Calcium, Phosphat und Knochenstoffwechsel

Eine Patientin erhält wegen einer geburtshilflichen Blutung in kurzer Zeit acht Erythrozytenkonzentrate und vier Einheiten gefrorenes Frischplasma. Der Blutdruck bleibt trotz Volumen und Noradrenalin niedrig, die Gerinnung ist schlechter als nach der reinen Verdünnung zu erwarten, und die QT-Zeit ist verlängert. Das Gesamtcalcium liegt im unteren Normbereich, das ionisierte Calcium in der Blutgasanalyse bei 0,78 mmol pro Liter. Ein zweiter Patient wird am Abend nach Thyreoidektomie unruhig und klagt über Kribbeln um den Mund und in den Fingerkuppen. Ein dritter, ein Mann mit metastasiertem Bronchialkarzinom in palliativer Behandlung, wird zunehmend verwirrt, exsikkiert und obstipiert; sein Gesamtcalcium beträgt 3,6 mmol pro Liter.

Alle drei Verläufe hängen an demselben Ion, und in allen drei Fällen entscheidet die Frage, welcher Calciumwert eigentlich gemessen wurde. Calcium ist das Ion mit der größten Diskrepanz zwischen Bestand und Wirkung: Nahezu der gesamte Vorrat liegt im Knochen und ist an der Akutregelung unbeteiligt, während der wirksame Anteil im Plasma winzig ist und von zwei Größen abhängt, die in der Akutmedizin ständig schwanken, dem pH-Wert und dem Albumin.

Calcium macht etwa 2 Prozent der Körpermasse aus. Davon liegen rund 99 Prozent als Hydroxylapatit im Knochen, und nur etwa 1 Prozent ist in den Körperflüssigkeiten gelöst. Der Knochen ist damit kein starres Gerüst, sondern der größte Speicher des Organismus; kurzfristig verfügbar ist allerdings nur ein oberflächennaher Anteil, die Tiefe des Speichers wird erst über Tage bis Wochen erreicht. Die Aufnahme über die Nahrung liegt bei etwa 12 bis 35 mmol pro Tag. Bei ausgeglichener Bilanz wird der größte Teil wieder mit dem Stuhl ausgeschieden, der Rest mit dem Urin; bei Mangel kann die Absorptionsquote im Darm auf bis zu 90 Prozent steigen.

Im Serum beträgt das Gesamtcalcium normalerweise 2,1 bis 2,6 mmol pro Liter, und es verteilt sich auf drei Fraktionen. Etwa 40 Prozent sind an Proteine gebunden, ganz überwiegend an Albumin; dieser Anteil ist nicht filtrierbar und biologisch unwirksam. Etwa 10 Prozent liegen als Komplex mit Zitrat, Bicarbonat, Laktat oder Phosphat vor; auch sie wirken nicht, werden aber glomerulär filtriert. Die verbleibenden rund 50 Prozent sind freies, ionisiertes Calcium mit einer Konzentration von 1,1 bis 1,3 mmol pro Liter. Nur diese Fraktion bindet an Rezeptoren, Kanäle und Enzyme, und nur sie wird vom Regelkreis wahrgenommen.

Die Aufgaben dieses kleinen freien Anteils sind kaum ersetzbar. Ionisiertes Calcium stabilisiert die Membran erregbarer Zellen, indem es die Schwelle für ein Aktionspotenzial nach oben verschiebt; es koppelt in Herz- und Skelettmuskel die Erregung an die Kontraktion, es ist im Zytosol der wichtigste zweite Botenstoff, und es ist als Faktor IV ein unverzichtbarer Kofaktor der plasmatischen Gerinnung. Die intrazelluläre Seite, also der steile Gradient über der Zellmembran und die Signalfunktion, ist in der Kachel zu Homöostase und Zellfunktion ausgeführt; hier geht es um die Frage, wie der Organismus den extrazellulären Anteil konstant hält.

