Die Regulation des Wasser- und Natriumhaushalts unterliegt feinen Mechanismen, die auf den Bedarf des Körpers abgestimmt sind. Übermäßiger sowie zu niedriger Konsum von beidem geht mit teilweise schwerwiegenden Erkrankungsbildern einher. Die genaue Kenntnis der Mechanismen ist wichtig, da die Behandlung in der Regel einfach ist, wenn die Diagnose richtig gestellt wurde.

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Bild: “The intracellular fluid (ICF) is the fluid within cells. The interstitial fluid (IF) is part of the extracellular fluid (ECF) between the cells. Blood plasma is the second part of the ECF. Materials travel between cells and the plasma in capillaries through the IF.” von OpenStax CNX. Lizenz: CC BY 4.0

Bild: “The intracellular fluid (ICF) is the fluid within cells. The interstitial fluid (IF) is part of the extracellular fluid (ECF) between the cells. Blood plasma is the second part of the ECF. Materials travel between cells and the plasma in capillaries through the IF.” von OpenStax CNX. Lizenz: CC BY 4.0


Die Wasserbilianz

Water content varies in different body organs and tissues, from as little as 8 percent in the teeth to as much as 85 percent in the brain.

Bild: “Water content varies in different body organs and tissues, from as little as 8 percent in the teeth to as much as 85 percent in the brain.” von OpenStax CNX. Lizenz: CC BY 4.0

Wasser ist der wesentliche Bestandteil des menschlichen Körpers. Der Wasseranteil kann ungefähr zwischen 40 % und 70 % beim gesunden Menschen liegen. Er ist abhängig von Alter und Geschlecht sowie vom Fettanteil des Körpers. Dieses Wissen ist relevant um beispielsweise die Gefahr bei großem Flüssigkeitsverlust wie bei Durchfall oder Erbrechen abschätzen zu können.

Im Durchschnitt besteht der menschliche Körper zu 60 % aus Wasser. Fettzellen haben einen deutlich niedrigeren Wasseranteil als anderen Zellen, weswegen es zu den Unterschieden hinsichtlich des Wassergehalts kommt. So haben beispielsweise dünne Menschen einen höheren Wasseranteil als Dicke, Männer einen größeren Wasseranteil als Frauen. Kinder dagegen haben im Durchschnitt sogar einen Wasseranteil von 70 %.

Die Wasserbilianz, also das Verhältnis zwischen aufgenommenem und abgegebenem Wasser, muss genau reguliert werden, führen Schwankungen doch zu ernsten gesundheitlichen Problemen. Wegen des hohen Wasseranteils im kindlichen Körper kann vor allem für Kinder ein großer Flüssigkeitsverlust wie zum Beispiel im Zusammenhang mit Magen-Darm-Erkrankungen lebensbedrohlich sein.

Auch ein übermäßiger Wasserkonsum, wie zum Beispiel im Zusammenhang mit dem Wasserwetttrinken, kann aufgrund der nahezu unbegrenzten Wasseraufnahme des Körpers tödlich enden. In diesem Beitrag soll es zunächst um die Verteilung des Wassers innerhalb des Körpers gehen. Wie der Darm zur Wasseraufnahme und die Niere zur Wasserausscheidung beitragen, könnt ihr in den jeweiligen Beiträgen lesen.

Die Wasserverteilung in den Flüssigkeitsräumen

Das Wasser im Körper ist auf verschiedene sogenannte Flüssigkeitsräume verteilt. 60 % des Wassers befinden sich im Intrazellularraum, 40 % im Extrazellularraum. Im Extrazellularraum kann noch das Blutplasma, also der sich bewegende Flüssigkeitsanteil von der interstitiellen Flüssigkeit, also der Flüssigkeit, die die Zellen direkt umgibt, und der transzellulären Flüssigkeit abgegrenzt werden.

Das Gesamtkörperwasser kann mit Hilfe von drei Stoffen bestimmt werden, die sich in allen Flüssigkeitsräumen gleichmäßig verteilen. Zur Anwendung können tritiummarkiertes Wasser, Antipyrin oder sogenanntes schweres Wasser kommen. Eine Bestimmung des Gesamtkörperwasser kann auch notwendig sein, wenn das Volumen des Intrazellularraums überprüft werden soll, da es hierfür keine direkte Methode gibt.

verteilung des Körperwassers bei einem erwachsenen Mann

Der Intrazellularraum

Zwar befindet sich der Großteil des Körperwassers im Intrazellularraum, doch darf dieser Anteil nicht stark ansteigen. Ein Anstieg der intrazellulären Flüssigkeit bedeutet für eine Zelle, die von einer Membran umgeben ist, dass sie anschwillt und es letztendlich, wenn nichts gegen die zunehmende Wassermasse unternommen wird, den Zelltod.

