St�rungen des S�ure-Basen-Haushalts: Rationale Diagnostik und �konomische Therapie

Zusammenfassung
St�rungen des S�ure-Basen-Haushalts sind h�ufig, sie werden jedoch in der Praxis oft �bersehen. Die Differenzialdiagnostik ist meist bereits durch die Bestimmung des pH, pCO2, pO2 und der Bicarbonatkonzentration m�glich und l�sst eine Einteilung in respiratorische Alkalose oder Azidose beziehungsweise metabolische Alkalose oder Azidose zu. Die kompensatorische Gegenregulation (respiratorisch oder renal) kann die korrekte Beurteilung der prim�ren St�rung erschweren. Besonders bei Patienten mit Niereninsuffizienz, Diabetes, einer Leberzirrhose, einem Emphysem, Diarrh�en oder chronischem Erbrechen sowie unter bestehender Diuretikatherapie ist an St�rungen des S�ure-Basen-Haushaltes zu denken. Dabei steht die Therapie der Grunderkrankung, insbesondere die Sicherstellung einer ausreichenden Oxygenierung bei respiratorischen Problemen, im Vordergrund. Lediglich bei der chronischen metabolischen Azidose � zum Beispiel bei chronischer Niereninsuffizienz, bei �lteren Patienten oder solchen mit Neoblase � sollte eine Substitution mit Bicarbonat erfolgen, um den negativen Konsequenzen f�r verschiedene Organsysteme (etwa eine Demineralisation des Skeletts) vorzubeugen.

Schl�sselw�rter: S�ure-Basen-Haushalt, metabolische Azidose, Hypoxie, Bicarbonat, Alkalose

Summary
Disturbances in the Acid-base-Balance
Acid-base disorders are frequently encountered in the very ill. Their greatest clinical importance is as indicators that signal the presence of a potentially serious condition. The major acid-base disorders can be identified by measuring pH, pCO2, pO2 and bicarbonate. The physiological compensatory response may complicate the correct identification of the primary acid-base disorder. Direct treatment of acid-base disturbances is only necessary if the pH is in a dangerous range (pH < 7.1 or > 7.6) or if the disorder is persisting as it is the case with metabolic acidosis in chronic kidney disease or in elderly subjects.

Key words: acid-base-balance, metabolic acidosis, hypoxia, bicarbonate, alcalosis



