Biochemie
Der menschliche Organismus enthält ca. 25'000 mmol Calcium. Die tägliche Ca-Aufnahme und Ausscheidung beträgt ca. 25 mmol.
Über 99 % des Gesamtkörper-Calciums sind im Knochen eingebaut, der somit auch als Ca-Reservoir angesehen werden kann. Im intrazellulären und extrazellulären Raum sind weniger als 1 % des Calciums enthalten.
Calcium spielt bei vielen Vorgängen eine wichtige Rolle, beispielsweise als sekundärer Botenstoff bei Signalkaskaden ("second messenger"), bei der Blutgerinnung, der Muskelkontraktion und der Neurotransmission.
Die Calciumhomöostase wird durch drei Hormone kontrolliert:
- Parathormon (PTH) fördert die Ca-Freisetzung aus dem Knochen und die Rückresorption in der Niere
- Calcitonin hemmt die Freisetzung aus dem Knochen und die tubuläre Rückresorption in der Niere
- 1,25-Dihydroxycholecalciferol (Vitamin D3) fördert die Ca-Aufnahme im Darm und den Einbau in die Knochen
Im Normalfall ist die Resorption von Calcium aus der Nahrung auf etwa 10 mmol pro Tag begrenzt: die Aufnahme ist abhängig von Cholecalciferol (Vitamin D3). Von diesen 10 mmol werden etwa 7 mmol über die Niere ausgeschieden, der Rest mit dem Stuhl.
Das im Urin ausgeschiedene Calcium stammt entweder aus der Nahrung oder wurde aus dem Knochen herausgelöst. Calcium wird glomerulär filtriert; im proximalen Tubulus und in der Henle'schen Schleife werden etwa 90 % wieder aus dem Primärharn zurückgewonnen. Die "Feineinstellung" der Calcium-Rückresorption geschieht im distalen Tubulus mit Hilfe von Parathormon. Im Endharn erscheint lediglich etwa 1 % der ursprünglich glomerulär filtrierten Menge.
Die Calciumausscheidung im Urin kann erhöht sein bei Vorgängen, welche die Calciumfreisetzung aus den Knochen fördern, oder den Einbau hemmen: bei PTHrP-bildenden Tumoren, Knochenmetastasen, Osteoporose, Hyperparathyreoidismus und bei längerer Immobilisation, ferner bei Vitamin D-Überdosierung und unter der Wirkung von Schleifendiuretika
Die Calciumausscheidung kann vermindert sein, bei Vitamin D-Mangel, oder wenn dieses nicht in seine aktive Form 1,25 (OH)2 D3 umgewandelt werden kann: bei Niereninsuffizienz, Leberschäden oder fehlender Sonneneinwirkung, ferner unter der Wirkung von Thiazid-Diuretika
Das Calcium, welches sich im Blut befindet, setzt sich aus drei Fraktionen zusammen:
- etwa 50 % des Gesamt-Ca liegen als "freies" oder "ionisiertes" Ca vor; es ist die physiologisch wirksame Fraktion
- etwa 45 % des Gesamt-Ca sind an Proteine, hauptsächlich an Albumin, gebunden
- die restlichen ca. 5 % bilden Komplexe mit kleinen Anionen wie Phosphat, Citrat, Bicarbonat, Oxalat usw.
Der pH beeinflusst die Fraktionen folgendermassen:
- ein Anstieg des pH (Alkalose) vermindert die freie und erhöht die gebundene Ca-Fraktion
- ein Abfall des pH (Acidose) erhöht die freie Fraktion des Ca
Auf unserem Blutgasgerät werden gleichzeitig das ionisierte Ca und der pH bestimmt. Weicht der pH-Wert der Blutprobe von 7.40 ab, so rechnet unser Messsystem das gemessene ionisierte Ca auf einen theoretischen pH-Wert von 7.40 um.
Klinik
Calcium spielt eine wichtige Rolle bei vielen Prozessen, welche regulativen Charakter haben. Daher ist die Klinik einer Hyper- oder Hypocalcämie komplex.
Eine Hypercalcämie kann zustande kommen, wenn ein Überangebot vorliegt, beispielsweise, wenn es aus dem Knochen vermehrt freigesetzt wird (Exzess an Parathormon) oder wenn die Absorption gesteigert ist (D-Hypervitaminose). Im weiteren kann die Ausscheidung von Ca durch die Niere vermindert sein.
Die Folgen sind mannigfaltig und zeigen sich in vielen Organsystemen.
- Nieren: Polyurie und Polydipsie, Verlust von Elektrolyten, da die Funktion der Tubuluszellen calciumabhängig ist wird die Rückresorption von Wasser und Elektrolyten ungenügend
- Gastrointestinaltrakt: Vermehrte Säuresekretion, verzögerte Darmpassage, Übelkeit (intestinal verursacht, aber auch durch die Wirkung von Ca auf das ZNS)
- neuromuskuläre Erregbarkeit wird erniedrigt, wodurch die Patienten unter Adynamie leiden, die Reflexe sind abgeschwächt
- ZNS: Müdigkeit und Kopfschmerzen, Antriebslosigkeit bis hin zur Depression
- Herz-Kreislauf: Hypertonie, Tachykardie, durch Einfluss von Ca auf die Herzmuskel Kontraktion und Reizleitungsmechanismus. Ein Einfluss von Calcium auf das Renin-Angiotensin-System als weitere Ursache für die Hypertonie wird diskutiert.
- Klinisch wichtig ist die Überempfindlichkeit des Herzmuskels auf Digitalispräparate, wenn eine Hypercalcämie vorliegt.
Die hypercalcämische Krise zeichnet sich aus durch eine Übersteigerung der obengenanten Symptome: Koma "Calciumnarkose" (ZNS) und Anurie (Exsikkose durch Polyurie).
Eine Hypocalcämie wird meist durch das Fehlen von PTH oder durch Resistenz der Endorgane für PTH verursacht. Dies kommt vor bei der Autoimmunparathyreoiditis oder als Folge eines operativen Eingriffes an der Schilddrüse, wobei die Nebenschilddrüsen entfernt oder beschädigt wurden.
Eine Folge ist das tetanische Syndrom. Dabei entstehen Krämpfe der gesamten Skelett- und viszeralen Muskulatur. Die Reflexe sind pathologisch gesteigert (Hyperreflexie), Gefühlsausfälle und -störungen treten ein, weil auch die sensiblen Nervenfasern bei der Erregungsentstehung und -Leitung Calcium brauchen.
Zusätzlich leiden die Patienten an Verstimmung, Angstgefühlen und Antriebslosigkeit.
Bei MR-Angiographie werden Gadolliniumsalze eingesetzt. Diese interferieren mit der Calcium Bestimmungsmethode, die gemessenen Calciumwerte sind zu tief. |
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