Elektrolyttests
Elektrolyte sind positiv und negativ geladene Moleküle, sogenannte Ionen, die in Zellen, zwischen Zellen, im Blutkreislauf und in anderen Körperflüssigkeiten vorkommen. Positiv geladene Elektrolyte sind Natrium, Kalium, Kalzium und Magnesium; die negativen Ionen sind Chlorid, Bikarbonat und Phosphat. Die Konzentrationen dieser Ionen im Blutkreislauf bleiben bei einem gesunden Menschen den ganzen Tag über recht konstant. Veränderungen der Konzentration eines oder mehrerer dieser Ionen können bei verschiedenen akuten und chronischen Krankheitszuständen auftreten und zu schwerwiegenden Folgen führen.
Tests, die die Konzentration von Elektrolyten messen, sind in der Notaufnahme nützlich und liefern Hinweise für die Diagnose spezifischer Krankheiten. Elektrolyttests werden zur Diagnose von Ernährungsdefiziten, übermäßigem Nährstoffverlust durch Wasserlassen, Erbrechen und Durchfall oder abnormalen Verschiebungen der Elektrolytposition im Körper eingesetzt. Wenn ein abnormaler Elektrolytwert festgestellt wird, kann der Arzt entweder direkt handeln, um das Ungleichgewicht sofort zu korrigieren (im Notfall), oder weitere Tests durchführen, um die zugrunde liegende Ursache des abnormalen Elektrolytwerts zu bestimmen. Elektrolytstörungen können bei Nierenfunktionsstörungen (Nierenversagen), Infektionen, die schwere und anhaltende Durchfälle oder Erbrechen hervorrufen, Medikamenten, die den Verlust von Elektrolyten im Urin verursachen (Diuretika), Vergiftungen durch versehentlichen Elektrolytverzehr oder Krankheiten auftreten, die Hormone betreffen, die die Elektrolytkonzentrationen regulieren.
Vorsichtsmaßnahmen
Elektrolyttests werden aus routinemäßigen Bluttests durchgeführt. Die Techniken sind einfach, automatisiert und in den Vereinigten Staaten ziemlich einheitlich. Bei der Herstellung von Blutplasma oder Serum müssen die Gesundheitsfachkräfte darauf achten, die roten Blutkörperchen nicht zu zerstören, insbesondere wenn auf Serumkalium getestet wird. Da die Kaliumkonzentration in roten Blutkörperchen viel höher ist als im umgebenden Plasma oder Serum, würden zerstörte Zellen zu falsch erhöhten Kaliumwerten führen.
Beschreibung
Elektrolyttests werden typischerweise an Blutplasma oder Serum, Urin und diarrhöischen Flüssigkeiten durchgeführt. Elektrolyte können auf mindestens fünf verschiedene Arten klassifiziert werden. Eine Möglichkeit ist, dass einige Elektrolyte meistens in Zellen existieren oder intrazellulär sind, während andere dazu neigen, außerhalb von Zellen zu sein oder extrazellulär sind. Kalium, Phosphat und Magnesium kommen in viel höheren Konzentrationen innerhalb der Zelle vor als außerhalb, während Natrium und Chlorid in viel höheren extrazellulären Konzentrationen vorkommen. Eine zweite Klassifizierung unterscheidet diejenigen Elektrolyte, die direkt an der Übertragung von Nervenimpulsen beteiligt sind, und diejenigen, die es nicht sind. Natrium, Kalium und Kalzium sind die wichtigen Elektrolyte, die an Nervenimpulsen beteiligt sind, und Störungen, die sie betreffen, sind am engsten mit neurologischen Störungen verbunden.
Eine dritte Klassifizierung konzentriert sich auf Elektrolyte, die in der Lage sind, eine feste Verbindung oder einen Komplex miteinander zu bilden. Kalzium und Phosphat haben die größte Tendenz, Komplexe miteinander zu bilden. Störungen, die einen Anstieg des Plasma-Kalziums oder Phosphats verursachen, können zur Ablagerung von Kalzium-Phosphat-Kristallen in den Weichteilen des Körpers führen. Eine vierte Klassifizierung betrifft jene Elektrolyte, die den Säure- oder Basenhaushalt des Blutkreislaufs, auch bekannt als pH-Wert, beeinflussen. Der pH-Wert des Blutkreislaufs liegt normalerweise im Bereich von 7,35-7,45. Ein Abfall unter diesen Bereich wird als Azidose bezeichnet, während ein pH-Wert über diesem Bereich als Alkalose bezeichnet wird. Die Elektrolyte, die am engsten mit dem pH-Wert des Blutkreislaufs verbunden sind, sind Bikarbonat, Chlorid und Phosphat.
