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Biochemie-Seminar 17 – Wasser-,Elektrolyt-,und Säure-Basen-HaushaltErarbeitet von Leif, Ferdi, Anneo Acetylcholin, Nicotin und Morphin an der Neurohypophyse- Alkohol und Adrenalin hemmen ADH – SekretionWirkung- ADH wirkt renal und an Gefäßen- Renale Wirkungeno Aktiviert G s -Protein gekoppelte V2-Rezeptoren auf dem Epithel der Sammelrohre derNiereo Aktivierung der Adenylatcyklase Einbau von Wasserkanälen (Aquaporine 2,AQP2)in luminale Plasmamembran der Epithelzelleno Bewirkt Wasserrückresorptiono Klinik: Defekt hier = Diabetes insipidus = Wasserverlust von 20 l hypotonen Harns proTag- Gefäßwirkungeno Aktiviert V1-Rezeptoren auf glatter Muskulaturo PLCβ IP3 [Ca 2+ ]steigt Kontraktion BlutdruckanstiegHormonelle Regulation durch das RAAS – System- Reguliert den Natriumhaushalt- Erhöht bei Bedarf das Extrazellulärvolumen und/oder den BlutdruckAblauf des Systems- Bei Abnahme des Extrazellulärvolumens kommt es zur Freisetzung von Renin aus dengranulierten Zellen der Vasa afferentia der Nierenglomeruli- Renin wird zunächst in juxtaglomerulären Zellen als Prorenin synthetisiert- Prorenin in sekretorischen Vesikeln gespeichert- Darin proteolytische Prozessierung,- Sekretionstimuli, siehe unten- Renin (Aspartat- Protease)spaltet aus Plasmaprotein Angiotensinogen Angiotensin 1 ab- Angiotensin 1 wird durch das Angiotensin Converting Enzyme (ACE) in Angiotensin 2umgewandelt ( hohe ACE-Konzentrationen: Lunge, Niere)- Durch Angiotensin 2 wird die Aldosteronbildung in der Zona glomerulosa derNebennierenrinde angeregtRegulation- 3 Mechanismen für Sekretion wichtig:o Abnahme des Blutdruckes Pressorezeptoren in Vasa afferentiao Sympathikuswirkung Steigerung bei cAMP – Spiegel Erhöhung,Reninfreisetzung durch β – Blocker hemmbaroNaCl – Angebot an Macula-Densa-Zellen• Kurzfristig Fluss und [NaCl]↑ tubulo-glomerulären Feedback-Mechanismus NaCl Einsparung• Mittel /Langfristig Fluss und [NaCl] ↑(registriert über Na + /K +* /2Cl - -Cotransporter) Reninfreisetzung gehemmt• NaCl↓ Cyclooxygenase -2 Aktivität wird gesteigertPGE 2 PGIReninfreisetzung stimuliert- Gehemmt wird Sekretion durch:o Angiotensin 2, hohe Blutdruck, Salz, hohe Volumenbelastungen- 2 -

Biochemie-Seminar 17 – Wasser-,Elektrolyt-,und Säure-Basen-HaushaltErarbeitet von Leif, Ferdi, AnneWirkungen von Angiotensin 2- 2 Rezeptoren für Angiotensin 2 : AT 1 und AT 2- Meiste Effekte über AT 1o G – Protein gekoppelt: PLC↑ [Ca 2+ ] i ↑ PKC- Wichtigste Effekte sind:o Stimulation Aldosteronbiosyntheseo Kontraktion glatter Gefäßmuskelzellen Blutdruck↑o Steigerung der Natriumresorption• im prox. Tubulus, direkte Steigerung über Bindung an spezifische Rezeptorenund indirekt über Aldosterono Stimulation der ADH-Sekretion• Auslösung von Durstgefühl und Salzappetit Zunahme extrazellulärenVolumens- Sehr zu empfehlen : [DR], S. 619 Abb. 20.28Hormonelle Regulation durch das atriale natriuretische Peptid- Synonym: