Das Kalium-Mißverständnis

    Säure-Basen-Haushalt

(Vortrag im Rahmen der Medizinischen Woche Baden-Baden am 2.11.95)

von Hans-Heinrich Jörgensen

Das Kalium-Mißverständnis ist nur eines der vielen Mißverständnisse, die sich wie ein roter Faden durch die Geschichte, Literatur und Diskussion des Säure-Basen-Haushaltes ziehen. Ich will versuchen, einige davon ins rechte Licht zu rücken. Am Kalium wird ganz besonders deutlich, wie leicht wir uns durch die falsche Interpretation richtiger Beobachtungen aufs Glatteis führen lassen. 

Daß die "Übersäuerung" - ich setze das bewußt in Anführungsstriche, denn in Wirklichkeit handelt es sich ja um einen Basenmangel - zum krankmachenden Faktor geworden ist, hat sich inzwischen herumgesprochen. Unsere Flüsse und Meere, unsere Wälder und Felder machen das fatal deutlich. Es liegt auf der Hand, daß auch der Mensch nicht ungeschoren davonkommt. 

Die naturheilkundlich orientierte Medizin hat das begriffen und sich des Themas bemächtigt, leider nicht immer unter Berücksichtigung vorhandener physiologischer Erkenntnisse. Ach, wäre es doch so einfach: Indikatorpapier in den Urin, Kaisernatron zum Frühstück, und ein Speiseplan nach "Säurewert-Tabellen". Wir hätten keine Probleme mit der Säure. 

Aber bei dem Begriff Säure setzt schon der erste Klärungsbedarf ein: 

Lassen Sie mich in Erinnerung bringen, daß die Definition des Begriffes "Säure" im Jahre 1923 eine grundlegende Änderung erfuhr. Bis dahin galt die Arrhenius-Theorie, nach der im Wesentlichen Kationen und Anionen als Basen und Säuren deklariert waren. Daher auch noch die chemisch nicht mehr ganz treffenden Bezeichnungen Alkali-Metalle für Natrium und Kalium und Erd-Alkalien für Calcium und Magnesium, obwohl diese Elemente an sich garnicht alkalisch sind. 

 Broensted statt Arrhenius

Seit 1923 gilt die Broensted-Theorie, nach der allein dissoziierte Wasserstoff-Ionen (H+) als Träger der Säure gelten. Eine Säure ist eine Verbindung, die H+-Ionen abgeben kann, eine Base ist eine Verbindung, die sie wiederum aufnehmen kann. Erst in bestimmten Verbindungen werden unsere Erd- und Metall-Alkalien zu säurebindenden Basen, z.B. wenn Branntkalk (Calciumoxid = CaO) zu Löschkalk (Calciumhydroxid = Ca[OH]2) reagiert. 

Wie sauer eine Lösung ist, wird durch die Konzentration freier Wasserstoff-Ionen bestimmt. Wegen der vielen Stellen hinter dem Komma drücken wir die Konzentrationsangabe logarithmisch ohne das Minusvorzeichen aus, und bezeichnen das als pH-Wert. 

Wie jeder zu wissen meint, liegt der Neutralpunkt bei pH 7. Nur: das gilt allein für mehrfach destilliertes Wasser. Schon Spuren irgendeiner Zugabe, zum Beispiel die geringen Calcium- und Magnesiummengen unseres Trinkwassers, machen aus dem Wasser eine Pufferlösung, die imstande ist, hinzukommende Wasserstoff-Ionen, sprich Säuren, zu binden und damit ihrer Agressivität zu berauben. Damit sind die H+-Ionen zwar nicht weg, aber sie schlagen nicht mehr auf den pH-Wert durch. 

Den echten Neutralpunkt, nämlich jenen pH-Wert, bei dem freie Basen und Säuren gleichgewichtig im Verhältnis 1:1 vorliegen, bezeichnen wir als Dissoziationskonstante oder - ebenfalls logarithmisch ausgedrückt wie beim pH - als pK-Wert. Dieser wirkliche Neutralpunkt ist für jede Pufferlösung anders und läßt sich durch eine - allerdings aufwendige - Titrationsreihe bestimmen. 

