Natriumentfernung während der Hämodialyse – mehr als nur Diffusion
Natrium (Na⁺) ist das wichtigste Kation des Extrazellulärraums und bestimmt maßgeblich dessen Osmolalität und Volumen. Bei fehlender oder stark eingeschränkter Nierenfunktion kann Natrium nicht ausreichend renal ausgeschieden werden. Die im dialysefreien Intervall aufgenommene Natriummenge kann daher im Körper akkumulieren und über die osmotische Bindung von Wasser zur Zunahme des Extrazellulärvolumens beitragen. Eine wesentliche Aufgabe der Hämodialyse besteht deshalb neben der Entfernung von Wasser und harnpflichtigen Substanzen auch in der kontrollierten Entfernung von Natrium.
Mechanismen der Natriumentfernung
Natrium wird während der Hämodialyse grundsätzlich über zwei Mechanismen transportiert: Konvektion und Diffusion.
Konvektive Natriumentfernung durch Ultrafiltration
Die unmittelbare Natriumentfernung erfolgt zu einem wesentlichen Teil durch Konvektion im Rahmen der Ultrafiltration. Dieser Mechanismus stellt einen häufig unterschätzten Aspekt bei der Beurteilung der Natriumbilanz während der Dialyse dar.
Wird durch den transmembranären Druck Wasser aus dem Blut durch die Dialysemembran entfernt, werden darin gelöste, membrangängige Moleküle und Elektrolyte, darunter Natrium, mitgeführt. Das Ultrafiltrat enthält Natrium in einer Konzentration, die näherungsweise der Natriumkonzentration des Plasmawassers entspricht.
Vereinfacht gilt:
Konvektive Natriumentfernung ≈ Ultrafiltrationsvolumen × Natriumkonzentration des Ultrafiltrats
Bei einer Ultrafiltration von beispielsweise 3 Litern während der Dialysebehandlung und einer Natriumkonzentration von etwa 140 mmol/l werden rechnerisch etwa 420 mmol Natrium, entsprechend rund 9,7 g elementarem Natrium, konvektiv entfernt.
Damit wird ein zentraler Zusammenhang deutlich: Mit der Entfernung von Wasser durch Ultrafiltration wird gleichzeitig Natrium entfernt. Je größer das Ultrafiltrationsvolumen, desto größer ist grundsätzlich die konvektive Natriumentfernung.
Die konvektive Natriumentfernung findet auch dann statt, wenn die Natriumkonzentration der Dialysierlösung der für den Stofftransport relevanten Natriumkonzentration im Plasma entspricht. Sie ist daher unmittelbar nur an die Volumenentfernung gekoppelt.
Diffusiver Natriumtransport
Zusätzlich zur Konvektion findet ein diffusiver Natriumtransport über die Dialysemembran statt. Dabei bewegt sich Natrium entsprechend dem elektrochemischen Gradienten zwischen Blut und Dialysierlösung.
Ist die für den Austausch relevante Natriumkonzentration im Blut höher als in der Dialysierlösung, diffundiert Natrium aus dem Blut in die Dialysierlösung und wird zusätzlich entfernt.
Ist die Natriumkonzentration der Dialysierlösung dagegen höher, kann Natrium aus der Dialysierlösung in das Blut übertreten. Die Diffusion kann somit, abhängig vom effektiven Natriumgradienten, zur Natriumentfernung als auch zur Natriumzufuhr beitragen.
Für die Gesamtbilanz gilt vereinfacht:
Netto-Natriumentfernung gesamt = konvektive Natriumentfernung ± diffusiver Natriumtransport
Die konvektive Natriumentfernung ist unmittelbar an die Ultrafiltration gebunden, während Richtung und Ausmaß des zusätzlichen diffusiven Transports wesentlich durch den effektiven Natriumgradienten zwischen Plasma und Dialysierlösung bestimmt werden.
Bei der Betrachtung der diffusiven Natriumentfernung während der Hämodialyse ist neben dem Konzentrationsgradienten auch der Gibbs-Donnan-Effekt zu berücksichtigen. Dieser beeinflusst die Verteilung der Ionen an der Membran und damit den effektiven diffusiven Natriumtransport. (Lee, 2012)
In der Abbildung werden der konvektive Transport (1), der diffusive Transport (2) sowie der Einfluss des Gibbs-Donnan-Effekts (3) auf die Natriumentfernung (4) dargestellt.