Für die Praxis folgt daraus die erste Regel dieser Einheit: Messen Sie in der Akutsituation das ionisierte Calcium und nicht das Gesamtcalcium. Die Blutgasanalyse liefert den Wert in wenigen Minuten. Entnehmen Sie die Probe ohne lange Stauung und verarbeiten Sie sie zügig, denn Stauung, Muskelarbeit und eine verzögerte Analyse verschieben den pH-Wert und damit den Messwert. Ein Gesamtcalcium ohne gleichzeitiges Albumin ist eine Zahl, mit der Sie nicht rechnen können.

Zwischen der gebundenen und der freien Fraktion besteht ein Gleichgewicht, und dieses Gleichgewicht ist verschiebbar. Albumin trägt an seiner Oberfläche negativ geladene Bindungsstellen, an denen Calcium und Protonen konkurrieren. Steigt der pH-Wert, werden Protonen abgegeben, es werden Bindungsstellen frei, und mehr Calcium wird gebunden. Das ionisierte Calcium fällt, obwohl sich am Gesamtcalcium nichts geändert hat. Fällt der pH-Wert, läuft es umgekehrt. Als grobe Rechengröße gilt eine Änderung von etwa 0,2 mmol pro Liter ionisiertem Calcium je pH-Einheit, mit umgekehrtem Vorzeichen. Deshalb kann eine reine Hyperventilation ohne jede Störung des Calciumbestands eine Tetanie auslösen, und deshalb kann eine Azidose eine bestehende Hypokalzämie maskieren, die nach ihrer Korrektur plötzlich sichtbar wird.

Die zweite Stellgröße ist die Menge des Trägers selbst. Sinkt das Albumin, fehlen Bindungsstellen, und das Gesamtcalcium fällt, während der ionisierte Anteil unverändert bleibt. Der Patient ist nicht hypokalzäm, er ist hypalbuminäm. Weil dieser Fall auf der Intensivstation, bei Leberzirrhose, beim nephrotischen Syndrom und nach großen Eingriffen die Regel und nicht die Ausnahme ist, gibt es die Albuminkorrektur: Zum gemessenen Gesamtcalcium in mmol pro Liter werden 0,02 mmol pro Liter für jedes Gramm je Liter addiert, um das das Albumin unter 40 g pro Liter liegt. Bei einem Gesamtcalcium von 2,0 mmol pro Liter und einem Albumin von 20 g pro Liter ergibt das rechnerisch 2,4 mmol pro Liter, also einen Normalbefund.

Die Korrekturrechnung hat allerdings deutliche Grenzen. Erstens setzt sie einen normalen pH-Wert voraus; bei Azidose oder Alkalose rechnet sie an der Verschiebung vorbei. Zweitens gilt sie nur für den Albuminmangel, nicht für eine veränderte Bindungsaffinität, wie sie bei Urämie, Paraproteinämie und schwerer Entzündung vorkommt. Drittens versagt sie vollständig dort, wo Calcium nicht an Albumin, sondern an einen Komplexbildner gebunden wird: Zitrat aus Blutprodukten und aus der regionalen Antikoagulation bindet ionisiertes Calcium, ohne das Gesamtcalcium zu senken. Die Korrektur täuscht dann Normalität vor, während der wirksame Anteil bereits gefährlich niedrig ist.

Praktisch heißt das: Nutzen Sie die Albuminkorrektur als Orientierung bei stabilen Patienten mit chronischer Hypalbuminämie und normalem Säure-Basen-Status. Verlassen Sie sich nicht auf sie im Schockraum, im Operationssaal und auf der Intensivstation. Sobald Transfusion, Zitrat, Beatmung oder eine Säure-Basen-Störung im Spiel sind, messen Sie das ionisierte Calcium direkt. Und wenn Sie eine respiratorische Alkalose beatmen, rechnen Sie damit, dass der ionisierte Wert fällt, ohne dass Sie einen Milliliter Calcium verloren haben.

