Osmotische Erythrozytenresistenz

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 30. Januar 2017
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Die osmotische Erythrozytenresistenz ist ein Maß dafür wie stark die Membranen, die die Erythrozyten umgeben, einem osmotischen Druckgefälle widerstehen. An den semipermeablen Membranen der Erythrozyten entsteht ein osmotischer Partialdruck, wenn sie von einer Kochsalzlösung umgeben sind, die unterhalb ihrer eigenen (physiologischen) Salzkonzentration von 0,9 Prozent liegt. Die roten Blutkörperchen nehmen über Osmose Wasser auf, schwellen an und die, die am ehesten zerplatzen, weisen die geringste osmotische Erythrozytenresistenz auf.

Inhaltsverzeichnis

Was ist die osmotische Erythrozytenresistenz?

Wässrige Lösungen mit unterschiedlicher Konzentration der gelösten Stoffe, entwickeln ein osmotisches Druckgefälle, wenn sie durch eine semipermeable Membran voneinander getrennt werden. Stoffe aus der Lösung mit der höheren Konzentration haben das Bestreben, in die Lösung mit der niedrigeren Konzentration abzuwandern, um das Konzentrationsgefälle auszugleichen. Falls die permeable Membran für die meist größeren Stoffmoleküle, beispielsweise NaCl (Kochsalz), nur schwer passierbar ist, treten stattdessen die kleinen Wassermoleküle (H2O) von der schwachen in die stärkere Lösung ein.

Bei Erythrozyten, die ebenfalls von einer semipermeablen Membran umgeben sind, tritt über Osmose der gleiche Effekt ein. Falls Erythrozyten, die roten Blutkörperchen, von einer Kochsalzlösung umgeben sind, deren Konzentration unterhalb der ihres eigenen Cytoplasmas von etwa 9 Prozent liegt (hypotonische Lösung), entsteht ein osmotisches Partialdruckgefälle. Dieses führt dazu, dass Wasser aus der umgebenden Lösung über Osmose in die Erythrozyten eintritt, da die Salzmoleküle die semipermeable Membran nur sehr schwer nach außen passieren können.

Die Erythrozyten schwellen durch den Wassereintritt bis zum Zerplatzen an, ein Vorgang, der als Hämolyse bezeichnet wird. Die Geschwindigkeit, mit der die Erythrozyten sich aufblähen und zerplatzen, wenn sie von einer Kochsalzlösung mit definierter Konzentration umgeben sind, ist ein Maß für ihre osmotische Erythrozytenresistenz. Je geringer die Zeitspanne bis zum Zerplatzen ist, desto geringer ist ihre osmotische Resistenz.

Funktion & Aufgabe

Osmotisch geregelter Stoffaustausch zwischen den Erythrozyten und des sie umgebenden Blutplasmas spielt eine der Hauptrollen beim Austausch von Kohlendioxid gegen Sauerstoff bzw. Sauerstoff gegen Kohlendioxid in den Kapillaren.

Der Beschaffenheit der semipermeablen Membran, die die Erythrozyten umgibt, kommt dabei eine besondere Bedeutung zu. Eine Veränderung der Zusammensetzung der Membran hat Auswirkungen auf den osmotischen Stoffaustausch und auf die Funktionalität der roten Blutkörperchen. Eine Veränderung in der Zusammensetzung der Zellmembran kann zu einer Verminderung oder zu einer Erhöhung der Permeabilität der Membran führen. Beide Phänomene können sich nachteilig auf die Funktionalität der Erythrozyten auswirken.

Einen indirekten Nachweis für die Beschaffenheit der Membranen und der Osmosefähigkeit der Erythrozyten liefert ihre osmotische Resistenz, die in besonderen Verfahren gemessen werden kann. Beispielsweise werden etwa zwanzig Reagenzgläschen mit Kochsalzlösung in aufsteigender Konzentration bis hin zur isotonischen Konzentration von 0,9 Prozent vorbereitet. In jedes Reagenzglas werden wenige Tropfen Blut geträufelt und stehen gelassen. Nach 24 Stunden zeigt sich, durch eine leichte Rotfärbung der Lösung, innerhalb welcher Konzentration die ersten Auflösungen der roten Blutplättchen stattgefunden haben.