Der Gibbs-Donnan-Effekt
Im Blut befinden sich negativ geladene Proteine, insbesondere Albumin, die die Dialysemembran nicht passieren können. Aufgrund ihrer negativen Ladung ziehen sie positiv geladene Natriumionen elektrostatisch an, sodass ein Teil der Natriumionen vorübergehend an die Proteine gebunden sein kann. Gleichzeitig beeinflussen die nicht membrangängigen Proteine die Verteilung der frei beweglichen Ionen zwischen Blut und Dialysierlösung. Dadurch verändert sich das elektrochemische Gleichgewicht und damit die Verteilung der frei gelösten Natriumionen auf beiden Seiten der Membran. Diesen Einfluss nicht diffusionsfähiger geladener Teilchen auf die Ionenverteilung bezeichnet man als Gibbs-Donnan-Effekt. Dabei ist zwischen einer tatsächlichen, vorübergehenden Ionenbindung und der elektrostatisch bedingten Umverteilung frei gelöster Ionen zu unterscheiden.
Der Effekt ist nach Josiah Willard Gibbs und Frederick George Donnan benannt, deren Arbeiten zur thermodynamischen Beschreibung der Ionenverteilung an semipermeablen Membranen beitrugen.
Zur näherungsweisen Berücksichtigung des Gibbs-Donnan-Effekts wird in der Literatur häufig angenommen, dass ein annähernd neutraler diffusiver Natriumgradient vorliegt, wenn das Natrium in der Dialysierlösung etwa 2 mmol/l unter dem gemessenen Plasma- beziehungsweise Serum-Natrium liegt. Diese Angabe ist eine vereinfachte klinische Orientierung, keine universell gültige Schwelle. Der tatsächliche Natriumtransport hängt auch von Messmethode, Plasmawasser-Natrium, Proteinkonzentration und weiteren Faktoren ab. (Marshall et al., 2024)
| Beispiel | Serum Na | Dialysierflüssigkeit Na | Näherungswert für einen neutralen Gradienten¹ | Abweichung vom Näherungswert | Erwartete Tendenz des diffusiven Transports |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 137 mmol/l | 140 mmol/l | 135 mmol/l | Dialysierlösung +5 mmol/l darüber | Tendenz von der Dialysierlösung ins Blut |
| 2 | 140 mmol/l | 140 mmol/l | 138 mmol/l | Dialysierlösung +2 mmol/l darüber | Tendenz von der Dialysierlösung ins Blut |
| 3 | 140 mmol/l | 138 mmol/l | 138 mmol/l | Dialysierlösung ausgeglichen | Tendenz ausgeglichen |
¹ Vereinfachte Berechnung: Serum-Na − 2 mmol/l. Die Abweichung zeigt, um wie viel die Natriumkonzentration der Dialysierlösung über oder unter diesem Näherungswert liegt. Sie erlaubt keine exakte Vorhersage der tatsächlichen Natriumverschiebung oder einer Änderung des Serum-Natriums.
Beispiel 1: Natriumkonzentration der Dialysierlösung ist höher als Serum-Natrium
- Prädialytisches Serum-Na: 137 mmol/l
- Natriumkonzentration der Dialysierlösung: 140 mmol/l
Nach der genannten Näherung läge der Wert für einen annähernd neutralen diffusiven Natriumgradienten bei etwa 135 mmol/l Dialysat-Natrium. Die Dialysierlösung liegt mit 140 mmol/l etwa 5 mmol/l darüber. Das spricht für eine Tendenz zur diffusionsbedingten Natriumbewegung aus der Dialysierlösung ins Blut. Richtung und Ausmaß des tatsächlichen Nettotransports lassen sich aus diesen beiden Messwerten allein jedoch nicht exakt bestimmen.
Beispiel 2: Natriumkonzentration der Dialysierlösung entspricht dem Serum-Natrium
- Prädialytisches Serum-Na: 140 mmol/l
- Natriumkonzentration der Dialysierlösung: 140 mmol/l
Nach derselben Näherung läge der Wert für einen annähernd neutralen diffusiven Natriumgradienten bei etwa 138 mmol/l Dialysat-Natrium (siehe Beispiel 3). Die Dialysierlösung liegt damit etwa 2 mmol/l darüber. Auch hier ergibt sich eine Tendenz zur diffusionsbedingten Natriumbewegung aus der Dialysierlösung ins Blut. Die konvektive Natriumentfernung durch Ultrafiltration findet unabhängig davon statt.
