Elektrolyt- und Wasserhaushalt

Der menschliche Körper besteht größtenteils aus Wasser und enthält zusätzlich eine Vielzahl von bestimmten Elektrolyten (Blutsalzen). Diese sind sowohl für die Funktion des Körpers im Gesamten, als auch jeder einzelnen Zelle essentiell. Um zu gewährleisten das die Elektrolyte in ausreichender Menge und in ausgewogenen Verhältnissen zueinander vorkommen, unterliegt der Wasser- und Elektrolythaushalt einem komplexen Regulationssystem. Wasser und Elektrolyte kommen in verschiedenen Zusammensetzungen im Körper vor. Dies hängt vom vorliegenden Kompartiment (Flüssigkeitsraum) ab. Der Wasser- und Elektrolythaushalt wird zu einem Großteil durch die Nieren geregelt. Eine Entgleisung in diesem Gleichgewicht (Dehydration, Hyperhydration oder Elektrolytverschiebungen) kann zu einer lebensbedrohlichen Situation führen.

Kompartimente

Die Flüssigkeit in unserem Körper verteilt sich grundsätzlich auf zwei abgrenzbare Kompartimente, den Intra- und den Extrazellulärraum. Der Intrazellulärraum ist der Anteil der sich innerhalb der Zelle befindet und das größte Kompartiment darstellt. Der Anteil außerhalb der Zelle wird als Extrazellulärraum bezeichnet. Je nach Ort kann dies wieder spezifiziert werden. Herauszuheben ist hier das intravasale Kompartiment, also der Anteil der sich innerhalb der Gefäße unseres Körpers befindet und das interstitielle Kompartment, welches den Raum zwischen Zellen beschreibt. 2/3 unseres Körperwassers liegt intrazellulär vor. Vom restlichen Anteil liegen wiederum 2/3 interstitiell vor.

Wassergehalt verschiedener Gewebe

Verschiedene Gewebe haben auch einen unterschiedlichen Anteil an Wasser. So hat Muskulatur einen Wasseranteil von ca. 75%, Fett und Knochen hingegen nur 25%. So hat man im höheren Lebensalter, aufgrund des physiologischen Muskelabbaus einen geringeren Anteil an intrazellulärem Körperwasser. Ein junger Mann mit hohem Muskel- und niedrigem Körperfettanteil, hat jedoch deutlich mehr intrazelluläre Flüssigkeit.

Wasserhaushalt unseres Körpers

Wasser ist ein wesentlicher und unverzichtbarer Bestandteil unseres Organismus und erfüllt mehrere Aufgaben. So ist das Vorliegen von Wasser essentiell für viele Reaktionen und Mechanismen unseres Körpers und dient unter anderem als Lösungs- und Kühlmittel, Wärmepuffer sowie als Transportmedium.

Um diese Aufgaben vollständig erfüllen zu können, ist es für uns wichtig eine ausgeglichene Wasserbilanz zu erhalten. Dies wird durch die tägliche Wasserzufuhr, bzw. Wasserausscheidung geregelt und garantiert im gesunden Menschen einen konstanten Wassergehalt des Körpers. Generell ist die tägliche Flüssigkeitseinfuhr von Umwelteinflüssen (Hitze, körperliche Anstrengung etc.) abhängig. Im Schnitt werden jedoch beim gesunden Erwachsenen ca. 2,5 Liter pro Tag empfohlen. Die Flüssigkeitszufuhr wird zu einem großen Teil über Getränke gedeckt, jedoch auch über die Nahrung nehmen wir ca. ein Drittel unseres täglichen Wassers auf.

Die Wasserausscheidung wiederum findet Größtenteils über den Harn statt. Aber auch über die Atmung, die Haut und über Stuhlgang wird ein Teil der Körperflüssigkeit ausgeschieden.

Regulation des Wasserhaushalts

Um den Wasserhaushalt des Körpers in einem stetigen Gleichgewicht zu halten, besitzt der Körper spezielle Rezeptoren (Presso-, Volumen-, und Osmorezeptoren), die im gesamten Organismus Reize wahrnehmen und dann über Durstgefühl sowie über Ausscheidung von Harn über die Niere die Flüssigkeitsbilanz regeln. Eine wesentliche Rolle spielen hier zusätzlich zahlreiche Hormone, die bei Wahrnehmung der Rezeptoren ausgeschüttet werden und dann unter anderem Einfluss auf die Wasserausscheidung und –rückresorption in der Niere haben.

Ein Beispiel: Eines dieser Hormone ist das Antidiuretische Hormon (ADH). Kommt es im Körper zu einem Wassermangel, registrieren das Osmorezeptoren über die angehobene Osmolarität des Plasmas (Osmose, siehe unten). Daraufhin kommt es zu Ausschüttung von ADH, was in weiterer Folge zu weniger Harn und zu einem erhöhten Durstgefühl führt.

Osmose und Osmolarität

Die Osmose beschreibt den Strom von Wassermolekülen durch semipermeable Membranen hin zu Orten mit einer höheren Konzentration an gelösten Stoffen (z.B. Elektrolyten), da der Körper ein Gleichgewicht anstrebt. Die Osmolarität beschreibt diese Konzentration bezogen auf das Volumen einer Lösung. Unser Blutplasma hat in der Regel eine Osmolarität um 290 mosmol/L.