ANP, AtriopeptinBiosynthese/Regulation:- Wird in myoendokrinen Zellen vor allem des rechten Vorhofs gebildet- Entsteht durch Prozessierung aus Vorläuferprotein- Dann Speicherung in Vesikeln- Exocytose der Speichervesikel durch Dehnung der Vorhöfe bei erhöhtem Plasmavolumenausgelöst- „rechter Vorhof voll – Blase voll“- Ebenfalls zur ANP – Familie gehören: BNP,VNP,CNP- CNP wird im Gehirn exprimiert allerdings kaum messbare Plasmaspiegel- BNP wird (da ähnliche Bildung wie ANP, aber im Ventrikel) zur Differentialdiagnostik einerHerzinsuffizienz verwendet- Abbau über Metallproteinase: neutrale Endopeptidase (NEP), wahrscheinlich durch C-Rezeptor vermittelt, s. u.- 3 -

Biochemie-Seminar 17 – Wasser-,Elektrolyt-,und Säure-Basen-HaushaltErarbeitet von Leif, Ferdi, AnneWirkung:- Rezeptoren werden in A,B und C – Rezeptoren unterschiedeno A und B sind membranständige Guanylatcyclaseno Aktivierung führt zu erhöhter cGMP-Konzentration in Zielgeweben[L] S. 926,Abb. 28.27- Relaxiert die glatte Muskulatur von Arterioleno Blutdruck ↓- Vasodilatation an präglomerulären Gefäßeno Glomeruläre Filtrationsrate↑o Durchblutung Nierenmark↑o Wasser-/Natriumausscheidung durch die Niere↑- Renale Na + - Ausscheidung gesteigert außerdem durch:o Hemmung Na + - Rückresorption durch• Antagonisierung von Angiotensin 2 – Wirkung und Hemmung Natrium-Kanälen und Na + - K + - ATPase• Unterdrückung Durstgefühl, Salzappetit• Hemmung der Sekretion von Renin, Aldosteron und ADHHormonelle Regulation durch AldosteronBiosynthese- In Zona glomerulosa der NNR gebildet- Da Steroidhormon: Synthese ausgehend von Cholesterin- Zwischenprodukte: Progesteron, 18-Hydroxycorticosteron- Aldehydgruppe in Position 18 des Ringgerüstes- Näheres siehe Ausarbeitung Seminar 16Regulation- Biosynthese stimuliert durch:o Angiotensin 2 (!)o Extrazelluläre Kaliumkonzentration ↑o Substanzen mit β-adrenerger WirkungWirkungen- Bindet an zytosolischen Mineralcorticoidrezeptoro Rückresorption Na + ↑ , vor allem in Intermediärtubuli und Sammelrohreno Parallel Ausscheidung von K + ,H + +,NH 4 ↑- Wirkung bereits nach 30 min frühe Effekteo Schnelle Expression von SGK (serum – and – glucocorticoid – inducible kinase)o SGK phosphoryliert, inaktiviert Ubiquitin – Ligaseo Ubiquitin – Ligase ubiquitiniert und baut EnaC, ROMK (luminal) und Na + - K + - ATPase(basolateral) abo SGK aktiviert EnaC durch Phosphorylierungo EnaC = membranständiger Na + Kanalo ROMK = Kaliumkanal des äußeren Nierenmarks- Wirkung nach mehreren Stunden späte Effekteo Stimuliert Biosynthese von EnaC, ROMK, und der Na + - K + - ATPase- Durch beide Effekte also Na + nach basolateral geschleust und K + luminal ausgeschieden- Zusätzliche Expression mitochondrialer Enzyme zur Energieversorgung der Zelle[L] S. 928, Abb 28.23- Problem: Mineralcorticoidrezeptor bindet auch Cortisol, was in der Zelle wesentlich höherkonzentriert ist Verdrängung von Aldosteron- Lösung: Cortisol wird in Zellen durch 11β – Hydroxysteroid – Dehydrogenase zu Cortisonoxidiert inaktiviert- 4 -

