Wasser- und Elektrolythaushalt Dr. med. Bernhard Schlüter Centrum für Laboratoriumsmedizin Zentrallaboratorium Universitätsklinikum Münster Wintersemester 2015/16 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 1 Ein Fall zum Einstieg Zitiert nach PD Dr. Schettler, Göttingen 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 2 Ein Fall zum Einstieg 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 3 Wasserverteilung im Körper Wassergehalt [% KG] Intrazellulär Frau Säugling 60 50 75 Mann,70 kg, 42 Liter Gesamtkörperwasser Extrazellulär Interstitium Plasma 28 Liter 14 Liter 11 Liter 3 Liter ICF ECF ISF 1 3 2 18.11.2015 Mann : Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin IVF : 1 4 Tägliche Wasserbilanz Aufnahme [l] Abgabe [l] Flüssigkeit 1,0 – 1,5 Niere 1,0 – 1,5 Feste Nahrung 0,7 Haut + Lunge 0,9 Oxidationswasser 0,3 Stuhl 0,1 Summe 2,0 – 2,5 Summe 2,0 – 2,5 Bei Fieber zusätzlicher Wasserverlust 0,5 - 1 Liter je 1° C > 37°C 18.11.2015 Aufnahme [l] ECF [l] Abgabe [l] Umsatz [% ECF] Säugling 0,7 1,4 0,7 50 Erwachsener 2,0 14,0 2,0 16 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 5 Ionenverteilung in Kompartimenten 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 6 Regulationsprinzipien Natrium-Wasser-Haushalt Ziel: Isotonie und Isovolämie in ECF Isotonie Regulation primär über Wasserbilanz Isovolämie Regulation primär über Natriumbilanz Die Systeme sind auf Volumenerhalt optimiert ! 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 7 Osmo- und Volumenregulation 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 8 Serum-Osmolalität Definition der Osmolalität: Gesamtzahl gelöster Teilchen pro kg H2O Einheit: mosmol/kg Na+ Referenzbereich: 280 – 296 Alarmbereiche:< 250 und > 340 Cl- HCO3- Glucose Harnstoff Berechnete S-Osmolalität: 2 x [Na+] + [Glucose] + [Harnstoff] Alle Konzentrationen in mmol/l Glucose: mg/dl : 18 = mmol/l Harnstoff: mg/dl : 6 = mmol/l 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 9 Urin-Osmolalität Einheit: mosmol/kg Referenzbereich: 50 – 1200 Durstversuch 14 h: > 800 Na+ Harnstoff ClK+ NH4+ Berechnete U-Osmolalität: 2 x ([Na+] + [K+] + [NH4+]) + [Harnstoff] + [Glucose] 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin - 10 - 10 Kryoskopische Osmolalitätsmessung ∆ T ~ Anzahl der gelösten Teilchen/kg 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 11 Osmotische Lücke im Serum Definition: Gemessene S-Osmolalität minus berechnete S-Osmolalität Referenzbereich: < 6 mosmol/kg Medizinischer Nutzen: Vergrößerte Lücke Hinweis auf anomale Osmolyte • Intoxikationen (z.B. Ethanol, Methanol) • Lactatazidose • Ketoazidose • Mannit-Infusion Beispiel: Blut-Ethanolgehalt von 1g/kg (= 1 Promille) S-Osmolalität und osmotische Lücke ↑ um 22 mosmol/kg 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 12 - 12 - Osmotische Lücke : Beispiele Normalzustand berechnet gemessen Hyperosmolares diabetisches Koma Glucose Harnstoff Osmotische Lücke berechnet gemessen Ethanolintoxikation berechnet gemessen Pseudohyponatriämie (Hyperlipidämie, Hyperproteinämie) berechnet gemessen 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 13 - 13 - Volumenänderungen der ECF Hypohydratation Hyperhydratation Durst Ödeme Tachykardie Gewichtszunahme RR-Abfall Dyspnoe Oligurie (bei normaler Nierenfunktion) Lungenödem Bildquelle: Medicoconsult 18.11.2015 Bildquelle: Wkipedia Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 14 Störungen im Natrium- und Wasserhaushalt ECF-Änderung Tonizität