Häufig genannte Begriffe in diesem Zusammenhang sind Isoton, Hypoton und Hyperton. Vor allem in Bereich von Sportgetränken findet man sie. Eine Isotone Flüssigkeit (oder Sportgetränk) hat die selbe, oder eine ähnliche Osmolarität (gleiche Konzentration an gelösten Stoffen) wie unser Blutplasma. Deshalb eignen sich diese Getränke besonders gut als Sportgetränk, da so Elektrolytentgleisungen vorgebeugt werden kann. Wasser hingegen ist Hypoosmolar, hat also eine niedrigere Konzentration an gelösten Stoffen als unser Blutplasma. Meereswasser hingegen wäre ein Beispiel für eine hypertone Flüssigkeit.

Elektrolyte

Elektrolyte (umgangssprachlich Blutsalze) liegen in Form von elektrisch geladenen Teilen (Ionen) vor und wirken als osmotisch aktive Bestandteile im Wasser. Sie sind ebenfalls essentiell für viele Ablaufe unseres Körpers. Bei einer Dekompensation unseres Wasserhaushaltes kann es zu einer De- bzw. Hyperhydration kommen, was in weiterer Folge zu lebensbedrohlichen Elektrolytverschiebungen führen kann.

Natrium

Natrium (Na⁺) ist vor allem an der Regulation des Wasseraustausches zwischen Intra- und Extrazellulärraum beteiligt. Des Weiteren ist das Vorliegen von ausreichend Natrium Voraussetzung für die Entstehung und Weiterleitung von Aktionspotentialen notwendig. Wir nehmen Natrium hauptsächlich über Nahrung zu uns. Der Serumnatriumspiegel liegt bei ca. 135-145 mmol/l. Natriumentgleisungen beruhen meist auf einer Veränderung des Wasserhaushaltes und sind somit Resultat einer Konzentrierung oder Verdünnung. Nur selten liegen tatsächliche Natriumverluste (z.B. Diarrhö, Erbrechen) oder Natriumbelastungen (vermehrte Zufuhr) zugrunde. Hypo- und Hypernatriämien können zu diversen neurologischen Symptomen und auch Krampfanfällen, aufgrund einer erniedrigten Krampfschwelle, führen.

Kalium

Kalium (K⁺) liegt vor allem intrazellulär vor und ist maßgeblich an der Ausbildung von Aktionspotentialen und zudem an der Regulation des pH-Wertes beteiligt. Der Serumnatriumspiegel liegt bei ca. 3,6-5,0 mmol/l. Kalium wird über die Nahrung aufgenommen und kommt v.a. in Orangen, Bananen, Aprikosen, Feigen, Fleisch und Kartoffeln vor. Kaliumentgleisungen können vor allem zu lebensbedrohlichen Herzrhythmusstörungen führen.

Magnesium

Magnesium (Mg²⁺) ist mit einem Körperbestand von ca. 24 g der mengenmäßig am geringsten vertretene Mineralstoff des menschlichen Organismus und liegt zu 65% gebunden im Knochen vor. Es wird mit Nahrung aufgenommen und kommt vor allem in Kernen, Nüssen, Kakao, Obst und Gemüse vor. Der Serummagnesiumspiegel liegt bei 0,73-1,06 mmol/l. Vor allem bei Magnesiummangel kommt es zu einer erhöhten Erregbarkeit von Muskelzellen und kann damit zu Muskelkrämpfen führen.

Calcium

Calcium (Ca²⁺) ist mit einem Körperbestand von ca. 1 kg der mengenmäßig am stärksten vertretene Mineralstoff des menschlichen Organismus. Es liegt jedoch zu 99% als Calciumphosphat gebunden im Knochen vor. Calcium kommt vor allem in Milch und Milchproduktion, Käse sowie grünem Gemüse vor. Der Serumcalciumspiegel liegt bei 2,2-2,65 mmol/l. Die Calciumaufnahme ist eng an Vitamin D gebunden, eine chronische Erniedrigung kann zu Knochenschwund führen.

Phosphat

Phosphat (PO₄^–) ist mengenmäßig, hinter Calcium das zweithäufigste Elektrolyt unseres Körpers und liegt zu ca. 85% gebunden an Calcium als Calciumphosphat im Knochen vor. In unserer Nahrung kommt es vor allem in Fisch, Fleisch, Nüssen, Kernen, Käse und Schokolade vor. Der Serumphosphatspiegel liegt bei 0,85-1,45 mmol/l. Der Phosphatspiegel ist eng mit dem Calciumspiegel verbunden.

Quellen

Rassow et al.: Duale Reihe Biochemie. 2. Auflage Thieme 2008, ISBN: 978-3-131-25352-1.

Behrends et al.: Duale Reihe Physiologie. 1. Auflage Thieme 2009, ISBN: 978-3-131-38411-9.

Schmidt et al. (Hrsg.): Physiologie des Menschen: mit Pathophysiologie. 31. Auflage Springer 2010, ISBN: 978-3-642-01651-6.

Abbildungen

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