Poremecaji metabolizma kalijuma

[Bred]

NOVA PREDAVANJA , februar 2007.
POREMEĆAJI METABOLIZMA KALIJUMA
   Oko 98% ukupne količine kalijuma nalazi u intracelularnom prostoru.

   S obzirom na to da je koncentracija kalijuma u intracelularnoj tečnosti (ICF) od 150 do 160 mmol/l, a u ekstracelularnoj tečnosti (ECF) svega od 3,5 do 4,5 mmol/l, kalijum je glavni intracelularni katjon.

   Između ICF i ECF postoji veliki koncentracijski gradijent kalijuma i on je neophodan za mnogobrojne ćelijske funkcije; ostvaruje radom natrijum-kalijumske pumpe (Na-K ATP-aza), a održava se relativnom nepropustljivošću ćelijske membrane za kalijum.
ULOGA
   neophodan je za električnu aktivnost ćelija:
   održanje mirovnog membranskog potencijala,
   transmisiju nervnih impulsa,
   održanje srčanog ritma,
   kontrakciju glatkih i skeletnih mišićnih ćelija,
   kalijum je glavni intracelularni jon koji obezbeđuje odgovarajuću osmolarnost ICF, kao i elektroneutralnost u odnosu na jone natrijuma i vodonika i
   Neophodan je za deponovanje glikogena  u ćelijama jetre i skeletnih mišića,
ULOGA
   neophodan je za električnu aktivnost ćelija:
   održanje mirovnog membranskog potencijala,
   transmisiju nervnih impulsa,
   održanje srčanog ritma,
   kontrakciju glatkih i skeletnih mišićnih ćelija,
   kalijum je glavni intracelularni jon koji obezbeđuje odgovarajuću osmolarnost ICF, kao i elektroneutralnost u odnosu na jone natrijuma i vodonika i
   Neophodan je za deponovanje glikogena  u ćelijama jetre i skeletnih mišića,
   Kalijum se unosi dijetom, tako da dnevni unos (pri mešovitom načinu ishrane) iznosi od 40 do 150 mmol, prosečno 1,5 mmol/kg telesne mase.
   Ne postoji selektivan „osećaj gladi za kalijumom“, a pošto unos kalijuma varira, količina kalijuma u organizmu reguliše se kontrolom ekskrecije jona kalijuma
   Ekskrecija kalijuma je uravnotežena sa unosom. Kalijum se ekskretuje mokraćom (oko 90%), stolicom (oko 10%), dok se preko kože u uobičajenim klimatskim uslovima gubi zanemarljiva količina tog jona.
    Najviše kalijuma se izlučuje renalnim putem (oko 90%), tako da je bubreg ima važnu ulogu u kontroli ekskrecije kalijuma, a time i u kontroli ukupne količine kalijuma u organizmu.
   Kalijum se lako filtrira kroz membranu glomerula, a 90% filtrirane količine  reapsorbuje se u proksimalnim tubulima i Henleovoj petlji.
   Konačnu količinu kalijuma koja se ekskretuje određuju distalni tubuli i sabirni kanalići (koji imaju sposobnost da sekretuju kalijum) i završni deo sabirnih kanalića (koji može da reapsorbuje kalijum).
Faktori koji utiču na ekskreciju kalijuma ostvaruju svoj efekat
   direktno (delujući na pasivni transport kalijuma) faktori pasivnog transporta:   
   koncentracioni gradijent kalijuma u distalnim tubulima,
   pH krvi,
   promene električnog potencijala distalnih tubula i
   koncentracija natrijuma i anjona u distalnim tubulima;
   indirektno (neurohumoralnim mehanizmima
   mineralokortikoidi (aldosteron),
   insulin,
   beta2-adrenergički agonisti (povećavaju ulazak kalijuma u ćelije)
   alfa-adrenergički agonisti (smanjuju ulazak kalijuma u ćelije).
Ekskreciju kalijuma ã :
   prekomeran unos kalijuma hranom ili tokom terapijskih procedura (zbog # koncentracionog gradijent između tubulocita i tečnosti u tubulima), [Efekat povećanog unosa kalijuma zavisi od brzine njegovog unošenja u organizam.
      Kada se naglo unese velika količina kalijuma bubrezi nisu u stanju da ga eliminišu, tako da može nastati teška hiperkaliemija, pa čak i smrtni ishod. Ako se postepeno povećava unos kalijuma, dolazi do fenomena adaptacije na kalijum, tako što bubrezi postepeno povećavaju njegovu ekskreciju, pa vrednosti kalijuma koje se izluče urinom mogu biti udesetostručene ].