Biochemie-Seminar 17 – Wasser-,Elektrolyt-,und Säure-Basen-HaushaltErarbeitet von Leif, Ferdi, AnneNa + /K + Haushalt und PathobiochemieNa + Haushalt- Wird intrazellulär über Na + /K + - ATPase, extrazellulär über RAAS und ANP reguliert- Genau Infos siehe bei den einzelnen HormonenNa + - Resorption Na + - AusscheidungAngiotensin 2 ↑ (prox. Tubulus) -Aldosteron↑ (Intermediärtubuli-und Sammelrohr)ANP - ↑- 5 -

- Vorlesungsmäßig wichtige Daten:[L] S. 922, Tab. 28.7Biochemie-Seminar 17 – Wasser-,Elektrolyt-,und Säure-Basen-HaushaltErarbeitet von Leif, Ferdi, AnnePathobiochemie Na + Haushalt- Natriumüberschuss entsteht durch eine autonome Sekretion von Aldosteron oder als Folgevon Ödemen:- Primärer Hyperaldosteronismus (Conn –Syndrom)o Wird durch Adenome oder Karzinome in Mineralcorticoid produzierenden Zellen derNNR verursachto [Aldosteron] ↑o Na+ - Resorption↑ Wasserretention Ödembildung, Hypertonieo K + - Ausscheidung↓ Hypokalämie Muskelschwäche, Müdigkeit- Sekundärer Hyperaldosteronismuso Oft bei generalisierten Ödemeno Verursacht durch:• Eingeschränkte renale Natriumausscheidung bei Nierenversagen• Erhöhung kapillären hydrostatischen Druckes bei Herzinsuffizienz,Flüssigkeit im Interstitium, Plasmavolumen ↓• Abnahme kapillären Kolloidosmotischen Druckes durch Proteinverlust (nephrotisches Syndrom) oder Albuminbildungsstörungen ( Hunger,Leberzirrhose), bei Leberzirrhose zusätzlich Ödeme im Bauch(Portalvenendruck ↑ Aszites)o Ödeme Hypovolämie RAAS aktiv [Ang2],[Aldosteron]↑ Sek. H.- Reninhypersekretiono Übermäßige Reninausschüttungo Verursacht durch:• Nierenarterienstenose• Abfall der Nierenperfusion bei Herzinsuffizienzo Führt zu Salz – und Wasserretention Herzinsuffizienz verschlimmert sich- Natriumüberschuss und Ödeme können mit Hemmstoffen des RAAS beseitigt werdeno Nierenfunktion muss erhalten seino AT1 – Blocker oder ACE- Hemmero Wirken ebenfalls blutdrucksenkend- 6 -

Biochemie-Seminar 17 – Wasser-,Elektrolyt-,und Säure-Basen-HaushaltErarbeitet von Leif, Ferdi, Anne- Natriummangelzuständeo Durch Salzverlust kann rasch ein Natriumdefizit entsteheno EZR kleiner Plasmavolumen↓ weniger Volumen im Kreislauf hypovolämischer Schocko Verursacht durch:• Darminfektionen Verlust über Magen-Darm Trakt• Starke Schweißproduktion über 3 Liter am Tag• Hypoaldosteronismus NNR – Insuffizienz (M. Addison),adrenogenitales Syndrom• Unkontrollierter Einsatz harnfördernder MittelK + -Haushalt- Körperkalium befindet sich zu 98% im Intrazellulärraum- Bestimmt MP- Aktiviert Enzyme- Reguliert Zellvolumen- Reguliert zellulären pH- Kaliumkonzentration durch Regulation der Aktivität von Kaliumkanälen (Azidose, Alkalose)und durch Hormone reguliert- Hormone sind:o Insulin• K + werden nach reichhaltiger Mahlzeit unter Insulineinfluss in die Zelleaufgenommen• Vorgang läuft über Aktivierung der Na + - K + - ATPase• Nach Abklingen der Insulinwirkung wird K + wieder in EZR abgegeben• Klinik: Grund für Hyperkalämie bei nichtkompensiertem Diabetes Typ 1o Aldosteron• Überschüssiges Kalium wird über Nieren ausgeschieden• Aldosteron stimuliert in Epithelzellen von Intermediärtubuli undSammelrohren die K + - Sekretion und die Na + - K + _ ATPase Synthese mehrK + in den Zellen[L] S. 928, Tab.28.8- 7 -