Blut ist neutral bei pH 6,1

Im menschlichen Plasma beträgt der pK-Wert 6,1. Wir sind mit unserem Blut-pH von ca. 7,4 also nicht "schwach basisch" sondern sogar sehr stark basisch. Das macht deutlich, wo der Feind steht. Wenn denn der Schöpfer uns 20mal mehr Basen als Säuren ins Blut gibt, dann spricht das für seine Fürsorglichkeit, mit der er uns vor der bösen Säure zu schützen trachtet. Und es macht ebenfalls deutlich, daß zwar Obacht geboten ist, aber kein Anlaß zur Panik besteht. 

Woher stammt diese Zahl 20 ? Nach dem Massenwirkungsgesetz und der darauf fußenden Henderson-Hasselbalch-Gleichung bestimmt das Verhältnis freier Basen zu Säuren den pH-Wert. Die Formel sollte man sich merken: 

                            Base  
     pH = pK + log ----  
                            Säure 

Die Differenz zwischen pK 6,1 und dem normalen pH 7,4 ist - auch ohne Taschenrechner schaffen wir das noch - 1,3. Da pH und pK logarithmische Werte sind, müssen wir auch das Verhältnis Base zu Säure logarithmisieren. Und nun dürfen Sie den Taschenrechner nehmen: 10 hoch 1,3 ist exakt 20, also muß  das Verhältnis Basen zu Säuren im Plasma 20:1 betragen. 

Zwanzigmal mehr Basen als Säuren im Blut.

Blutgas-Automaten-Erfahrene werden das bestätigen:  
HCO3- = 24 mmol/L, CO2-Konzentration, umgerechnet vom Partialdruck, = 1,2 mmol/L, also 20:1 

Nun mißt der Blutgas-Automat, wie der Name schon sagt, nur flüchtige Säuren und dazu den pH-Wert, und errechnet aus diesen beiden dann nach obiger Formel die Basenmenge des Blutes, ausgedrückt als base exzess, nämlich Abweichung von 24 mmol/L. Außer den flüchtigen Säuren haben wir aber eine Reihe nichtflüchtiger, z.B. Milchsäure, Brenztraubensäure usw. im Blut. Die angenommene Basenmenge von 24 mmol/L ist darum auch nur die halbe Wahrheit. Tatsächlich sind wir mit einer Basenreserve von etwa 48 mmol/L ausgerüstet. Das läßt sich beweisen: Titriert man mit Salzsäure Blut auf den pK 6,1  zurück, verbraucht man ca. 46 mmol/L, also die ursprüngliche Differenz Base zu Säure. 

Das ist übrigens das Prinzip der Messung, die Sie im Kurs von Dr.Worlitschek gestern kennengelernt haben. 

Nicht der pH-Wert, die Pufferkapazität ist diagnostisch interessant

Wir legen im allgemeinen viel zu großen Wert auf die Bestimmung des pH-Wertes. Der akuten Azidose begegnen wir nicht in der ambulanten Praxis. Sie ist längst mit Blaulicht auf der Intensivstation gelandet, dem einzigen Ort, wo derzeit Säure-Basen-Diagnostik betrieben wird. 

Aber zwischen kerngesund einerseits und akuter Azidose mit Blaulicht andererseits muß es doch eine Entwicklung gegeben haben, bei der wir unsere Pufferreserven aufgebraucht haben.  
Vor der akuten Azidose nach jedem schwefelsäurehaltigen Schnitzel schützen uns die 48 mmol/L basischer Puffersubstanzen. Zur Azidose kommt es erst, wenn diese erschöpft oder verbraucht sind. 

Darum bewegt uns auch nicht die Frage nach dem pH-Wert des Blutes, der innerhalb seiner Schwankungsbreite bei unseren Patienten immer normal ist. Unsere diagnostische Frage heißt: Wie groß ist die Pufferkapazität? 

Wir haben in unserem Hause ein Titrationsverfahren entwickelt, mit dem sich erstmals diese Frage beantworten läßt. Dr.Worlitschek und andere, deren Literatur Sie kennen, arbeiten damit. 

Blut und Gewebe, oder extra- und intrazellulär ?

Und nun zu den Fehldeutungen, die aus den mißverstandenen Wechselbeziehungen zwischen K+- und H+-Ionen entstanden sind.  
Wir müssen uns zum besseren Verständnis vor Augen halten, daß die dissoziierten Wasserstoff-Ionen und auch die Kalium-Ionen sich in drei verschiedenen Kompartiments aufhalten, die unserer Messung unterschiedlich zugänglich sind: 

  im Intrazellulärraum,  
  im Extrazellulärraum,  
  im Urin. 

