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Basic Science

Ödeme sammeln sich in den interstitiellen Räumen, die die Kapillarbetten umgeben. Die Flüssigkeitsbewegung zwischen Kapillaren und Interstitium wird durch die folgende Formel bestimmt:

wobei Jv die Flussrate durch die Kapillarmembran ist, k eine Konstante ist, die die Membranpermeabilität bezeichnet, Pc der kapillare hydraulische Druck ist, Pi der interstitielle hydraulische Druck ist, πc der kapillare onkotische Druck ist und πi der interstitielle onkotische Druck ist. Die Gleichung zeigt, dass der kapillarhydraulische Druck und der interstitielle onkotische Druck den Fluss aus den Kapillaren verstärken, während der kapillar-onkotische Druck und der interstitielle hydraulische Druck den Fluss in die Kapillaren verstärken. Diese Drücke werden zu Ehren des Physiologen, der ihre Beziehung klar artikulierte, als Starling-Kräfte bezeichnet. Obwohl ihre absoluten Werte an verschiedenen Stellen im Körper erheblich variieren, führt das Zusammenspiel dieser Kräfte an einer bestimmten Stelle immer zu einer Nettoansammlung von interstitieller Flüssigkeit. Glücklicherweise führen die Lymphbahnen diese Flüssigkeit so schnell in den Körperkreislauf zurück, wie sie sich ansammelt, wodurch die Bildung von Ödemen verhindert und das normale intravaskuläre Volumen aufrechterhalten wird.

Das Vorhandensein von Ödemen bedeutet, dass das interstitielle Flüssigkeitsvolumen das normale Volumen um mehrere Liter übersteigt. Von seltenen Ausnahmen abgesehen, entsteht dieser Überschuss durch die renale Natriumretention. Gleichzeitig kann sich ein Ödem nur ansammeln, wenn eine oder mehrere der Starling-Kräfte verändert sind oder der Lymphabfluss unterbrochen ist. Bei einigen Erkrankungen besteht die primäre Läsion in einem Ungleichgewicht der Starling-Kräfte, das die Transudation von Flüssigkeit in das Interstitium beschleunigt; eine sekundäre Erschöpfung des intravaskulären Volumens wird an den Barorezeptoren der Karotis- und Nierenarterien wahrgenommen, und die Natriumerhaltung wird stimuliert. Bei anderen Erkrankungen ist eine unangemessene Natriumretention die proximale Störung; die daraus resultierende Expansion des extrazellulären Flüssigkeitsvolumens führt zu sekundären Veränderungen der Starling-Kräfte, die zur Bildung von Ödemen führen. Bei mindestens einem ödembildenden Zustand, dem nephrotischen Syndrom, treten unphysiologische Natriumkonservierung und eine Verringerung des onkotischen Drucks gleichzeitig auf. Beim prämenstruellen Syndrom, dem idiopathischen Ödem und der Hypothyreose sind die primären Läsionen umstritten.

Die Mechanismen, mit denen die Nieren Natrium als Reaktion auf Hypoperfusion zurückhalten, können als Reflexe mit afferenten (Sensor) und efferenten (Effektor) Gliedern betrachtet werden. Obwohl Sensoren für das intravaskuläre Volumen in der Leber, im Nierenparenchym und in den Herzvorhöfen beschrieben wurden, sind die wichtigsten Sensoren für die Ödembildung beim Menschen wahrscheinlich der Karotisbarorezeptor und der juxtaglomeruläre Apparat. Vom Karotisbarorezeptor ausgehende Impulse gelangen über den neunten und zehnten Hirnnerv in das Zentralnervensystem; der daraus resultierende sympathische Ausfluss zur Niere moduliert die intraglomeruläre Hämodynamik und stimuliert wahrscheinlich direkt die proximale tubuläre Natriumrückresorption. In der Niere führt die Hypoperfusion zu einer autoregulatorischen Dilatation der afferenten Arteriolen, was die Freisetzung von Renin aus spezialisierten Zellen in der Arteriolenwand stimuliert. Renin katalysiert dann die intraglomeruläre Synthese von Angiotensin II, das den efferenten Arteriolenwiderstand selektiv erhöht. Der daraus resultierende Anstieg der Filtrationsleistung führt zu einem Rückgang des hydraulischen Drucks und einem Anstieg des onkotischen Drucks in den peritubulären Kapillaren, wodurch die proximale tubuläre Natriumrückresorption verbessert und die glomeruläre Filtration unterstützt wird. Systemisch erhöht Renin den Spiegel des zirkulierenden Angiotensin II, das die Nebennierensynthese von Aldosteron stimuliert. Dieses Hormon steigert die Natriumrückresorption im distalen Nephron im Austausch gegen Kalium und Wasserstoff.