   povećana koncentracija natrijuma i anjona u tubularnoj tečnosti  (koji povećavaju količinu filtrata),
   metabolička alkaloza, posredstvom nekoliko mehanizama:
    K+ prelazi iz ekstracelularne u intracelularnu tečnost (pa se # koncentracija K+ u tubulocitima, što # koncentracioni gradijent  );
   usled ekskrecije anjona, kao što su bikarbonati (ekskrecija anjona praćena je ekskrecijom katjona) i usled povećanog lučenja aldosterona (zato što je u metaboličkoj alkalozi veoma često prisutna hipovolemija, sa pratećim sekundarnim hiperaldosteronizmom),
Ekskreciju kalijuma ã  :

   povećano lučenje mineralokortikoida (u primarnom i sekundarnom hiperaldosteronizmu, mineralokortikoidi aktiviraju Na-K pumpu, # propustljivost polupropustljivih ćelijskih membrana za K+ i elektronegativnost tubula bubrega; ovim mehanizmom K+ se # gubi preko bubrega, kolona i znojnih žlezda, a dolazi i do preraspodele K+ u organizmu, budući da K+ prelazi u ICF),
   hiperosmolarnost (prelaskom vode u ECF, povećava se koncentracijski gradijent K+  između ICF i ECF, pa dolazi do prelaska K+ ).
Smanjeno izlučivanje kalijuma iz organizma nastaje kao posledica:
   smanjenog unosa kalijuma hranom,
   akutno nastale acidoze (zato što K+ prelazi iz ICF u ECF i time se koncentracioni gradijent između tubulocita i tubularne tečnosti; u hroničnoj metaboličkoj acidozi  povećana je količina filtrata i anjona, pa se K+  # sekretuje iz organizma) i
   u stanjima u kojima je povećana sinteza NH3 u bubrezima (NH3 # izlučivanje H+, što za izlučivanjem K+).
   smanjenog unosa kalijuma ($ se ekskrecija K+, ali organizam nikada nije u stanju da taj gubitak svede na vrednosti manje od 10 mmol/dan).
HIPOKALIJEMIJA
Etiologija hipokaliemija

    Serumski kalijum je skoro uvek u korelaciji sa količinom ukupnog kalijuma u organizmu, ali postoje i patofiziološka stanja u kojima koncentracija kalijuma u serumu nije odraz ukupne količine kalijuma. Stoga se mogu razlikovati sledeće grupe poremećaja:

   ä koncentracija kalijuma u serumu i ä količina kalijuma u organizmu,

   ä koncentracija kalijuma u serumu i normalna količina kalijuma u organizmu I

   normalna ili ã koncentracija kalijuma u serumu, ä  količina kalijuma u organizmu.
ä koncentracija kalijuma u serumu i ä količina kalijuma u organizmu:
   ä unos kalijuma i/ili
   ã gubitak kalijuma iz organizma.

  Sam po sebi, smanjen unos kalijuma je redak uzrok hipokaliemije, i ima praktičan značaj jedino ako se kombinuje sa drugim faktorima koji potenciraju gubitak kalijuma iz organizma ili njegov prelazak u intracelularni prostor.
ä koncentracija kalijuma u serumu i ä količina

   ä unos kalijuma
  Sam po sebi, smanjen unos kalijuma je redak uzrok hipokaliemije, i ima praktičan značaj jedino ako se kombinuje sa drugim faktorima koji potenciraju gubitak kalijuma iz organizma ili njegov prelazak u intracelularni prostor.
ä koncentracija kalijuma u serumu i ä količina

   ã gubitak kalijuma iz organizma

   gastrointestinalnog trakta i
   bubrega.
ä koncentracija kalijuma u serumu i ä količina

   ã gubitak kalijuma iz organizma
    gubitak preko gastrointestinalnog trakta
   dijareja,
   fistule,
   dejstvo laksansa,
   drenovi,
   nazogastrična sukcija i
   povraćanje.
ä koncentracija kalijuma u serumu i ä količina

