Kalium
Beim Kalium handelt es sich um ein chemisches Element, dessen Symbol der Buchstabe „K“ ist.
Im Englischen wird die Substanz „potassium“ genannt.
Aufgrund seiner chemischen Eigenschaften zählt Kalium zu den Metallen, genauer gesagt zu den Alkalimetallen. Ein
chemisch naher Verwandter des Kaliums ist das Natrium, welches ein Bestandteil von
Kochsalz ist.
Warum braucht der Organismus Kalium?
Kalium zählt zu den essentiellen Mineralstoffen, denn Mineralstoffe sind anorganischer Natur und können somit
nicht vom Organismus selbst geschaffen werden. Aber ohne dieses Metall kann der Organismus nicht existieren. Daher
liegt der tägliche Bedarf bei ca. 2 g.
Die Hauptaufgabe von Kalium im Organismus liegt in der Beeinflussung der Reizleitung des Nervensystems. Hier
reguliert es im Zusammenspiel mit Natrium das Membranpotential der Nervenzellen.
Die Kalium-Konzentrationen in der Zelle sind fast 40-mal höher als die extrazellulären Konzentrationen. Beim
Natrium verhält es sich genau umgekehrt. Dessen intrazelluläre Konzentration macht etwa den 15ten Teil seiner
extrazellulären Konzentration aus. Da die Konzentrationsunterschiede immer das Bestreben haben, sich durch
Diffusion auszugleichen, gibt es eine „Pumpe“ innerhalb der Zellmembran, die Na/K-ATPase, die diese Unterschiede
aufrecht erhält. Diese Pumpe verbraucht als „Benzin“ ATP und pumpt 3 Ionen Natrium aus der Zelle raus und 2 Ionen
Kalium in die Zelle hinein. Dies erzeugt ein elektrochemisches Potential auf der Zellmembran.
Zusätzlich sind die Kalium-Ionen-Kanäle von besonderer Bedeutung für die Hyperpolarisation von Neuronen, nicht
zuletzt weil sie äußerst selektiv arbeiten. Die Hyperpolarisation ist das Gegenteil von Depolarisation. Beim
Ersteren wird das Zellinnere negativer, während bei Letzteren das Zellinnere positiv wird. Hyperpolarisation tritt
regelmäßig nach erfolgten Aktionspotentialen auf und hebt die Schwelle für die Auslösung eines neuen
Aktionspotentials an. Dies wird erreicht durch das Öffnen der spannungsabhängigen Kalium-Kanäle, welches ein
Unterschreiten des Ruhepotentials zur Folge hat. Dieses Unterschreiten wiederum bewirkt eine Verhinderung der
Reizbarkeit der Nerven- oder Muskelzelle, so dass neu eintreffende Reize nicht weitergeleitet werden können. Dieser
Zeitraum, auch Refraktärzeit genannt, dauert allerdings nur eine Millisekunde. Die Refraktärzeit sichert jedoch die
Zelle ab vor einer Reizüberflutung und damit vor einem „Reizchaos“, welches keine sinnvoll gesteuerte Reizleitung
ermöglichen würde.
Filtration und Ausscheidung
Kalium ist das bedeutendste Kation (positiv geladenes Ion) innerhalb der Zelle und ist als solches wichtig für
die Aufrechterhaltung der Elektrolyt- und Flüssigkeitsbalance im Körper. Natrium ist das am höchsten konzentrierte Kation im Blutplasma mit ca. 3,345 g/l. Kalium
ist das am höchsten konzentrierte Kation in der Zellflüssigkeit mit 4,8 g/l. Das Blutplasma wird durch die
Glomeruli der Nieren in gewaltigen Mengen gefiltert, ca. 180 Liter am Tag. Hierbei werden 602 g Natrium und 33 g
Kalium mitgefiltert. Da aber über die Nahrung bestenfalls 1 bis 10 g Natrium und 1 bis 4 g Kalium aufgenommen
werden können, muss die Differenz reabsorbiert werden, oder aber es droht ein lebensbedrohlicher Natrium- und
Kaliummangel.
Natrium muss dabei soweit reabsorbiert werden, dass das Blutvolumen genau gleich bleibt und der osmotische Druck
optimal ist. Kalium muss soweit resorbiert werden, dass die Serumkonzentration erhalten bleibt, die bei 0,19 g/l
liegt.
Natrium-Pumpen in den Nieren arbeiten ohne Unterlass, um Natrium zu sparen und zu resorbieren. Kalium dagegen muss
nur zeitweise gespart werden (da die übergroße Menge sich in den Zellen befindet und nicht im Blutserum). In der
Niere wird Kalium zweimal ausgeschieden, aber dreimal reabsorbiert bevor der Endurin ausgeschieden wird. Zu diesem
Zeitpunkt hat der Urin etwa die gleiche Kalium-Konzentration wie das Blutplasma.
