Diabetische Ketoazidose

Eine Ketoazidose ist eine Stoffwechselübersäuerung (Azidose) durch die vermehrte Bildung von Ketonkörpern. Sie ist vor allem eine Komplikation des Typ-1-Diabetes und Folge eines schweren Insulinmangels, kann jedoch auch bei Typ-2-Diabetes bei ausgeprägtem Insulinmangel oder unter SGLT2-Hemmern auftreten.

Die Glukose kann nicht mehr in ausreichender Menge in die Zellen aufgenommen werden und steht dem Körper nicht mehr als Energiequelle zur Verfügung. Der Körper deckt dann seinen Energiebedarf über den Abbau von Fetten, was zu einem vermehrten Anfall von Ketonkörpern führt. Die Konsequenzen sind Ketonämie, metabolische Azidose mit erhöhter Anionenlücke, osmotische Diurese, ggf. Hyperlipoproteinämie und Hypercholesterinämie.

Durch die Hyperglykämie werden verstärkt Wasser und damit Elektrolyte ausgeschieden, da ab einem Glukosespiegel von ca. 180 mg/dl die Nierenschwelle der maximalen Rückresorption von Glukose überschritten ist. Folge dieser Veränderungen sind eine Exsikkose und ausgeprägte Elektrolytentgleisungen.

Der Insulinmangel hat mehrere biochemische Konsequenzen.

Abbau freier Fettsäuren

Es besteht zwar eine Hyperglykämie, jedoch ist der Glukosetransport in die Zelle gestört. So mangelt es im Endeffekt intrazellulär an Glukose als Energielieferanten und es werden freie Fettsäuren über die Beta-Oxidation zu Acetyl-CoA und NADH/H⁺ abgebaut.

Da NADH/H⁺ den Citratzyklus hemmt, wird Acetyl-CoA alternativ zur Ketogenese und Cholesterinsynthese verwendet. Dabei entstehen die Ketonkörper Acetoacetat und β-Hydroxybutyrat. Sie beanspruchen durch Abgabe von H⁺-Ionen die Alkalireserven des Körpers, was zu einer metabolischen Azidose mit negativem Basenexzess führt.

Acetoacetat wird unter physiologischen Umständen von der Leber abgegeben, um in Zielzellen wieder in zwei Acetyl-CoA gespalten und im Citratzyklus abgebaut zu werden. Acetoacetat kann allerdings spontan decarboxylieren, wodurch Aceton unter Freisetzung von Kohlenstoffdioxid entsteht. Das flüchtige Aceton wird abgeatmet und verursacht den charakteristischen Geruch der Atemluft.

Lipolyse

Durch den Insulinmangel kommt es darüber hinaus zu einer Enthemmung der hormonsensitiven Lipase (HSL) und damit zu einer vermehrten Lipolyse in den Fettzellen. HSL spaltet an Triacylglycerinen (TAG) die Fettsäure in Position 3 ab. Die freigewordenen Fettsäuren werden in die Leber transportiert und dort ebenfalls in der Beta-Oxidation zu Acetyl-CoA und NADH/H+ abgebaut. Da beim Typ-2-Diabetes eine Restaktivität des Insulins besteht, kommt es im Gegensatz zum Typ-1-Diabetes nicht zu einer Enthemmung der HSL.

Gestörte Fettsäuresynthese

Der verminderte Glukoseumsatz im Pentosephosphatweg führt zu einem Mangel an NADPH/H⁺, der wiederum die Fettsäuresynthese verlangsamt. Durch die erhöhte Konzentration freier Acetylverbindungen wird zusätzlich ein weiteres Enzym der Fettsäuresynthese blockiert, die Acetyl-CoA-Carboxylase.

Mögliche Symptome einer diabetischen Ketoazidose sind:

• Starkes Durstgefühl (Polydipsie)
• Polyurie (Appetit bei manifestierter DKA unverändert/normal (Übelkeit, Azidose), aber Polyphagie vor DKA-Ausbruch bei Typ-1-Debut (Zellenergie trotz Hyperglykämie durch Insulinmangel).
• Kürzlicher Gewichtsverlust
• Schneller Beginn (<24 Stunden) im Gegensatz zum HHS
• Delirium
• Arrhythmien → bedingt durch Hyperkaliämie
• Zeichen eines Volumenmangels (z.B. trockene Schleimhäute, Mundschleimhaut, ↓ Hautturgor), Hypotonie, kardiovaskulärer Kollaps
• Neurologische Auffälligkeiten: Veränderter Mentalstatus, Letargie, Koma. Andere neurologische Untersuchungsbefunde, z.B. Verschwommenes Sehen und Schwäche.
• Müdigkeit, Benommenheit
• Bauchschmerzen
• Nausea, Erbrechen
• Vertiefte Atmung (Kußmaul-Atmung) bzw. Hyperventilation, um die Azidose durch Abatmung von CO₂ zu kompensieren
• Acetongeruch der Atemluft

Mit zunehmender Schwere des Krankheitsbildes können Bewusstseinsstörungen bis hin zum Coma diabeticum auftreten.

