Osmolalität, Osmolarität und Flüssigkeitshomöostase

Osmolalität, Osmolarität und Flüssigkeitshomöostase

Im stationären Zustand bleiben unser Gesamtwasser- und Salzgehalt im Körper konstant. Die Homöostase wird durch die glomeruläre Filtration des Plasmas erreicht, wobei ein Ultrafiltrat entsteht. Die Tubuli verarbeiten dann dieses Ultrafiltrat, so dass die endgültige Urinflussrate und die Ausscheidung von gelösten Stoffen den homöostatischen Bedürfnissen des Körpers entsprechen.

Osmolalität und Osmolarität sind Messungen der Konzentration gelöster Stoffe in einer Lösung. In der Praxis ist der Unterschied zwischen den absoluten Werten der verschiedenen Messungen vernachlässigbar. Aus diesem Grund werden beide Begriffe häufig synonym verwendet, obwohl sie sich auf unterschiedliche Maßeinheiten beziehen.

Osmolalität

Osmolalität ist eine Schätzung der osmolaren Konzentration des Plasmas und ist proportional zur Anzahl der Partikel pro Kilogramm Lösungsmittel; sie wird als mOsmol/kg ausgedrückt (die SI-Einheit ist mmol/kg, aber mOsmol/kg wird immer noch häufig verwendet). Diese Einheit wird verwendet, wenn die Werte in einem Labor gemessen werden. Die Osmolalität wird in klinischen Labors mit einem Osmometer gemessen – entweder mit einem Osmometer mit Gefrierpunktsdepression oder mit einem Osmometer mit Dampfdruckdepression. Die normale Osmolalität der extrazellulären Flüssigkeit beträgt 280-295 mOsmol/kg.

Osmolarität

Die Osmolarität ist eine Schätzung der osmolaren Konzentration des Plasmas und ist proportional zur Anzahl der Partikel pro Liter Lösung; sie wird in mmol/L ausgedrückt. Sie wird verwendet, wenn ein berechneter Wert abgeleitet wird.

Sie wird aus den gemessenen Konzentrationen von Na+, K+, Harnstoff und Glukose abgeleitet. Die Osmolarität ist unter verschiedenen Bedingungen unzuverlässig – z. B. bei Pseudohyponatriämie wie Hyperlipidämie beim nephrotischen Syndrom oder Hyperproteinämie.

Die folgenden Gleichungen können zur Berechnung der Osmolarität verwendet werden:

Berechnete Osmolarität = 2 (Na+) + 2 (K+) + Glucose + Harnstoff (alle in mmol/L); ODER Berechnete Osmolarität = 2 (Na+) + Glucose + Harnstoff (alle in mmol/L).

Die Verdoppelung des Natriums berücksichtigt die mit Natrium verbundenen negativen Ionen, und der Ausschluss von Kalium ermöglicht in etwa die unvollständige Dissoziation von Natriumchlorid.

Der Begriff Osmolarität ist weitgehend durch Osmolalität ersetzt worden, auch wenn es um berechnete Werte geht. Im weiteren Verlauf dieses Artikels wird die Osmolalität verwendet.

Osmotische Lücke

Die osmotische Lücke (auch Osmolalitätslücke genannt) ist ein willkürliches Maß für die Differenz zwischen der tatsächlichen (vom Labor gemessenen) und der berechneten Osmolalität. Sie beträgt normalerweise weniger als 10-15 mOsmol/kg (die Spanne ist beim örtlichen Labor zu erfragen). Ist die osmotische Lücke vergrößert, deutet dies auf das Vorhandensein anderer osmotisch aktiver gelöster Stoffe hin, die bei der berechneten Osmolalität nicht berücksichtigt werden – z. B. bei der Einnahme von Methanol oder Ethylenglykol.

Klinische Relevanz der Osmolalität

Da Zellmembranen im Allgemeinen frei durchlässig für Wasser sind, ist die Osmolalität der extrazellulären Flüssigkeit (ECF) ungefähr gleich der der intrazellulären Flüssigkeit (ICF). Daher ist die Plasmaosmolalität ein Anhaltspunkt für die intrazelluläre Osmolalität.

