Extrazellularraum kann weiter unterteilt werden in Interstitium mit 75% (11 L), Plasma mit 20% (3-4 L) und Transzellularraum mit 5% (1-2 L). Grundsätzlich nimmt der Wassergehalt mit zunehmendem Alter ab, wobei Frauen aufgrund des höheren Anteils an natürlichem Fettgewebe einen geringeren Wasseranteil aufweisen.

Wasserbilanz:

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: 1.400 ml
Tägliche Ausscheidung (2,6 L):
- Über die Lungen und die Haut: 900 ml
- Über den Stuhl: 200 ml
- Über den Urin: 1.500 ml

Regulation des Wasserhaushalts

Über die Plasmaosmolalität wird ein unausgeglichener oder gestörter Wasserhaushalt im Hypothalamus erkannt. Dies geschieht über spezielle Rezeptoren wie Osmorezeptoren, Pressorezeptoren oder Volumenrezeptoren. So kann über das Durstgefühl die Wasseraufnahme und über die Nieren die Wasserausscheidung reguliert werden.

Osmotischer Durst:

Über die Osmorezeptoren wird die Plasmaosmolalität der Extrazellulärflüssigkeit erfasst und löst folgende Mechanismen aus:

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:

Störungen des Wasserhaushalts

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 als hypoton gelten. 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

Es gibt zwei Arten von Störungen des Wasserhaushalts: solche, die die Osmolarität verändern (hyperton oder hypoton), und solche, die den Wasserhaushalt verändern, ohne die Osmolarität zu verändern (isoton). Innerhalb dieser Kategorien gibt es Dehydratation (Wasserverlust) und Hyperhydratation (Wasserüberschuss).

Tipp
Tipp: Unterschied zwischen Osmolarität und Osmolalität:
Osmolarität: Anzahl der osmotisch aktiven Teilchen pro Volumeneinheit der Lösung (Osm/l)
Osmolalität: Anzahl der osmotisch aktiven Teilchen pro Gewichtseinheit des Lösungsmittels (meistens Wasser) (Osm/kg) ➜ wird insbesondere angewandt, wenn das Volumen des Lösungsmittels z.B. durch Temperatur- oder Druckeinflüsse variabel sein kann

Stofftransport über Epithelien

Einleitung

Wird eine Substanz durch luminale und basolaterale Transportproteine durch die Zelle transportiert, spricht man von transzellulärer Resorption. Findet die Resorption zwischen den Zellen statt, spricht man von parazellulärer Resorption. Dazu ist ein chemischer oder elektrischer Gradient notwendig. Wird H₂O parazellulär resorbiert, können andere Stoffe mit dem entstehenden Wasserstrom folgen (solvent drag). Grundsätzlich kann man zwischen lecken und dichten Epithelien unterscheiden:

Leckes Epithel	Dichtes Epithel
Hohe Anzahl an Transportern Durchlässige Tight junctions Hohe Resorptionskapazität Geringer chemischer Gradient Geringes transepitheliales Potential benötigt Vermehrt im proximalen Tubulus	Geringe Anzahl an Transportern Wenig durchlässige Tight junctions Geringe Resorptionskapazität Hoher chemischer Gradient Hohes transepitheliales Potential benötigt Vermehrt im distalen Tubulus und Sammelrohr

Wasserausscheidung und Wasserresorption

Grundlagen der Wasserausscheidung

Es werden täglich 1000 mmol Osmolyte (osmotisch aktive Stoffe wie z.B. Elektrolyte) über die Nieren ausgeschieden. Da die Nieren in der Lage sind einen konzentrierten Urin, von bis zu 1200 mosmol/kg H₂O, zu produzieren, kann dadurch, z.B. bei Flüssigkeitsmangel (Antidiurese) das auszuscheidende Wasservolumen auf bis zu 0,8 L reduziert werden. Bei Wasserüberschuss kann der Urin bis auf 65 mosmol/kg H₂O stark verdünnt werden, wodurch bis zu 15 L ausgeschieden werden können.

Grundlagen der Wasserresorption

Durch den Transport von Osmolyten wie Na⁺, Glucose, HCO₃^- etc. aus dem Tubuluslumen in die Tubuluszelle entsteht ein osmotischer Gradient (1). Durch den entstehenden osmotischen Gradienten wird Wasser zum Ort der höheren Osmolalität, also in die Tubuluszelle, „gezogen“ (2). Dies geschieht über spezielle Wasserkanäle, die Aquaporine (im proximalen Tubulus: Aquaporine Typ 1). Die Osmolyte werden weiterhin aus der Tubuluszelle in das Interstitium transportiert (3). Hierdurch entstehen ebenfalls osmotische Druckunterschiede, denen das Wasser folgt (4). Ebenso entstehen osmotische Druckunterschiede zwischen Tubuluslumen und Interstitium, weshalb das Wasser auch parazellulär resorbiert werden kann (5).

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.

Antidiuretisches Hormon (ADH)

Antidiuretisches Hormon (ADH) stammt aus dem Hypophysenhinterlappen und wird bei Wassermangel oder erhöhter Osmolarität des Plasmas ausgeschüttet. In den Hauptzellen des Sammelrohrs der Niere werden durch die Bindung von ADH an V2-Rezeptoren Aquaporine vom Typ 2 in die luminale Membran eingebaut. Über die Aquaporine Typ 3 und 4 gelangt das Wasser aus der Zelle in das Interstitium.

Wasserhaushalt

Regulation des Wasserhaushalts

Einleitung zum Wasserhaushalt

Wasserbilanz:

Regulation des Wasserhaushalts

Osmotischer Durst:

Hypovolämischer Durst:

Störungen des Wasserhaushalts

Stofftransport über Epithelien

Einleitung

Wasserausscheidung und Wasserresorption

Grundlagen der Wasserausscheidung

Grundlagen der Wasserresorption

Wasserresorption in den verschiedenen Tubulusabschnitten

Antidiuretisches Hormon (ADH)

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