Biochemie-Seminar 17 – Wasser-,Elektrolyt-,und Säure-Basen-HaushaltErarbeitet von Leif, Ferdi, AnnePathobiochemie K + -Haushalt- Kaliumgehalt wird aufgrund der hohen Konzentration im IZR in Erythrozyten gemessen- Meinst Störungen der renalen Kalium Ausscheidung- Hyperkalämieo Plasmakonzentration über 5,5 mmol/lo Bei Niereninsuffizienz, Hypoaldosteronismus, vermehrte Freisetzung aus Gewebe beiVerletzungen, Hämolyse und ausgeprägten Azidoseno Zuerst durch hohe T – Welle im EKG erkennbaro Dann kardiale Arrhythmien bis zum Herzstillstando Therapie:• Verabreichung von Insulin und Glucose K + vom EZR in IZR• Orale Gabe von Ionenaustauschharzen Hemmung derintestinalen Resorption- Kaliummangel und Hypokalämieo Plasmakalium bei unter 3,5 mmol/lo Verursacht durch:• Reduzierte Zufuhr, durch Essstörung (Anorexia nervosa), Alkoholismus• Verluste über Niere und Hyperaldosteronismus, massive Salzverluste durch Diuretika oderkongenitale genetische Salzverlustsyndrome wie das Bartter-Syndrom oder das Liddle –Syndrom• Magen/Darm –Trakt (Diarrhoe)o Kaliummangel führt zu:• Degenerative Veränderungen am Myokard und am Skelettmuskel Funktionelle Störungen Muskelschwäche, Paralyse• Im EKG ein Abflachen der T – Welle und ein Auftauchen der so genannten U -Welle[L] S.930 Abb. 28.29- 8 -

Störungen des ElektrolytehaushaltesFolie 21 aus der VorlesungBiochemie-Seminar 17 – Wasser-,Elektrolyt-,und Säure-Basen-HaushaltErarbeitet von Leif, Ferdi, Anne- Hypoton = Geringerer osmotischer Druck als Vergleichsmedium (Blut)- Hyperton = Größerer osmotischer Druck als Vergleichsmedium(Blut), also höhere Salz/Elektrolytkonzentration- Isoton = gleicher osmotischer Druck wie das Vergleichsmedium- Hyperhydratation = unzureichende Wassereleminierung, übermäßige Aufnahme Wasservergiftung- Dehydration = unzureichende Wasseraufnahme, übermäßige Abgabe- Hyperhydratation und Dehydration = Ungleichgewicht on Salzen und Wasser im Körper- Je nach genannter Ursache kombinieren sich diese Zustände in 6 Stadien, die jeweils mitGrößenveränderung des IZR und EZR einhergehen!- Definitive Informationen dazu im Seminar!- 9 -

Biochemie-Seminar 17 – Wasser-,Elektrolyt-,und Säure-Basen-HaushaltErarbeitet von Leif, Ferdi, AnneDa die Konzentration der Wassermoleküle im Vergleich zu der der übrigen Reaktanden mit 55,5mol/l unverändert bleibt, kann man *H₂O+ in die Gleichung mit einbeziehen:K= *H++x *A−+ / *AH+Die Konzentration der H+-Ionen in einem Puffersystem (schwache Säure HS und konjugierte Base A−)wird durch Auflösung der Gleichung nach *H++ errechnet:*H++= K x (*AH+/*A−+)Um den pH-Wert dieses Systems auszurechnen, bildet man den negativen dekadischen