• Klinische Untersuchung
• Blutdruckmessung
• Labor: Blutglukose, Serumelektrolyte, Ketonkörper im Blut (+++) und/oder im Urin (+++), Serumkreatinin, Harnstoff-Stickstoff, Serumosmolalität
• Blutgasanalyse (BGA)

Beweisend für eine diabetische Ketoazidose sind eine ausgeprägte Hyperglykämie in Verbindung mit einer Azidose mit einem pH-Wert von 7,3 oder darunter. Es besteht eine deutliche Hyponatriämie, während das Serumkalium normal bis leicht erhöht ist. Zudem findet sich eine Anionenlücke (> 12). Ambulant kann eine vorläufige Diagnose kann gestellt werden, wenn im Urin Glukose und Ketone stark positiv sind.

Diagnosekriterien

Es existieren keine einheitlichen Diagnosekriterien. Die nationale Leitlinie definiert die DKA wie folgt:^[1]

• Blutglukose > 250 mg/dl (13,9 mmol/l) und 
• Ketonämie und/oder Ketonurie
• arterieller pH < 7,35 oder 
• venöser pH < 7,3
• Serumbikarbonat < 15 mmol/l

Die Einteilung erfolgt abhängig von pH und Bikarbonat in 3 Schweregrade

• leicht: pH < 7,3 und Bikarbonat < 15 mmol/l
• mittel: pH ≤ 7,2 und Bikarbonat < 10 mmol/l
• schwer: pH ≤ 7,1 und Bikarbonat < 5 mmol/l

Beispielbefunde

• pH-Wert: 6,8–7,3 (metabolische Azidose)
• pCO₂: 20–30 mmHg (Hyperventilation als Kompensationsversuch)
• HCO₃^-: < 15 mmol/l (metabolische Azidose)
• Blutglukose: > 400 mg/dl

Wegen der Schwere des Krankheitsbildes ist eine intensivmedizinische Behandlung erforderlich.

Die Grundpfeiler der Behandlung einer diabetischen Ketoazidose bestehen in der intravenösen Infusion von größeren Flüssigkeitsmengen und von Insulin. In den ersten 8 Stunden können – abhängig von kardialer und renaler Funktion – bis zu 500 ml/h balancierte Vollelektrolytlösung infundiert werden.^[2] Dabei ist insbesondere auf eine zeitgerecht einsetzende Zufuhr ausreichend hoher Mengen von Kalium zu achten, da dieses durch die Insulinwirkung aus dem Extrazellularraum in die Zellen verschoben wird – es entsteht aus einer ursprünglichen Hyperkaliämie eine Hypokaliämie. Bei Serumkalium < 4,5 mmol/l soll unmittelbar mit einer Kaliumsubstitution begonnen werden, um eine relevante Hypokaliämie zu vermeiden.

Eine rasche pH-Korrektur mittels Natriumbikarbonat ist in der Regel nicht indiziert. Indikationen bestehen nur bei:^[2]

• pH < 7,0–6,9
• schwerer Azidose mit hämodynamischer Instabilität

Durch das "zelluläre Gedächtnis" ist bei der Senkung des Blutzuckers eine überschießende Translokation von GLUT-4-Transportern in die Zellmembran möglich, was eine gefährliche Hypoglykämie triggern kann. Der Blutzucker sollte daher langsam und vorsichtig gesenkt werden, ggf. ist sogar Glukose i.v. zu verabreichen. Empfohlen wird ein „Low-dose“-Schema, z.B.:

• kontinuierliche Gabe von Altinsulin 0,05–0,1 I.E./kgKG/h über Perfusor ohne initialen Bolus

Ziel ist eine langsame Blutzuckersenkung von maximal 50 mg/dl pro Stunde. Der Blutzucker sollte zunächst nicht unter 250 mg/dl fallen. Wird dieser Wert erreicht, wird zusätzlich eine Glukoseinfusion begonnen, um eine weitere kontrollierte Azidosekorrektur zu ermöglichen.

In seltenen Fällen kann eine zu schnelle Senkung des Blutzuckerspiegels zu einem akuten Hirnödem führen. Der Grund dafür ist wahrscheinlich eine zu schnelle Veränderung der Osmolarität im Blut. Diese Komplikation wird vor allem bei jungen Patienten festgestellt.