Die Hom�ostase des pH, das S�ure-Basen-Gleichgewicht, ist ein wichtiges Regulationsziel des Organismus. Unter physiologischen Bedingungen wird der pH-Wert des Blutes durch verschiedene Puffersysteme und Kompensationsmechanismen in sehr engen Grenzen (zwischen 7,38 und 7,42) gehalten, weil hier die meisten Gewebe und Zellen ihr Funktionsoptimum haben. St�rungen dieses Systems sind relativ h�ufig, werden jedoch in der Praxis oft �bersehen.
Kurzfristig kann die pH-Stabilit�t �ber eine Verschiebung von H+-Ionen vom Extra- in den Intrazellularraum oder durch die Bindung an Plasmaproteine und an H�moglobin gesichert werden. F�r eine ausgeglichene langfristige S�ure-Basen-Bilanz kommt der Lunge als Organ der CO2-Ausscheidung und der Niere als Organ der H+- beziehungsweise HCO3--Ausscheidung eine besondere Bedeutung zu: Um eine l�ngerfristige Regulation zu erreichen, m�ssen H+-Ionen �ber das Puffersystem Bicarbonat/Kohlens�ure gebunden und entweder �ber die Lunge (Bicarbonat als CO2) oder �ber die Nieren (Phosphat und NH4+) eliminiert werden (Grafik). Die kurzfristige Stabilit�t des pH-Wertes angesichts lokaler und tempor�rer Schwankungen des Milieus wird �ber chemische Puffersysteme gew�hrleistet. Dies sind Substanzen, die H+- oder OH--Ionen binden und abgeben k�nnen, und dadurch die pH-Ver�nderungen bei Zugabe oder Verlust von H+- oder OH--Ionen gering halten. Neben Plasmaproteinen, H�moglobin und dem Phosphatpuffersystem macht vor allem das Bicarbonat etwa 75 Prozent der Gesamtpufferkapazit�t des Blutes aus; dies erkl�rt seine besondere Bedeutung in der Therapie von St�rungen des S�ure-Basen-Haushalts.
Ist das S�ure-Basen-Gleichgewicht gest�rt, so lassen sich nach dem pH-Wert eine Alkalose (pH > 7,44) von einer Azidose (pH < 7,36) unterscheiden. Nach den zugrunde liegenden Pathomechanismen werden dann jeweils metabolische von respiratorischen Formen unterschieden. Sind die Bicarbonat-Konzentration und/ oder der pCO2 ver�ndert und ist der pH-Wert aber noch im Normalbereich, spricht man von einer kompensierten, andernfalls von einer dekompensierten St�rung. Eine prim�r metabolische St�rung (zum Beispiel vermehrter renaler Bicarbonatverlust bei renal-tubul�rer Azidose) wird mit einer respiratorischen Gegenregulation (Hyperventilation mit vermehrter CO2-Abatmung) kompensiert; in der Praxis kann die resultierende Laborkonstellation eine korrekte Interpretation und ein Erkennen der prim�ren Grunderkrankung beziehungsweise -st�rung erschweren. Gravierende St�rungen des S�ure-Basen-Gleichgewichtes � das hei�t pH-Werte unterhalb von 7,1 oder oberhalb von 7,6 � zeigen eine potenziell lebensbedrohliche Situation an. Typische klinische Symptome k�nnen trotzdem oft fehlen, unspezifische Symptome wie eine Verwirrtheit bis hin zum Koma, zu Herzrhythmusst�rungen, Blutdruckabfall oder -anstieg und einer Hyperventilation k�nnen die Diagnose erschweren. Die Kenntnis der h�ufigsten Grunderkrankungen, die eine St�rung des S�ure-Basen-Haushaltes bewirken k�nnen, der typischen Laborkonstellation sowie der angemessenen Therapie ist daher auch f�r die ambulante Praxis sehr wichtig.
Diagnostik und klinisches Bild
Da das S�ure-Basen-Gleichgewicht von respiratorischen und von nichtrespiratorischen Faktoren beeinflusst wird, m�ssen zur Diagnostik des S�ure-Basen-Status die freie H+-Konzentration (pH), Parameter der respiratorischen Einfl�sse (pCO2) und Parameter der nichtrespiratorischen Einfl�sse ber�cksichtigt werden. Dies w�ren zum Beispiel die Konzentration des aktuellen Bicarbonates, des Standardbicarbonates oder der Pufferbasen beziehungsweise des Basen�berschusses.
Die korrekte Diagnostik einer St�rung des S�ure-Basen-Haushalts ist demzufolge meistens durch die Bestimmung von pH-Wert, pCO2, pO2 und der Bicarbonatkonzentration m�glich. Grunds�tzlich sind St�rungen des S�ure-Basen-Gleichgewichts entweder durch eine gest�rte alveol�re Ventilation (mit vermehrter oder verminderter CO2-Abatmung) oder durch einen ver�nderten Anfall, verminderte Ausscheidung �ber die Nieren beziehungsweise durch Verlust von Bicarbonat oder H+-Ionen ausl�sbar.