Logarithmusder Gleichung:-log*H++= -logK – log (*AH+/*A−])Da „–logK = pK“ und „–log *H++ = pH“, gilt:pH= pK + log (*A−+/*AH+)mit anderen Worten: pH= pK + log ([konjugierte Base] / [Säure])Dieser Ausdruck bildet die mathematische Grundlage zur Rechnung mit Puffersystemen.Es lassen sich folgende Gesetzmäßigkeiten ableiten:1. Der pH-Wert eines Puffersystems wird von dem Konzentrationsverhältnis von konjugierterBase und Säure bestimmt.2. Bei bekanntem pK und und Bekanntem Konzentrationsverhältnis von konjugierter Base undSäure kann der pH- Wert ausgerechnet werden.3. Bei bekanntem pH und pK kann der Quotient der Konzentration von konjugierter Base undSäure ausgerechnet werden.Außerdem lässt sich noch ableiten, dass:1. Der Anteil der konjugierten Base umso stärker zunimmt, je mehr der pK- Wert einer Säurenach unten vom pH-Wert der Gesamtlösung abweicht → pKpH- Ein Puffersystem kann reversibel H+ binden oder abgeben:AH→ H+ +A−Es gilt: pH= pK+ lg (*A−+/*AH+)- Die Aufgabe eines Puffersystems ist es, Änderungen des pH-Wertes und damit der H+-Konzentration abzudämpfen. Dies tut es:o bei zunehmender H+-Konzentration durch H+-Bindungo bei abnehmender H+- Konzentration durch H+-Abgabe Die Pufferkapazität bringt das Ausmaß dieser Dämpfung zum Ausdruck- 11 -

pH-Pufferung im Blut:Biochemie-Seminar 17 – Wasser-,Elektrolyt-,und Säure-Basen-HaushaltErarbeitet von Leif, Ferdi, AnneDie Puffersysteme des Extrazellulärraumes werden zusammenfassend als Pufferbasen bezeichnet.Das Kohlendioxid-Hydrogencarbonat-System:- ist vorwiegend im Plasma lokalisiert- stellt etwa die Hälfte der extrazellulären Puffersysteme dar- der pK= 3,3- Es ist ein offenes Puffersystem:o CO₂ wird im Stoffwechsel ständig gebildet (z.B. durch Decarboxylierungen) und vonder Lunge abgeatmeto HCO₃− kann von der Niere in Kooperation mit der Leber gebildet und eliminiertwerdeno In Anwesenheit des Enzyms Carboanhydrase steht H₂CO₃ im Gleichgewicht mit CO₂- Es gilt: H₂CO₃ H₂O +CO₂Und: H₂CO₃ H+ + HCO₃−- Mit den im Plasma nachgewiesenen Konzentrationen ergibt sich mit der Henderson-Hasselbalch- Gleichung bei einem pK‘ = 6,1:pH= 6,1 + log *HCO₃−+/*CO₂+pH= 7,4- Desweiteren fungieren Proteine als Pufferbasen, die H+ vor allem durch Anlagerung anHistidin binden:o Plasmaproteine wie Albumino HämoglobinCO₂- Transport im Blut:- CO₂ hat eine 20 mal höhere physikalische Löslichkeit als O₂, wird aber dennoch nur zu einemsehr geringen Anteil in gelöster Form transportiert- Es gibt drei Transportmöglichkeiten im Blut:o 80% des CO₂ werden als Bicarbonationen im Blut gelöst transportierto 10% werden in den Erythrozyten an Hämoglobin gebunden transportierto 10% werden direkt physikalisch gelöst transportiertDie CO₂- Bindungskurve:- Zeigt einen hyperbolen Verlauf- Die CO₂- Bindung zeigt keine Sättigung- Der CO₂-Gehalt beträgt im arteriellen Blut etwa 480ml/l Blut- Im venösen Mischblut ca. 530ml/l Blut- Bei gleichem PCO₂ (Kohlendioxid-Partialdruck?) kann desoxygeniertes Blut mehr CO₂aufnehmen, weil desoxygeniertes Hämoglobin die H+-Ionen, die bei der Dissoziation vonKohlensäure entstehen, besser abpuffern kann- Desoxygeniertes Hämoglobin ist besser als oxygeniertes Hämoglobin befähigt, CO₂ alsKarbamat zu binden- 12 -