Hypohydratation isoton = = hypoton ↓ ↑ hyperton ↑ ↓ isoton = = hypoton ↓ ↑ hyperton ↑ ↓ Hyperhydratation 18.11.2015 S-Natrium S-Osmo MCV Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin Hämatokrit Serumeiweiß ↑ ↓ 15 Hyponatriämie • S-Natrium < 135 mmol/l – schwer < 125 mmol/l • Häufig – 1-2 % der Krankenhauspatienten betroffen • Klinik: – meist asymptomatisch – MER herabgesetzt, Lethargie, Orientierungslosigkeit, Adynamie, Appetitverlust, evtl. Krampfanfälle 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 16 Hypoosmolare Hyponatriämie S- Na+ < 135 mmol/l; S-Osmo < 280 mosmol/kg 1. Körperbestand an Wasser ↑↑ und an Natrium ↑ Hypotone Hyperhydratation, Dilutionshyponatriämie Ödeme, Gewicht ↑, ECFV↑ Effektives arterielles Blutvolumen ↓ osmotische ADH-Sekretion ↑ Barorezeptoren aktivieren RAAS, nicht- Extrarenal: Herzinsuffizienz Leberzirrhose Nephrotisches Syndrom Renal: Akute und chronische Niereninsuffizienz U-Natrium < 20 mmol/l U-Natrium > 20 mmol/l 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 17 Dritter Raum: Beispiel Aszites 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 18 Hypoosmolare Hyponatriämie S- Na+ < 135 mmol/l; S-Osmo < 280 mosmol/kg 2. Körperbestand an Natrium ↓↓ und an Wasser↓ Hypotone Hypohydratation Volumenmangel, RR ↓, ECFV↓ ECFV ↓ nicht-osmotische ADH-Sekretion ↑ Extrarenal: Diarrhoe, Erbrechen Verbrennung, Trauma Pankreatitis, Peritonitis, Ileus Renal: Diuretika, Salzverlustniere, Mineralocorticoidmangel U-Natrium < 20 mmol/l U-Osmolalität hyperton U-Natrium > 20 mmol/l 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 19 Hypoosmolare Hyponatriämie S- Na+ < 135 mmol/l; S-Osmo < 280 mosmol/kg 3. Körperbestand an Natrium normal und an Wasser (↑) Normale Hydratation bis mäßige Hyperhydratation Ø Ödeme, ECFV (↑) ADH-Sekretion ↑ oder ADH-Wirkung ↑ SIADH (Syndrom der inadäquatem ADH-Sekretion, Schwartz-Bartter-Syndrom) Endokrin: Glucocorticoidmangel, Hypothyreose Psychogen: Schmerz, Stress, Psychogene Polydipsie Medikamente: Morphin, Antidepressiva, Indomethacin, Carbamazepin u.a. Varia: Paraneoplastisch Pneumonie, ZNSStörungen U-Natrium > 20 mmol/l U-Osmolalität inadäquat hoch (> 300 mosmol/kg) 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 20 Isoosmolare Hyponatriämie = Pseudohyponatriämie S- Na+ < 135 mmol/l; S-Osmo 280 -296 mosmol/kg • • • • [Na+] im Serumwasser normal [Na+] im Gesamtserum erniedrigt Auftreten bei Hyperlipidämie / Hyperproteinämie Unterschied messtechnisch begründet Bildquelle: derangedphysiology.com 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 21 Flammenphotometer 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 22 Ionenselektive Elektrode (ISE) • Potentialdifferenz ~ log der Ionenkonzentration in der Probe • Direkte ISE (ohne Probenverdünnung) unabhängig von Lipid / Proteinkonzentration 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 23 Hyperosmolare Hyponatriämie S- Na+ < 135 mmol/l; S-Osmo > 296 mosmol/kg Körperbestand an Na+ ↓ und an Wasser↓ Hypertone Hypohydratation Volumenmangel vorzugsweise intrazellulär, RR (↓), ECFV↓ Nicht-Natrium Osmolyte ↑ Hyperglykämie Entgleister Diabetes mellitus osmotische Diurese Iatrogen Übermäßige Glucoseinfusion Mannit-Infusion (Hirndruckbehandlung) U-Natrium > 20 mmol/l U-Osmolalität hyperton 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 24 Hypernatriämie • S-Natrium > 145 mmol/l – schwer > 160 mmol/l • Seltener – 0,2 -0,3 % der Krankenhauspatienten betroffen • Klinik: – Zelluläre Dehydratation führt