Der Regelkreis beginnt mit einem Fühler. Die Zellen der Nebenschilddrüsen tragen in ihrer Membran einen Calciumsensor, einen G-Protein-gekoppelten Rezeptor, der die Konzentration des ionisierten Calciums im Extrazellulärraum unmittelbar misst. Er ist damit ein seltener Fall: ein Rezeptor, dessen Ligand kein Hormon, sondern ein Ion ist. Die allgemeine Funktionsweise dieser Rezeptorfamilie mit ihren zweiten Botenstoffen ist in der Kachel zu Homöostase und Zellfunktion dargestellt; hier zählt die Richtung der Kopplung, und sie ist ungewöhnlich. Der Sensor wirkt hemmend: Bindet Calcium, wird die Freisetzung von Parathormon gedrosselt. Fällt das ionisierte Calcium, fällt die Hemmung weg, und Parathormon wird ausgeschüttet, innerhalb von Sekunden aus vorgebildeten Vesikeln und über Stunden durch gesteigerte Synthese.

Parathormon ist ein Peptid aus 84 Aminosäuren mit einer Halbwertszeit von wenigen Minuten. Diese Kürze ist Absicht: Ein Regelkreis, der Minute für Minute nachsteuern soll, braucht ein Signal, das rasch wieder verschwindet. Alle Wirkungen zielen darauf, das gesunkene ionisierte Calcium wieder anzuheben, und sie greifen an drei Organen an. Am Knochen aktiviert Parathormon indirekt die Osteoklasten, denn diese besitzen selbst keinen Rezeptor dafür; das Signal läuft über die Osteoblasten, die daraufhin einen Botenstoff für die Reifung und Aktivierung der Osteoklasten bilden. Aus dem Hydroxylapatit werden Calcium und Phosphat gemeinsam frei. An der Niere steigert Parathormon die Rückgewinnung von Calcium im distalen Tubulus und hemmt zugleich die Rückgewinnung von Phosphat im proximalen Tubulus. An der Niere setzt außerdem der dritte Weg an: Parathormon aktiviert die 1-Alpha-Hydroxylase und damit den letzten Schritt der Vitamin-D-Aktivierung, der am Darm die Aufnahme von Calcium steigert.

Die Phosphatwirkung ist dabei kein Nebenbefund, sondern Teil der Logik. Aus dem Knochen werden Calcium und Phosphat gemeinsam frei; bliebe das Phosphat im Plasma, stiege das Produkt aus beiden Konzentrationen, und es fiele Calciumphosphat im Gewebe aus. Indem Parathormon gleichzeitig die renale Phosphatausscheidung steigert, sorgt es dafür, dass das freigesetzte Calcium tatsächlich gelöst bleibt. Am Ende sinkt das Phosphat, während das Calcium steigt, und genau diese gegenläufige Bewegung ist das Erkennungsmuster des Hyperparathyreoidismus im Labor.

Am Patienten nutzen Sie das so: Wenn Sie ein erhöhtes Calcium finden, bestimmen Sie Parathormon und Phosphat im selben Ansatz. Ist das Parathormon hoch oder unpassend normal und das Phosphat niedrig, liegt der Antrieb bei der Nebenschilddrüse. Ist das Parathormon supprimiert, kommt das Calcium von woanders her, in der Akut- und Palliativmedizin am häufigsten aus einem Tumor. Bei Hypokalzämie gilt dasselbe umgekehrt: Ein unpassend niedriges Parathormon bei niedrigem Calcium ist der Beweis für einen Hypoparathyreoidismus und nicht eine Frage weiterer Bildgebung.