Die Pathogenese von Ödemen in verschiedenen Krankheitszuständen reicht von einfach bis äußerst komplex. Bei mehreren Erkrankungen ist eine unangemessene renale Natriumkonservierung die anfängliche Störung, auf die Veränderungen der peripheren Starling-Kräfte folgen. Die akute Glomerulonephritis und andere Formen des akuten und chronischen Nierenversagens gehören zu dieser Kategorie. Das Refeeding-Ödem, das manchmal die Verabreichung von Kalorien an unterernährte Personen erschwert, ist wahrscheinlich auf eine insulinvermittelte Natriumretention zurückzuführen. Das Ödem, das nach der Einnahme von nichtsteroidalen entzündungshemmenden Mitteln auftreten kann, wird auf die Hemmung der renalen Prostaglandinsynthese zurückgeführt. Bei Schwangerschaftstoxämie führt eine ungeklärte Expansion des extrazellulären Flüssigkeitsvolumens zu Ödemen und systemischem Bluthochdruck, während gleichzeitig die Renin-Angiotensin-Aldosteron-Achse unterdrückt wird.

Bei einigen ödembildenden Zuständen scheinen Veränderungen der peripheren Starling-Kräfte die Natriumretention durch Verarmung des intravaskulären Volumens zu stimulieren. Zu diesen Zuständen gehören die periphere tiefe Venenthrombose und die postphlebitische Veneninsuffizienz, bei denen ein erhöhter intrakapillärer hydraulischer Druck die Transudation in das Interstitium verstärkt; Zustände, die durch eine übermäßige Kapillarpermeabilität gekennzeichnet sind, bei denen die Transudation wiederum beschleunigt wird; und Erkrankungen der Lymphgefäße, bei denen interstitielle Flüssigkeit, die sich mit normaler Geschwindigkeit ansammelt, nicht in den Körperkreislauf zurückgeführt werden kann. Die Nierenfunktion in ödembildenden Zuständen, die durch ein hohes Herzzeitvolumen gekennzeichnet sind, ist ebenfalls physiologisch angemessen. Es wird davon ausgegangen, dass jeder Zustand mit hohem Herzzeitvolumen auf einen oder mehrere Kreisläufe mit niedrigem Widerstand im Herz-Kreislauf-System zurückzuführen ist. Diese Kreisläufe können das Mikrogefäßsystem durchdringen, wie es wahrscheinlich bei Anämie, Thyreotoxikose, Beriberi und Paget-Krankheit der Fall ist, oder sie können groß und einheitlich sein, wie bei einer traumatischen arteriovenösen Fistel. Die ständige Ableitung des Flusses aus den Nieren führt zu einer Natriumretention, einer Erhöhung des intravaskulären hydraulischen Drucks in allen Kapillarbetten und zu einem fortschreitenden Ödem.

Herzerkrankungen verursachen häufig Ödeme. Unabhängig davon, ob die auslösende Pathologie nur das linke Herz, das gesamte Myokard, den Herzbeutel oder die Lunge betrifft, impliziert die Entwicklung eines Ödems, dass der mittlere Druck im rechten Vorhof erhöht ist. Der periphere Venendruck muss sekundär ansteigen, um den venösen Rückfluss gegen die Schwerkraft aufrechtzuerhalten, aber diese Anpassung beschleunigt die Transudation in das periphere Interstitium. Gleichzeitig verhindert die rechtsatriale Hypertonie eine kompensatorische Erhöhung des Lymphrückflusses. Während das periphere Ödem der Dyspnoe um Monate bis Jahre folgt, wenn die ursprüngliche Läsion im linken Herzen oder in der Lunge liegt, treten die beiden Symptome bei diffusen Kardiomyopathien oft gleichzeitig auf.