Die osmotische Erythrozytenresistenz ist ein Maß dafür wie stark die Membranen, die die Erythrozyten umgeben, einem osmotischen Druckgefälle widerstehen.

In den Reagenzgläsern mit den schwächer konzentrierten Salzlösungen wird die Rotfärbung stärker, da ein größerer Anteil der Erythrozyten geplatzt ist und sich das austretende Hämoglobin mit der Salzlösung vermischt hat. Das Reagenzgläschen, in dem sich kein Bodensatz aus Erythrozyten gebildet hat, entspricht dem mit der Konzentration unterhalb der alle Erythrozyten lysiert sind.

Die Referenzwerte für eine beginnende Lyse der Erythrozyten innerhalb von 24 Stunden liegen bei einer Kochsalzkonzentrationen von 0,46 bis 0,42 Prozent. Die Werte für eine vollständige Lyse der Erythrozyten nach 24 Stunden liegen bei gesunden Menschen im Bereich 0,34 bis 0,30 Prozent.

Bei hämolytischen Anämien und bei der sogenannten Kugelzellanämie spielt die Feststellung der pathologisch verminderten osmotischen Erythrozytenresistenz als Diagnoseinstrument eine wichtige Rolle. Für die Diagnose anderer hämolytischer Erkrankungen, wie die Erbkrankheiten Thalassämie, Sichelzellenblutarmut und andere, bei denen die osmotische Erythrozytenresistenz erhöht ist, spielt die Ermittlung der Resistenz eine weniger große Rolle, da für diese spezifischen Krankheitsbilder bessere Diagnosemöglichkeiten zur Verfügung stehen.

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Krankheiten & Beschwerden

Eine der bekanntesten Krankheiten im Zusammenhang mit einer Erhöhung der osmotischen Erythrozytenresistenz ist die Thalassämie. Es handelt sich um eine Erbkrankheit, die in vielen Varianten mit leichtem und schwerem Verlauf auftritt und auf Genveränderungen beruht. Die am häufigsten vorkommende Variante ist die Beta-Thalassämie. Interessanterweise kommen die verursachenden Gendefekte besonders häufig in Südeuropa, den arabischen Ländern und dem subsaharischen Afrika vor, den klassischen Malariaregionen. Vermutlich weil die Thalassämie den Betroffenen Vorteile bei der Überwindung der Malaria verschafft.

Durch die Thalassämie ist die Lebensdauer der roten Blutkörperchen verkürzt, so dass der Körper zur Kompensation eine erhöhte Produktionsrate aufweist, die bei Malarianfällen durch die beschleunigte Bereitstellung neu produzierter Erythrozyten lebensrettend sein kann. Der geringe Überlebensvorteil den an Thalassämie erkrankte Menschen gegenüber bestimmten Malariaformen haben, hat in den Malariaregionen aus populationsgenetischer Sicht die Gendefekte begünstigt und zu einem leichten Gendrift geführt.

Die Sichelzellenanämie ist eine weitere Erbkrankheit, die mit einer erhöhten osmotischen Erythrozytenresistenz verbunden ist. Sie wird durch Gendefekte ausgelöst, die zu fehlerhaftem Hämoglobin führen, dem sogenannten Sichelzell-Hämoglobin, das wegen seiner enthaltenen Fasern zu Verklumpungen und Verstopfungen in den Adern führt.

Anämien, die durch Eisenmangel verursacht werden, führen ebenfalls zu einer Erhöhung der osmotischen Erythrozytenresistenz. Sie können durch hohen Blutverlust infolge einer Verletzung, durch eine Störung der Blutbildung oder durch einen zu starken Abbau der Erythrozyten verursacht werden.

Die sogenannte Kugelzellenanämie ist ebenfalls erblich und äußert sich durch eine Verminderung der osmotischen Erythrozytenresistenz, da die normalerweise abgeplatteten und konkav geformten Erythrozyten aufgrund eines fehlerhaft ausgebildeten Zytoskeletts eine kugelige Gestalt annehmen und bereits in der Milz in Richtung Hämolyse vorgeschädigt werden.

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