Bei einer vollkommen kaliumfreien Ernährung würde immer noch eine minimale Nierenausscheidung von 200 mg pro Tag
erhalten bleiben. Ein schnelles Abfallen des Kaliumspiegels ist damit nicht möglich. Es würde relativ lange dauern,
bis dass die Hälfte der Gesamtkapazität des Kaliums erreicht werden würde, was den Schwellenwert für eine letal
niedrige Konzentration darstellt. Bei zu hohen Kaliumspiegeln werden statt zwei, drei Sekretionsdurchgänge seitens
der Niere unternommen, um die überschüssigen Serumkonzentrationen herabzusetzen.
Kalium und Ernährung
Kalium in der Nahrung ist lebensnotwendig. Von daher ist es wichtig, die richtigen Nahrungsmittel einzunehmen,
um optimal mit dem Mineral versorgt zu werden. Hier stehen vor allem die pflanzlichen Nahrungsmittel im
Vordergrund.
Folgende Nahrungsmittel enthalten ausreichend hohe Kalium-Konzentrationen:
- Orangensaft,
- Kartoffeln,
- Bananen,
- Avocados,
- Tomaten,
- Sojabohnen,
- Broccoli,
- Knoblauch,
- brauner Reis
- etc.
Generell kann man sagen, dass Kalium prinzipiell in Früchten und Gemüsen in ausreichender Menge vorkommt.
Epidemiologische Studien und Laborstudien an Tieren haben gezeigt, dass die Entstehung eines Bluthochdrucks unter
einer kaliumreichen Diät günstig beeinflusst werden kann. Gleiches gilt möglicherweise auch für den Schlaganfall,
jedoch über einen Mechanismus, der nicht von einem Bluthochdruck abhängig ist. Außerdem produzierte ein
Kaliummangel in Verbindung mit einer inadäquaten Thiaminzufuhr (Vitamin B1) Herzerkrankungen sowie
Kreislauferkrankungen bei Ratten.
Erkrankungen und Supplementierung in der Medizin
Schleifendiuretika und Thiazide sind Entwässerungsmedikamente, deren Hauptnebenwirkung die überdurchschnittlich
hohe Ausschwemmung von Mineralien aus dem Körper ist, allen voran Natrium und Kalium. Für die Antagonisierung
dieser Nebenwirkung gibt es natürlich in der Schulmedizin die entsprechende Kompensationsstrategie.
Kaliumsalze, wie Kaliumchlorid, können in Wasser gelöst und dann getrunken werden. Aber der überaus salzige
Geschmack der konzentrierten Lösungen ist eine echte geschmackliche Herausforderung, so dass diese Alternative oft
keine ist. D
ie typischen Supplementierungsdosierungen liegen bei 400 mg, was einer Tasse Milch bzw. 170 g Orangensaft
entspricht, bis hin zu 800 mg pro Gabe. Das Kaliumsalz ist auch als Tablette oder als Kapsel erhältlich. Für
therapeutische Zwecke ist die Galenik der Tabletten und Kapseln so gewählt, dass das enthaltene Kalium langsam aus
der Ummantelung gelöst wird, da allzu hohe Kaliumkonzentrationen Zellen und Gewebe zerstören können (durch
Verschiebung der osmotischen Verhältnisse). Dies würde dann mit einer zusätzlichen Beeinträchtigung und Schädigung
des Gastrointestinaltrakts einhergehen.
Patienten mit Nierenleiden dagegen sollten keine hohen Quantitäten von Kalium bzw. kaliumreichen Nahrungsmitteln
einnehmen. Patienten mit Nierenversagen, die Dialyse erhalten, müssen eine strenge kaliumarme Diät einhalten, da
gesunde Nieren die Kaliumausscheidungen kontrollieren, bzw. bei einer Insuffizienz nicht mehr ausreichend
kontrollieren. Damit käme es bei einer kaliumreichen Kost zu einer Kumulation von Kalium im Serum, die zu einer
Hyperkaliämie führt.
Hyperkaliämie
Eine Hyperkaliämie zeichnet sich durch unphysiologisch hohe Plasmakonzentrationen von Kalium aus. Diagnostisch
lässt sich eine Hyperkaliämie durch Blutuntersuchungen bzw. Konzentrationsbestimmungen nachweisen.
