Welche Größe steuert die Flüssigkeitsmenge, die sich außerhalb der Zellen befindet? Da Natrium das Leitkation in dieser (extrazellulären) Flüssigkeit ist (Konzentration ≈140 mM im Gegensatz zu ≈10 mM in den Zellen) und die Osmolalität vom Gehirn präzise geregelt ist (≈290 mOsm/kg), bestimmt die in der extrazellulären Flüssigkeit vorhandene Natriummenge auch das extrazelluläre Flüssigkeitsvolumen - die Volumeneinstellung erfolgt über die Natriumbilanz.
     Volumensensoren befinden sich in der Wand der Vorhöfe des Herzens und der Pulmonalgefäße (kardiopulmonale Rezeptoren). Aufgrund ihrer zentralen Position im kardiovaskulären System reagieren sie auf die Größe des "effektiven zirkulierenden Volumens" ("Volumenrezeptoren"), und ihre Messresultate sind für die Einstellung der Natriumbilanz im Körper ausschlaggebend.


Die Nieren steigern die Ausscheidung von Natrium als Antwort auf eine Vergrößerung des "effektiven zirkulierenden Volumens" bzw. extrazellulären Flüssigkeitsvolumens, nicht durch gesteigerte Natrium-Konzentration im Blutplasma (letztere wird osmoregulatorisch stabilisiert).

Die >Abbildung zeigt im Gastrointestinaltrakt täglich umgesetzte Wasservolumina.

Zwei Systeme regulieren Volumen und Tonizität der extrazellulären Flüssigkeit, beide sind entscheidend für die Kreislauffunktion:

 

Dazu stehen unterschiedliche Sensoren, Hormone und Erfolgsorgane zur Verfügung, wobei die Nieren eine zentrale Stellung einnehmen:
 

Sensoren	arterielle Barorezeptoren kardiopulmonale Rezeptoren vasa afferentia	hypothalamische Osmorezeptoren
Mechanismus	Renin-Angiotensin-Aldosteron-System Sympathikus Vasopressin, natriuretische Peptide	Adiuretin Durstmechanismus
Effektor	Kurzfristig: Kreislauf Langfristig: Nieren	Nieren Trinkverhalten
Beeinflusste Größe	Kurzfristig (s - min): Blutdruck Langfristig (h - d): Natrium-Ausscheidung	Wasserausscheidung (Harn) Wasseraufnahme (Trinken)

 

Das Volumen des Extrazellulärraums kann sich verringern (Dehydration) oder vermehren (Hyperhydration). Wenn die osmotische Konzentration unverändert bleibt, spricht man von isotoner, wenn sie steigt, von hypertoner, und wenn sie sinkt, von hypotoner De-oder Hyperhydration.

Wasser tritt innerhalb von Minuten durch die Kapillarwände, für den Austausch über Zellmembranen werden mehrere Stunden veranschlagt. Für den Körper mit ca. 40 Liter Wasser ergibt sich bei einem täglichen Flüssigkeitsverlust von 2-3 l/d, dass bei Ausbleiben der Wasserzufuhr schon nach wenigen Tagen Lebensgefahr besteht (Verdursten).
   

<Abbildung: Feedback-Kontrolle des effektiven zirkulierenden Blutvolumens
Nach: Boron / Boulpaep, Medical Physiology, 1st ed. Saunders 2003

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Niedriges effektives (zentrales) Blutvolumen triggert parallele - vegetative und humorale - Korrekturmechanismen mit dem Ziel der Anhebung des extrazellulären (und damit Plasma-) Volumens über verringerte Natriumausscheidung. BV = Blutvolumen

Die Tabelle und die Abbildung zeigen, dass vier parallele Regelkreise das effektive zirkulierende Volumen beeinflussen:

 
Auslösend für die Aktivierung der renalen Kompensation sind

      Rezeptoren im Kreislauf (arterielle Barorezeptoren in Aortenbogen und Karotissinus, Volumenrezeptoren in den Vorhöfen des Herzens und großen Lungengefäßen), die von hier ausgehende Erregungsgröße (Aktionspotentialfrequenzen) nimmt bei Volumenreduktion ab und setzt im nucl. tractus solitarii entsprechende Kompensationen in Gang;

     Barorezeptoren in den Nieren, die einen verringerten Perfusionsdruck mit vermehrter Reninausschüttung beantworten;

     Rezeptoren in anderen Organen (ZNS, Leber).
 
Operativ wirken

(1) der Renin-Angiotensin-Aldosteron-Mechanismus,

(2) der Sympathikus,

(3) das hypothalamisch-hypophysäre System mit Vasopressin


(4) Bei stärkerer Dehnung von Herzmuskelzellen in den Vorhöfen kommt es zur Sekretion von atrialen natriuretischen Peptiden, diese wirken den oben genannten Mechanismen entgegengesetzt und fördern (bei Überdehnung der Herzräume) die Natriumausscheidung. Das extrazelluläre und Plasmavolumen nehmen ab und damit die Druck/Volumenbelastung am Herzen (Vorlast).


Bluthochdruck kann durch Verringerung der Salzaufnahme gemindert werden.

Gesteigerter Umsatz an Körperwasser geht auf vermehrten Wasserverlust zurück. Bei maximalem Schweißverlust (8-10 l/Tag), noch stärker bei Diabetes insipidus (Wasserbedarf bis 20-30 l/Tag) sind bereits wenige Stunden ohne Wasserzufuhr lebensgefährlich. Bei gestörtem Durstempfinden (Verwirrte, Bewusstlose) kann sich dann innerhalb von Stunden ein bedrohliches Wasserdefizit ausbilden (Diagnose durch Messung des Osmolalitätsanstiegs: Osmometrie).




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