Introduction
Electrolyten zijn essentieel voor het basale functioneren van het leven, zoals het handhaven van de elektrische neutraliteit in de cellen en het opwekken en geleiden van actiepotentialen in de zenuwen en spieren. Natrium, kalium en chloride zijn de belangrijkste elektrolyten, samen met magnesium, calcium, fosfaat en bicarbonaten. Elektrolyten komen uit onze voeding en vloeistoffen.
De elektrolyten kunnen uit balans zijn, wat leidt tot hoge of lage niveaus. Hoge of lage niveaus van elektrolyten verstoren de normale lichaamsfuncties en kunnen leiden tot zelfs levensbedreigende complicaties. Dit artikel bespreekt de basis fysiologie van elektrolyten en hun afwijkingen, en de gevolgen van elektrolyten onbalans.
Natrium
Natrium, dat een osmotisch actief anion is, is een van de belangrijkste elektrolyten in de extracellulaire vloeistof. Het is verantwoordelijk voor het handhaven van het extracellulaire vloeistofvolume, en ook voor de regulering van het membraanpotentiaal van de cellen. Natrium wordt samen met kalium over celmembranen uitgewisseld als onderdeel van actief transport.
Natriumregulatie vindt plaats in de nieren. In de proximale tubulus vindt het grootste deel van de natriumreabsorptie plaats. In de distale convoluole tubulus vindt reabsorptie van natrium plaats. Het natriumtransport verloopt via natrium-chloridesymporters, onder invloed van het hormoon aldosteron.
Van de elektrolytstoornissen komt hyponatriëmie het meest voor. De diagnose wordt gesteld wanneer het serumnatriumgehalte lager is dan 135 mmol/L. Hyponatriëmie heeft neurologische verschijnselen. Patiënten kunnen zich presenteren met hoofdpijn, verwardheid, misselijkheid en deliriums. Hypernatriëmie treedt op wanneer het serumnatriumgehalte hoger is dan 145 mmol/L. Symptomen van hypernatriëmie zijn onder meer tachypneu, slaapproblemen en een onrustig gevoel. Snelle natriumcorrecties kunnen ernstige gevolgen hebben, zoals cerebraal oedeem en osmotisch demyelinisatiesyndroom.
Potassium
Potassium is voornamelijk een intracellulair ion. De hoofdverantwoordelijkheid voor de regeling van de homeostase tussen natrium en kalium ligt bij de natrium-kalium adenosinetrifosfatase pomp, die natrium wegpompt in ruil voor kalium, dat de cellen in gaat. In de nieren vindt de filtratie van kalium plaats in de glomerulus. De reabsorptie van kalium vindt plaats in de proximale convoluole tubulus en de dikke opgaande lus van Henle. De kaliumsecretie vindt plaats in de distale convoluale tubulus. Aldosteron verhoogt de kaliumsecretie. Kaliumkanalen en kalium-chloride cotransporters in het apicale membraan scheiden ook kalium uit.
Kaliumstoornissen zijn gerelateerd aan hartritmestoornissen. Hypokaliëmie treedt op wanneer het serumkaliumgehalte lager is dan 3,6 mmol/L – zwakte, vermoeidheid en spiertrekkingen komen voor bij hypokaliëmie. Hyperkaliëmie treedt op wanneer de serumkaliumspiegel hoger is dan 5,5 mmol/L, wat kan leiden tot hartritmestoornissen. Spierkrampen, spierzwakte, rhabdomyolysis, myoglobinurie zijn tekenen en symptomen bij hyperkaliëmie.