Wir postulieren in der Naturheilkunde immer, überschüssige Säuren würden aus dem Blut ins Gewebe abgeschoben. Diese Unterscheidung ist so nicht korrekt, die Grenze ist die Zellmembran. Das Blut enthält auch "Gewebe", der Muskel  Extrazellulärflüssigkeit. Wir müssen also nicht zwischen Blut und Gewebe unterscheiden, sondern zwischen intra- und extrazellulär. 

Eine Ausnahme kann das kollagene Bindegwebe bilden, das eine große Säure-Bindungskapazität hat und sich ähnlich wie der Intrazellulärraum verhält. 

Die Säure spielt Verstecken

pH-Messungen des Blutes, ob im Plasma oder Vollblut gemessen, erfassen immer nur den Extrazellulärraum. Die Meßsonde dringt nicht in die Zelle ein. Intrazelluläre H+-Ionen bleiben der Meßsonde des Arztes verborgen. Und das ist die Falle, die so viele Irrtümer zur Folge hat. 

Sie alle wissen, daß Kalium ein typisch intrazelluläres Kation ist, im Zellinneren etwa 30-40mal höher konzentriert als draußen. Dieses Konzentrationsgefälle hält u.a. das Ruhepotential der Nervenzellen aufrecht. Zu Recht könnte man bei den vielen neuro-vegetativ labilen Patienten darum auch sagen: "Kalium statt ....". - Es reimt sich zwar, aber ich möchte mir keine einstweilige Anordnung einhandeln. 

Bei einem Kaliummangel wandern zur Aufrechterhaltung der Elektroneutralität statt der fehlenden K+-Ionen nun H+-Ionen in den Intrazellulärraum ein. Und diese im Zellinneren versteckten H+-Ionen werden von unserer Meßsonde nicht mehr erfaßt. Im Plasma sind sie verschwunden. Da wir aber nur das Plasma messen, diagnostizieren wir als Folge des Kaliummangels eine Alkalose. So steht es in fast allen Lehrbüchern der inneren Medizin. Doch richtig ist das nur für das Plasma. In Wirklichkeit hat der Kaliummangel-Patient sich jedoch eine intrazelluläre Azidose eingehandelt. 

Diese intrazelluläre Azidose ist deswegen so fatal, weil die hinter der Zellmembran verschanzten H+-Ionen sich nicht nur der Meßsonde des Arztes entziehen, sondern auch nicht mehr von den Meßfühlern der Niere zur Kenntnis genommen werden. Die Kontroll- und Eliminations-Mechanismen des Körpers versagen. Die intrazelluläre Säure wird weder erkannt noch ausgeschieden. Der Urin wird alkalisch. 

Auch beim Krebs diagnostizieren wir eine Alkalose des Blutes, ohne nach dem Zellinneren zu fragen. Wir können hier sicher vom gleichen Irrtum ausgehen. Warburg und Seeger haben vor vielen Jahren die These aufgestellt, die Zellgärung würde zum Krebs führen - und wurden verlacht. Vielleicht ist ja doch etwas dran, daß die intrazelluläre Azidose zum Verlust von Kontrollmechanismen bei der Zellteilung führt ? 

Burnell, Teubner und Simpson haben schon 1974 anhand verschiedener Parameter aufgezeigt, was bei Hunden passiert, wenn dem Futter Kalium entzogen wird: während einer kaliumfreien Diät sinkt im Plasma die HCO3--Konzentration, weil nach dem Verschwinden der Säuren ins Zellinnere diese Base verstärkt ausgeschieden wird. Im Urin sinkt die Netto-Säure-Exkretion und der pH steigt. 

Interessant wird das Geschehen aber erst, nachdem dem Futter wieder Kalium zugesetzt wurde: die Säure-Exkretion steigt rapide an und der Urin-pH sinkt tief in saure Bereiche.  
Das zeigt deutlich, daß die sauren Valenzen im Körper versteckt waren und durch die Kaliumzufuhr wieder aus ihrem Versteck vertrieben und der renalen Elimination preisgegeben  wurden. Eine wirksame "Entsäuerung" setzt also zwingend Kalium voraus. 

Getreide säuert nicht, es entsäuert

Damit entpuppt sich aber eine weitere in naturheilkundlichen Kreisen weit verbreitete These als Irrtum, nämlich daß Getreide säuern würde. Das ist auch in sich nicht sonderlich logisch. 

