Untersuchungen zur Pathophysiologie, klinischen Relevanz und therapeutischen Beeinflussbarkeit von Hyperkaliämie bei Kälbern mit Neugeborenendurchfall

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Florian Trefz
• Fachliche Zuordnung: Tiermedizin
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 265119071

• Erstellungsjahr: 2018

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Neugeborenendurchfall kann beim Kalb mit schwerwiegenden metabolischen Störungen wie ausgeprägter Azidämie infolge von metabolischer Azidose, Hyper-D-Laktatämie, Hyper-L-Laktatämie, Hypoglykämie, Hämokonzentration und Azotämie einhergehen. Elektrolytimbalanzen wie Hyperkaliämie werden bei betroffen Tieren ebenfalls häufig beobachtet und sind eng mit Störungen des Säuren-Basen-Haushalts assoziiert. Mit Hilfe dieses Projektes sollten Wissenslücken hinsichtlich der Pathogenese und klinischen Relevanz von Hyperkaliämie bei Kälbern mit Neugeborenendurchfall geschlossen werden. Ein besonderer Schwerpunkt sollte auf die therapeutische Beeinflussbarkeit einer akuten Hyperkaliämie und auf den potentiellen Nutzen von hypertonen Infusionslösungen bei der initialen Versorgung solcher Patienten gelegt werden. Die Ergebnisse der im Rahmen des Projektes durchgeführten Studien lassen sich wie folgt zusammenfassen:  Im Rahmen eines Glukosetoleranztest ergaben sich Hinweise für das Vorliegen einer Insulinresistenz bei Kälbern mit Neugeborenendurchfall und schwerer Azidämie. Dennoch scheint diese Insulinresistenz keinen Einfluss auf die insulin-abhängige intrazelluläre Aufnahme von Kaliumionen auszuüben und erklärt somit nicht den Zusammenhang zwischen Azidämie und Hyperkaliämie.  Weitere Untersuchungen zeigten, dass das Auftreten einer Hyperkaliämie bei Kälbern mit Neugeborenendurchfall weder mit Hypoglykämie noch mit Hypoinsulinämie assoziiert ist. Allerdings ist Hyperkaliämie bei Kälbern mit Neugborenendurchfall mit einer schweren Exsikkose und stark erhöhten Serumaldosteronwerten vergesellschaftet.  Eine akute und ausgeprägte Hyperkaliämie kann bei Kälbern mit Neugeborenendurchfall mit schwerwiegenden und potentiell lebensbedrohlichen kardialen Reizleitungsstörungen einhergehen. Typische elektrokardiographische Befunde bei hyperkaliämischen Kälbern beinhalten eine Verbreiterung des QRS-Intervalls, hohe zeltförmige T-Wellen, Erhöhung der ST-Segmentamplitude, sowie seltener Vorhofstillstand und ventrikuläre Ersatzrhythmen. Aufgrund der dokumentierten kardiotoxischen Effekte sollte eine akute Hyperkaliämie als Notfall angesehen werden und die Behandlungsmaßnahmen sollten auf eine rasche Stabilisierung betroffener Kälber abzielen.  Die vorliegenden Untersuchungen zeigen, dass die Infusion von hypertonen 8,4%igen Natriumbikarbonatlösungen eine effektive Behandlungsmaßnahme bei der initialen Versorgung von hyperkaliämischen Kälbern mit Neugeborenendurchfall darstellt, da diese zu einer raschen Expansion des Plasmavolumens führt, eine gleichzeitig bestehende Azidämie korrigiert und einen ausgeprägten und nachhaltigen kaliumsenkenden Effekt bewirkt. Ferner lässt sich durch diese Maßnahme eine rasche Antagonisierung der mit Hyperkaliämie einhergehenden kardialen Erregungs- und Reizleitungsstörungen erzielen.  Trotz der dokumentierten kardiotoxischen Effekte von Hyperkaliämie konnte diese Störung des Elektrolythaushaltes nicht als prognostischer Faktor im Rahmen einer retrospektiven Auswertung der Krankenakten von 1.400 hospitalisierten Kälbern mit Neugeborenendurchfall identifiziert werden. Eine umfassende statistische Auswertung von Laborbefunden ergab ferner, dass Laborwerte im Allgemeinen von begrenztem Wert für die Abschätzung der Prognose bei schwer erkrankten Kälbern mit Neugeborendurchfall sind.  Durch die portable Elektrode LAQUAtwin B-731 (Horiba) steht ein akkurates und kostengünstiges Werkzeug zur raschen Diagnose von Störungen des Kaliumhaushalts bei Kälbern unter Praxisbedingungen zur Verfügung.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Hypoglycaemia in hospitalised neonatal calves: Prevalence, associated conditions and impact on prognosis. The Veterinary Journal 2016; 217:103-108
  F.M. Trefz, M. Feist, I. Lorenz
  
• Clinical signs, profound acidemia, hypoglycemia, and hypernatremia are predictive of mortality in 1,400 critically ill neonatal calves with diarrhea. Plos One 2017, 12:e0182938
  F.M. Trefz, I. Lorenz, A. Lorch, P.D. Constable
  
• Effect of intravenous small-volume hypertonic sodium bicarbonate, sodium chloride, and glucose solutions in decreasing plasma potassium concentration in hyperkalemic neonatal calves with diarrhea. Journal of Veterinary Internal Medicine 2017; 31: 907-921
  F.M. Trefz, P.D. Constable, I. Lorenz
  
• Effects of profound acidemia on the dynamic glucose and insulin response and plasma potassium and phosphorus concentrations during an intravenous glucose tolerance test in neonatal calves. Journal of Dairy Science 2017, 100: 9163-9176
  F.M. Trefz, I. Lorenz, P.D. Constable
  
• Plasma potassium concentrations in neonatal diarrhoeic calves are correlated with serum aldosterone concentrations but not with insulin concentrations. The Veterinary Journal 2017, 230: 41-44
  F.M. Trefz, I. Lorenz
  
• Electrocardiographic findings in 130 hospitalized neonatal calves with diarrhea and associated potassium balance disorders. Journal of Veterinary Internal Medicine 2018, 32: 1447-1461
  F.M. Trefz, I. Lorenz, P.D. Constable
  
• Evaluation of a portable ion-selective electrode meter for measuring potassium concentrations in whole blood and plasma of calves. The Veterinary Journal 2018, 238: 10-14
  F.M. Trefz, I. Lorenz, P.D. Constable