Blutdruck, Wasserhaushalt, Säure-Basen-Status


Osmolalität und Flüssigkeitsvolumina


 
© H. Hinghofer-Szalkay

Dehydrierung: ὕδωρ = Wasser ("Entwässerung")
gyrus cinguli: γύρος = Biegung, Runde, Saum (Windung), cingulum = Gürtel
hyperton: ὑπέρ = über (hinaus), τόνος = (An)spannung
Hypovolämie: ὑπό = unter, volumen = Krümmung, αἷμα = Blut
Osmoregulation: ὠσμός = Antrieb, Stoß, Eindringen; regula = Maßstab, Regel
Tomographie: τομή = Schnitt, γράφειν graphein ‚schreiben


Bis auf wenige Ausnahmen sind die Körperflüssigkeiten osmotisch ausgewogen, d.h. "isoton" (rund 0,3 Osm/l) - entsprechend einer "physiologischen Kochsalzlösung" (0,9%ig, d.h. 9 g NaCl/l). Zellmembranen sind ausreichend wasserdurchlässig, um allenfalls auftretende intra-extrazelluläre Unterschiede der osmotischen Konzentration durch Osmose (Wasserdiffusion) weitgehend auszugleichen.

Die osmotische Konzentration ist wichtig, da von ihr das (normalerweise optimale) Milieu für biochemische und zellphysiologische Vorgänge abhängt. Sie wird daher sehr genau reguliert; das Zentrum dafür ist der Hypothalamus, der über neuronale und humorale Zugriffsmöglichkeiten verfügt, die Osmolalität - wenn nötig - zu korrigieren. Ansatzpunkte für diese Regulation sind einerseits die Aufnahme, andererseits die Ausscheidung von Wasser und Salz - also Durstempfinden, eventuell Salzappetit, und Nierenfunktion.

Dehydration bedeutet zu geringe, Hyperhydration erhöhte Flüssigkeitsmenge. Meist meint man damit den Zustand des Extrazellulärraums (liegt eine intrazelluläre Veränderung vor, so sagt man das dazu). Hydrationsänderungen können isoton, hypoton, oder hyperton sein. Immer bewegt sich das Wasser über Zellmembran-Grenzen auf die Seite der höheren Konzentration der gelösten Stoffe (Osmose); für jede dieser Störungen gibt es charakteristische klinische Beispiele.

Der Normbereich der Osmolalität ist eng, etwa zwischen 280 und 295 mOsm (entsprechend einer Natriumkonzentration um die 145 mM). Sekretion und Blutspiegel von Vasopressin ändern sich mit der Osmolalität; unter ≈280 mOsm betragen sie praktisch Null, darüber steigen sie an, und über ≈290 mOsm beginnt zusätzlich Durstgefühl zu wirken (Aufnehmen von Wasser).


Osmose, Osmolarität, Osmometrie Wasserbilanz und Kompartimente Volumenregulation Osmoregulation Dehydration Vasopressin
 


>Abbildung: Osmose
Nach einer Vorlage in arlenward.com

Lösungsmittel (Wasser) diffundiert durch (Zell-) Membran - nicht so gelöste Teilchen (grün). Wird dieser Durchtritt behindert, baut sich ein osmotischer Druck auf

  Osmose ist eine Sonderform der Diffusion, nämlich die eines Lösungsmittels: Stehen sich zwei unterschiedlich konzentrierte Lösungen gegenüber, so diffundiert das Lösungsmittel (im Körper: Wasser) dorthin, wo es weniger konzentriert ist (und die gelösten Teilchen stärker konzentriert sind).

Die Konzentration gelöster (osmotisch wirksamer) Substanzen wird in Osmol angegeben
(Osmol = Mol mal Zahl der Teilchen, in das ein Molekül zerfällt, wenn es in Lösung geht). Ein Tausendstel Osmol ist ein milli-Osmol (mOsm). Blutplasma weist eine Osmolarität von etwa 290 mOsm/l auf.
 
Osmolalität bedeutet Konzentration gelöster Teilchen (Osmol) pro Kilogramm Wasser

Osmolarität bedeutet Osmol pro Liter Lösung
 
Gelöste Teilchen (z.B. Natrium- und Chloridonen) können Zellmembranen schwerer durchdringen als das Lösungsmittel Wasser - dieses tritt bevorzugt durch die Membran (Aquaporine), entsprechend seinem Konzentrationsgefälle (Osmose).

