Jeder von uns hat sicher schon einmal erlebt, wie bei Patienten mit Hyperkaliämie panisch die Infusion mit Vollelektrolytlösung gestoppt und gegen isotonische Kochsalzlösung ausgetauscht wurde, unter der Annahme, dass eine kaliumhaltige Lösung alles nur noch schlimmer machen würde. Zu diesem Mythos, hauptsächlich Bezug nehmend auf Ringer-Laktat, äußerte sich Josh Farkas bereits 2014 und aufgrund der Tatsache, dass es sich hierbei um ein essentiell wichtiges Thema mit immer wiederkehrenden Fragen handelt, möchte ich euch diesen Post, erneut als kommentierte Transkription und in Vorarbeit zum versprochenen BRASH-Syndrom nicht vorenthalten – wie immer mit freundlicher Genehmigung des Autors.
Woher kommt der Mythos?
Ringer-Laktat hat eine Kaliumkonzentration von 4 mmol/l, wohingegen die Kaliumkonzentration von NaCl 0,9% gleich Null ist. Kommentar: Der Wert von 4 mmol/l (4 mEq/L entspricht 4 mmol/l) scheint mir eher für den amerikanischen Markt zuzutreffen [drugs.com, Wikipedia], die mir vorliegenden Produktinformationen bezogen auf den deutschsprachigen Markt geben hier vielmehr ein 5-5,4 mmol/l an [Baxter, Fresenius, Hartmann B. Braun, Serag-Wiessner, Wikipedia]. Dies führte zur der allgemeinen Ansicht, dass Ringer-Laktat bei Patienten mit Hyperkaliämie vermieden werden sollte. Mir war es nicht möglich irgendeine Evidenz zu finden, ob Ringer-Laktat tatsächlich eine Hyperkaliämie verursachen oder gar verschlimmern kann. Die Angst vor Ringer-Laktat bei Hyperkaliämie scheint vielmehr theoretischer Natur zu sein, allein bedingt durch die Tatsache, dass Ringer-Laktat Kalium enthält.
Warum ist dieser Mythos falsch?
Hierfür gibt es drei Gründe: Zuallererst, wenn der Patient hyperkaliäm ist, dann hat Ringer-Laktat eine niedrigere Kaliumkonzentration als der Patient. Gibt man einem hyperkaliämen Patienten jetzt Ringer-Laktat, so wird sich die Kaliumkonzentration des Patienten in Richtung 4-5 mmol/l bewegen, und somit den Kaliumspiegel reduzieren. Dies wurde 2012 sehr gut von Piper et al veranschaulicht:
Auch wenn dies häufig als Ursache einer Hyperkaliämie bei Patienten mit Niereninsuffizienz angegeben wird, so sollte die Infusion von Ringer-Laktat mit ungefähr 4 mmol/l Kalium keine Hyperkaliämie verursachen. Selbst wenn das gesamte Plasma des Patienten mit Ringer-Laktat ausgetauscht werden würde, so würde die K+-Konzentration nicht die im Ringer-Laktat (von 4 mmol/l) übersteigen (S. 196).
Bedenkt man zweitens, dass das Verteilungsvolumen von Kalium größer als das extrazelluläre Flüssigkeitsvolumen ist, so wird klar, dass jegliche Infusion mit einer annähernd normalen Kaliumkonzentration nahezu keine Auswirkung auf die Serum-Kaliumkonzentration haben wird. Gehen wir beispielsweise von einem 70 kg schweren Mann mit einer Serum-Kaliumkonzentration von 6 mmol/l und einem extrazellulären Flüssigkeitsvolumen von 15 Litern aus. Nehmen wir an, dass er einen Liter einer Lösung mit 8 mmol/l Kalium erhält. Die schlussendlich erreichte Kaliumkonzentration wäre demnach der Durchschnitt aus 6 mmol/l multipliziert mit 15 Litern und 8 mmol/l multipliziert mit 1 Liter, was einer Konzentration von 6,1 mmol/l entspräche. Das bedeutet, dass die Kaliumkonzentration um lediglich 0,1 mmol/l angestiegen wäre, um ehrlich zu sein, ein kaum messbarer Unterschied. Geht man weiterhin davon aus, dass sich Kalium in einem gewissen Gleichgewicht zwischen intra- und extrazellulärem Raum befindet (Kommentar: Natürlich im Rahmen des angestrebten Konzentrationsgradienten), so ist sein Verteilungsvolumen deutlich größer als das extrazelluläre Flüssigkeitsvolumen, wodurch der Kaliumanstieg nochmals geringer als 0,1 mmol/l ausfallen würde [Huggins et al 1950, Winkler et al 1938]. Das bedeutet, dass eine Flüssigkeit mit der doppelten Kaliumkonzentration im Vergleich zu Ringer-Laktat (~8 mmol/l) zwar theoretisch einen Anstieg des Serumkaliums verursachen könnte, es hierfür aber eine ziemlich große Menge an dieser Flüssigkeit bräuchte, um einen signifikanten Effekt zu haben.