Schon die Ärzte im alten Arabien wußten, daß Pflanzenasche = al kali (lateinisch/englisch Potassium = Pottasche) etwas für den Stoffwechsel bedeutsames enthält. Und jeder Vegetarier weiß heute, daß die pflanzliche Ernährung den Urin alkalisch macht, eine Folge des reichen Kaliumgehaltes der Pflanzen.  
Warum sollte Getreide sich anders verhalten ? 

Der obige Tierversuch, unwissentlich vieltausendfach an Menschen wiederholt, macht deutlich, wie diese These entstanden ist. Wenn intrazellulär übersäuerte Kaliummangel-Patienten auf Getreide-Ernährung umgestellt werden, dann wird die Säure ausgetrieben. Der Urin wird sauer, aber nicht etwa weil Getreide säuert, sondern weil es entsäuert. So schnell ziehen wir falsche Schlüsse aus richtigen Beobachtungen. 

Allenfalls stark eiweißhaltiges Getreide - z.B. Soja oder Hafer - kann vom Eiweißgehalt her die Säurebilanz steigen lassen. 

Kohlenhydrate verbrennen aerob vollständig zu CO2 und H2O. Anaerob - jeder Sportler weiß das - hinterlassen sie Milchsäure, die die Leistung limitiert. Und lassen Sie mich bei der Gelegenheit darauf hinweisen, daß stoffwechselmäßig jeder Geriatrie-Patient ein Leistungssportler ist. Übrigens wird die Milchsäure durch das manganhaltige Enzym Pyruvatcarboxylase aus der Stoffwechselsackgasse befreit und wieder zu verbrennungsfähiger Glucose verstoffwechselt. Zum Entsäuern ist also auch Mangan notwendig. 

Die schwachen Säuren der Pflanzen schlagen wenig zu Buche. Der größte Säuerungsfaktor in unserer Ernährung ist der Eiweißüberschuß. Bei einer Ernährung mit 70 g Protein/die fallen bis zu 80 mmol H+-Ionen als Schwefelsäure aus den  Aminosäuren und als Phosphorsäure aus dem Phospholipidstoffwechsel an. Wohlstandsbürger verzehren aber weitaus mehr Eiweiß. 

Auch sei nicht verschwiegen, daß wir mit einigen Medikamenten beträchtliche Säuremengen ins Spiel bringen. Es läßt sich unschwer errechnen, daß Acetylsalizylsäure bei der empfohlenen Dosis von 1000 mg/die ziemlich genau 200 mmol H+-Ionen freisetzen. Und auch die Ascorbinsäure bringt per Gramm noch 100 mmol Säure. 

Säurewert-Tabellen der Nahrungsmittel sind falsch

Die veränderte Broensted-Definition hat sich offenbar bis heute nicht überallhin herumgesprochen. Darum auch diese Klarstellung: 

Wir klammern uns an Tabellen, die vorgeben, uns den säuernden oder alkalisierenden Wert der einzelnen Nahrungsmittel kundzutun. Bei allen Tabellen bleibt es jedoch ein Geheimnis, wie sie zustande gekommen sind, und nach welchen Verfahren die Analysen durchgeführt wurden. Wenn man die Spur von Zitat zu Zitat zurückverfolgt, ist man schnell in der Zeit der Arrhenius-Theorie gelandet. Tabellen über den Säure-Wert von Nahrungsmitteln, die aus der Zeit vor Broensted stammen, spiegeln darum auch nur Kationen-Anionen-Bilanzen wieder. Dies zudem unvollständig, denn bei nicht ausgeglichener Bilanz wäre das Lebensmittel hoch ex- oder implosiv. Solche Tabellen haben keinen Wert. 

Wenn wir unbedingt einen Weg suchen, unsere Nahrung in das Korsett solcher Tabellen zu zwängen, dann müssen wir uns der Henderson-Hasselbalch-Gleichung erinnern. Theoretisch ist es ganz einfach, praktisch jedoch eine ungeheure Fleißarbeit. Wenn doch im Blut das Base-Säure-Verhältnis 20:1 ist, dann hat jedes Nahrungsmittel, bei dem der Quotient größer als 20 ist, basenspendenden Charakter. Wir brauchen also nur den pH-Wert zu messen und den pK-Wert zu titrieren, gelöster Zustand vorausgesetzt. Ist die Differenz größer als 1,3 (log 20), dann haben wir einen Basenspender. 