Die Osmolalität des Blutplasmas hängt im Wesentlichen von der Konzentration folgender 5 Substanzen ab:

    Natrium (≈140 mM)

    Chlorid (≈105 mM)

    Bikarbonat (≈25 mM)

    Glukose (≈5 mM)

    Harnstoff (≈5 mM)

Treten im Plasma weitere Stoffe in nennenswerter osmotischer Konzentration auf, dann ist die gemessene Osmolalität größer als die Summe der Anteile dieser fünf Komponenten ("osmotische Lücke").

Osmometrie ermittelt den Betrag der Osmolalität mittels Verfahren, die

  den Gefrierpunkt (Gefrierpunktserniedrigung plasmaisotoner Körperflüssigkeiten: 0,56°C) oder

  den Dampfdruck der Lösung (Osmolalität proportional Dampfdruckerhöhung) - beide sind von der Osmolalität abhängig, oder

  direkt mit einer Membran ermitteln (umständlich, im klinischen Labor nicht üblich).

Wassermangel äußert sich in einer Zunahme der Natriumkonzentration und der Osmolalität im Blutplasma - und umgekehrt. Da Flüssigkeitsvolumina (in und außerhalb von Zellen) über Salzkonzentrationen reguliert werden, hilft die Osmometrie an Blut- oder Harnproben bei der Diagnostik von Störungen des Salz-Wasser-Haushalts.
  Insbesondere bei bewusstlosen oder verwirrten Patienten ist die Kontrolle des Wassergehalts (des Hydrationszustandes) notwendig.

Die Osmolalität der extrazellulären Flüssigkeit bestimmt die Wanderung von Wasser durch die Zellmembranen - unabhängig vom extrazellulären Volumen:


Nach einer Vorlage bei R. TannerThies: Physiology - An Illustrated Review. Thieme 2011

 
  Bei isotonen Veränderungen des extrazellulären Volumens (Hyper- oder Hypohydration) liegt kein Unterschied zwischen intra- und extrazellulärer Osmolalität vor, es kommt zu keiner Netto-Bewegung von Wasser durch die Zellmembranen, das Volumen der Zellen (Intrazellulärvolumen) bleibt unverändert.

    Nimmt z.B. die extrazelluläre Natriumkonzentration ab (hypotone Störung: [Na+] < 136 mM), dringt Wasser osmotisch in die Zelle ein (die ja jetzt relativ hyperton ist), es kommt zu Zellschwellung (Zellödem), was Kopfschmerzen, Verwirrtheit, Übelkeit und Muskelkrämpfe bedingen kann. Bei hypotoner Hyperhydration ("Wasservergiftung") nimmt sowohl das Extra- als auch das Intrazellulärvolumen zu.

    Bei hypertoner Störung passiert das Gegenteil: Wasser verlässt die Zellen, diese schrumpfen ("zelluläre Exsikkose"), Unruhe, Fieber, Durst können die Folge sein. Bei hypertoner Dehydration ("Durstexsikkose") kommt es durch Wasserdefizit (Ausscheidung > Nachschub) zunächst zu Kontraktion des Extrazellulärraums, und die Hyperosmolalität (erhöhte Salzkonzentration) zieht Wasser aus den Zellen.
 

<Abbildung: Osmotischer Ausgleich bei De- oder Hyperhydration
Nach: Thews / Mutschler / Vaupel: Anatomie, Physiologie, Pathophysiologie des Menschen, WVG 1982

Dehydration : Abnahme, Hyperhydration: Zunahme des extrazellulären Volumens. Das Bild zeigt Formen (iso-, hyper- oder hypoton), mögliche Ursachen und resultierende Flüssigkeitsbewegung durch die Zellmembran


Meerwasser hat eine 3-4mal höhere Kochsalzkonzentration (≈30 g/l) als extrazelluläre Flüssigkeit (≈8 g/l). Trinkt man derart konzentrierte Salzlösung ohne Zusatz von Wasser, ist die Konzentrationsfähigkeit der menschlichen Niere überfordert (Harnstoff ist ein wichtiges "Harnfixum", das renal ausgeschieden werden muss und einen wesentlichen Teil der Osmolalität des Harns ausmacht).