Dies ist wichtig, da es zeigt, dass Veränderungen der Osmolalität der EKF einen großen Einfluss auf die Osmolalität der ICF haben – Veränderungen, die Probleme mit der normalen Zellfunktion und dem Zellvolumen verursachen können (und sogar eine Zytolyse auslösen können).

• Bei normalen Menschen stimuliert eine erhöhte Osmolalität im Blut die Sekretion von antidiuretischem Hormon (ADH). Dies führt zu einer erhöhten Wasserrückresorption, einer höheren Konzentration des Urins und einer geringeren Konzentration des Blutplasmas. Diabetes insipidus ist ein Zustand, der durch eine Untersekretion oder eine Unempfindlichkeit gegenüber den Wirkungen von ADH verursacht wird. Eine Erhöhung kann mit der Sterblichkeit von Schlaganfällen in Verbindung gebracht werden.
• Eine niedrige Serumosmolalität unterdrückt die Freisetzung von ADH, was zu einer verringerten Wasserrückresorption und einem konzentrierteren Blutplasma führt.
• Eine Erhöhung der Plasmaosmolalität um nur 2 bis 3 % führt zu einem starken Verlangen zu trinken. Eine Veränderung des Blutvolumens und des arteriellen Drucks um 10 bis 15 % ist erforderlich, um die gleiche Reaktion hervorzurufen.

ADH

Die Niere steuert die Wasserausscheidung weitgehend durch ADH – ein Polypeptid, das von den supraoptischen und paraventrikulären Hypothalamuszellen ausgeschieden wird und dessen Axone in der Hypophysenhinterwand enden. Seine Halbwertszeit beträgt 5-20 Minuten; dies ermöglicht eine schnelle Anpassung an Schwankungen der Plasmaosmolalität. Die Sekretion von ADH wird durch Osmorezeptoren und Barorezeptoren gesteuert. Obwohl der Körper versucht, die Osmolalität stärker zu kontrollieren als das Volumen, wird die Niere bei einem gefährlichen Abfall des Volumens Wasser auf Kosten der Osmolalität einsparen, d. h. auch wenn die Wassereinsparung die Osmolalität der Körperflüssigkeiten verringert.

Weitere Kontrollfaktoren sind nicht-osmotische Faktoren (Narkotika, Schmerzen, Stress, Nikotin, Chloropropamid, Cytoxan, Clofibrat, Carbamazepin, Übelkeit, Angiotensin II) und die Freisetzung hemmende Faktoren – z. B. Ethanol, Hypothermie und atriales natriuretisches Peptid.

Messungen

• Plasmaosmolalität – diese Messung wird in der Regel zur Untersuchung einer Hyponatriämie angeordnet. Die osmotische Lücke kann auch angefordert werden, wenn der Verdacht besteht, dass osmotisch aktive Substanzen wie Mannitol und Glycin (eine Chemikalie, die in chirurgischen Spülflüssigkeiten verwendet wird) vorhanden sind.
• Urinosmolalität – wird häufig zusammen mit der Plasmaosmolalität angeordnet, um die Diagnose zu unterstützen – siehe Tabelle unten.
• Stuhlosmolalität – dies kann helfen, chronischen Durchfall zu beurteilen, der nicht auf eine bakterielle oder parasitäre Infektion zurückzuführen zu sein scheint, d. h. der Stuhl kann osmotisch aktive Substanzen (z. B. Abführmittel) enthalten. Die osmotische Lücke des Stuhls kann ebenfalls berechnet werden.

Diese Tabelle ist ein Leitfaden. Die Auswirkungen auf die Serum- und Urinosmolalität können je nach der individuellen klinischen Situation variieren – z. B. kann eine Hypernatriämie eine verringerte Urinosmolalität und eine Hyponatriämie eine unangemessen erhöhte Urinosmolalität verursachen.