Respiratorische Azidose
Bei einer verminderten alveol�ren Ventilation entsteht eine respiratorische Azidose. Die typische Laborkonstellation zeigt einen verminderten pH-Wert bei Anstieg des pCO2 und ist stets von einer Hypoxie (verminderter pO2) begleitet. Die Hypoxie bestimmt in der Regel das therapeutische Vorgehen.
Eine vitale Bedrohung durch die Azidose besteht meist nicht. Durch die konsekutive metabolische Kompensation steigt �ber den vermehrten An-
fall von Kohlens�ure innerhalb von 24 h das Bicarbonat an. Durch die kompensatorisch verminderte renale Bicarbonatausscheidung kann die Bicarbonatkonzentration bei l�nger bestehender respiratorischer Azidose um etwa 4 mmol/L pro 10 mm Hg pCO2-Anstieg angehoben werden. Die Tabellen 1 und 2 zeigen die typische Laborkonstellation sowie h�ufige Grundkrankheiten bei der respiratorischen Azidose.
Klinisch f�llt meist eine Dyspnoe auf, bei chronischen Erkrankungen kann die Dyspnoe jedoch trotz ausgepr�gter Hypoxie fehlen. Durch den Anstieg des pCO2 kann es zu Tachykardie, Blutdruckanstieg und � bei l�ngerem Bestehen � einer pulmonalen Hypertonie kommen. Die CO2-bedingte Vasodilatation kann zu einer Gesichtsr�tung, einer konjunktivalen Injektion und einer Stauungspapille f�hren. Bei ausgepr�gten St�rungen k�nnen Bewusstseinst�rungen und Verwirrtheit bis hin zur CO2-Narkose auftreten.
Im Vordergrund der Therapie einer respiratorischen Azidose steht die Sicherung der Oxygenierung durch Behandlung der Grundkrankheit sowohl bei akuten als auch chronischen Verl�ufen. Bei chronischer respiratorischer Insuffizienz ist zu kontrollieren, dass die Sauerstoffgabe nicht zu einem Anstieg der pCO2-Konzentration f�hrt. Im Zweifel empfiehlt sich die Kontrolle der Blutgase vor und nach Sauerstoffgabe.
Der S�ure-Basen-Haushalt muss in der Regel nicht unmittelbar korrigiert werden, weil die Niere �ber eine ausreichende kompensatorische Kapazit�t verf�gt, um ein kritisches Absinken des pH-Wertes unter 7,2 durch Generierung von Bicarbonat zu vermeiden.
Metabolische Azidose
Diagnostisch ist zur Beurteilung einer metabolischen Azidose meist die ven�se Bestimmung von pH-Wert, pCO2 und der Bicarbonatkonzentration ausreichend (Tabelle 1). Bei erniedrigtem pH-Wert und Bicarbonat ist der pCO2 durch die kompensatorisch verst�rkte Abatmung in der Regel ebenfalls erniedrigt (etwa 1 bis 1,5 mm Hg pro 1 mmol/L Bicarbonatverlust).
Meistens liegt der metabolischen Azidose ein Verlust an Bicarbonat (renal oder gastrointestinal) zugrunde, aber auch ein Bicarbonatverbrauch wegen vermehrtem Anfall oder verminderter renaler Ausscheidung von S�ure�quivalenten kann die Ursache sein (Tabelle 2). Wichtig ist die Unterscheidung zwischen einer hyperchlor�mischen Azidose und der Azidose mit gro�er Anionenl�cke (Chlorid im Normbereich). Die Bestimmung der Anionenl�cke (= Na+-[Cl-+HCO3+]) ist deshalb differenzialdiagnostisch besonders bedeutsam: Bei einer Anionenl�cke �ber 25 mmol/L liegt praktisch immer eine organische Azidose (zum Beispiel Lactat- oder Ketoazidose) vor. Eine gro�e Anionenl�cke weisen etwa die Vergiftungen mit Aspirin, Methanol (selten) oder Ethylenglykol auf, hier ist klinisch meist eine ausgepr�gte Ku�maulsche Atmung auff�llig.
Im h�ufigeren Fall einer normalen Anionenl�cke (10 +/� 2 mmol) besteht in der Regel eine Azidose durch Bicarbonatverlust, das hei�t, die Chloridkonzentration im Serum ist kompensatorisch erh�ht (hyperchlor�mische Azidose).
Bei �lteren Patienten kann durch die eingeschr�nkte Funktionsreserve der Nieren eine S�urebelastung, zum Beispiel durch erh�hte hepatische S�ureproduktion bei di�tetischer Eiwei�zufuhr, schlechter kompensiert werden. So sind bei �lteren Menschen unter kontrollierter Di�t die Plasmakonzentration an Bicarbonat und der pH-Wert signifikant niedriger (Ausdruck einer latenten renal bedingten metabolischen Azidose).