In der Zellmembran sind also Transporter notwendig, die die Wasserkonzentration in der Zelle regulieren können. Dieses funktioniert über Transporter, die verschiedene Elektrolyte in die Zelle hinein und aus der Zelle hinaus transportieren, strömt Wasser nun mal dem osmotischen Gradienten folgend meist einfach nach. Bei dieser Regulation spielen vor allem Natrium-, Kalium- und Chlorid-Ionen eine entscheidende Rolle.

In der Zelle ist Kalium das wichtigste Anion. Natrium wird mit Hilfe einer Na+/K+-Pumpe stetig aus der Zelle hinausgepumpt. Diese Pumpe verbraucht Energie in Form von ATP. Mangelt es der Pumpe beispielsweise bei Sauerstoffentzug an ATP, können die Natrium-Ionen und auch die Chlorid-Ionen, die dem elektrischen Gradienten folgen, nicht mehr aus der Zelle hinaustransportiert werden und es kommt zum Wassereinstrom gefolgt von einem Anschwellen der Zelle und Zelltod.

Um das Intrazellularvolumen zu bestimmen, muss zunächst das Gesamtkörperwasser bestimmt und anschließend das Extrazellularvolumen abgezogen werden. Zwar ist die Messung des Gesamtkörperwasser genau, das Extrazellularvolumen jedoch nur ein relativ genau abgeschätzter Wert, sodass auch die Bestimmung des Intrazellularvolumens ungenau ist.

Der Extrazellularraum

Die 40 %, die das extrazelluläre Wasser am Gesamtkörperwasser ausmachen, setzen sich zu circa 30 % aus interstitieller Flüssigkeit, zu circa 7 % aus intravasaler Flüssigkeit also dem Plasmavolumen und zu ungefähr 3 % transzellulärer Flüssigkeit zusammen.

Das Extrazellularvolumen kann nicht exakt gemessen, aber relativ genau abgeschätzt werden. Substanzen wie Inulin oder radioaktives Natrium können die Gefäße verlassen und verteilen sich nicht innerhalb der Zellen, verteilen sich aber leider auch nicht ausschließlich im gesamten Extrazellularraum.

Die interstitielle Flüssigkeit

Im Vergleich zum Intrazellularraum ist die interstitielle Flüssigkeit vergleichsweise proteinarm. Zum Ausgleich finden sich hier mehr als 10 mal so viele Natrium-Ionen und mehr als 25 mal so viele Chlorid-Ionen wie im Intrazellularraum.

Dies ist ebenfalls auf die bereits erwähnte Na+/K+-ATPase zurückzuführen: Um zu verhindern, dass die Zellen anschwellen, weil Wasser den kolloidosmotischen Kräften folgend in das Innere der Zellen strömt, pumpt die Na+/K+-Pumpe Natrium-Ionen im Austausch gegen Kalium-Ionen aus der Zelle hinaus. Chlorid-Ionen folgen aufgrund des elektrischen Gradienten den Natrium-Ionen aus der Zelle hinaus.

Die Bestimmung der interstitiellen Flüssigkeit ist ebenfalls nur ungefähr möglich. Vom abgeschätzten Volumen des Extrazellularraums wird das Plasmavolumen abgezogen. Dies ergibt dann das Volumen der interstitiellen Flüssigkeit.

Das Blutplasma

Die intravasale Flüssigkeit unterscheidet sich hinsichtlich der Elektrolyt-Zusammensetzung nur wenig von der interstitiellen Flüssigkeit. Im Vergleich zur interstitiellen Flüssigkeit enthält das Plasma aber mehr Proteine. Würde Wasser hier dem kolloidosmotischen Druck folgen, würde es zu einem Einstrom in den intravasalen Raum kommen. Dem entgegen wirkt aber der hydrostatische intravasale Druck.

Um das Blutplasma zu bestimmen, muss eine Substanz verwendet werden, die die Gefäße nicht verlassen kann. Dies kann beispielsweise mit radioaktiv markierten Proteinen oder Evansblau, das auch an Proteine bindet, geschehen.

Die transzelluläre Flüssigkeit

Unter dem Begriff der transzelluläre Flüssigkeit werden Flüssigkeiten zusammengefasst, die von Epithelzellen sezerniert werden. Die Zusammensetzung dieser Flüssigkeiten variiert stark, je nach Produktionsort. So besitzt beispielsweise Liqour große Mengen an Natrium- und Chlorid-Ionen, Pankreassaft dafür viel HCO3-.

Klinik

In der Klinik gibt es Krankheitsbilder, die auf zu große oder zu geringe Mengen an Flüssigkeit zurückzuführen sind. Im Folgenden wird für jeden Fall ein Beispiel gegeben, obwohl es noch verschiedene andere Situationen gibt, in denen es zu einer Dehydratation oder Hyperhydratation kommen kann.

Die Dehydratation

Betroffen von einer Dehydratation, also einem verringerten Wasservolumen im Körper, sind vor allem ältere Menschen, die zu wenig trinken. Wichtige Symptome sind Desorientierung und Benommenheit, sowie Müdigkeit, Schwäche und Kreislaufinstabilität. Dieser Zustand lässt sich leicht durch intravenöse Flüssigkeitssubstitution beheben, allerdings immer unter Beachtung möglicher Differentialdiagnosen der neurologischen Symptome!

