Calcium-Homöostase und Herz-Kreislauf-Physiologie

Calcium-Regulation

Die normale Konzentration von Calcium im Körper beträgt 9,4 mg/dl. Calcium wird für die Muskelkontraktion benötigt und durch hormonelle Sekretion reguliert.

• Hypokalzämie: Tritt bei Werten unter 8 mg/100 ml auf. Unter 7 mg/100 ml kommt es zu Tetanie, Muskelkontraktionen und Herzsystolen-Kontrakturen.
• Hyperkalzämie: Bei Werten über 12 mg/100 ml werden Körperfunktionen verzögert und die Herzkontraktilität nimmt ab.

Hormone halten den Standard aufrecht, indem sie bei Calciummangel in der Ernährung Calcium aus den Knochen mobilisieren:

• Wachstum: Positive Bilanz (Aufnahme von 200 mg).
• Erwachsene: Bilanz von 0.
• Alter: Negative Bilanz; bei Frauen in den Wechseljahren sinkt die Calciumfixierung.

Calcium-regulierende Hormone

PTH, Calcitonin und Vitamin D3 wirken auf den Verdauungstrakt, die Knochen und die Nieren.

• PTH (Parathormon): Besteht aus 84 Aminosäuren, wobei die aktiven Fragmente 34 Aminosäuren umfassen. Es wirkt direkt auf Knochen und Nieren, erhöht die Knochenresorption und die Calcium-Rückresorption in den Nierentubuli. Die Osteoklastenaktivierung erfolgt über die RANK-Ligand-Bindung.
• Calcitonin: Besteht aus 32 Aminosäuren und wird in den parafollikulären Zellen der Schilddrüse gebildet. Es senkt den Calciumspiegel im Blut durch Einlagerung in den Knochen und reduziert Knochenschmerzen.
• Vitamin D3: Fördert die Calcium-Resorption im Magen-Darm-Trakt. Es muss in Leber und Niere zum aktiven 1,25-Dihydroxy-Vitamin D umgewandelt werden. Dies erhöht die Aufnahme von Calcium und Phosphat, indem es die Bildung eines Calcium-bindenden Proteins in den intestinalen Epithelzellen anregt.

Die hormonelle Kontrolle reagiert innerhalb von 3 bis 5 Minuten auf akute Schwankungen der Calcium-Ionen-Konzentration.

Auswirkungen von Ionen auf die Herzfunktion

• Kalium (K): Hohe Konzentrationen führen zu einer Schwächung des Herzens, reduzieren die Herzfrequenz und können die Erregungsleitung blockieren.
• Calcium (Ca): Hohe Konzentrationen führen zu einer spastischen Kontraktion, während ein Defizit ein schlaffes Herz verursacht.

Herzmechanik: Frank-Starling-Gesetz

Die Pumpleistung des Herzens wird primär durch den venösen Rückstrom bestimmt. Der Frank-Starling-Mechanismus besagt: Je stärker der Herzmuskel während der Füllung gedehnt wird, desto größer ist die Kraft der Kontraktion und das in die Aorta gepumpte Blutvolumen.

• Preload (Vorlast): Ventrikuläres enddiastolisches Volumen (Länge in Ruhe). Eine Volumenbelastung führt zu exzentrischer Hypertrophie.
• Nachlast: Der Druck, der zu Beginn der Systole überwunden werden muss. Eine Druckbelastung führt zu konzentrischer Hypertrophie.

Lymphsystem

Funktionen:

• Drainage überschüssiger Flüssigkeit aus dem Interstitium.
• Rückgewinnung von Proteinen aus dem Interstitium.
• Beseitigung von pathogenen Mikroorganismen.
• Transport von Lipiden in den systemischen Kreislauf.
• Resorption von Flüssigkeit aus virtuellen Räumen (Pleura, Peritoneum).