Vorbereitung
Alle Elektrolyttests können an Plasma oder Serum durchgeführt werden. Plasma wird hergestellt, indem eine Blutprobe entnommen und in ein Reagenzglas gegeben wird, das eine Chemikalie enthält, die die Blutgerinnung verhindert (ein Antikoagulans). Serum wird hergestellt, indem eine Blutprobe entnommen, in ein Reagenzglas gegeben und gerinnen gelassen wird. Das Blut gerinnt spontan innerhalb einer Minute nach der Entnahme aus einer Vene. Das Serum oder Plasma wird dann schnell in einer Zentrifuge geschleudert, um die Blutzellen oder das Gerinnsel zu entfernen.
Normale Ergebnisse
Die Elektrolytkonzentrationen sind ähnlich, unabhängig davon, ob sie im Serum oder Plasma gemessen werden. Die Werte können als Gewicht pro Volumeneinheit (mg/Deziliter; mg/dL) oder als Anzahl der Moleküle in einem Volumen, oder Molarität (Mol oder Millimol/Liter; M oder mM) ausgedrückt werden. Der Bereich der Normalwerte variiert manchmal leicht zwischen verschiedenen Altersgruppen, für Männer und Frauen und zwischen verschiedenen analytischen Laboren.
Der normale Serumnatriumspiegel liegt im Bereich von 136-145 mM. Die normalen Serumkaliumspiegel liegen bei 3,5-5,0 mM. Beachten Sie, dass Natrium in einer viel höheren Konzentration vorkommt als Kalium. Die normale Konzentration an Gesamtserumkalzium (gebundenes Kalzium plus freies Kalzium) liegt im Bereich von 8,8-10,4 mg/dl. Etwa 40 % des gesamten Kalziums im Plasma sind locker an Proteine gebunden; dieses Kalzium wird als gebundenes Kalzium bezeichnet. Der normale Bereich des freien Kalziums liegt bei 4,8-5,2 mg/dl. Die normale Konzentration an Serummagnesium liegt im Bereich von 2,0-3,0 mg/dl.
Der normale Konzentrationsbereich für Chlorid beträgt 350–375 mg/dl oder 98–106 mM. Der normale Phosphatspiegel, ausgedrückt als Phosphorkonzentration, beträgt 2,0–4,3 mg/dl. Bikarbonat ist ein Elektrolyt, das frei und spontan mit Kohlensäure und Kohlendioxid ineinander umgewandelt werden kann. Die normale Konzentration von Kohlensäure (H2CO3) beträgt etwa 1,35 mM. Die normale Konzentration von Bikarbonat (HCO3–) beträgt etwa 27 mM. Die Konzentration des gesamten Kohlendioxids ist die Summe aus Kohlensäure und Bikarbonat; diese Summe liegt normalerweise im Bereich von 26–28 mM. Das Verhältnis von Bikarbonat/Kohlensäure ist signifikanter als die tatsächlichen Konzentrationen dieser beiden Formen von Kohlendioxid. Sein Normalwert beträgt 27/1,35 (entspricht 20/1).
Abnormale Ergebnisse
Positiv geladene Elektrolyte
Hohe Serumnatriumspiegel (Hypernatriämie) treten bei Natriumkonzentrationen über 145 mM auf, bei schwerer Hypernatriämie über 152 mM. Hypernatriämie wird normalerweise durch Krankheiten verursacht, die übermäßiges Wasserlassen hervorrufen. In diesen Fällen geht Wasser verloren, aber Natrium wird im Körper zurückgehalten. Die Symptome umfassen Verwirrung und können zu Krämpfen und Koma führen. Niedrige Serumnatriumspiegel (Hyponatriämie) liegen unter 130 mM, bei schwerer Hyponatriämie bei oder unter 125 mM. Hyponatriämie tritt häufig bei schwerem Durchfall auf, mit Verlusten sowohl von Wasser als auch von Natrium, wobei der Natriumverlust den Wasserverlust übersteigt. Hyponatriämie verursacht klinische Probleme nur, wenn der Serumnatriumspiegel unter 125 mM fällt, insbesondere wenn dies schnell geschehen ist. Die Symptome können so mild wie Müdigkeit sein, können aber zu Krämpfen und Koma führen.