zu neurologischer Symptomatik – MER gesteigert, Ruhelosigkeit, Muskelzittern, Krämpfe, Koma, evtl. cerebrale Blutung – Hohe Mortalität bei schwerer Form 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 25 Hypernatriämie Körperbestand an Natrium Niedrig Normal Hoch Hypertone Hypohydratation Hypertone Hyperhydratation H2O-Verlust > Na+ -Verlust H2O-Verlust Renal: Osmotische Diurese Extrarenal: Durchfälle Massives Schwitzen Renal: Diabetes insipidus centralis / renalis < 20 mmol/l variabel hyperton variabel Na+ und H2O-Zufuhr Extrarenal: Haut/ Atemwege Iatrogen: Zufuhr hypertoner Na+Lösungen, hypertone Dialyse Endokrin: Primärer Hyperaldosteronismus U-Natrium > 20 mmol/l > 20 mmol/l U-Osmolalität Iso-/hypoton 18.11.2015 hyperton Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin Iso- oder hyperton 26 Beispiel Diabetes insipidus 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 27 Kalium 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 28 - 28 - Symptome der Dyskaliämie Funktion Hypokaliämie Hyperkaliämie Neurologisch Schwäche, Hyporeflexie, Apathie, Somnolenz Hypo/Areflexie, Parästhesien, Schwäche, Lähmung Kardial Arrhythmien, Extrasystolen Bradykardie, Kammerflimmern, Asystolie Gastrointestinal Obstipation, Ileus Erbrechen, Koliken, Diarrhoe Renal Tubulopathie, renaler Diabetes insipidus je schneller die Entwicklung der Dyskaliämie, umso stärker die Symptomatik ! chronische Dyskaliämien oft symptomarm! 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 29 EKG-Veränderungen bei Dyskaliämie Normokaliämie 18.11.2015 Hypokaliämie Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin Hyperkaliämie 30 Ursachen der Hypokaliämie + H Niedrige Zufuhr + K+ + K + K + K Glucose + Insulin Alkalose renale Verluste • Diuretika • polyurisches NV + K Aldosteron↑ U-Kalium > 20 mmol/l 18.11.2015 +K K Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin + K + + K K + K gastrointestinale Verluste • Laxantien • Diarrhoe • Erbrechen U-Kalium < 20 mmol/l 31 Ursachen der Hyperkaliämie DD: Pseudohyperkaliämie In vitro Hämolyse + K K+ Azidose Diabetisches Koma 18.11.2015 K+ K+ + Kaliumsparende Diuretika Anurie Chron. Niereninsuffizienz K+ K+ ↑ H Hohe Zufuhr K+ K+ K+ Zell-/Gewebstod i.v. K-Infusion Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin Aldosteronmangel 32 Calcium S-Calcium 50 % frei (biologisch aktiv) 50 % komplexgebunden 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 33 Klinik der Calciumstörungen Hypocalciämie Hypercalciämie Polyurie Knochenmineralisation ↓ Nephrocalcinose, Harnsteine Katarakt GIT Ulcera, Obstipation Herzrhythmusstörungen, QT ↑ Hypertonie, Rhythmusstörungen, QT ↓ Übererregbarkeit, Tetanie Muskelschwäche, Psychose, Somnolenz Krise (> 3,5 mmol/l): akute Lebensgefahr Koma, Nierenversagen, Asystolie 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 34 Ursachen der Hypocalciämie Nekrosen (Phosphatkomplexe ) PTH-Mangel Malabsorption Alkoholismus ↑ ↑ HCO3CaHCO3+ Ca2+ ↑ ↑ pH 2+ Ca + Protein 2+ Ca 18.11.2015 Langsame Absorption Vitamin D ↓ Schleifendiuretika Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 35 Ursachen der Hypercalciämie Primärer HPT ↑ ↑ pH ↓ 2+ Ca + Protein ↓ 2+ Ca ↑ Absorption PTHrP ↑ Nierenversagen Thiaziddiuretika 18.11.2015 Hohes Ca2+ Tumor Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin Vitamin D ↑ 36 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit ! 18.11.2015 Schlüter © UKM Centrum für Laboratoriumsmedizin 37
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