Klinisch ist die metabolische Azidose oft schwer zu erkennen, typische Symptome fehlen oft. Richtungsweisend ist meist die Labordiagnostik, die unter Umst�nden bei ausgepr�gten F�llen auch eine Hyperkali�mie zeigen kann. Zugrunde liegt dabei der Anstieg von Kaliumionen, die zur Erhaltung der elektrischen Neutralit�t der Zelle im Austausch f�r H+-Ionen aus dem Intrazellularraum freigesetzt werden. Durch diesen Mechanismus kann der Organismus auf Kosten eines Anstiegs der extrazellul�ren Kaliumkonzentration �bersch�ssige S�ure�quivalente abpuffern. Die durch eine metabolische Azidose bedingte Hyperkali�mie kann eine Bradykardie ausl�sen, bei lange bestehender Azidose kann es auch zu einem gesteigerten Eiwei�katabolismus sowie zu Anorexie und Adynamie kommen. Daneben werden St�rungen wie Parathormonanstieg, Insulin- und Erythropoeitinresistenz, ein Anstieg des ionisierten Calciums sowie die verst�rkte Progredienz der oft zugrunde liegenden chronischen Niereninsuffizienz beobachtet. Gerade bei �lteren Patienten tr�gt die renal bedingte latente metabolische Azidose m�glicherweise wesentlich zur Entwicklung einer Osteoporose bei. Es konnte gezeigt werden, dass eine orale Alkalisubstitution bei postmenopausalen Frauen zu einer signifikanten Calciumretention, einem positiven Stickstoffgleichgewicht und einer Hemmung des Knochenabbaus f�hrt.
W�hrend die respiratorische Azidose in der Regel kein Eingreifen in den S�ure-Basen-Haushalt erfordert, wird dies bei der metabolischen Azidose heute anders gesehen: Sie stellt den gr��ten Anteil der auch ambulant therapiebed�rftigen St�rungen des S�ure-Basen-Haushalts dar. Gerade hier ist ein rationaler Zugang entscheidend. Die oft irrationalen Ern�hrungsempfehlungen zu �basischen� Nahrungsmitteln und di�tetischen Einschr�nkungen zur �Vorbeugung� basischer Defizite zeigen die gro�e Verunsicherung in der Bev�lkerung.
Im Vordergrund steht auch bei der metabolischen Azidose die Behandlung des Grundleidens (zum Beispiel ad�quate Insulingabe bei diabetischer Ketoazidose oder ausreichende Nierenersatztherapie). Bei chronischen Zust�nden ist jedoch die Substitution von Bicarbonat sinnvoll und geboten. Diese kann in der Regel � vor allem bei bestehender chronischer Niereninsuffizienz oder renal tubul�rer Azidose � durch orale Gabe von Natriumbicarbonat, beispielsweise als Natriumhydrogencarbonat, erfolgen. Vorzuziehen sind dabei magenvertr�gliche Pr�parate, die durch die Freisetzung im D�nndarm ohne CO2-Bildung im Magen die bakterizide Wirkung der Magens�ure nicht beeintr�chtigen. Mit Gabe von 2 000 bis 3 000 mg (24 bis 36 mmol) t�glich l�sst sich in der Regel ein guter Ausgleich des S�ure-Basen-Haushalts erreichen und einer Demineralisierung des Skelettsystems vorbeugen.
Bei der Therapie der metabolischen Azidose muss besonders die Kaliumhom�ostase ber�cksichtigt werden, weil bei zu schneller Korrektur der Azidose (in der Regel nur bei intraven�ser Gabe von Bicarbonat) durch Aufnahme von Kalium in die Zelle eine Hypokali�mie auftreten kann.
Respiratorische Alkalose
Einer respiratorischen Alkalose liegt eine alveol�re Hyperventilation (Abfall des pCO2 und damit in der Folge Anstieg des pH-Wertes) aufgrund einer Hypoxie oder zentralen Stimulation des Atemzentrums zugrunde (Tabelle 1). Steht urs�chlich die Hypoxie im Vordergrund, so kann klinisch akut eine ausgepr�gte Dyspnoe imponieren. Durch den Abfall des ionisierten Calciums im basischen Milieu fallen dann meist Symptome der gesteigerten neuromuskul�ren Erregbarkeit wie Par�sthesien, Schwindel und tetanische Manifestationen bis hin zur typischen �Pf�tchenstellung� auf.
Im Labor f�llt das erniedrigte pCO2 auf, der pH-Wert ist in den alkalischen Bereich verschoben. Liegt eine Hypoxie vor, so ist der arterielle pO2 erniedrigt, bei prim�rer Stimulation des Atemzentrums dagegen ist er normal (Tabelle 1). Als Zeichen der metabolischen Kompensation sieht man einen Abfall der Bicarbonatkonzentration.