Trinkt eine Person Meerwasser, ergibt sich zunächst (vorausgesetzt, man startet im euhydrierten Zustand) eine hypertone Hyperhydration. Das überschüssige Kochsalz kann von der Niere nur unter Verbrauch von Wasser ausgeschieden werden, sodass sich rasch eine hypertone Dehydration einstellt.

Bei Wassermangel in einer entsprechenden Notsituation (lost at sea) nehmen daher extrazelluläres und Blutvolumen ab, lebensbedrohliches Kreislaufversagen kann sich einstellen. Nur bei spezieller Langzeitadaptation (Wüstentiere) ist der Organismus in der Lage, mit derart hypertonen Bedingungen zurechtzukommen (besonders stark ausgeprägtes Nierenmark mit höher entwickelter Fähigkeit zu osmotischer Gegenstrom-Multiplikation und Bildung hochkonzentrierten Harns).

 
Infusionslösungen
: Die osmotische Wirkung ist durch die Konzentration gelöster Teilchen bestimmt. ≈95% der Osmolarität in Körperflüssigkeiten stammt von Salzen (Elektrolyten).
  Isotone Glukoselösung wirkt stark hypoton, da Glukose rasch von den Zellen aufgenommen wird und so aus dem Extrazellulärraum verschwindet.

  Das extrazelluläre Volumen spielt eine direkte Rolle für die Kreislauffunktion: Durch Flüssigkeitsaustausch über die Kapillarwände sind extrazelluläres (interstitielles) und Plasmavolumen und damit auch Blutvolumen direkt voneinander abhängig. So führt z.B. Salzverlust (Beispiel Versagen der Nebennierenrinde → Aldosteronmangel → Kochsalzverlust → Hypovolämie → geringer venöser Rückstrom → reduzierte kardiale Vorlast → herabgesetztes Herzzeitvolumen) zu Problemen, den arteriellen Blutdruck aufrechtzuerhalten, damit zu Kreislauflabilität und schließlich Kreislaufversagen, das unbehandelt zum Tode führt (Mb. Addison).

Die Osmolalität der Körperflüssigkeiten beträgt um die 290 mOsm/kg und schwankt normalerweise nicht mehr als 2-3%; bei Abweichungen um 1% (3 mOsm/kg) setzt die Osmoregulation ein und gleicht die Störung durch Ausscheidung verdünnten oder konzentrierten Harns, und evt. Wasserzufuhr, aus.

Alkohol hemmt den Vasopressinmechanismus, führt zu Wasserverlust und zu starker (bis 20%) Zunahme der Osmolalität in den Körperflüssigkeiten ("Kater"). Erst mit vollständigem Abbau des Alkohols kehrt die Osmolalität in den Normalbereich zurück.

Schweiß besteht zu 99% aus Wasser, enthält ≈50 mM/l Natrium und Chlorid, 5 mM/l Kalium, geringe Mengen Harnstoff, Laktat, Magnesium u.a., und ist hypoton (35% der Osmolalität von Blutplasma). Beim Schwitzen geht vorwiegend Wasser, aber auch Salz verloren. Die Körperflüssigkeiten werden hyperton, die Zellen verlieren infolge Osmose Wasser, Osmorezeptoren lösen Durst und Vasopressinfreisetzung aus.




 
 
>Abbildung: Aktivität in Hypothalamus und Großhirnrinde und Durstgefühl bei wechselnder Plasmaosmolalität
Nach: Bourque CW, Central mechanisms of osmosensation and systemic osmoregulation. Nature Reviews Neuroscience 2008; 9: 519-31

Dargestellt ist die Hirnaktivität (ermittelt über den Sauerstoffverbrauch: MRI-BOLD, Magnetic resonance imaging / Blood-oxygen-level dependent contrast imaging) im vorderen gyrus cinguli (ACC, anterior cingulate cortex) und der lamina terminalis sowie das auftretende Durstempfinden (Skala rechts oben) bei wechselnder Plasmaosmolalität. Diese wurde durch i.v.-Infusion einer hypertonen Kochsalzlösung gesteigert; anschließend wurde das Durstempfinden (blaue Kurve oben) bei gleich bleibend hoher Osmolalität (rote Kurve) durch zweimaliges Trinken von Wasser gesenkt (Pfeile rechts)