   ã gubitak kalijuma iz organizma

ã gubitka kalijuma  preko  bubrega:
   diuretici koji ne štede kalijum (tiazidi, osmotski i diuretici Henle-ove petlje). Ti lekovi blokiraju apsorpciju Na+ u proksimalnijim delovima nefrona, što # količinu Na+ u distalnim tubulima, pa je intenzivnija i razmena Na+ za K+,

   povećana aktivnost mineralokortikoida: aldosteron u primarnom hiperaldosetronizmu (Conn-ova bolest), prekursori aldosterona i glikokortikoidi u hiperkorticizmu # apsorpciju Na+ i sekreciju K+ i H+ u distalnim tubulima, tako da nastaje hipokaliemija, hipernatriemija (hipervolemija, arterijska hipertenzija), metabolička alkaloza i smanjena reninska aktivnost,

   hipomagneziemija (povećava aktivaciju sistema renin-angiotenzin-aldosteron),
   sekundarni hiperaldosteronizam nastaje kao posledice hipovolemije ili kao posledica smanjenja „efektivnog volumena“ (u cirozi jetre ili kongestivnoj srčanoj insuficijenciji). U tim stanjima organizam se trudi da održi volumen ekstracelularne tečnosti # sekrecijom aldosterona),

   bolesti bubrega praćene smanjenom reapsorpcijom Na+ u proksimalnom delu nefrona i njegovom povećanom koncentracijom u distalnom delu nefrona (u tubulointersticijskim bolestima bubrega) i

   stanja sa povećanim izlučivanjem bikarbonata urinom (kao što su: alkaloza, povraćanje, nazogastrična sukcija, renalna tubulska acidoza tip I i tip II). Višak bikarbonata u distalnim tubulima povećava elektronegativnost tubula, a time i povećanu ekskreciju K+.
Normalna količina kalijuma u organizmu i ä koncentracija kalijuma u serumu
   Osnovni uzrok smanjenja nivoa K+ u serumu, u stanjima u kojima je njegova ukupna količina u telu normalna, jeste prelazak K+ iz ECF u ICF:
   u alkalozi. Najčešći uzrok je respiratorna alkaloza, u kojoj H+ iz ICF prelazi u ECF, da bi puiferisao alkalnu sredinu (u zamenu za K+ iz ECF, što prouzrokuje hipokaliemiju),

   usled primene insulina,

   pri lečenju perniciozne anemije (zato što novostvoreni eritrociti preuzimaju veliku količinu kalijuma),

   usled povećane koncentracije kateholamina u serumu (hiperkateholaminemije) i primene agonista beta2-adrenergičkih receptora (zato što kateholamini favorizuju prelazak K+ u ICF). Do hiperkateholaminemije dolazi kod feohromocitoma (tumora srži nadbubrežne žlezde). Beta2-adrenergički agonisti su lekovi koji se koriste za lečenje opstruktivnih bolesti pluća, zatim kao tokolitici (lekovi koji smanjuju tonus materice) i u poremećajima srčanog ritma (kao što je AV blok) I

   u familijarnoj periodičnoj hipokaliemijskoj paralizi.
ä  količina kalijuma u organizmu, normalna ili ã koncentracija kalijuma u serumu
   Prelazak K+ iz ICF u ECF javlja se u acidozi (posebno metaboličkoj, kakva je dijabetesna ketoacidoza). Višak H+ ulazi u ćelije (da bi se održala acido-bazna ravnoteža), dok K+ izlazi iz ćelija (da bi održao elektroneutralnost, razmena H+ za K+). Koncentracija K+ u plazmi je normalna ili povećana, ali K+ nastavlja da se ekskretuje urinom, tako da nastaje smanjenje ukupne količine kalijuma u organizmu.
     (Klinički značaj veliki: pre lečenja dijabetesne ketoacidoze u serumu je normalna ili povećana koncentracija kalijuma, ali tokom lečenja dijabetesne ketoacidoze insulinom K+ prelazi u ICF i može se razviti teška hipokaliemija ukoliko se istovremeno ne nadkonadi kalijum).
Patofiziološke posledice zavise od :
   brzine nastanka hipokeliemije
    Opasnija je akutno nastala hipokaliemija, jer su promene neuromišićne razdražljivosti izraženije. Kod hronične hipokaliemije se adaptira organizam, tako da K+ iz ICF prelazi u ECF, koncentracioni gradijent teži da se normalizuje i manje su izražene promene neuromuskulatorne ekscitabilnosti,
   stepena hipokaliemije (što je hipokaliemija veća, to su i poremećaji izraženiji) i
   dužine trajanja hipokaliemije (duže trajanje hipokaliemije povezano je sa izraženijim kako funkcionalnim, tako i morfološkim promenama u organizmu)
Patofiziološke posledice :
   smanjena neuromišićna razdražljivost usled hiperpolarizacije.
      Mirovni membranski potencijal je determinisan odnosom koncentracije K+ u ECF i ICF. Pošto je CK+ u ECF smanjena, dovoljne su male promene u njegovoj koncentraciji da bi se promenio mirovni membranski potencijal.
      U ekstracelularnoj hipokaliemiji, pri nepromenjenoj CK+ u ICF, inače negativni mirovni membranski potencijal (Em) postaje još negativniji. Povećava se razlika između mirovnog membranskog potencijala i praga za stvaranje akcionog potencijala (uz uslov da se on ne menja pod dejstvom drugih faktora).
      Hiperpolarizovanoj ćelijskoj membrani potreban je snažniji stimulus da bi došlo do stvaranja akcionog potencijala, što ima za posledicu smanjenje neuromišićne razdražljivosti
•   poremećaj metabolizma ugljenih hidrata. U hipokaliemiji se smanjuje sekrecija insulina i smanjuje sinteza i deponovanje glikogena u jetri i skeletnim mišićima.

