Strong Ion Difference

Die klassische Henderson-Hasselbalch-Gleichung beschreibt den Zusammenhang zwischen pH, HCO₃⁻ und pCO₂. Peter Stewart stellte dieses Konzept infrage und entwickelte in den 1980er Jahren ein streng physikochemisches Modell, das auf drei Grundprinzipien beruht:

• Elektroneutralität: die Summe aller positiven und negativen Ladungen muss übereinstimmen
• Erhaltung der Masse: chemische Substanzen bleiben mengenmäßig konstant
• Dissoziationsgleichgewicht: folgt dem Massenwirkungsgesetz

Aus diesen Bedingungen leitete Stewart drei unabhängige Variablen ab, die den Säure-Basen-Status bestimmen:

• Kohlendioxidpartialdruck (pCO₂)
• Strong Ion Difference (SID)
• Gesamtkonzentration nichtflüchtiger schwacher Säuren (A⁻), z.B. Albumin und Phosphat

pH, H⁺ und HCO₃^– sind in diesem Modell abhängige Variablen, die vollständig von diesen drei Größen bestimmt werden.

siehe auch: Stewart-Modell

Die SID ergibt sich aus der Differenz zwischen der Summe vollständig dissoziierter starker Kationen und Anionen in einer Lösung.

${\displaystyle \mathrm {SID} =\sum {\text{starke Kationen}}-\sum {\text{starke Anionen}}}$

Zur Berechnung werden in der Regel die Kationen- und Anionenkonzentrationen der relevantesten Elektrolyte in mmol/l verwendet. Da sich Laktat aufgrund seiner nahezu vollständigen Dissoziation im Plasma- und Extrazellularraum wie ein starkes Anion verhält, wird es in die Berechnung mit einbezogen:

${\displaystyle \mathrm {SID} =[{\text{Na⁺}}]+[{\text{K⁺}}]+[{\text{Ca²⁺}}]+[{\text{Mg²⁺}}]-[{\text{Cl⁻}}]-[{\text{Laktat⁻}}]}$

Der Normwert liegt unter physiologischen Bedingungen (pH = 7,4, Temperatur = 37 °C, pCO₂ = 40 mmHg) bei etwa 42 mmol/l.

In der klinischen Praxis wird zudem häufig die bettseitig anwendbare "apparente SID" (SID_a) genutzt:

${\displaystyle \mathrm {SID_{a}} =[{\text{Na⁺}}]+[{\text{K⁺}}]-[{\text{Cl⁻}}]-[{\text{Laktat⁻}}]}$

Ein Chloridmangel (z.B. durch Erbrechen) erhöht die SID und verschiebt das Säure-Basen-Gleichgewicht in Richtung Alkalose. Die Niere resorbiert dabei vermehrt HCO₃^–, um die Elektroneutralität aufrechtzuerhalten.

Ein Chloridüberschuss (z.B. nach Infusion von 0,9 % NaCl-Lösung) senkt die SID, weil die erhöhte Anionenzahl eine Abnahme der Bikarbonatkonzentration erfordert. Es entsteht eine metabolische Azidose.

Im klinischen Alltag ist die Korrektur von Volumen- und Elektrolytstörungen – insbesondere von Kalium und Chlorid – entscheidend, um Säure-Basen-Störungen zu beheben. Die Therapie zielt auf die Ursache und begleitende Elektrolytverschiebung ab. Eine isolierte pH-Korrektur ohne Elektrolytausgleich bleibt meist ineffektiv.

• Rehm et al. Das Stewart-Modell – „Moderner“ Ansatz zur Interpretation des Säure-Basen-Haushalts. Der Anaesthesist. 2004;53:347–357. DOI:10.1007/s00101-004-0660-x
• Stewart. How to Understand Acid-Base: A Quantitative Acid-Base Primer for Biology and Medicine. Elsevier; 1981.
• Stewart. Modern quantitative acid-base chemistry. Can J Physiol Pharmacol. 1983;61(12):1444–1461.