Es zeigt sich, dass die Aktivität der osmosensiblen Zone im organum vasculosum der lamina terminalis (BOLD-Signal unten:
Kurve lamina terminalis) solange erhöht ist, solange die Osmolalität hoch bleibt. Die Aktivität der Rindenareale (Kurve ACC) korreliert hingegen eher mit dem Durstempfinden

MRI: Bildgebendes Verfahren zur Darstellung von Struktur und Funktion von Geweben und Organen    BOLD: Abhängigkeit des Bildsignals vom Sauerstoffgehalt in den Erythrozyten


Der Mensch besteht  mindestens zur Hälfte aus Wasser - Frauen zu ≈50%, Männer zu ≈60% (der Fettanteil am Körpergewicht ist bei Frauen im Schnitt höher als bei Männern).

Der Flüssigkeitsanteil an der Körpermasse nimmt mit zunehmendem Alter ab; Neugeborene bestehen zu ≈75% aus Wasser.

Eine erwachsene Person setzt jeden Tag ≈3,5% seines Körpergewichts (≈2,5 l/d) an Wasser (Säugling: ≈10%) mit seiner Umgebung um:
 
  Aufnahme: 2,2 l/d per os, 0,3 l/d Oxidationswasser;

  Abgabe: Urin 1,5 l/d, Wasserverlust über Atmung und Haut 0,85 l/d, mit dem Stuhl 0,15 l/d

(gerundete Mittelwerte, können im Einzelfall stark unterschiedlich sein, z.B. bei starkem Schwitzen kann der Wasserverlust über die Haut mehrere l/d betragen).
 
 
  Die tägliche Wasseraufnahme beträgt beim Erwachsenen etwa 2-3 Liter, stark abhängig von Begleitumständen. Bei durchschnittlicher Ernährung fallen ≈600 mOsmol harnpflichtige Substanzen an. Da die Niere des Menschen auf maximal ≈1200 mOsm konzentrieren kann, werden für die Ausscheidung dieser osmotischen Last mindestens 0,5 Liter Harn benötigt.

     Eine solche maximale Konzentrierung (negative Freiwasserclearance) erfolgt nur bei Wassermangel (Durstzustand). Als Freiwasserclearance bezeichnet man diejenige Plasmamenge, die (pro Zeiteinheit) als reines Wasser (also ohne gelöste Stoffe) ausgeschieden wird. Bei hypotonem Harn ergibt sich ein positiver, bei hypertonem ein negativer Betrag der Freiwasserclearance.

     Ist der 24-Stunden-Harn blutisoton, wird Wasser weder eingespart noch zusätzlich ausgeschieden (keine Freiwasserclearance).

     Ist der Harn hypoton, besteht eine positive Wasserclearance (z.B. infolge Zufuhr einer Wassermenge, die zur Erhaltung des osmotischen Gleichgewichts nicht nötig wäre - exzessives Trinken; sie kann im Fall eines voll ausgebildeten Diabetes insipidus bis ≈20 l/d betragen).
 

            Zum Wasseranteil am Körpergewicht s. auch dort.
 
Das Körperwasser (kann über Bestimmung des Verteilungsraums von schwerem Wasser oder anderen zellmembrangängigen Indikatoren ermittelt werden) ist folgendermaßen auf die Kompartimente verteilt:
 
  Intrazellulär ≈60%

  Extrazellulär ≈40%, bestehend aus:

  interstitiell (extravasale Gewebespalten) ≈30%

  Blutplasma (intravasal) 6-8%

  transzellulär ('third space', anatomisch begrenzte extravasale Flüssigkeitsräume), z.B. Pleura-, Perikardial-, Peritoneal-, Liquorraum: 3-4%
 


 
Die Steuerung von Flüssigkeitsmengen (Volumenregulation) und deren osmotischer Konzentration (Osmoregulation) ist voneinander eher unabhängig und erfolgt über verschiedene Mechanismen:
  

Volumenregulation
Osmoregulation
Kontrollierte Variable
effektives Blutvolumen Plasma-Osmolalität
Regulierte Variable Natriumausscheidung
Durst → Trinken