Die altehrwürdige Erklärung des nephrotischen Syndroms besagt, dass der Verlust von Nierenprotein zu einer Verringerung des kolloidalen onkotischen Drucks im Plasma führt; das daraus resultierende Ungleichgewicht der Starling-Kräfte begünstigt die interstitielle Flüssigkeitsansammlung auf Kosten des Plasmavolumens, das die Nieren durch Zurückhalten von Salz und Wasser wiederherzustellen versuchen. Da die Hypoalbuminämie fortbesteht, stellt die Nierenreaktion leider nur das Ungleichgewicht wieder her, das die Ödembildung ausgelöst hat, und der Prozess geht unvermindert weiter.

So attraktiv diese Formulierung auch ist, sie steht im Widerspruch zu mehreren Beobachtungen. Erstens variiert die Serumalbumin-Konzentration, bei der sich beim nephrotischen Syndrom ein Ödem bildet, von Patient zu Patient erheblich. Zweitens kann eine kongenitale Analbuminämie überhaupt nicht mit Ödemen einhergehen. Drittens sind selbst dann, wenn die Proteinurie nicht mit einer glomerulären Entzündung einhergeht, wie bei der Nil-Krankheit, Blutvolumen und Blutdruck oft höher als bei einem nephrotischen Syndrom in Remission. Viertens gibt es bei nephrotischen Patienten keine Korrelation zwischen Serumalbumin und Plasma-Renin-Aktivität, die normalerweise ein empfindlicher Marker für Nierenhypoperfusion ist; in einigen Fällen kann die Plasma-Renin-Aktivität trotz Hypoalbuminämie erniedrigt sein. Selbst bei signifikanter Reninernie hat die Hemmung des Angiotensin-konvertierenden Enzyms nur geringe Auswirkungen auf den Blutdruck; würde die Renin-Dosteron-Achse als Reaktion auf die Volumendepletion aktiviert, käme es zu einer Senkung des Blutdrucks. Zusammengenommen deuten diese Beobachtungen darauf hin, dass die Nieren beim nephrotischen Syndrom häufig Natrium in unangemessener Weise zurückhalten, selbst wenn keine Glomerulonephritis vorliegt. Obwohl die klassische Formulierung der Pathogenese in einigen Fällen zutreffend sein mag, scheint es, dass die Hypoalbuminämie in den meisten Fällen eher eine Mitursache als die alleinige Ursache des Ödems ist.

Die Kreislaufveränderungen, die sich aus einer fortgeschrittenen Zirrhose ergeben, sind komplex. Die intrahepatische Fibrose erhöht den Sinusdruck; die Leberlymphe wird folglich schneller produziert, als sie in den Kreislauf zurückgeführt werden kann, und es kommt zur Ansammlung von Aszites. Gleichzeitig bilden sich im hepatischen Pfortadersystem und in den Kapillarbetten der Haut, der Lunge und der intraabdominalen Eingeweide Fisteln, die den Fluss von den Nieren ableiten. Eine akute Leberentzündung, sofern vorhanden, führt zu einem erhöhten hepatischen arteriellen Fluss. Schließlich führt der angespannte Aszites zu einer extrinsischen Kompression der unteren Hohlvene, wodurch sich der kapillare Wasserdruck in den Extremitäten erhöht. Die daraus resultierende Transudation wird zweifellos durch die Hypoalbuminämie verstärkt.

Obwohl es zu Beginn der Zirrhose zu einer unangemessenen Salzretention kommen kann, entziehen diese kombinierten hämodynamischen Folgeerscheinungen den Nieren im weiteren Verlauf der Krankheit den Blutfluss, und es kommt zu einer übermäßigen Natriumretention. Das extreme Ergebnis dieser Störungen ist das hepatorenale Syndrom, bei dem ein Anstieg des Serumkreatinins und eine nahezu vollständige Erhaltung des gefilterten Natriums mit einer massiven Flüssigkeitseinlagerung in interstitielle Betten und die Körperhöhlen einhergehen.