Der schlussendlich wichtigste Grund, warum der Mythos falsch ist, hängt mit der Kaliumverschiebung zwischen den Zellen und der extrazellulären Flüssigkeit zusammen. Ungefähr 98% des Gesamtkaliums im Körper befindet sich in den Zellen, mit einer intrazellulären Kaliumkonzentration von ~140 mmol/l. Das hat zur Folge, dass bereits eine winzige Verschiebung aus dem intrazellulären Kompartment heraus eine große Auswirkung auf das extrazelluläre Kaliumlevel haben wird. NaCl 0,9% verursacht eine metabolische Azidose bei normaler Anionenlücke, was zur Folge hat, dass Kalium aus der Zelle heraus verschoben wird und somit zu einem Anstieg des Kaliumlevels führt. Auf der anderen Seite verursacht Ringer-Laktat keine Azidose, sondern hat vielmehr eine leichte Tendenz zur Alkalisierung, bedingt durch ein Äquivalent von 28 mmol/l Bikarbonat. Kaliumverschiebungen haben einen größeren Einfluss auf das Serumkalium als die Kaliumkonzentration in der zugeführten Infusionslösung.
Was ist mit klinischer Evidenz?
Es existieren drei randomisierte kontrollierte Doppelblindstudien, die die Auswirkungen von NaCl 0,9% und Ringer-Laktat auf das Kaliumlevel bei Patienten mit Niereninsuffizienz untersuchten. Da es im Bereich der Intensivmedizin unüblich ist mehrere, sich gegenseitig bestätigende, prospektive Studien zu haben, ist dies ein seltener Glücksfall.
O’Malley et al führten 2005 eine prospektive, randomisierte, kontrollierte Doppelblindstudie zu Ringer-Laktat vs. NaCl 0,9% zur intraoperativen i.v. Flüssigkeitstherapie während Nierentransplantationen durch. Primärer Endpunkt der Studie war die postoperative Kreatininkonzentration. Aus Sicherheitsgründen wurde die Studie frühzeitig nach der Zwischenanalyse der Daten von 51 Patienten beendet. In der NaCl-Gruppe entwickelten 19% der Patienten intraoperativ Kaliumlevel von >6 mmol/l, verglichen mit keinem in der Ringer-Gruppe (p=0,05; vgl. Abb. 1). Patienten aus der NaCl-Gruppe entwickelten auch häufiger eine metabolische Azidose, welche eine Bikarbonat-Therapie indizierte (31% vs. 0%, p=0,004). Die Autoren schlossen daraus, dass die Gabe von größeren Mengen Ringer-Laktat bei Patienten während einer Nierentransplantation sicher und insbesondere von Vorteil gegenüber NaCl 0,9% sei.
Abb. 1: Perioperative Kaliumkonzentration in mit (A) Ringer-Laktat und (B) mit NaCl 0,9% therapierten Patienten in mmol/l; O’Malley et al.
2008 wiederholten Khajavi et al die Studie von O’Malley et al. Sie führten ebenfalls eine prospektive, randomisierte, kontrollierte Doppelblindstudie von NaCl 0,9% vs. Ringer-Laktat bei 52 Patienten während einer Nierentransplantation durch. Im Durchschnitt kam es zu einer Veränderung des Serumkaliums von +0,5 mmol/l in der NaCl-Gruppe verglichen mit -0,5 mmol/l in der Ringer-Gruppe (p<0,001; vgl. Abb. 2). Auch war der pH-Wert bei den Patienten der NaCl-Gruppe nach der Operation niedriger.
Abb. 2: Vergleich von (A) durchschnittlicher Kaliumänderung und (B) pH-Änderung während der Nierentransplantation zwischen den beiden Gruppen; Khajavi et al.
2012 kam es zu einer erneuten Wiederholung der Studie durch Modi et al mit diesmal 74 Patienten, welche sich einer Nierentransplantation unterzogen. Im Durchschnitt stieg die Kaliumkonzentration in der NaCl-Gruppe um 0,37 mmol/l (p<0,05), wohingegen es zu keiner signifikanten Änderung bei den Patienten in der Ringer-Gruppe kam. Zum Ende der Operation waren die Kaliumlevel in der NaCl-Gruppe höher (vgl. Abb. 3):
Abb. 3: Serum-Elektrolyte nach serieller Messung in den Studiengruppen. Angaben als Durchschnittswert +/- Standardabweichung; Modi et al.
Natürlich gibt es einige Einschränkungen, so dass die Ergebnisse nicht einfach zu verallgemeinern sind. Jede dieser Studien wurde während einer operativen Intervention durchgeführt, welche bereits für sich allein durch den intraoperativen Gewebezerfall zu einer Kaliumausschüttung führen kann. Dadurch bleibt es unklar, ob der Kaliumanstieg bedingt durch die Operation, die Kochsalzinfusion oder einer Kombination aus beidem herbeigeführt wurde. Während der Studien wurden mehrere Liter an Flüssigkeit gegeben, so dass die Reduktion auf kleinere Volumen wahrscheinlich einen geringeren Effekt gehabt hätte.
