Ionisiertes Calcium

Ionisiertes Calcium ist die biologisch aktive, ungebundene Fraktion des Gesamtcalciums im Blut. Es liegt als freies Ca²⁺ vor und ist unmittelbar relevant für neuromuskuläre Erregbarkeit (Erregbarkeit von Nerven und Muskeln), kardiale Erregungsleitung (elektrische Reizleitung des Herzens), Blutgerinnung (Blutstillung), Hormonsekretion (Ausschüttung von Hormonen) und Zellmembranstabilität (Stabilität der Zellhülle). In der klinischen Labordiagnostik dient ionisiertes Calcium zur präzisen Beurteilung des Calciumstatus, insbesondere bei Veränderungen des pH-Werts, der Albuminkonzentration oder der Proteinbindung, bei denen Gesamtcalcium oder albuminkorrigiertes Calcium den biologisch aktiven Calciumstatus nur eingeschränkt widerspiegeln.

Synonyme

• Freies Calcium
• Ungebundenes Calcium
• Ionisiertes Ca²⁺
• Calcium-Ionenkonzentration
• iCa

Das Verfahren

• Benötigtes Material
  • Heparinisiertes Vollblut, arteriell (aus einer Schlagader) oder venös (aus einer Vene), anaerob (ohne Luftkontakt) entnommen
  • Bevorzugt Blutgas-Spritze mit balanciertem Heparin
  • Serum nur bei validierter Präanalytik (Probenvorbereitung vor der Messung), zeitnaher Zentrifugation (Trennung durch Schleudern) und luftdichter Lagerung
  • Plasma aus heparinisierten Proben nur bei validiertem laborspezifischem Verfahren
• Vorbereitung des Patienten
  • Keine spezielle Vorbereitung erforderlich
  • Nüchternblutabnahme sinnvoll bei kombinierter Diagnostik mit Gesamtcalcium, Albumin, Parathormon (PTH), 25-OH-Vitamin D, Magnesium, Phosphat und Nierenparametern
  • Blutentnahme möglichst ohne längere Stauung und ohne ausgeprägtes Faustpumpen
  • Hyperventilation (übermäßige Atmung) unmittelbar vor oder während der Blutentnahme vermeiden, da respiratorische Alkalose (atmungsbedingte Blutalkalisierung) das ionisierte Calcium senken kann
• Störfaktoren
  • Präanalytische Störfaktoren
    • Luftkontakt der Probe mit CO₂-Verlust, pH-Anstieg und konsekutiver (nachfolgender) Abnahme des gemessenen ionisierten Calciums
    • Verzögerte Analyse, insbesondere bei nicht anaerob gelagerten Proben
    • Ungeeignete Probengefäße oder nicht balanciertes Heparin mit Calcium-Bindung beziehungsweise Verdünnungseffekt
    • Unterfüllung der Blutgas-Spritze oder des Probengefäßes mit relativem Heparinüberschuss
    • Falsche Lagerung, lange Transportzeiten, unzureichender Probenschutz vor Luftkontakt
    • Ausgeprägte Hämolyse (Zerfall roter Blutkörperchen), Lipämie (Fetttrübung) oder Ikterus (Gelbsucht), abhängig vom Messsystem
  • Physiologische und klinische Störfaktoren
    • pH-Verschiebungen: Alkalose (Blutalkalisierung) senkt, Acidose (Blutübersäuerung) erhöht den Anteil des ionisierten Calciums
    • Hypoalbuminämie (verminderte Albuminkonzentration im Blut) verändert vor allem das Gesamtcalcium, nicht zwingend das ionisierte Calcium
    • Citratbelastung, insbesondere nach massiver Transfusion (Blutübertragung) oder Apherese (Blutwäscheverfahren), kann ionisiertes Calcium senken
    • Schwere Sepsis (Blutvergiftung), akute Pankreatitis (akute Bauchspeicheldrüsenentzündung), Niereninsuffizienz (Nierenschwäche) und kritisch-kranke Patienten können deutliche Diskrepanzen (Abweichungen) zwischen Gesamtcalcium und ionisiertem Calcium zeigen
• Methode
  • Direkte potentiometrische Messung mit ionenselektiver Elektrode (ISE)
  • Messung bevorzugt aus anaerob entnommenem heparinisiertem Vollblut im Rahmen der Blutgasanalytik
  • Bei Vollblut möglichst unmittelbare Analyse; die zulässige Stabilität ist methoden-, gefäß- und lagerungsabhängig
  • Gemeinsame Angabe von ionisiertem Calcium und pH-Wert ist erforderlich
  • pH-korrigierte Werte auf pH 7,40 können methodisch angegeben werden, ersetzen aber nicht die klinische Interpretation des tatsächlich gemessenen ionisierten Calciums bei realer Acidose oder Alkalose
  • Ergebnisse sind methoden-, geräte- und präanalytikabhängig; lokale Referenzbereiche sind verbindlich

Normbereiche (je nach Labor)

Normbereiche sind methoden- und laborabhängig.