Transport als Bicarbonat; „Innere Atmung“:Biochemie-Seminar 17 – Wasser-,Elektrolyt-,und Säure-Basen-HaushaltErarbeitet von Leif, Ferdi, Anne- CO₂ diffundiert entlang eines Druckgefälles ins Blut und in den Erythrozyten- Dort werden 80% des CO₂ durch die Carboanhydrase zu Kohlensäure hydriert- Die Kohlensäure zerfällt spontan zu Bicarbonat und Protonen- CO₂→ H₂CO₃→ H+ + HCO₃−- Das Bicarbonat gelangt durch den AE1- Anionenaustauscher (HCO₃− gegen Cl−) ins Blut undwandert zur Lunge- Die Protonen reagieren mit oxygeniertem Hämoglobin und desoxygenieren es; der sofreiwerdende Sauerstoff diffundiert ins Gewebe- Die zunehmenden negativen Ladungen von Histidinresten im desoxygenierten Hämoglobinbegünstigen die Pufferung →Haldane- Effekt- Die Chloridverschiebung vom Plasma in den Erythrozyten wird nach einem niederländischenChemiker benannt: „Hamburger- Shift“„Äußere Atmung“:- In der Lunge wird CO₂ abgeatmet- In der Lunge gelangt Bicarbonat aus dem freien Blut zurück in der Erythrozyten (imAustausch mit Chlorid) und wird dort über die Rückreaktion des vorherigen Vorgangs zu CO₂und H₂O gemacht- HCO₃−→ H₂CO₃→CO₂ + H₂O- CO₂ diffundiert dann aus dem Blut in die Alveole- Gleichzeitig gelangt frischer O₂ ins Blut und oxygeniert das zuvor noch desoxygenierteHämoglobin- Dadurch werden Protonen frei, die für die Reaktion zu Kohlensäure benötigt werden- 13 -

pH-Regulation in den ZellenBiochemie-Seminar 17 – Wasser-,Elektrolyt-,und Säure-Basen-HaushaltErarbeitet von Leif, Ferdi, Anne- der intrazelluläre pH-Wert liegt normalerweise etwas unter dem extrazellulären im Bereichvon 7,0 bis 7,2- In fast allen Zellen existieren Transportsysteme zum H+-Export, bzw. Basenimport- Zur Alkalinisierung der Zelle führen:- •Na+/H+- Austauscher →Der passive Na+-Einstrom wird zum Export von H+ genutzt;ubiquitäres System; durch intrazelluläre Azidose aktiviert- •H+/K+-ATPase- •H+-ATPase- Zur Ansäuerung der Zellen führen:- •Na+(HCO₃−)₃- Cotransport→ in vielen Zellen vorkommend- •HCO₃−-Kanal•Cl−/HCO₃−- Austauscher (AE1 im Erythrozyten)Puffersysteme im Harn- Die Niere muss täglich bis zu 100 mmol H+ ausscheiden, um die Puffersysteme desOrganismus zu regenerieren- Dazu nutzt sie zwei Puffersysteme:1. Das NH₃/NH₄+-System (pK= 9)- NH₃ wird bei Azidose im proximalen Tubulus der Niere unter dem einfluss von Glutaminaseaus Glutamin gebildet und als NH₄+ ausgeschieden- NH₄+ ist eine nicht titrierbare Säure2. Das HPO₄²−/ H₂PO₄−- System (pK0= 2,0/6,8712,3)- Im Knochen lokalisiert- Für Ausscheidung von H+ als Phosphat ist neben der Menge an ausgeschiedenem Phosphatauch der Harn-pH maßgebend- Phosphat ist eine titrierbare Säure- Bei der Mobilisation von Phosphat aus dem Knochen werden bereits H+-Ionen