Beispiel 3: Natriumkonzentration der Dialysierlösung ist ausgeglichen zum Serum-Natrium
- Prädialytisches Serum-Na: 140 mmol/l
- Natriumkonzentration der Dialysierlösung: 138 mmol/l
Die Werte von +5 und +2 mmol/l beschreiben die Abweichung von der angenommenen neutralen Referenz. Sie bedeuten nicht, dass das Serum-Natrium während der Dialyse exakt um diesen Betrag steigt. Die tatsächliche Natriumbilanz umfasst auch konvektiven Transport und weitere Einflüsse.
Geringe Ultrafiltration und Natriumentfernung
Bei Patienten mit geringer interdialytischer Gewichtszunahme ist die erforderliche Ultrafiltrationsmenge entsprechend gering. Dementsprechend ist auch die konvektive Natriumentfernung geringer, da Natrium maßgeblich unter anderem zusammen mit dem ultrafiltrierten Wasser entfernt wird.
Aus einer geringen Gewichtszunahme darf jedoch nicht unmittelbar auf eine geringe Natriumaufnahme oder Natriumakkumulation geschlossen werden. Vielmehr sollte geprüft werden, ob die Gewichtszunahme den tatsächlichen Volumenstatus des Patienten widerspiegelt und wie die individuelle Natriumbilanz einzuschätzen ist.
Hierzu sind insbesondere das Trockengewicht, der Blutdruck, der klinische Volumenstatus sowie die Natriumzufuhr, das Serum-Natrium und die Natriumkonzentration der Dialysierlösung zu berücksichtigen.
Besteht trotz geringer Ultrafiltration eine relevante Natriumbelastung, kann die Natriumkonzentration der Dialysierlösung als zusätzliche Stellgröße betrachtet werden. Eine niedrigere Natriumkonzentration kann bei entsprechendem effektivem Plasma-Dialysierlösungs-Natriumgradienten eine zusätzliche diffusive Natriumentfernung ermöglichen.
Geringe Ultrafiltration bedeutet geringe konvektive Natriumentfernung – nicht zwangsläufig eine geringe Natriumakkumulation. Bei geringer Ultrafiltration sollte deshalb die Natriumbilanz separat beurteilt und eine mögliche Anpassung der Natriumkonzentration der Dialysierlösung individuell geprüft werden.
Natriumbilanz und Gewebsnatrium
Die Natriumbilanz während der Dialyse wird häufig vereinfacht anhand des Natriumtransports zwischen Plasma und Dialysierlösung betrachtet. Neuere Untersuchungen zeigen jedoch, dass Natrium im Körper nicht ausschließlich im frei zirkulierenden Extrazellulärraum vorliegt.
Mit der Natrium-MRT (^23Na-MRT), einer speziellen MRT-Technik zur Darstellung der Natriumverteilung im Gewebe, konnte gezeigt werden, dass sich relevante Natriummengen auch im Interstitium von Haut und Muskulatur befinden. Dieses sogenannte Gewebsnatrium stellt ein zusätzliches Natriumkompartiment dar.
Während der Hämodialyse können Veränderungen des gespeicherten Gewebsnatriums beobachtet werden. Untersuchungen weisen insbesondere auf einen Zusammenhang zwischen der Dialysebehandlung und einer Abnahme des Natriumgehalts in Haut und Muskulatur hin. Dieser Zusammenhang ist jedoch nicht linear und scheint unter anderem von der Natriumkonzentration der Dialysierlösung, dem Ausmaß der Ultrafiltration und dem jeweiligen Gewebekompartiment abzuhängen.
Die Natrium-MRT-Untersuchungen zeigen somit, dass Veränderungen des Natriumgehalts während der Dialyse nicht ausschließlich durch die unmittelbare Entfernung von Natrium aus dem Plasma erklärt werden können. Vielmehr bestehen Wechselwirkungen zwischen dem intravaskulären Natrium, dem Extrazellulärraum und den Natriumspeichern im Gewebe.