Harn-Osmolalität
Sensoren
vas afferens, Karotissinus, Vorhofrezeptoren

Osmorezeptoren im Hypothalamus
Effektoren
Sympathikus

Renin-Angiotensin-Aldosteron-System

Atriopeptide

Druckdiurese

Vasopressin-Adiuretin

Durstempfinden

Nach Kuhlmann, Nephrologie, Thieme 2003



 
 
>Abbildung: Osmotische Schwellen für Vasopressinausschüttung und Durst
Nach: Robertson GL, Vaptans for the treatment of hyponatremia. Nature Rev Endocrinol 2011; 7: 151-61

Im physiologischen Regulationsbereich (um 140 mM Natriumspiegel) reagiert die Vasopressinsekretion empfindlich auf Änderung der Plasmaosmolalität (Gegenregulation durch Wasserausscheidung). Die Durstschwelle liegt etwa bei diesem Punkt, intensiv wird das Durstgefühl erst ab Natriumwerten über ≈145 mM  -- vgl. Abbildung links

  Die Einstellung der Flüssigkeitsvolumina (und damit des Salzgehalts) im Körper ist mit der Osmoregulation verknüpft. Eine bestimmte osmotische Konzentration (Osmolalität: Osmol / kg Wasser) in einer Körperflüssigkeit bedeutet, dass sie eine entsprechende Menge osmotisch wirksamer (gelöster) Stoffe pro Volumeneinheit enthält.

Hauptsächlich sind dies Salze - in der extrazellulären Flüssigkeit (und im Blutplasma) in erster Linie Kochsalz (NaCl).

 

<Abbildung: Vasopressinantwort auf Osmolalitätsänderung
Kombiniert nach Robertson GL, Aycinena P, Zerbe RL. Neurogenic disorders of osmoregulation. Am J Med 1982; 72: 339-53; und Rose DB. Clinical physiology of acid-base and electrolyte disorders. 4th ed. New York: McGraw-Hill 1994

Links: Die Plasmaosmolalität gesunder Probanden wurde über Veränderung des Hydrierungszustandes beeinflusst (vgl. Abb. rechts). Die Durstschwelle liegt höher als die Vasopressinschwelle

Rechts: Das osmoregulatorische Verhalten hängt vom Kreislaufzustand ab. Die Zahlen in den Kreisen geben Änderungen von Blutvolumen bzw. Blutdruck an (N = normovolämisch, normoton). Die Vasopressinantwort (hier linear dargestellt) ist sowohl in Lage als auch Empfindlichkeit (Steilheit der Kenngeraden) kreislaufabhängig


  Wenn Volumenmangel im Kreislauf und eine Reduktion des Vorhofdrucks zu einer Abnahme des Blutdrucks führen, so löst dies über den Baroreflex vermehrte Freisetzung von Vasopressin (AVP) aus dem Hypothalamus aus. Der Vasopressinspiegel schwankt (bei gleichbleibender Osmolarität) mit dem linksatrialen Druck.

  Zusätzlich regt ein reduziertes effektives Blutvolumen in den granulären Zellen des juxtaglomerulären Apparats (macula densa) vermehrte Reninfreisetzung an, sodass Angiotensin II entsteht. Dieses wirkt auf Rezeptoren im Gehirn (organum vasculosum laminae terminalis, subfornikales Organ), was wiederum Vasopressinausschüttung zur Folge hat.
 

>Abbildung: Vasopressin-Ansprechcharakteristik und Durstschwelle als Funktion der Plasmaosmolalität bei prägraviden (grün) und Frauen am Ende des 3. Schwangerschaftsmonats (rot)
Nach Daten bei Davison JM, Shiells EA, Philips PR, Lindheimer MD. Serial evaluation of vasopressin release and thirst in human pregnancy. J Clin Invest 1988; 81: 798–806

Der Anstieg des Vasopressinspiegels beginnt um ca. 8 mOsm früher, die Durstschwelle sinkt um etwa 10 mOsm - die Osmolalität der Körperflüssigkeiten sinkt um ≈3%

  Die osmotische Regulationsschwelle ist in folgenden Situationen erniedrigt:

  Volumenmangel (geringere Reizung kardiopulmonärer Rezeptoren)

  2. Zyklusphase der Frau

  Schwangerschaft (hormonelle Effekte auf Osmorezeptoren; >Abbildung)

Die osmotische Regulationsschwelle ist erhöht

  bei Hypervolämie (über den Input von kardiopulmonären / arteriellen Barorezeptoren).
 