Vitamin D ist streng genommen kein Vitamin, sondern die Vorstufe eines Steroidhormons, und seine Aktivierung verteilt sich auf drei Organe. In der Haut entsteht aus 7-Dehydrocholesterin unter ultraviolettem Licht das Cholecalciferol. In der Leber wird daraus durch Hydroxylierung am Kohlenstoffatom 25 das Calcidiol; mit einer Halbwertszeit von etwa 15 Tagen ist es die Speicherform und deshalb der Messwert, den man zur Beurteilung der Versorgung bestimmt. Erst in der Niere entsteht durch die 1-Alpha-Hydroxylase das eigentlich wirksame Calcitriol.

Die Regelung greift an diesem letzten Schritt an, und sie ist sauber gegenläufig aufgebaut. Parathormon und ein Phosphatmangel aktivieren die 1-Alpha-Hydroxylase, während Calcitriol selbst, ein hohes Calcium und ein hohes Phosphat sie hemmen und stattdessen das abbauende Enzym aktivieren. Calcitriol wirkt über einen Kernrezeptor und steigert im Darm die Bildung von Calciumbindungsprotein und Calciumpumpen. Aus dieser Kette folgt, warum eine fortgeschrittene Niereninsuffizienz zu Hypokalzämie, Hyperphosphatämie und einem sekundären Hyperparathyreoidismus führt: Die letzte Hydroxylierung fällt aus, und das Phosphat wird nicht mehr ausgeschieden. Sie erklärt auch, warum bei fehlendem Vitamin D das Skelett demineralisiert, während das Serumcalcium durch den kompensatorisch erhöhten Parathormonspiegel lange normal bleibt.

Calcitonin aus den parafollikulären Zellen der Schilddrüse ist der nominelle Gegenspieler. Auch diese Zellen tragen einen Calciumsensor; steigt das Calcium, steigt Calcitonin, und es hemmt die Osteoklasten. Physiologisch ist seine Bedeutung beim Erwachsenen gering: Weder das Fehlen nach Thyreoidektomie noch der Überschuss beim medullären Schilddrüsenkarzinom stört den Calciumhaushalt wesentlich. Pharmakologisch ist es dagegen brauchbar, weil es rasch wirkt; deshalb hat es in der schweren Hyperkalzämie einen Platz, allerdings nur für 48 bis 72 Stunden, danach versagt es durch Rezeptorabregelung.¹

Der Knochen ist der Umschlagplatz, an dem all das zusammenläuft. Osteoblasten bauen Grundsubstanz auf und mineralisieren sie, Osteoklasten bauen sie ab; beide Zellreihen stehen über Botenstoffe in Verbindung, weshalb jede Hemmung des Abbaus mittelfristig auch den Aufbau bremst. Dieses Gleichgewicht ist der Angriffspunkt der antiresorptiven Medikamente. Eine lange Therapie mit Glukokortikoiden greift den Knochen von mehreren Seiten an, weil sie die Osteoblasten hemmt, die Calciumaufnahme im Darm vermindert und die renale Ausscheidung steigert; dieselbe Therapie legt zugleich die Nebennierenrindenachse still, für deren Beurteilung das morgendliche Serumcortisol der Erstlinientest ist, mit einer erholten Achse ab 300 nmol je Liter und einer Insuffizienz unter 150 nmol je Liter.² Bei einem Patienten mit steroidbedingter Osteoporose gehören daher beide Fragen in dieselbe Prämedikation.

In der Praxis heißt das: Fragen Sie bei jeder Hyperkalzämie und bei auffälliger Knochenanamnese nach antiresorptiver Therapie und nach Vitamin D, und bestimmen Sie Calcidiol, nicht Calcitriol, wenn Sie die Versorgungslage wissen wollen. Ein Patient mit schwerem Vitamin-D-Mangel entwickelt nach Parathyreoidektomie oder Thyreoidektomie eine besonders hartnäckige Hypokalzämie, weil der entleerte Knochen Calcium regelrecht aufsaugt.