Aber auch das EKG wird unter einer Hyperkaliämie deutlich verändert sein (hohe, spitze T-Welle, keine P-Welle,
Verbreiterung des QRS-Komplexes usw.). Ein EKG ist allerdings nicht als Kontrolle von Kaliumspiegeln geeignet, da
es zu unspezifisch ist. Andererseits zeigt ein EKG die kardiologischen Folgeerscheinungen einer Hyperkaliämie, die
sehr dramatisch ausfallen können. Die Gründe für das Auftreten einer Hyperkaliämie sind die eben erwähnten
Nierenleiden. Aber auch Medikamente, wie ACE-Hemmer, Zytostatika, Aldosteronantagonisten, hormonelle Kontrazeptiva
etc. können den Kaliumspiegel erhöhen. Eine Änderung des pH-Werts des Blutes bewirkt ebenso eine Veränderung der Kaliumkonzentrationen. Sinkt
der pH-Wert um 0,1, so erhöht sich der Kaliumspiegel um 0,4mmol/l. Sinkt der pH-Wert soweit ab, dass es zu einer
Azidose kommt, dann tritt eine sogenannte Verteilungshyperkaliämie ein, bei der sich das intrazelluläre Kalium
in den extrazellulären Raum bewegt. Aber auch Verletzungen der Muskulatur erhöhen den Plasmaspiegel, ebenso
Verbrennungen.
Symptome einer Hyperkaliämie
Bei einer Hyperkaliämie können Lähmungserscheinungen in der Muskulatur und Zuckungen auftreten. Diese greifen
dann auch auf den Herzmuskel über, wobei es zu Herzrhythmusstörungen kommt. In vielen Fällen aber ist ein
Herzversagen oder Kreislaufversagen das einzige Symptom.
Die amerikanische Justiz macht sich die Hyperkaliämie zu Nutze bei Hinrichtungen, die durch die Injektion einer
hochkonzentrierten Kaliumchloridkonzentration vorgenommen werden. Die darauf hin folgende Lähmung des Herzmuskels
führt zum Tode des Verurteilten.
Bei einer Hypokaliämie liegt eine physiologisch zu niedrige Kaliumkonzentration im Blutserum vor. Leichte
Hypokaliämien sind nicht besonders problematisch, mittelschwere und schwere dagegen könne lebensbedrohlich sein.
Ursachen für ein Auftreten einer Hypokaliämie können vielfältig aussehen. Der theoretisch wichtigste Grund ist eine
mangelnde Zufuhr von Kalium über die Nahrungsmittel.
Da dies allerdings praktisch fast unmöglich ist, kommt in der Praxis nur ein überstarker Kaliumverlust in Frage.
Dieser tritt auf in Verbindung mit starken Wasserverlusten, bei dem das Kalium mit ausgeschieden wird. Dies kann
sein Erbrechen, Durchfälle, starkes Schwitzen. Bestimmte Erkrankungen der Niere können diese veranlassen, mehr
Kalium als physiologisch normal auszuscheiden und somit ein Kaliumdefizit zu bewirken.
Wie schon weiter oben erwähnt, gibt es Medikamente, die exzessiv Kalium und Natrium über die Niere ausscheiden.
Dies sind die Schleifendiuretika wie Furosemid und in gewissen Grenzen auch Thiazide. Abführmittel bewirken
ebenfalls ein Ausschwemmen von Kalium. Bei einem Anstieg des pH-Werts kommt es, wie bei der Hyperkaliämie und dem
Absinken des pH-Werts, zu einem Absinken der Kaliumkonzentrationen.
Eine Bariumvergiftung führt ebenso zu Hypokaliämien. Cola Soft-Drinks führen ebenfalls zu einem Kaliummangel, wenn
von dem Getränk täglich 2 bis 3 l getrunken werden. Dies ist das Resultat einer im Mai 2009 veröffentlichten
Studie.2 Die Inhaltsstoffe der Cola, die für den Mangel verantwortlich sind, sind Glukose, Fruktose und
Koffein.
Eine Hypokaliämie kann Lähmungserscheinungen in der Muskulatur der Gliedmaßen hervorrufen. Eine Verschärfung der
Hypokaliämie macht sich dann auch auf die Herzfunktion bemerkbar.
Es treten Arrhythmien auf, die unter Digitalis und Katecholaminen verstärkt werden. Besonders bedrohlich ist das
Kammerflimmern, das zum Herzstillstand führt und damit zum Tod.
1 Folis, R.H. (1942). "Myocardial Necrosis
in Rats on a Potassium Low Diet Prevented by Thiamine Deficiency". Bull. Johns-Hopkins Hospital 71:
235.
2 V. Tsimihodimos, V. Kakaidi, M. Elisaf. Cola-induced hypokalaemia:
pathophysiological mechanisms and clinical implications. International Journal of Clinical Practice. 63 (6),
900-902
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