Therapeutisch steht auch hier die Behandlung der Grundkrankheit (Tabelle 2), insbesondere die Sicherung einer ausreichenden Oxygenierung im Vordergrund. Bei Vorliegen eines Hyperventilationsyndroms kann eine leichte Sedierung und R�ckatmung (zum Beispiel in eine Plastikt�te) den pCO2 anheben und den circulus vitiosus durchbrechen helfen. Eine prim�re Korrektur des S�ure-Basen-Gleichgewichts ist in der Regel nicht notwendig.
Metabolische Alkalose
Der metabolischen Alkalose liegt prim�r ein Anstieg der Bicarbonatkonzentration (und damit ein Anstieg des pH-Werts) entweder durch renale Retention und/oder durch den Verlust von s�urehaltigem Magensekret, etwa bei chronischem Erbrechen oder Ableitung des Magensaftes, zugrunde (Tabelle 1).
Bei der Untersuchung im Labor f�llt meist eine ausgepr�gte Hypokali�mie auf. Durch die Bestimmung der Chloridausscheidung im Urin kann der Volumenstatus abgesch�tzt werden; bei rezidivierendem Erbrechen und Verlust an Magensaft findet man kaum Chlorid im Urin. Durch die kompensatorische Hypoventilation steigt der pCO2 im Blut.
Eine ebenfalls klinisch h�ufige Ursache ist die �Kontraktionsalkalose� bei Exsikkose meist �lterer Patienten, die oft durch eine begleitende Diuretikatherapie aggraviert wird.
F�r die richtige Therapie ist daher die Unterscheidung zwischen Formen mit Volumendepletion und jenen mit Volumen�berschuss und Hypertonie wichtig. Bei Chlorid- und Volumendepletion reicht die Gabe von Natrium- oder Kaliumchlorid meist zur Stabilisierung des S�ure-Basen-Haushalts aus. Gegebenenfalls kann durch Blockade der S�uresekretion durch Protonenpumpenhemmer bei Ableitung des Magensafts einem S�ureverlust vorgebeugt werden. Bei Entwicklung einer metabolischen Alkalose unter Diuretikatherapie kann die zus�tzliche Gabe eines kaliumsparenden Diuretikums (zum Beispiel Spironolacton) hilfreich sein. Bei Mineralocorticoidexzess (etwa bei Nebennierenadenom) ist neben Ausgleich der Hypokali�mie die chirurgische Sanierung anzustreben.
Die klinische Symptomatik wird meistens durch die begleitende Hypokali�mie bestimmt. Diese Symptomatik besteht in Par�sthesien, Muskelschw�che und Herzrhythmusst�rungen. Wie bei der respiratorischen Alkalose k�nnen auch hier tetanische Komplikationen bis hin zur Pf�tchenstellung der H�nde auftreten. Bei parallel bestehender Hypertonie muss an einen Mineralocorticoidexzess mit Hypervol�mie gedacht werden (Tabelle 2).
Res�mee
Die rationale Differenzialdiagnostik bei St�rungen des S�ure-Basen-Haushalts ist meist durch Bestimmung von pH-Wert, pCO2, pO2 und der Bicarbonatkonzentration m�glich und l�sst orientierend eine Einteilung in respiratorische Alkalose oder Azidose und metabolische Alkalose oder Azidose zu. Die kompensatorische Gegenregulation (respiratorisch oder renal) kann dabei die korrekte Beurteilung der prim�ren St�rung erschweren.
Die Therapie der Grunderkrankung, insbesondere die Sicherstellung einer ausreichenden Oxygenierung bei respiratorischen Problemen, steht klinisch bei der Therapie von S�ure-Basen-St�rungen im Vordergrund. Eine blo�e �Laborkosmetik� durch Ausgleich eines eventuellen Basendefizits ohne ausreichende Ber�cksichtigung der kausalen St�rung ist zu vermeiden.
Bei chronischen Formen der metabolischen Azidose, beispielsweise bei chronischer Niereninsuffizienz und bei �lteren Patienten, kann jedoch Bicarbonat substituiert werden, um den negativen Folgen der Azidose auf verschiedene Organsysteme (etwa einer Demineralisation des Skeletts) vorzubeugen. Dabei sind d�nndarml�sliche Formulierungen des Natriumbicarbonats besonders vertr�glich und geeignet.

Manuskript eingereicht: 1. 7. 2004; revidierte Version angenommen: 27. 12. 2004

Die Autoren erkl�ren, dass kein Interessenkonflikt im Sinne der Richtlinien des International Committee of Medical Journal Editors besteht.

zZitierweise dieses Beitrags:
Dtsch Arztebl 2005; 102: A 1896�1899 [Heft 26]

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Anschrift f�r die Verfasser:
Prof. Dr. med. Roland M. Schaefer
Medizinische Klinik und Poliklinik D
Universit�tsklinikum M�nster
Albert-Schweitzer-Stra�e 33
48129 M�nster
E-Mail: schaefe@uni-muenster.de