Phosphat ist der zweite Baustein des Knochenminerals und zugleich ein Anion, ohne das keine Zelle arbeitet: Es steckt im Adenosintriphosphat, in den Nukleinsäuren, in den Membranlipiden und in jedem phosphorylierten Protein. Im Serum liegt es bei 0,8 bis 1,4 mmol pro Liter, deutlich schwankender als Calcium und stark von der Nahrungszufuhr abhängig. Täglich werden etwa 1,4 g aufgenommen und davon rund 0,9 g netto im Darm resorbiert; die Niere scheidet am Ende genau so viel aus, wie der Darm aufgenommen hat, bei einer fraktionellen Ausscheidung von etwa 14 Prozent. Das ist der Stellhebel, an dem Parathormon angreift.

Die Bindung an Calcium ist dabei physikalisch und unerbittlich. Überschreitet das Produkt aus Calcium- und Phosphatkonzentration das Löslichkeitsprodukt, fällt Calciumphosphat aus, bevorzugt im Knochen, unter ungünstigen Bedingungen aber auch in Gefäßwänden, Niere und Weichteilen. Daraus folgen zwei klinische Regeln. Infundiertes Phosphat senkt das Serumcalcium, weil Calciumphosphat ausfällt; eine intravenöse Phosphatgabe bei gleichzeitiger Hyperkalzämie ist deshalb gefährlich. Umgekehrt hebt eine Hypophosphatämie das Calcium an, weil aus dem Knochen Calcium frei wird.

Magnesium ist der stille Mitspieler, und es wird fast immer zuletzt bestimmt. Extrazellulär liegt nur etwa 1 Prozent des Körpermagnesiums, die Serumkonzentration beträgt 0,7 bis 1,2 mmol pro Liter, und der Serumwert bildet den Bestand ähnlich schlecht ab wie beim Kalium. Ein schwerer Mangel hemmt die Freisetzung von Parathormon und macht zugleich die Zielorgane dafür unempfindlich. Das Ergebnis ist eine Hypokalzämie mit unpassend niedrigem oder normalem Parathormon, die auf jede Calciumgabe nur kurz anspricht; solange das Magnesium nicht ersetzt ist, lässt sie sich nicht beheben. Ein zu hohes Magnesium wirkt umgekehrt: Es bindet an den Calciumsensor, senkt dadurch das Parathormon und wirkt an der motorischen Endplatte wie ein schwaches Relaxans, was die Wirkung nichtdepolarisierender Muskelrelaxanzien verlängert.

Die drei Ionen fallen typischerweise gemeinsam, und der klassische Anlass dafür ist der Beginn der Ernährung nach einer Hungerphase. Beim Refeeding-Syndrom fallen Phosphat, Kalium oder Magnesium innerhalb von fünf Tagen nach Beginn der Kalorienzufuhr ab, weil Insulin diese Ionen zusammen mit Glucose in die Zelle treibt; empfohlen wird ein Beginn mit 10 bis 20 kcal je Kilogramm und die Gabe von 100 mg Thiamin vor der ersten Zufuhr.³ Wie häufig das ist, wird regelmäßig unterschätzt: In einer prospektiven Untersuchung an 294 enteral ernährten Intensivpatienten lag die Häufigkeit an Tag 3 bei 62,9 Prozent, und der stärkste Vorhersagewert war ein Magnesium unter 0,75 mmol je Liter.⁴

Übersetzt in das tägliche Handeln: Bestimmen Sie bei jeder therapieresistenten Hypokalzämie zuerst das Magnesium und ersetzen Sie es, bevor Sie die Calciumdosis weiter steigern. Kontrollieren Sie bei Patienten nach langer Nüchternheit, bei Alkoholkrankheit, bei Tumorkachexie und in der Palliativmedizin Phosphat, Magnesium und Kalium täglich, sobald Sie mit der Ernährung beginnen, und steigern Sie die Kalorien langsam.³ Erkennen Sie den Fehler daran, dass ein Patient nach zwei bis drei Tagen guter Kalorienzufuhr plötzlich schwächer, verwirrt oder rhythmusgestört wird; das ist keine Verschlechterung des Grundleidens, sondern das Muster der abstürzenden Elektrolyte.