Calcium
Calcium heeft een belangrijke fysiologische rol in het lichaam. Het is betrokken bij de mineralisatie van het skelet, de samentrekking van de spieren, de overdracht van zenuwimpulsen, de bloedstolling en de afscheiding van hormonen. De voeding is de belangrijkste bron van calcium. Het is vooral aanwezig in de extracellulaire vloeistof. De absorptie van calcium in de darm wordt voornamelijk geregeld door de hormonaal actieve vorm van vitamine D, namelijk 1,25-dihydroxy vitamine D3. Parathyroïdhormoon reguleert ook de calciumsecretie in de distale tubulus van de nieren. Calcitonine werkt in op botcellen om het calciumgehalte in het bloed te verhogen.
De diagnose hypocalciëmie vereist controle van het serumalbuminegehalte om te corrigeren voor totaal calcium, en de diagnose is gesteld wanneer het gecorrigeerde serum totaal calciumgehalte lager is dan 8,8 mg/dl, zoals bij vitamine D-deficiëntie of hypoparathyreoïdie. De controle van het serumcalciumgehalte is een aanbevolen test bij post-thyroïdectomiepatiënten. Er is sprake van hypercalciëmie wanneer het gecorrigeerde totale serumcalciumgehalte hoger is dan 10,7 mg/dl, zoals bij primaire hyperparathyreoïdie. Humorale hypercalciëmie treedt op bij maligniteiten, voornamelijk als gevolg van PTHrP-secretie.
Bicarbonaat
De zuur-basestatus van het bloed bepaalt de bicarbonaatspiegel. De nieren regelen voornamelijk de bicarbonaatconcentratie en zijn verantwoordelijk voor de handhaving van het zuur-base-evenwicht. De nieren reabsorberen het gefilterde bicarbonaat en genereren ook nieuw bicarbonaat door netto-uitscheiding van zuur, wat gebeurt door uitscheiding van zowel titreerbaar zuur als ammoniak. Diarree leidt meestal tot verlies van bicarbonaat, waardoor een onevenwicht in de zuur-baseregulatie ontstaat.
Magnesium
Magnesium is een intracellulair kation. Magnesium is vooral betrokken bij het ATP-metabolisme, het samentrekken en ontspannen van de spieren, een goede neurologische werking en de afgifte van neurotransmitters. Wanneer spieren samentrekken, wordt de calciumheropname door de calcium-geactiveerde ATPase van het sarcoplasmatisch reticulum bewerkstelligd door magnesium. Hypomagnesemie treedt op wanneer het serum magnesiumgehalte lager is dan 1,46 mg/dl. Zij kan gepaard gaan met een stoornis in het alcoholgebruik en met gastro-intestinale en renale verliezen-ventriculaire ritmestoornissen, waaronder torsades de pointes die bij hypomagnesemie worden gezien.
Chloride
Chloride is een anion dat voornamelijk in de extracellulaire vloeistof voorkomt. De nieren regelen voornamelijk het serumchloridegehalte. Het grootste deel van het chloride, dat door de glomerulus wordt gefilterd, wordt door zowel de proximale als de distale tubuli (voornamelijk door de proximale tubule) gereabsorbeerd door zowel actief als passief transport.
Hyperchloremie kan optreden als gevolg van gastro-intestinaal bicarbonaatverlies. Hypochloremie treedt op bij gastro-intestinaal verlies zoals braken of overmatige watertoename zoals congestief hartfalen.
Fosfor
Fosfor is een kation in de extracellulaire vloeistof. Vijfentachtig procent van het totale lichaamsfosfor bevindt zich in de botten en tanden in de vorm van hydroxyapatiet; de zachte weefsels bevatten de resterende 15%. Fosfaat speelt een cruciale rol in metabolische routes. Het is een bestanddeel van veel metabolische tussenproducten en vooral van adenosinetrifosfaat (ATP’s) en nucleotiden. Fosfaat wordt gelijktijdig met calcium gereguleerd door vitamine D3, PTH en calcitonine. De nieren zijn het belangrijkste kanaal voor de uitscheiding van fosfor.
Fosforonevenwichtigheid kan het gevolg zijn van drie processen: inname via de voeding, maag-darmstoornissen, en uitscheiding door de nieren.