•   poremećaj bubrežne funkcije. Hipokaliemija prouzrokuje funkcionalne i morfološke poremećaje u brojnim organima, o čemu će biti više reči u delu o kliničkim posledicama hipokaliemije.

•   poremećaj acido-bazne ravnoteže. Hipokaliemija je uzročno-posledično povezana sa metaboličkom alkalozom: povećan je prelazak jona vodonika iz ekstracelularne u intracelularnu tečnost (jer kalijum difunduje u suprotnom smeru), povećana je sinteza amonijaka u bubrezima i sekrecija jona vodonika u bubrezima (rezultat je metabolička alkaloza, sa urinom kisele reakcije) i reapsorpcija bikarbonata.
Kliničke posledice hipokaliemije

   Skeletni mišići. Zbog smanjene neuromišićne razdražljivosti najpre se razvija slabost velikih mišića ruku i nogu, a kasnije dijafragme i najzad slabost respiratornih mišića sa respiratornim zastojem. Mogu se razviti i morfološke promene u mišićima: nekroza i liza miocita, te prateća fibroza mišića.
   Glatki mišići.  Hiperpolarizacija glatkih mišića prouzrokuje konstipaciju, intestinalnu distenziju, anoreksiju, nauzeju, povraćanje i paralitički ileus.
   Srce.
   Promene u akcionom potencijalu: povećanje mirovnog membranskog potencijala, produženje faze repolarizacije i produženo trajanje akcionog potencijala.
   Mogu se razviti poremećaji srčanog ritma: pretkomorske i komorske ekstrasistole, paroksizmalna supraventrikularna tahikardija, fibrilacija komora.
   Ako poprimi hroničan tok hipokaliemija može prouzrokovati pojavu morfoloških promena u srcu, pre svega u vidu fibroze.
   Ostalo:
   smanjena je aktivnost Na-K pumpe (intracelularno se $ Ck+, a #C Na+ i C Ca++) što ima pozitivan inotropni efekat (povećanje snage srčanih kontrakcija),
   povećava se frekvenca predvodnika srčanog rada i mogućnost nastanka ektopičnih impulsa (zato što je skraćeno razdoblje refrakternosti srca), a
   potencirani su farmakološki i toksični efekti digitalisa.
   Bubreg. Smanjena je koncentraciona sposobnost bubrega, razvija se poliurija, polidipsija i smanjena osetljivost na ADH („nefrogeni diabetes insipidus“), a povećana aktivnost renin-angiotenzin-aldosteronskog sistema. Ako hipokaliemija traje duže od mesec dana moguće je trajno oštećenje bubrega, jer se razvijaju morfološke promene (intersticijumska fibroza i fokalna atrofija i vakuolizacija tubula).
HIPERKALIJEMIJA
   = stanja kada je serumska koncentracija kalijuma veća od 5,5 mmol/l.
Etiologija
   usled povećanja ukupne količine kalijuma,
   ili usled preraspodele kalijuma između pojedinih telesnih prostora.
Etiologija

   Povećan unos kalijuma u organizam i/ili smanjena ekskrecija kalijuma preko bubrega imaju za posledicu hiperkaliemiju sa povećanom količinom kalijuma u telu, dok

    stanja koja dovode do prelaska kalijuma iz ICF u ECF uzrokuju hiperkalijemiju sa normalnom, ili čak smanjenom ukupnom količinom kalijuma (o čemu smo već govorili).
Hiperkaliemija može nastati usled:

   povećanog unosa kalijuma,

   smanjene bubrežnog izlučivanja kalijuma I

   prelaska kalijuma iz ICF u ECF
Povećan unos kalijuma
   retko može da prouzrokuje hiperkaliemiju, sve dok je funkcija bubrega normalna, odnosno dok se ne prevaziđe ekskretorni kapacitet bubrega. Problem može nastati ako je smanjena funkcija bubrega ili je u organizam naglo uneta velika količina kalijuma.
   Obično nastaje pri primeni velikih količina soli kalijuma, u terapijske svrhe; retko unošenjem per os (mnogo češće pri parenteralnom davanju: i.v. primena rastvora sa kalijumom, transfuzija krvi koja je duže stajala zbog izlaska kalijuma iz eritrocita, davanje penicilina G -soli kalijuma i penicilina.
Smanjena bubrežna ekskrecija kalijuma
   Bolesti bubrega. Akutna i hronična bubrežna insuficijencija, koje su praćene oligurijom sa diurezom manjom od 30 ml/sat ili glomerulskom filtracijom manjom od 15 ml/minutu mogu dovesti do hiperkalijemije. Stepen hiperkaliemije zavisi od pratećih faktora: unosa kalijuma, deficita insulina, prisustva acidoze i oštećenja drugih tkiva.
   Bolesti nadbubrežnih žlezda. Bolesti nadbubrežnih žlezda koje su praćene smanjenim lučenjem mineralokortikoida (ili smanjenjem njihovog efekta na nivou bubrega) dovode do hiperkaliemije: primarni hipokorticizam (Addison-ova bolest), hiporeninemijski hipoaldosteronizam, izolovan deficit aldosterona ili hipoplazija nadbubrežnih žlezda.
   Primena diuretika koji štede kalijum. Neodmerena primena ove grupe diuretika može da prouzrokuje hiperkaliemiju. Spironolakton je antagonista aldosterona, a amilorid-hlorid i triamteren deluju tako što direktno smanjuju izlučivanje kalijuma u distalnim tubulima
Prelazak kalijuma iz intracelularne tečnosti u ekstracelularnu tečnost.

Osnovni uzrok prelaska K+ iz ICF (u kojoj je njegova koncentracija velika) u ECF su
   stanja koja oštećuju i/ili povećavaju permeabilnost ćelijske membrane:
   traume, opekotine, masivne kraš povrede, obimni operativni zahvati prouzrokuju prelazak kalijuma kroz oštećenu ćelijsku membranu,
   povećana permeabilnost ćelijskih membrana u hiperosmolarnim i kataboličnim stanjima,
   acidoza, na već ranije opisan način, uzrokuje hiperkaliemiju (u kasnijoj fazi nastaje i smanjenje ukupne količine kalijuma u telu),
   deficit insulina uzrokuje hiperkaliemiju, jer je jedan od efekata insulina aktivacija natrijum-kalijumske pumpe (koji u ovom slučaju izostaje),
   hipoksija smanjuje efikasnost ćelijske membrane u domenu aktivnog transporta, pa shodno koncentracionom gradijentu nastaje difuzija K+ u ECF,
   intoksikacija digitalisom dovodi do inhibicije natrijum-kalijumske pumpe i posledične hiperkaliemije
Patofiziološke posledice hiperkaliemije
   ã neuromišićna razdražljivost (u umerenim hiperkaliemijama) i gubitak neuromišićne podražljivosti (u težim oblicima hiperkalijemije, kada je koncentracija kalijuma u serumu veća od 6 mmol/l, usled # mirovnog membranskog potencijala do vrednostoi praga akcionog potencijala, ili većih, tako da ćelija više nije u stanju da se repolarizuje (ostaje trajno depolarizovana) i ne odgovara na stimuluse. (S povećanjem koncentracije kalijuma postepeno se depolarizuje ćelijska membrana, što se najpre manifestuje pojačanom ekscitabilnošću, a kada se prevaziđe prag akcionog potencijala nastaje paraliza).
Kliničke posledice hiperkaliemije 
   Skeletni mišići. Umerena hiperkaliemija (zbog povećane neuromišićne razdražljivosti) dovodi do osećaja trnjenja usana i prstiju, nemira, abdominalnih grčeva i dijareje. Teška hiperkaliemija manifestuje se slabošću mišića, smanjenim tonusom mišića i mišićnom paralizom.
   Srce. Hiperkaliemija (usled trajne depolarizacije) dovodi do usporenog provođenja impulsa i otežane kontrakcije srca. Umerena hiperkaliemija ubrzava repolarizaciju Teška hiperkaliemija prouzrokuje pojavu aritmija (bradiaritmije, uključujući i AV blok, ventrikularnu fibrilaciju i asistoliju).
   Ostalo.
   # ekskrecija K+ putem bubrega (čime se kalijum odstranjuje iz organizma) i aktivacija natrijum-kalijumske pumpe (čime K+ prelazi u ICF).
   Da bi se održala elektroneutralnost, ulazak K+ u ćelije praćen je izlaskom H+, usled čega nastaje acidoza.
   Mehanizmom negativne povratne sprege K+ povećava lučenje aldosterona, insulina i kateholamina.