Ich hoffe, dieser Hinweis trägt dazu bei, daß an einem ernährunsgwissenschaftlichen Institut ein paar Doktoranden sich der Sache einmal annehmen. 

Und damit komme ich zum letzten Zahn, den ich ziehen muß: 

 Urin-Kontrollen sind nur bedingt tauglich

Die tägliche mindestens anfallenden 80 mmol Säure müssen über die Nieren ausgeschieden werden. Die vielgepriesene Atmung als Regulans kann nur den pH des Blutes verschieben, nicht aber die Säure-Basen-Bilanz insgesamt verbessern. Im Gegenteil: eine respiratorische Alkalose geht paradoxerweise mit einem Basenmangel einher. 

Und nun rechnen Sie einmal mit:  
pH 0 entspricht 1 mol/L, pH 3 folgerichtig 1 mmol/L und pH 4 nur noch 0,1 mmol/L. Bei einer Urin-Ausscheidung von ca. 1,5 Liter pro Tag, angenommen ein extrem saurer Urin mit pH 4, werden also nur 0,15 mmol dissoziierte H+-Ionen insgesamt pro Tag ausgeschieden, die den pH bestimmen. Tatsächlich verlassen den Körper über die Nieren aber mindestens 80 mmol Säure pro Tag, und zwar in Form von NH4+ oder als titrierbare Säure, eingebunden in anderen puffernden Molekülen, die sich nicht im pH-Wert widerspiegeln. Wieder ist eine Illussion geplatzt, nämlich daß pH-Kontrollen des Urins eine sinnvolle Aussage über den Säure-Basen-Haushalt geben könnten. 

Und auch dieses macht die Urinkontrolle so anfällig:  
Wenn schon die sauren Valenzen des Intrazellulärraumes sich nicht im Plasma zeigen, dann natürlich noch viel weniger im Urin. Ein gefährlich übersäuerter Patient hat einen wunderbar alkalischen Urin. Und wenn denn schließlich eine wirksame Entsäuerung einsetzt, z.B. durch Kaliumgaben, dann wird logischerweise der Urin sauer, wir aber geraten in Sorge, anstatt zu frohlocken. 

Aber auch eine extrazelluläre Übersäuerung im Plasma spiegelt sich nur dann im Urin wieder, wenn die Niere für die Säure durchlässig ist. Die Säureausscheidung wird an der Niere durch das zinkhaltige Enzym Carboanhydrase gesteuert. Ist dieses Enzym inaktiv, z.B. durch einen Zinkmangel oder durch den Einsatz von Diuretika vom Typ Carboanhydrasehemmer, dann bleibt die Säure im Plasma und gelangt nicht in den Urin. Auch Zink gehört also zu einer wirksamen Entsäuerung. 

(Ein Wort pro domo: Die drei Elemente Kalium, Zink und Mangan, sowie eine ganze Reihe wirksam puffernder Substanzen finden Sie übrigens in jenem Produkt, dessen Anzeige im Programmheft auf Seite 194 direkt unter dieser Vortragsankündigung steht. Neukönigsförder Mineraltabletten

Säure-Basen-Diagnostik kann sinnvoll nur im Blut erfolgen.  
Wenn schon Urin zur Untersuchung herhalten soll, dann allenfalls mit dem von Sander beschriebenen Verfahren, bei dem in sechs Urinproben des Tages mit Evakuierung und mehrfachen Titrationen nach oben und unten in einem sehr aufwendigen Arbeitsgang die Netto-Basen-Exkretion des Tages gemessen wird. Meines Wissens wird das nur noch in zwei Laboratorien praktiziert. 

Für die Praxis könnte allenfalls ein Suchtest in Frage kommen, den van Slyke schon 1902 beschrieben hat: morgens einen guten Eßlöffel Kaisernatron einnehmen. Im Laufe der nächsten Stunden muß der Urin dann einen deutlichen Schub ins Alkalische machen. Tut er das nicht, können Sie von einer Übersäuerung ausgehen. Das Blut gibt den dringend benötigten Bikarbonatstoß um keinen Preis wieder her. 

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Ich weiß, ich habe eine Menge liebgewordener Theorien auf den Kopf gestellt und vieles, was Sie allenthalben hören und lesen, in Zweifel gezogen. Hoffentlich reagieren Sie dieserhalb nun nicht sauer. 

Danke fürs Zuhören.