Die Hyperkalzämie wird nach dem Gesamtcalcium eingeteilt: leicht unter 3 mmol je Liter, mittelschwer zwischen 3 und 3,5 mmol je Liter, schwer über 3,5 mmol je Liter.¹ Entscheidend für die Dringlichkeit ist jedoch nicht die Zahl allein, sondern die Geschwindigkeit des Anstiegs: Ein über Jahre bestehender Wert von 3,0 mmol je Liter beim primären Hyperparathyreoidismus ist gut toleriert, derselbe Wert nach wenigen Tagen bei einem Tumor macht den Patienten somnolent. Zwei Ursachen decken den weit überwiegenden Teil aller Fälle ab: der primäre Hyperparathyreoidismus im ambulanten Bereich und die tumorbedingte Hyperkalzämie im Krankenhaus und in der Palliativmedizin.

Das klinische Bild folgt der Membranwirkung. Weil Calcium die Erregbarkeit dämpft, entsteht ein Bild aus Müdigkeit, Verwirrtheit, Muskelschwäche, Obstipation, Übelkeit und Erbrechen, im Elektrokardiogramm eine verkürzte QT-Zeit. Dazu kommt die renale Seite: Calcium hemmt die Wirkung des Vasopressins am Sammelrohr, der Patient verliert Wasser, wird exsikkiert, und die Exsikkose senkt die Calciumausscheidung weiter. Dieser Kreis ist der Grund, warum die Behandlung mit Volumen beginnt.

Die Hypokalzämie ist in der Akutmedizin die häufigere und die gefährlichere Störung, weil sie Kreislauf und Gerinnung gleichzeitig trifft. Weil Calcium die Erregungsschwelle anhebt, macht sein Fehlen die Membranen übererregbar: periorales und akrales Kribbeln, Muskelkrämpfe bis zur Tetanie, Laryngospasmus, verlängerte QT-Zeit. Beim wachen Patienten lassen sich die bekannten Klopf- und Stauungszeichen auslösen, beim anästhesierten oder sedierten Patienten fehlen sie vollständig; dort fallen nur verminderte Kontraktilität, niedriger systemischer Widerstand und schlechte Gerinnung auf.

Die für die Anästhesie wichtigste Ursache ist die Zitratwirkung. Jedes Erythrozytenkonzentrat und jedes gefrorene Frischplasma enthält Zitrat als Gerinnungshemmer, und Plasma enthält davon besonders viel. Zitrat bindet ionisiertes Calcium und wird normalerweise in Leber, Niere und Muskel binnen Minuten abgebaut. Bei hoher Transfusionsgeschwindigkeit, bei Leberfunktionsstörung, bei Hypothermie und im Schock reicht diese Kapazität nicht, das Zitrat akkumuliert, und das ionisierte Calcium fällt, während das Gesamtcalcium unauffällig oder sogar erhöht bleibt. Dasselbe gilt für die regionale Zitratantikoagulation am Nierenersatzverfahren, bei der die Akkumulation sich als steigendes Verhältnis von Gesamtcalcium zu ionisiertem Calcium ankündigt. Der zweite große Block ist der Hypoparathyreoidismus nach Halsoperation: Über 75 Prozent aller chronischen Fälle entstehen nach einer Operation am Hals, und als chronisch gilt die Störung, wenn sie 12 Monate überdauert.⁵

Für die Substitution gilt: Calciumchlorid enthält bei gleichem Volumen etwa dreimal so viel elementares Calcium wie Calciumglukonat und wirkt unabhängig von der Leberfunktion, reizt aber die Vene stärker. Geben Sie beides langsam über einen sicheren Zugang, unter Monitoring und nicht zusammen mit bicarbonat- oder phosphathaltigen Lösungen im selben Schenkel, weil Calcium ausfällt. Behandeln Sie akut den gemessenen ionisierten Wert und nicht den berechneten. In der chronischen Situation nach Halsoperation ist das Ziel ausdrücklich nicht die Mitte des Normbereichs, sondern der untere Normbereich, weil bei fehlendem Parathormon die renale Calciumrückgewinnung ausfällt und ein hochnormales Serumcalcium mit Hyperkalzurie, Nephrokalzinose und Steinbildung erkauft wird.⁵ Den Fehler erkennen Sie an der Kombination aus gut eingestelltem Serumcalcium und steigendem Kreatinin.