Osmorezeptoren im Hypothalamus steuern einerseits das Durstempfinden (Wasseraufnahme), andererseits die Vasopressinfreisetzung (Wasserresorption). Beides wirkt sich auf die Ausscheidung von freiem (osmotisch ungebundenem) Wasser aus.

Inwieweit "Salzhunger" (salt craving) beim Menschen eine physiologische Rolle spielt ist unklar.
 

<Abbildung: Barorezeptorischer Einfluss auf Vasopresinausschüttung
Nach: Koeppen & Stanton: Berne and Levy's Physiology, 6th ed. Mosby 2008

Volumenverlust / niedriger Blutdruck führen zu Vasopressinausschüttung und damit Konservierung von Körperwasser    Zum Vasomotorenzentrum s. dort

Der (theoretisch mögliche) osmotische Druck, der sich bei Gegenüberstellung von reinem Wasser und Körperflüssigkeit (z.B. Blutserum) an einer perfekten semipermeablen Membran ergibt, beträgt ≈750 kPa (7,5 bar). Es sind also beträchtliche Kräfte, die für osmotischen Druckausgleich z.B. entlang der Zellmembranen sorgen, sollte die Osmolalität auf beiden Seiten nicht gleich sein. Im Nierenmark, wo Hypertonizität bis zum ≈4-fachen der Osmolalität besteht, sind die Kräfte noch größer.



 
Dehydration: Verliert der Körper Wasser (z.B. durch starken Schweißverlust), ist die Frage, wie sich die osmotischen Konzentrationen (Tonizitäten) intra- und extrazellulär einstellen:

  Hypertone Dehydration - extrazelluläre Hypertonie bei (zunächst) intrazellulärer Normotonie. Diese Form der Dehydration entsteht durch Verlust von Wasser, z.B. bei Fieber bzw. intensivem Schwitzen ohne entasprechende Wasserzufuhr (Schweiß ist hypoton). Normalerweise führt Durst zur Aufnahme einer entsprechenden Wassermenge; wenn nicht, muss bewusst getrunken oder das fehlende Wasser per infusionem zugeführt werden.

  Isotone Dehydration - z.B. bei Durchfall oder Erbrechen: Die Osmolalität des Extrazellularraums bleibt gleich, da die verlorene Flüssigkeit isoton ist. Zufuhr salzhaltiger Flüssigkeit ist angesagt.

  Hypotone Dehydration - infolge Salzverlust, z.B. wenn nach starkem Schwitzen nur Wasser getrunken wird. Mineralwasser kann das fehlende Salz liefern, überschüssiges Wasser wird von den Nieren rasch ausgeschieden.
 
Als Folge der osmotischen Druckgradienten bewegt sich Wasser durch die Zellmembranen (Osmose - z.B. bei hypertoner Dehydration aus den Zellen in das Interstitium, es erfolgt ein Ausgleich mit Zunahme des extrazellulären Volumens - was für Blutvolumen und Kreislauf gut ist). Nimmt die osmotische Konzentration der Körperflüssigkeiten zu, entsteht Durstgefühl; die nachfolgende Wasseraufnahme korrigiert die Hypertonizität und die Dehydration.

Bei Hyperhydration laufen die Mechanismen umgekehrt ab. Ziel der vom Hypothalamus ausgehenden Regelungen ist eine Normalisierung von Osmolalitäten und Flüssigkeitsvolumina.

Die
hypothalamische Regulierung der Osmolalität erfolgt sehr exakt. Sie stabilisiert Salz- und Wasserhaushalt, intra- und extrazelluläres Volumen, Blutvolumen und damit Kreislauffunktion. Dieser Mechanismus baut auf der Tatsache auf, dass die Zellmembranen in erster Näherung semipermeablen Membranen entsprechen und hier aus diesem Grund das Phänomen der Osmose genützt werden kann.