Was ist mit Plasmalyte oder Normosol?
Plasmalyte und Normosol sind balanzierte Vollelektrolytlösungen mit vergleichbarer Zusammensetzung (Kommentar: Dies trifft weitestgehend auch auf die deutschsprachigen Äquivalenten E153, Jonosteril und Sterofundin zu). Verglichen mit (dem amerikanischen) Ringer-Laktat haben sie eine leicht höhere Kaliumkonzentration (5 mmol/l vs. 4 mmol/l) und einen höheren alkalisierenden Effekt (50 mmol/l Bikarbonatäquivalent vs. 28 mmol/l in Ringer-Laktat). Wie oben bereits diskutiert können diese Flüssigkeiten keine Hyperkaliämie verursachen (insbesondere können sie kein Kaliumlevel über 5 mmol/l hervorrufen). Legt man desweiteren das große Verteilungsvolumen von Kalium zugrunde, so hat die genaue Kaliumkonzentration der infundierten Flüssigkeit einen vernachlässigbaren Effekt, so lange sie sich im annähernd physiologischen Bereich bewegt. Der bestimmende Faktor für Änderungen in der Kaliumkonzentration sind am ehesten Schwankungen im pH, welche zu Kaliumverschiebungen zwischen dem intra- und extrazellulären Raum führen. Da diese Flüssigkeiten alkalisierender als Ringer-Laktat sind, sollten sie bei Patienten mit einer metabolischen Azidose eine größere Verschiebung von Kalium in die Zelle hervorrufen können, resultierend in einer besseren Reduktion des Serumkaliums. Quintessenz? Auch wenn eine Kaliumkonzentration von 5 mmol/l auf den ersten Blick unattraktiv erscheint, so sollte diese Infusionslösungen bei hyperkaliämen Patienten sicher und bei einer begleitenden metabolischen Azidose womöglich sogar besser als Ringer-Laktat sein.
Schlussfolgerung
Der Mythos, dass Ringer-Laktat bei Hyperkaliämie vermieden werden sollte, ist nicht nur falsch, sondern vermutlich sogar ein Rückschritt. Für einen hyperkaliämen Patienten mit Niereninsuffizienz sollte Ringer-Laktat einer isotonischen Kochsalzlösung bevorzugt werden. Ringer-Laktat konnte in vivo zeigen geringere Kaliumlevel zu verantworten. Will man den Effekt von Kristalloiden auf die Serum-Kaliumkonzentration verstehen, so muss man die Auswirkungen auf den Säure-Base-Haushalt und die intrazelluläre Kaliumverschiebung berücksichtigen, welche bedeutender sind als die Menge an Kalium in der Plastikflasche.
Ringer-Laktat ist notwendigerweise nicht unbedingt die beste Infusionslösung für Patienten mit Hyperkaliämie. Bei hyperkaliämen Patienten mit einer metabolischen Azidose ist isotonisches Bikarbonat Ringer-Laktat wahrscheinlich überlegen, da es zu einer größeren Abnahme des Serumkaliums führt (vgl. hier). Desgleichen könnten bei diesen Patienten balanzierte Vollelektrolytlösungen Ringer-Laktat vorgezogen werden, da diese alkalisierender sind. Dennoch gibt es keine Kontraindikation zu Ringer-Laktat und es ist isotonischer Kochsalzlösung sicherlich vorzuziehen.
Bildverweis: Einleitungsbild, Kaliumatom: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electron_shell_019_Potassium_-_no_label.svg
Danke Urban. Ein leidiges Thema und schwer zu besiegender Mythos. Heutzutage würde NaCl wahrscheinlich gar keine Zulassung mehr bekommen.
Vielen lieben Dank für diesen super Artikel.
Ich praktiziere das Nicht-Verwenden von NaCl bei Hyperkaliämie schon eine ganze Weile.
Leider hat es in die Klinik noch nicht wirklich Einzug gehalten.
… wenn Ihr jetzt noch einen Artikel über Säure-Basen-Aushalt und dem Stewart-Approch macht um das leidige Thema der hyperchlorämischen Azidose, und die damit einhergehende Konsequenz der NaCl-Gabe, allen unwissenden Mediziner zu erklären wäre ich euch super dankbar. (Scott W. hat das ja vor 5-6 Jahren schon ausführlich gemacht, … leider sind viel zu viele der englischen Sprache nicht wirklich mächtig 😉 )
Weihnachtliche Grüße,
Thomas
Das kriegen wir dieses Jahr sicher noch hin. Danke für die Rückmeldung.
Die 4mmol Kalium stammen übrigens vom Jono steril, hat also nicht nur was mit dem amerikanischem Markt zu tun.
Du hast natürlich Recht, dass Jonosteril 4 mmol/l Kalium enthält, allerdings geht es in dem Absatz um Ringer-Laktat und die deutschen Äquivalente von Ringer-Laktat haben die angegebenen 5-5,4 mmol/l und Jonosteril ist vielmehr als Vollelektrolytlösung mit Plasmolyte oder Normosol zu vergleichen.