Denken Sie den Calciumhaushalt als ein Konto mit einem sehr großen Guthaben und einem sehr kleinen Girokonto. Das Guthaben ist der Knochen mit 99 Prozent des Bestands, das Girokonto ist das ionisierte Calcium im Plasma. Geregelt wird ausschließlich das Girokonto, und zwar von einem einzigen Fühler, dem Calciumsensor der Nebenschilddrüse. Drei Zuflüsse speisen es: der Knochen über den Abbau, der Darm über die Aufnahme und die Niere über die Rückgewinnung. Ein einziges Hormon, das Parathormon, öffnet alle drei gleichzeitig, wobei der Darmweg über die Aktivierung des Vitamin D läuft und deshalb am langsamsten ist.

Auf dieses Modell lässt sich jede Störung abbilden. Bei der tumorbedingten Hyperkalzämie fließt Geld aufs Konto, ohne dass jemand es angewiesen hätte; der Regelkreis schaltet korrekt ab, das Parathormon ist supprimiert, und die Therapie muss den Zufluss aus dem Knochen sperren und den Abfluss über die Niere öffnen. Beim Hypoparathyreoidismus fehlt die Anweisung selbst; alle drei Zuflüsse bleiben geschlossen, und ersetzt werden muss das Ergebnis, also Calcium plus aktives Vitamin D, nicht das Hormon. Beim Magnesiummangel ist die Anweisung nicht lesbar; das Konto bleibt leer, obwohl man ständig einzahlt.

Der dritte Gedanke betrifft die Messung. Auf dem Kontoauszug steht nicht der verfügbare Betrag, sondern die Summe aus verfügbarem und festgelegtem Geld. Albumin und Zitrat legen Calcium fest, der pH-Wert verschiebt die Grenze zwischen beiden. Deshalb ist das Gesamtcalcium eine Bestandsangabe und das ionisierte Calcium eine Wirkungsangabe, und deshalb entscheidet in jeder akuten Situation ausschließlich die zweite.

Was verändert die Anästhesie?

• Jede Transfusion bringt Zitrat mit; bei hoher Geschwindigkeit, bei Leberfunktionsstörung, im Schock und bei Hypothermie fällt das ionisierte Calcium, während das Gesamtcalcium unauffällig bleibt. Messen Sie den ionisierten Wert wiederholt und substituieren Sie parallel zur Transfusion.
• Die Beatmung ist ein Calciumstellglied: Eine unbeabsichtigte Hyperventilation senkt den ionisierten Anteil über die Alkalose, eine permissive Hyperkapnie hebt ihn an. Ein Kribbeln oder eine Tetanie im Aufwachraum ist häufiger eine Frage des Atemminutenvolumens als des Calciumbestands.
• Eine Hypokalzämie senkt Kontraktilität und Gefäßtonus und ist damit eine reversible Ursache eines schlecht ansprechenden Kreislaufs; sie gehört in die Differenzialdiagnose, bevor der zweite Vasopressor beginnt.
• Calcium ist Gerinnungsfaktor IV. Bei massiver Blutung wirkt kein Gerinnungsprodukt zuverlässig, solange das ionisierte Calcium tief ist; die Substitution ist Teil der Blutungsbehandlung und keine Elektrolytkosmetik.
• Ein hohes Magnesium, etwa unter Therapie bei Präeklampsie, verlängert die Wirkung nichtdepolarisierender Muskelrelaxanzien und macht das quantitative Relaxometrie-Monitoring unverzichtbar. Die strukturierte Erfassung von Vorerkrankungen und Medikamenten gehört dafür zur präoperativen Einschätzung.⁶

Wann wird diese Physiologie klinisch sichtbar?