Hoher Serumkaliumspiegel (Hyperkaliämie) tritt bei Kaliumspiegeln über 5,0 mM auf; über 8,0 mM gilt er als schwerwiegend. Hyperkaliämie ist relativ selten, tritt aber manchmal bei Patienten mit Nierenversagen auf, die Kaliumpräparate einnehmen. Hyperkaliämie kann zu Herzrhythmusstörungen (Herzrhythmusstörungen) führen. Ein niedriger Serumkaliumspiegel (Hypokaliämie) tritt auf, wenn der Serumkaliumspiegel unter 3,0 mM fällt. Dies kann durch eine niedrige Kaliumzufuhr mit der Nahrung, z. B. während des Hungerns oder bei Patienten mit Anorexia nervosa, durch übermäßige Verluste über die Nieren, wie sie durch Diuretika verursacht werden, oder durch Krankheiten der Nebennieren- oder Hirnanhangsdrüse verursacht werden. Milde Hypokaliämie verursacht Muskelschwäche, während schwere Hypokaliämie Lähmungen, Atemstillstand und Herzrhythmusstörungen verursachen kann.
Hohe Kalziumionenspiegel (Hyperkalzämie) treten bei freien Kalziumionenkonzentrationen über 5,2 mg/dl oder einem Gesamtserumkalzium über 10,4 mg/dl auf. Hyperkalzämie tritt normalerweise auf, wenn der Körper Knochen mit einer abnorm schnellen Rate auflöst, wodurch sowohl Serumkalzium als auch Serumphosphat ansteigen. Plötzliche Hyperkalzämie kann Erbrechen und Koma verursachen, während eine anhaltende und moderate Hyperkalzämie zur Ablagerung von Kalziumphosphat-Kristallen in den Nieren und Augen führt. Hypokalzämie tritt auf, wenn die freien Serumkalziumionen unter 4,4 mg/dl fallen oder wenn das Gesamtserumkalzium unter 8,8 mg/dl fällt. Hypokalzämie kann durch Hypoparathyreoidismus (niedriges Parathormon), durch das Versagen der Produktion von 1,25-Dihydroxyvitamin D, durch niedrige Plasmaspiegel von Magnesium und durch Phosphatvergiftung (das Phosphat gelangt in den Blutkreislauf und bildet einen Komplex mit dem freien Serumkalzium) verursacht werden. Hypokalzämie kann Depressionen und Muskelkrämpfe verursachen.
Eine Hypermagnesiämie tritt bei Serummagnesiumspiegeln über 25 mM (60 mg/dl) auf. Hypermagnesiämie ist selten, kann aber bei übermäßigem Verzehr von Magnesiumsalzen auftreten. Eine Hypomagnesiämie tritt auf, wenn die Serummagnesiumspiegel unter 0,8 mM fallen, und kann aus schlechter Ernährung resultieren. Chronischer Alkoholismus ist die häufigste Ursache für Hypomagnesiämie, teilweise aufgrund schlechter Ernährung. Magnesiumspiegel unter 0,5 mM (1,2 mg/dl) führen zu einem Absinken der Serumkalziumspiegel. Einige der Symptome einer Hypomagnesiämie, einschließlich Zuckungen und Krämpfen, resultieren tatsächlich aus der gleichzeitigen Hypokalzämie. Eine Hypomagnesiämie kann auch zu Hypokaliämie führen und dadurch Herzrhythmusstörungen verursachen.
Negativ geladene Elektrolyte
Serumchloridspiegel können manchmal infolge einer medizinischen Behandlung mit Natriumchlorid oder Ammoniumchlorid unerwünschterweise ansteigen. Die Toxizität von Chlorid resultiert nicht aus dem Chlorid selbst, sondern aus der Tatsache, dass das Chlorid als Säure, Salzsäure (allgemeiner bekannt als HCl), vorliegt. Eine Überdosis Chlorid kann zur Ansammlung von Salzsäure im Blutkreislauf führen, mit einer daraus folgenden Azidose. Die renale tubuläre Azidose, eine von vielen Nierenerkrankungen, beinhaltet das Versagen, Säure in den Urin abzugeben. Die Azidose verursacht Schwäche, Kopfschmerzen, Übelkeit und Herzstillstand. Niedriges Plasmachlorid führt zur gegenteiligen Situation: einen Rückgang des Säuregehalts im Blutkreislauf. Dies wird als Alkalisierung des Blutkreislaufs oder Alkalose bezeichnet. Salzsäure, ursprünglich aus extrazellulären Flüssigkeiten, kann durch Erbrechen verloren gehen. Im schwersten Fall führt die Alkalose zu Lähmungen (Tetanie).