Moleküle nehmen einen bestimmten Raum in Anspruch, ein Raumteil kann nicht von zwei Molekülen gleichzeitig besetzt sein. Mit der Zahl gelöster Moleküle sinkt die Zahl der Lösungsmittel- (z.B. H2O-) moleküle.

 

>Abbildung: Osmotische Toleranzgrenzen
Aus: Praktische Physiologie

Osmolalität (oben) und Natriumkonzentration (unten) im Blutplasma geben Hinweise auf Wasserintoxikation (links) oder Dehydrierung (rechts)



  Vasopressin (antidiuretisches Hormon, ADH), ein im Hypophysenhinterlappen zwischengespeichertes Peptidhormon des Hypothalamus, beeinflusst durch seine "Wassersparwirkung" den Flüssigkeitshaushalt.

In der Niere fördert Vasopressin die Rückresorption von Wasser - beim Erwachsenen macht diese Wirkung ca. 1 Liter pro Stunde (!) aus.



Der Mechanismus funktioniert über
Transportsysteme im Tubulus- und Sammelrohrsystem. V2-Rezeptoren und Aquaporin-2 ermöglichen die Wasser-Rückresorption.
 

<Abbildung: Rückkopplungskreise bei der Kontrolle der Osmolarität
Nach: Boron / Boulpaep, Medical Physiology, 1st ed. Saunders 2003

AVP, Vasopressin    OVLT, organum vasculosum laminae terminalis    PVN, paraventrikulärer Kern    SFO, subfornikales Organ    SON, nucl. supraopticus des Hypothalamus
  Vasopressin (ADH, Adiuretin)
Plasma > Serum
0,5-5 pM/l (1 pM = 0,4 mU = 1,1 ng)
Abhängig von Plasma-Osmolalität: Bei ≤280 mOsm/l unter 1,4 pM/l, über 280 mOsm/l bis 5 pM/l
Alkohol-, Koffein-, Nikotinabstinenz für 48 Stunden vor der Abnahme
Blutabnahme im Liegen und in entspannter Situation
Bei aufrechter Körperlage und/oder Stresseinwirkung höhere Werte
Bei kardiovaskulären Reizen und insbesondere präkollaptisch steigen die Werte stark an (um ≈1 Zehnerpotenz)


Biologische Halbwertszeit ≈10 min
 
Über die Wand der Zellmembranen kann Wasser diffundieren. Bei unterschiedlicher osmotischer Konzentration in Intra- und Extrazellulärflüssigkeit führt dies zu Verdünnung der jeweils konzentrierteren Flüssigkeit (=Osmose).

So führt z.B. (extrazelluläre) Dehydration zum Austritt von Wasser aus den Zellen, was folglich einerseits die extrazelluläre Wassermenge erhöht, andererseits aber zu intrazellulärer Dehydration führt. Hydration (Wassergehalt) und Konzentration (Gehalt an gelösten Teilchen) sind so miteinander verknüpft.


Man unterscheidet hypo-, iso- und hyperosmotische Volumenstörungen (Hypo- und Hypervolämie) sowie (isovolumetrischen) Salzmangel oder -überschuss.

Ein Beispiel: Ein hyperosmotischer Volumenüberschuss (z.B. durch Infusion hypertoner Kochsalzlösung) führt gleichzeitig zu herabgesetztem intrazellulärem Volumen, da Wasser osmotisch bedingt aus den Zellen ins Interstitium übertritt.



 
Für die Verträglichkeit von Infusionslösungen spielt deren osmotische Konzentration (Tonizität) eine wichtige Rolle. Sie sind meistens isoton, nur in Ausnahmefällen hypo- oder hyperton. In letzterem Fall - z.B. bei Zufuhr konzentrierter Glukoselösung im Rahmen parenteraler Ernährung - muss die Lösung in einen zentralen Teil des Kreislaufs eingebracht werden, damit sie rasch (in einem großen Strömungsvolumen) verdünnt wird (zentraler Venenkatheter) und keinen osmotischen Schaden anrichtet.

Erhöhter Blutzuckerspiegel bei Patienten mit Diabetes mellitus löst in der Niere die Ausscheidung zusätzlichen Wassers aus (osmotische Diurese) - solche Patienten nehmen auffällig viel Flüssigkeit zu sich.



Eine Reise durch die Physiologie


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