• Tetanie nach Thyreoidektomie, typischerweise am Abend des Eingriffs oder am ersten postoperativen Tag, mit perioralem Kribbeln als erstem Zeichen und der Gefahr eines Laryngospasmus.
• Gerinnungsstörung bei Massivtransfusion, die sich nicht durch Verdünnung erklärt und erst nach Calciumgabe auf Gerinnungsprodukte anspricht.
• Verwirrtheit und Exsikkose in der Palliativmedizin bei tumorbedingter Hyperkalzämie, oft als Verschlechterung des Grundleidens fehlgedeutet, obwohl die Symptome auf Volumen und antiresorptive Therapie zurückgehen.
• Therapieresistente Hypokalzämie auf der Intensivstation bei unerkanntem Magnesiummangel, häufig bei Alkoholkrankheit, Diarrhö, Schleifendiuretika und Protonenpumpenhemmern.
• Absturz von Phosphat, Magnesium und Kalium zwei bis drei Tage nach Beginn der Ernährung bei vorher mangelernährten Patientinnen und Patienten, mit Schwäche, Verwirrtheit und Rhythmusstörungen bei verlängerter QT-Zeit.

• Das korrigierte Gesamtcalcium sei beim kritisch Kranken ein guter Ersatz für die direkte Messung. Die Korrektur setzt einen normalen pH-Wert und eine normale Bindungsaffinität voraus und versagt bei Zitrat, Urämie und Säure-Basen-Störungen vollständig.
• Eine Tetanie beweise einen Calciummangel. Eine Hyperventilation mit Alkalose senkt den ionisierten Anteil bei völlig normalem Bestand und löst dasselbe Bild aus; die Antwort ist dann die Ventilation und nicht die Calciumampulle.
• Calcitonin sei der wirksame Gegenspieler des Parathormons. Beim Erwachsenen ist seine physiologische Bedeutung gering; weder sein Fehlen nach Thyreoidektomie noch sein Überschuss beim medullären Karzinom stört den Calciumhaushalt wesentlich.
• Bei Hypokalzämie helfe immer mehr Calcium. Bei schwerem Magnesiummangel bleibt die Substitution wirkungslos, solange das Magnesium nicht ersetzt ist, weil Freisetzung und Wirkung des Parathormons gehemmt sind.
• Beim Hypoparathyreoidismus solle das Calcium in die Mitte des Normbereichs eingestellt werden. Ziel ist der untere Normbereich, weil ohne Parathormon die renale Rückgewinnung fehlt und ein höheres Serumcalcium mit Hyperkalzurie und Nierenschädigung bezahlt wird.

Merksätze

• 99 Prozent im Knochen, 1 Prozent gelöst, und davon wirkt nur die Hälfte: Das ionisierte Calcium ist der einzige Wert, der eine Wirkung beschreibt.
• Alkalose senkt das ionisierte Calcium bei gleichem Gesamtwert, Hypalbuminämie senkt den Gesamtwert bei gleichem ionisiertem Anteil, und Zitrat senkt den ionisierten Wert, ohne den Gesamtwert zu berühren. Deshalb wird bei Massivtransfusion gemessen und nicht gerechnet.
• Ein Fühler, ein Hormon, drei Zielorgane: Der Calciumsensor misst, Parathormon öffnet Knochen, Niere und Darm, und der Darmweg braucht den Umweg über die Niere.
• Calcium steigt, Phosphat fällt: Das ist die Signatur des Parathormons. Steigen beide, stammt das Calcium nicht aus der Nebenschilddrüse.
• Bei therapieresistenter Hypokalzämie zuerst das Magnesium bestimmen und ersetzen, nicht die Calciumdosis steigern.

Aufgaben