Die genaue Bedeutung des Gewebsnatriums für die langfristige Regulation des Volumenhaushalts und des Blutdrucks ist weiterhin Gegenstand aktueller Forschung. (Dahlmann et al., 2015)
Schlussfolgerung
Die Natriumentfernung während der Hämodialyse ist ein komplexer Prozess, der nicht allein durch die Diffusion über die Dialysemembran erklärt werden kann. Für die Beurteilung der Natriumbilanz müssen vielmehr die konvektive Natriumentfernung durch Ultrafiltration, der zusätzliche diffusiv bedingte Natriumtransport und die Veränderungen der Natriumverteilung zwischen den Körperkompartimenten gemeinsam betrachtet werden.
Die Konvektion stellt dabei einen wesentlichen unmittelbaren Mechanismus der Natriumentfernung dar.
Natrium kann zusätzlich durch Diffusion über die Dialysemembran transportiert werden. Abhängig vom effektiven Natriumgradienten zwischen Blut und Dialysierlösung kann sie die Natriumentfernung verstärken, vermindern oder zu einer Natriumzufuhr führen. Der Gibbs-Donnan-Effekt beeinflusst dabei die effektive Ionenverteilung an der Dialysemembran und muss bei der Interpretation des Natriumgradienten berücksichtigt werden.
Darüber hinaus zeigen Untersuchungen mittels ^23Na-MRT, dass Natrium auch in Gewebekompartimenten wie Haut und Muskulatur gespeichert wird und sich seine Verteilung während der Dialyse verändern kann. Diese Beobachtungen erweitern das Verständnis der Natriumbilanz, da die im Plasma messbaren Veränderungen nicht sämtliche Vorgänge im Gewebe abbilden. Eine Mobilisierung von Gewebsnatrium ist dabei von einer tatsächlichen Netto-Natriumentfernung aus dem Körper zu unterscheiden. Die klinische Bedeutung dieser Gewebespeicher für die langfristige Regulation des Volumenhaushalts und des Blutdrucks ist noch nicht abschließend geklärt.
Insgesamt sollte die Natriumbilanz während der Hämodialyse deshalb nicht isoliert anhand der Ultrafiltrationsmenge, der Serum-Natrium-Konzentration oder der Natriumkonzentration der Dialysierlösung beurteilt werden. Entscheidend ist die integrative Betrachtung von konvektivem und diffusivem Transport, individuellem Volumenstatus, Natriumzufuhr und möglichen Veränderungen des Gewebsnatriums. Erst diese differenzierte Betrachtung ermöglicht eine fundierte Einschätzung der Natriumbilanz und bildet die Grundlage für eine individuell angepasste Dialysebehandlung.
Autorenangaben:
Gerd Breuch
Hamburg
Literatur
Breuch G, Müller E (Hrsg.). Fachpflege Nephrologie und Dialyse. 7. Auflage. München: Urban & Fischer/Elsevier; 2025. ISBN: 978-3-437-25055-2.
Breuch G, Servos W (Hrsg.). Dialyse für Einsteiger. 6. Auflage. München: Urban & Fischer/Elsevier; 2026. ISBN: 978-3-437-25257-0.
Dahlmann, A., Dörfelt, K., Eicher, F., Linz, P., Kopp, C., Mössinger, I., Horn, S., Büschges-Seraphin, B., Wabel, P., Hammon, M., Cavallaro, A., Eckardt, K.-U., Kotanko, P., Levin, N. W., Johannes, B., Uder, M., Luft, F. C., Müller, D. N., & Titze, J. M. (2015). Magnetic resonance-determined sodium removal from tissue stores in hemodialysis patients. Kidney International, 87(2), 434–441. doi.org/10.1038/ki.2014.269
Lee, S. W. (2012). Sodium balance in maintenance hemodialysis. Electrolyte & Blood Pressure, 10(1), 1–6. doi.org/10.5049/EBP.2012.10.1.1
Marshall, M. R., Wang, M. Y., Vandal, A. C., & Dunlop, J. L. (2024). Low dialysate sodium levels for chronic haemodialysis. Cochrane Database of Systematic Reviews, 2024(11), Article CD011204. doi.org/10.1002/14651858.CD011204.pub3