Homöostase der Körperflüssigkeiten

Leben kann nicht ohne Wasser existieren. Wasser ist das Ausgangsmaterial und Endprodukt zahlloser biochemischer Reaktionen. Es dient als Lösungsmittel, Transportmittel, Wärmeisolator, Kühlmittel und hat viele weitere Funktionen. Wasser ist in den Zellen als intrazelluläre Flüssigkeit und außerhalb der Zellen als extrazelluläre Flüssigkeit vorhanden. Es gewährleistet die Konstanz der Umgebung (des inneren Milieus) für die Körperzellen und ähnelt damit dem primären Ozean, der die ersten einzelligen Organismen umgab.

Der zirkulierende Flüssigkeitsvolumen im Körper bleibt relativ konstant, wenn der Wasserhaushalt ordnungsgemäß aufrechterhalten wird. Im Durchschnitt beträgt die Flüssigkeitsaufnahme – 2,5 Liter pro Tag (in Form von Getränken, fester Nahrung sowie Produkten des Stoffwechseloxidation). Der Flüssigkeitskonsum muss hoch genug sein, um Wasserverluste durch Miktion, Atmung, Verdunstung und Defäkation auszugleichen. Der durchschnittliche Tagesumsatz von Wasser beträgt 2,5 Liter/70 kg (1/30 der Körpermasse) bei Erwachsenen und 0,7 Liter/10 kg (1/10 der Körpermasse) bei Säuglingen. Daher ist der Wasserhaushalt bei Säuglingen stärker anfällig für Abweichungen.

Gesamtkörperwassergehalt

Im Körper können erhebliche Steigerungen des Wasserdurchsatzes auftreten, die in der Regel angemessen kompensiert werden müssen. Der Wasserverlust durch Atmung tritt beispielsweise bei Hyperventilation in großer Höhe und durch Verdunstung bei hoher Umgebungstemperatur (z.B. Spaziergänge in der Sonne oder besondere Temperaturverhältnisse am Arbeitsplatz – Metallindustrie) auf. Beides kann zum Verlust von mehreren Litern Wasser pro Stunde führen, der durch entsprechende Steigerung der Flüssigkeitsaufnahme (und Salzzufuhr) ausgeglichen werden muss. Umgekehrt führt eine erhöhte Flüssigkeitsaufnahme zu einer Steigerung der ausgeschiedenen Urinmenge.

Der Körperwassergehalt beträgt je nach Alter und Geschlecht zwischen 46% und 75% der Gesamtkörpermasse. Bei Säuglingen liegt er bei 75%, bei jungen Erwachsenen (Männern/Frauen) bei 64% (53%) und bei älteren Erwachsenen (Männern/Frauen) nur noch bei 53% (46%). Geschlechtsunterschiede (wie auch individuelle Unterschiede) sind hauptsächlich auf unterschiedliche Fettgehalte im Körper zurückzuführen. Bei jungen Erwachsenen beträgt der Wassergehalt in den meisten Geweben durchschnittlich etwa 73% (zum Vergleich: 20% in Fettgewebe).

Flüssigkeitskompartimente des Körpers

Beim Menschen beträgt der durchschnittliche Körperwassergehalt etwa 60%, wobei etwa 3/5 (35% der Körpermasse) intrazelluläre Flüssigkeit und die anderen 2/5 (25% der Körpermasse) extrazelluläre Flüssigkeit sind. Die intrazelluläre und extrazelluläre Flüssigkeit sind durch die Zellmembran voneinander getrennt. Die extrazelluläre Flüssigkeit befindet sich zwischen den Zellen (Interstitialflüssigkeit, 19% der Körpermasse), im Blutplasma (4,5% der Körpermasse) und in „transzellulären“ Kompartimenten (1,5% der Körpermasse): pleurale, peritoneale und perikardiale Räume, Rückenmarkskanal und Hirnventrikel, Augenkammern und Darmtrakt, Nieren- und Drüsenkanäle. Das Blutplasma ist vom umgebenden Gewebe durch das Endothel getrennt, und das Epithel trennt den Interstitialraum von den transzellulären Kompartimenten. Im Gegensatz zum restlichen Extrazelluärraum unterscheidet sich das Blutplasma durch seinen hohen Proteingehalt. Darüber hinaus gibt es einen grundlegenden Unterschied in der Ionenzusammensetzung zwischen extra- und intrazellulärer Flüssigkeit.

Regulation von Salz- und Wassergehalt

Die Osmolalität der meisten Körperflüssigkeiten beträgt etwa 290 mOsm/kg H2O, so dass intra- und extrazelluläre Flüssigkeit (ICF und ECF) im osmotischen Gleichgewicht stehen. Jede Erhöhung der Osmolalität der extrazellulären Flüssigkeit, z.B. durch Absorption von NaCl oder Wasserverlust, führt zum Abfluss von Flüssigkeit aus den Zellen (Zellschrumpfung). Ein Abfall des extrazellulären osmotischen Drucks bei Aufnahme oder Infusion großer Wassermengen oder bei Verlust von Na+ (z.B. bei Aldosteronmangel) führt dazu, dass Wasser aus dem ECF in die Zellen strömt (Zellschwellung). Beides stellt ein Risiko für die normale Zellfunktion dar, aber die Zelle hat Schutzmechanismen.

Die Plasmamembran der Zelle enthält Mechanorezeptoren, die an der Regulation des Ionen- und Wasserflusses beteiligt sind – z.B. Austritt von K+ und Cl- bei Zunahme des Zellvolumens und Eintritt von Na+, K+ und Cl- bei Plasmоlyse. Diese Mechanismen kontrollieren auch den Ausgleich bei Zunahme des Zellvolumens durch verstärkte Aufnahme von Na+ und Glucose in der Darmschleimhaut oder durch kurzzeitige Hypoxie (mit verminderter Aktivität der Na+-K+-ATPase).

Zellen, deren physiologische Aktivität mit erheblichen Schwankungen der Osmolalität verbunden ist (z.B. in den Nieren), sind auch in der Lage, ihre eigene Osmolalität durch Bildung/Absorption oder Ausscheidung/Reabsorption kleiner Moleküle, so genannter organischer Osmolyte (z.B. Betain, Taurin, myo-Inositol, Sorbit), zu regulieren.

Durst: Auslösung und Unterdrückung

Der Durst ist ein subjektives Empfinden und eine Motivation, Flüssigkeiten zu suchen und zu trinken. Der Durst ist eine Reaktion des Körpers auf Hyperosmolalität oder Hypovolämie (mehr als 0,5% Körpermasse – Durstschwelle), was den primären Durst stimuliert. Das primäre Trinken unterdrückt den Durst, bevor die Osmolalität vollständig normalisiert ist.