Indikationen (Anwendungsgebiete)

• Verdacht auf Hypocalcämie (Calciummangel im Blut) oder Hypercalcämie (Calciumüberschuss im Blut) bei normalem oder diskrepantem Gesamtcalcium
• Beurteilung des Calciumstatus bei Hypoalbuminämie, Dysproteinämie (Störung der Bluteiweiße) oder stark veränderter Proteinbindung
• Beurteilung des Calciumstatus bei pH-Verschiebungen, insbesondere respiratorischer oder metabolischer Alkalose beziehungsweise Acidose
• Intensivmedizinische Überwachung, insbesondere bei Sepsis, Polytrauma (Mehrfachverletzung), Schock (Kreislaufversagen), Nierenversagen, schwerer Pankreatitis oder Multiorganversagen (Versagen mehrerer Organe)
• Überwachung bei massiver Transfusion, Apherese, Citratantikoagulation (Gerinnungshemmung durch Citrat) oder extrakorporalen Verfahren (Verfahren außerhalb des Körpers)
• Diagnostik und Verlaufskontrolle bei Hypoparathyreoidismus (Unterfunktion der Nebenschilddrüsen), primärem Hyperparathyreoidismus (Überfunktion der Nebenschilddrüsen), sekundärem Hyperparathyreoidismus und Vitamin-D-Störungen
• Perioperative Kontrolle (Kontrolle im Umfeld einer Operation) nach Schilddrüsen- oder Nebenschilddrüsenoperation
• Abklärung neuromuskulärer Symptome (Beschwerden von Nerven und Muskeln), Tetanie (Muskelkrampfneigung), Parästhesien (Missempfindungen), Krampfanfälle oder QT-Zeit-Verlängerung bei Verdacht auf relevante Hypocalcämie
• Abklärung von Bewusstseinsstörung, Polyurie (vermehrtes Wasserlassen), Exsikkose (Austrocknung), Übelkeit, Obstipation (Verstopfung) oder Arrhythmien (Herzrhythmusstörungen) bei Verdacht auf relevante Hypercalcämie

Interpretation

• Erhöhte Werte
  • Primärer Hyperparathyreoidismus
  • Tumorassoziierte Hypercalcämie, insbesondere durch Parathormon-related Protein (PTHrP), osteolytische Metastasen (knochenauflösende Tochtergeschwülste) oder hämatologische Neoplasien (Blut- und Lymphdrüsenkrebserkrankungen)
  • Vitamin-D-Intoxikation (Vitamin-D-Vergiftung) beziehungsweise erhöhte 1,25-(OH)₂-Vitamin-D-Bildung, z. B. bei granulomatösen Erkrankungen (knötchenbildenden Entzündungserkrankungen) oder Lymphomen (Lymphdrüsenkrebs)
  • Familiäre hypocalciurische Hypercalcämie (erbliche Hypercalcämie mit niedriger Calciumausscheidung im Urin)
  • Thiazidtherapie, Lithiumtherapie, Immobilisation (Ruhigstellung) oder hohe Calciumzufuhr, jeweils kontextabhängig
  • Acidose mit verminderter Proteinbindung und relativ erhöhtem Anteil des ionisierten Calciums
• Erniedrigte Werte
  • Hypoparathyreoidismus, insbesondere postoperativ (nach einer Operation) nach Schilddrüsen- oder Nebenschilddrüsenoperation
  • Pseudohypoparathyreoidismus (Scheinunterfunktion der Nebenschilddrüsen) beziehungsweise Parathormonresistenz (verminderte Wirkung von Parathormon)
  • Vitamin-D-Mangel oder gestörter Vitamin-D-Metabolismus (Vitamin-D-Stoffwechsel)
  • Chronische Niereninsuffizienz mit Störung des Calcium-Phosphat-Parathormon-Systems
  • Hypomagnesiämie (Magnesiummangel im Blut) mit funktioneller Parathormonsekretionsstörung (Störung der Parathormonausschüttung) oder Parathormonresistenz
  • Hyperphosphatämie (Phosphatüberschuss im Blut), Tumorlysesyndrom (Zerfall vieler Tumorzellen) oder Rhabdomyolyse (Zerfall von Muskelgewebe)
  • Akute Pankreatitis
  • Sepsis und kritische Erkrankung
  • Massive Transfusion oder Citratantikoagulation mit Calcium-Bindung
  • Alkalose mit vermehrter Albuminbindung und vermindertem Anteil des ionisierten Calciums
• Spezifische Konstellationen
  • Normales Gesamtcalcium bei erniedrigtem ionisiertem Calcium
    • Möglich bei Alkalose, Citratbelastung, kritisch kranken Patienten oder komplexen Proteinbindungsstörungen
  • Erniedrigtes Gesamtcalcium bei normalem ionisiertem Calcium
    • Typisch bei Hypoalbuminämie; therapeutische Entscheidungen sollten nicht allein auf das Gesamtcalcium gestützt werden
  • Erhöhtes Gesamtcalcium bei normalem ionisiertem Calcium
    • Möglich bei Hämokonzentration (Bluteindickung), Hyperalbuminämie (erhöhte Albuminkonzentration im Blut) oder Paraproteinämie (krankhafte Eiweiße im Blut)
  • pH-Abhängigkeit
    • Pro pH-Anstieg nimmt die Proteinbindung von Calcium zu; dadurch sinkt das ionisierte Calcium.
    • Pro pH-Abfall nimmt die Proteinbindung ab; dadurch steigt das ionisierte Calcium.
    • Der pH-Wert muss daher immer mit dem ionisierten Calcium beurteilt werden.
  • Albuminkorrigiertes Calcium
    • Albuminkorrekturformeln können bei hospitalisierten (im Krankenhaus behandelten), kritisch-kranken, niereninsuffizienten oder hypoalbuminämischen Patienten fehlerhaft klassifizieren.
    • Bei klinisch relevanter Fragestellung ist die direkte Messung des ionisierten Calciums der Berechnung vorzuziehen.