verbrauchtZusammenwirken von Lunge und Niere bei der pH-Regulation- Über die Lungen werden täglich 24000mmol CO₂ ausgeschieden- Über die Niere werden täglich 60mmol H+ ausgeschieden- Die Lunge kann eine langanhalten herabgesetzte renale H+-Ausscheidung nichtkompensieren- Der Blut- pH ist eine Funktion des Verhältnisses von *HCO₃−+/*CO₂+- Die Entfernung von H+ durch Abatmung von CO₂ verbraucht HCO₃− →verminderteKonzentration im Blut- Bei abnehmender HCO₃−- Konzentration muss daher auch die CO₂- Konzentration im Blutgesenkt werden, wenn der pH konstant bleiben soll- 14 -

Zusammenwirken von Leber & NiereBiochemie-Seminar 17 – Wasser-,Elektrolyt-,und Säure-Basen-HaushaltErarbeitet von Leif, Ferdi, AnneNormalerweise:- Die Leber fixiert Protonen und Ammoniako direkt in der Harnstoffsyntheseo bei der Bildung von Glutamin aus Glutamat- Glutamin wird in Leber und Niere durch Glutaminasen wieder desaminiert- Ammoniuminonen (NH₄+) werdeno in der Niere direkt mit dem Urin ausgeschiedeno in der Leber zur Harnstoffsynthese verwendet- Die Harnstoffsynthese benötigt Hydrogencarbonat mit der Protonenausscheidung überHarnstoff gehen auch Pufferbasen verlorenAzidose=Säurebelastung des Körpers- Glutaminase in der Leber gehemmt und in der Niere stimuliert H+ und NH₃ direkt in der Niere ausgeschieden; verminderte Harnstoffbildung; Sparen vonPufferbasenAlkalose= Basenüberschuss- Stimulation der hepatischen Glutaminase verminderte Ausscheidung von H+ und NH₃; Vermehrte Harnstoffbildung; VermehrterVerbrauch von PufferbasenEinflüsse auf den Säure- Basen- Haushalt- Verschiedene Faktoren nehmen Einfluss auf den Säure-Basen-Haushalt:- Magen-Darm-Trakt:1. Erbrechen HCO₃−-Überschuss metabolische Alkalose2. Durchfall H+-Überschuss metabolische Azidose3. Die H+-Sekretion des Magens wird durch HCO₃−-Sekretion des Pankreassaftesneutralisiert- Knochen:1. Mineralisierungsvorgang H+-Freisetzung ins Blut2. Auflösung von alkalischen Knochenmineralien verbraucht H+3. Ca²+ fördert die Mineralisierung4. CaCl₂- Zufuhr kann zu Azidose führen- K+-Konzentration nimmt direkt Einfluss- Beim Abbau schwefelhaltiger AS entstehen fixe Säuren, die nicht über die Lunge eliminiertwerden können- Renaler und zellulärer HCO₃−- und H+-Transport hängen vom Na+-Transport ab- 15 -

Azidosen und Alkalosenvon LeifÜberblickBiochemie-Seminar 17 – Wasser-,Elektrolyt-,und Säure-Basen-HaushaltErarbeitet von Leif, Ferdi, Anne- Kenntnisse über die pH-Regulation des IZR noch nicht weit fortgeschritten, deshalb beziehtsich Beurteilung des Säure-Basen-Haushalts immer auf den EZR- Azidose: pH-Wert im sauren Bereich ab 7,37 und darunter (min. 6,80)Alkalose: pH-Wert im alkalischen Bereich ab ab 7,44 und darüber (max. 7,70)[Mensch kann 8-fache Änderung der Protonenkonzentration ertragen]Base Excess (BE)= Basenüberschuss- Differenz der aktuellen Gesamtbasenpufferkonzentration [hauptsächlich HCO - 3 undHämoglobin] und dem physiologischen Sollwert (48 mmol/l)- bei Übereinstimmung