Die Hyperhydratation

Auch der Konsum zu großer Mengen Wasser ist gefährlich. Das beliebte Wasserwetttrinken beispielsweise ist lebensbedrohlich: Beim Trinken von 5 oder mehr Litern Wasser innerhalb weniger Stunden kommt zu einer sogenannten hypotonen Hyperhydratation. Wasser strömt zunächst in den Extrazellularraum, woraufhin dessen Osmolarität sinkt. Dementsprechend strömt Wasser dann auch in den Intrazellularraum, dessen Osmolarität nun höher als im Extrazellularraum ist.

Der Natriumhaushalt

Natrium ist eines der wichtigsten Elektrolyte unseres Körpers und hängt eng mit dem Wasserhaushalt zusammen. Vor allem im Extrazellularraum liegt es in hohen Konzentrationen (145 mmol/l im Vergleich zum Intrazellularraum mi 12 mmol/l) vor. Es wird überwiegend über die Nahrung aufgenommen und ist in hohen Konsummengen für arteriellen Hypertonus verantwortlich, weswegen bei diesem Krankheitsbild unbedingt zu einer kochsalzarmen Diät geraten werden sollte.

Die Natriumbilanz

Im Körper liegt Natrium entweder in im Knochen gelagerter Form oder im Körperwasser und damit in den verschiedenen Flüssigkeitsräumen vor. Die 40 % die im Knochen zumeist an kristalline Strukturen gebunden sind, sind für den Körper nicht so einfach verfügbar. Der Rest des Natriums, der sich im Körperwasser befindet, steht aber zum freien Austausch zur Verfügung und ist auf verschiedene Art und Weise beeinflussbar.

Über die Nahrung werden im Durchschnitt 100mmol Natrium pro Tag zu sich genommen, wobei 1 mmol ungefähr 58 mg Kochsalz entspricht. Diese aufgenommene Menge ist stark von der Ernährung abhängig und variiert zwischen wenigen und 1000 mmol. Die Ausscheidung erfolgt in erster Linie über die Niere und zu einem geringen Teil über Stuhl und Schweiß.

Schwankungen im Natriumhaushalt werden von einer Veränderung des Wasservolumens begleitet, wie der vorangegangene Abschnitt deutlich gemacht hat. Diese Veränderungen des Volumens wiederum werden von Rezeptoren über eine veränderte Wandspannung der Gefäße im Niederdrucksystem und vor allem auch den Vorhöfen des Herzens erkannt, über afferente Fasern an das ZNS weitergeleitet und über efferente Fasern der Natriumtransport in der Niere beeinflusst.

Eine Zunahme des Körpernatriums beispielsweise bedeutet eine Zunahme des Körperwassers im Extrazellularraum. Damit steigt das Blutvolumen. Dies wird von den Herzvorhöfen registriert. Daraufhin wird über den Hypothalamus die Synthese des antidiuretischen Hormons (ADH) gehemmt und die renale Flüssigkeitsausscheidung hochgefahren. Auch das atriale natriuretische Peptid (ANP) der Vorhöfe führt in der Niere bei erhöhter Wandspannung zur vermehrten Ausscheidung.

Die Natrium-Filtration in der Niere

Die Filtration der Niere ist von verschiedenen Faktoren abhängig. So können 25 000 mmol Natrium-Ionen pro Tag von den Glomeruli filtriert werden. Dieser Wert sinkt zum Beispiel stark bei abnehmender Zahl der Glomeruli, wie es im Fall einer chronischen Niereninsuffizienz beispielsweise bei fortgeschrittenem Diabetes mellitus passieren kann. Dies wiederum fördert die Entstehung eines arteriellen Hypertonus.

Im Normalfall werden 99 % des filtrierten Natriums wieder resorbiert und nur 1 % tatsächlich ausgeschieden. Diese Resorption findet vor allem im proximalen Tubulus statt. Hier werden ungefähr 60-70 % des filtrierten Natriums zurückgeholt, weitere 30 % in der anschließenden Henle-Schleife und der Rest in den angrenzenden Abschnitten des Tubulussystems.

Klinik

Nimmt der Natrium-Gehalt im interstitiellen Raum stark zu, kommt es zur verstärkten Einlagerung von Wasser und somit zur Ausbildung von Ödemen. Diese folgen der Schwerkraft, weswegen Beinödemen beispielsweise über den Tag zunehmen und in der Nacht, wenn die Beine in einer Ebene mit dem Körper gelagert werden, wieder abnehmen.

Sichtbar werden Ödeme ab einer Zunahme von 2 l im interstitiellen Raum. Um die Ödeme wieder „auszuschwemmen“ ist vor allem eine medikamentöse Hemmung der Natriumresorption in der Niere notwendig. Hierfür kommen Diuretika, die sogenannten Entwässerungstabletten, zu Anwendung.

 

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