Weiterführende Diagnostik

• Gesamtcalcium
• Albumin und Gesamtprotein
• Parathormon (PTH)
• 25-OH-Vitamin D (Calcidiol)
• 1,25-(OH)₂-Vitamin D (Calcitriol), bei speziellen Fragestellungen, z. B. granulomatöse Erkrankung, Lymphom oder Niereninsuffizienz
• Phosphat
• Magnesium
• Nierenparameter – Harnstoff, Kreatinin, ggf. Cystatin C beziehungsweise Kreatinin-Clearance
• Leberparameter – Alanin-Aminotransferase (ALT, GPT), Aspartat-Aminotransferase (AST, GOT), Glutamat-Dehydrogenase (GLDH) und Gamma-Glutamyl-Transferase (Gamma-GT, GGT), alkalische Phosphatase (AP), Bilirubin
• Blutgasanalyse mit pH-Wert, pCO₂, Bicarbonat, Base Excess und Lactat
• Calcium im 24-Stunden-Urin beziehungsweise Calcium/Kreatinin-Quotient im Spontanurin
• Parathormon-related Protein (PTHrP) bei Verdacht auf tumorassoziierte Hypercalcämie
• Serum- und Urin-Eiweißelektrophorese, freie Leichtketten bei Verdacht auf monoklonale Gammopathie (krankhafte Vermehrung eines bestimmten Eiweißes) oder Multiples Myelom (Knochenmarkkrebs)
• Alkalische Phosphatase (AP)-Isoenzyme beziehungsweise Ostase bei Verdacht auf gesteigerten Knochenumbau
• Elektrokardiogramm bei symptomatischer Hypocalcämie oder Hypercalcämie

Literatur

1. Hamroun A, Pekar JD, Lionet A, Ghulam A, Maboudou P, Mercier A et al.: Ionized calcium: analytical challenges and clinical relevance. J Lab Precis Med. 2020;5:22. https://doi.org/10.21037/jlpm-20-60
2. Perović A, Njire Bratičević M. Time-dependent variation of ionized calcium in serum samples. Biochem Med (Zagreb). 2019;29(3):030708. https://doi.org/10.11613/BM.2019.030708
3. Yap E, Goldwasser P. Can ionized calcium-estimating equations replace albumin-corrected calcium?—a narrative review. J Lab Precis Med. 2022;7:13. https://doi.org/10.21037/jlpm-22-16
4. Phylactou M, Comninos AN, Salih A, Labib M, Eng PC, Clarke SA et al.: Derivation and comparison of formulae for the adjustment of total calcium. Front Endocrinol (Lausanne). 2023;14:1070443. https://doi.org/10.3389/fendo.2023.1070443
5. Choy KW, Hickey S, Loh TP. A contemporary review of the limitations of adjusted calcium in clinical practice. Pathology. 2026;58(2):148-155. https://doi.org/10.1016/j.pathol.2025.08.010

Leitlinien

1. Bilezikian JP, Khan AA, Silverberg SJ, Fuleihan GEH, Marcocci C, Minisola S et al.: Evaluation and Management of Primary Hyperparathyroidism: Summary Statement and Guidelines from the Fifth International Workshop. J Bone Miner Res. 2022;37(11):2293-2314. https://doi.org/10.1002/jbmr.4677
2. Khan AA, Bilezikian JP, Brandi ML, Clarke BL, Gittoes NJL, Pasieka JL et al.: Evaluation and Management of Hypoparathyroidism: Summary Statement and Guidelines from the Second International Workshop. J Bone Miner Res. 2022;37(12):2568-2585. https://doi.org/10.1002/jbmr.4691
3. Bollerslev J, Buch O, Cardoso LM, Gittoes N, Houillier P, van Hulsteijn L, Makay O et al.: Revised European Society of Endocrinology Clinical Practice Guideline: Treatment of Chronic Hypoparathyroidism in Adults. Eur J Endocrinol. 2025;193(5):G83-G112. https://doi.org/10.1093/ejendo/lvaf222