ist BE = 0- physiologischer Toleranzbereich ist 2,5 mmol/lo negativer: metabolische Azidose (s.u.)o positiver: metabolische Alkalose (s.u.)respiratorische Störungen„respiratorische Störung wird durch Veränderung des pulmonalen Gasaustauschs verursacht“- primär respiratorische Störungen können durch nicht-respiratorische Vorgänge kompensiertwerdenrespiratorische Azidose- ungenügende Abatmung des gebildeten CO 2- BE ist unverändert- Ursacheno Störungen des zentralen Atemantriebs (z.B. durch Sedativa, Alkohol)o Störungen der Atemmuskulaturo Lungenfunktionsstörungen (z.B. Asthma, Bronchitis)- Wirkungo CO 2 -Partialdruck steigt (Hyperkapnie; pCO 2 > 44 mmHg)o durch erniedrigten HCO - 3 -CO 2 -Quotienten sinkt der pH-Wert- Kompensationorenale Kompensation nach ca. 24 Stunden• HCO 3 - -Resorption im proximalen Tubulus steigt[IZ-Azidose steigert luminale H + -Sekretion]• Protonen werden im Sammelrohr verstärkt sezerniert, verbunden mit HCO 3 - -Abgabe in den EZR Erhöhung der HCO 3 - -Konzentration im Plasma Wiederherstellung des physiologischen HCO 3 - -CO 2 -Quotienten (20:1)- 16 -

Biochemie-Seminar 17 – Wasser-,Elektrolyt-,und Säure-Basen-HaushaltErarbeitet von Leif, Ferdi, Annerespiratorische Alkalose- durch vermehrte Abatmung von CO 2- BE ist unverändert- Ursacheno Hyperventilation (z.B. durch Höhenaufenthalt, Angst, Schmerz)- Wirkungo CO 2 -Partialdruck sinkt (Hypokapnie; pCO 2 < 36 mmHg)o durch erhöhten HCO - 3 -CO 2 -Quotienten steigt der pH-Wert- Kompensationometabolische Störungenrenale Kompensation• HCO 3 - -Resorption im proximalen Tubulus sinkt[IZ-Alkalose senkt luminale H + -Sekretion]• vermehrte Bildung von B-Typ-Schaltzellen im distalen Nephron vermehrteluminale Sekretion von HCO 3 - und basolaterale Sekretion von H + Verringerung der HCO 3 - -Konzentration im Plasma Wiederherstellung des physiologischen HCO 3 - -CO 2 -Quotienten (20:1)„metabolische Störung wird meist durch Säureüberproduktion oder Säureverlust verursacht“- primär metabolische Störungen können durch nicht-metabolische Vorgänge kompensiertwerdenmetabolische Azidose- BE ist negativ- Ursacheno Erhöhung der endogenen Säureproduktion (z.B. Laktatazidose bei Schock,diabetische Ketoazidose)o Verlust von HCO - 3 (z.B. Diarrhoe)- Wirkungo Abnahme der HCO - 3 -Konzentration pH sinkt- KompensationoPufferung und kompensatorische Senkung des pCO 2 durch Hyperventilation[Azidose stimuliert Atemzentrum] Wiederherstellung des physiologischen HCO 3 - -CO 2 -Quotienten (20:1)metabolische Alkalose- BE ist positiv- Ursacheno Verlust von Säuren (z.B. Erbrechen HCl-Verlust)o HCO - 3 -Überschuss (z.B. gestörte Ausscheidung der Niere)- Wirkungo Zunahme der HCO - 3 -Konzentration pH steigt- KompensationoPufferung und kompensatorische Senkung des pCO2 durch Hypoventilation (nurbegrenzt möglich – Atmung kann nicht beliebig reduziert werden)[Alkalose hemmt Atemzentrum] Wiederherstellung des physiologischen HCO 3 - -CO 2 -Quotienten (20:1)- 17 -