Eine Hyperphosphatämie tritt bei Serumphosphatspiegeln über 5 mg/dl auf. Sie kann aus dem Versagen der Nieren resultieren, Phosphat in den Urin auszuscheiden, wodurch sich Phosphat im Blutkreislauf ansammelt. Eine Hyperphosphatämie kann auch durch eine beeinträchtigte Wirkung des Parathormons und durch Phosphatvergiftungen verursacht werden. Eine schwere Hyperphosphatämie kann Lähmungen, Krämpfe und Herzstillstand verursachen. Diese Symptome entstehen, weil das in erhöhten Mengen vorkommende Phosphat mit freiem Serumkalzium Komplexe bildet, was zu einer Hypokalzämie führt. Tests der Herzfunktion (ein Elektrokardiogramm) und der Parathormonspiegel werden bei der Diagnose einer Hyperphosphatämie eingesetzt. Eine Hypophosphatämie tritt auf, wenn der Serumphosphorspiegel auf 2,0 mg/dl oder darunter fällt. Sie resultiert oft aus einer Verschiebung von anorganischem Phosphat aus dem Blutkreislauf in verschiedene Organe und Gewebe. Diese Verschiebung kann durch einen Anstieg des pH-Werts (Alkalisierung) des Blutkreislaufs verursacht werden, der während einer Hyperventilation, einer Reaktion bei verschiedenen Krankheitszuständen, auftreten kann. Eine Verschiebung von Phosphat in intrazelluläre Gewebe kann Kalzium aus dem Blutkreislauf abziehen, indem sich unlösliche Kalziumphosphat-Kristalle in den Zellen bilden, mit einer daraus folgenden Hypokalzämie. Daher umfassen Tests auf Anomalien im Phosphatstoffwechsel auch Tests auf Serumkalzium.
Der Bikarbonatstoffwechsel beinhaltet mehrere Verbindungen. Wenn Nahrungsstärke, Zucker und Fette zur Energiegewinnung abgebaut werden, entsteht Kohlendioxid. Ein Großteil dieses Kohlendioxids (CO2) wandelt sich spontan in Kohlensäure (H2CO3) um, und ein Teil der Kohlensäure wandelt sich spontan in Bikarbonat (HCO3–) plus ein Wasserstoffion (H+) um. Letztendlich muss fast jedes im Körper produzierte Kohlendioxidmolekül, ob in Form von Kohlendioxid, Kohlensäure oder Bikarbonat, wieder zu Kohlendioxid umgewandelt werden, um während der normalen Atmung über die Lunge ausgeschieden zu werden.
Hält man den Atem an, kann Kohlendioxid nicht aus der Lunge entweichen, wird aber weiterhin im Körper erzeugt. Dies führt zu einer erhöhten Produktion von Kohlensäure. Ein Teil der Kohlensäure zerfällt (dissoziiert), was zu einem Anstieg der Wasserstoffionen im Plasma und einer daraus resultierenden Azidose führt. Tests auf Serumbikarbonatspiegel werden von Tests auf Azidose (pH-Test) begleitet. Umgekehrt, wenn man zu schnell atmet (Hyperventilation), wird das Kohlendioxid aus dem Blutkreislauf abgezogen und mit erhöhter Geschwindigkeit ausgeatmet. Dies führt zu einem Anstieg der Kombinationsrate von Bikarbonat mit Wasserstoffionen, was zu einer Alkalose führt. Azidose und Alkalose können auch auf andere Weise als durch Veränderung der Atemfrequenz erzeugt werden. Die Kohlensäure und das Bikarbonat im Blutkreislauf minimieren (oder puffern) jede Tendenz zu Azidose oder Alkalose. Tests auf Bikarbonat werden in der Regel von Tests auf den Blut-pH-Wert und möglicherweise Tests auf Nierenfunktionsstörungen, abnormale Hormonfunktionen oder Magen-Darm-Erkrankungen begleitet.
Weitere Informationen
Bücher
- Klahr, S. „Acid-base and fluid and electrolyte disorders.“ In Textbook of Primary Care Medicine, herausgegeben von J. Noble. St. Louis, MO: Mosby, 1996.
- Knochel, J.P. „Disorders of phosphorus metabolism.“ In Harrison’s Principles of Internal Medicine, herausgegeben von K.J. Isselbacher, et al. Engelwood Cliffs, New Jersey: Prentice-Hall, 1995.
- Levinsky, N.G. „Fluids and electrolytes.“ In Harrison’s Principles of Internal Medicine, herausgegeben von K.J. Isselbacher, et al. Engelwood Cliffs, New Jersey: Prentice-Hall, 1995.
Zeitschriften
- Fried, L.F., und P.M. Palevsky. „Hyponatremia and hypernatremia.“ Medical Clinics of North America 81 (1997): 585-609.
- Sutters, M., C.L. Gaboury, und W.M. Bennett. „Severe hyperphosphatemia and hypocalcemia: a dilemma in patient management.“ Journal of the American Society of Nephrology (1996): 2056-2061.
