钾离子生理的简单总结和速记

文摘   2024-12-28 02:14   美国  

一、钾稳态的基本机制

1. 钾在体内的分布与功能

  • 分布

    • 98%的钾分布在细胞内,是细胞内主要阳离子。

    • 2%的钾分布在细胞外,维持血钾浓度在3.5-5.0 mmol/L范围内。

  • 功能

  1. 维持静息膜电位
    钾离子通过跨膜浓度梯度决定静息膜电位,是神经信号传导和心肌电活动的基础。

  2. 调节细胞活动
    钾离子影响心肌收缩、神经兴奋和肌肉功能。

  3. 参与代谢
    作为细胞内酶活性的辅助因子,钾离子在多种代谢过程中不可或缺。

2. 钾的调控机制

  • 肾脏调节

    • 重吸收
      约90%的滤过钾在近曲小管和亨利袢上升支被重吸收,与钾摄入无关。

    • 分泌
      钾的排泄主要发生在远曲小管和集合管,由醛固酮敏感的远端肾单位调控。

  • 细胞内外转运

    • 酸中毒:细胞内H+增加,钾外移,导致高钾血症。

    • 碱中毒:细胞外H+减少,钾进入细胞内,导致低钾血症。

  1. 胰岛素
    进食后,胰岛素通过激活Na+-K+-ATP酶,将钾从细胞外转运至细胞内,避免餐后高钾血症。

  2. 儿茶酚胺
    通过β受体刺激,促进钾向细胞内移动。

  3. 酸碱平衡


二、肾脏对钾的处理

1. 钾分泌的调节机制

  • 远端钾分泌的主要通道

  1. 外髓钾通道(ROMK):主要在远曲小管和集合管分泌钾。

  2. Maxi-K通道:在高尿流速时辅助钾分泌。

  3. 上皮钠通道(ENaC):通过钠重吸收在管腔内形成负电位,驱动钾分泌。

  • 调节因素

    • 酸中毒:腔内电负性减弱,抑制钾分泌。

    • 碱中毒:腔内电负性增强,促进钾分泌。

    1. 尿流速与钠供给
      尿流速增加稀释管腔内钾浓度,维持浓度梯度,促进钾分泌。

    2. 血钾浓度
      高血钾直接刺激远端肾单位的钾分泌,即使在醛固酮水平恒定时亦能增强分泌。

    3. 醛固酮
      通过激活ENaC和ROMK,增加钾分泌并促进钠重吸收。

    4. 酸碱状态

    2. 醛固酮悖论

    • 现象:醛固酮在不同生理状态下表现出截然不同的作用:

    1. 高血钾状态下,醛固酮主要促进钾分泌,而不显著保留钠。

    2. 低血容量状态下,醛固酮主要促进钠重吸收,同时避免钾流失。

  • 机制

    • RAAS系统激活,血管紧张素II通过抑制ROMK减少钾排泄。

    • 醛固酮激活H+-ATPase和H,K-ATPase质子泵,配合pendrin通道实现电中性钠氯吸收,避免钾丢失。

    • 血钾直接去极化肾上腺皮质细胞,刺激醛固酮分泌。

    • 醛固酮通过ROMK和ENaC增强钾分泌,钠潴留作用较弱。

    1. 高血钾状态

    2. 低血容量状态


    三、慢性肾病(CKD)中的钾稳态

    1. 高钾血症的机制

    • 早期CKD(GFR >60 ml/min/1.73 m²)
      高钾血症少见,常由药物(如RAAS抑制剂)或细胞钾转移引起。

    • 中晚期CKD(GFR 15-60 ml/min/1.73 m²)
      剩余肾单位通过适应性机制增强钾分泌能力,但对钾负荷的耐受性降低。

    • 终末期肾病(GFR <15 ml/min/1.73 m²)
      肾排钾能力显著下降,即使是轻度钾摄入增加也会引发高钾血症。

    2. CKD患者的适应性调节

    • 结构适应

      • 远端肾单位细胞肥大、线粒体密度增加、基底膜增厚。

    • 肠道钾排泄

      • 结肠大电导钾通道(BK通道)数量增加,有效增强钾排泄。

    • 钠供给与钾分泌

      • 剩余肾单位通过增强钠重吸收,为钾分泌提供驱动力。


    四、膳食钾摄入与健康结局

    1. 钾的膳食来源

    • 主要食物:水果(如香蕉、橙子)、蔬菜(如菠菜、土豆)、肉类和鱼类。

    • 隐藏来源:盐替代品(如钾盐)和加工食品中的钾添加剂。

    2. 钾摄入的作用

    • 一般人群
      高钾饮食(如DASH饮食)可显著降低血压,减少中风风险。

    • CKD患者
      尽管建议低钾饮食以避免高钾血症,但研究表明膳食钾摄入与血钾水平相关性较低。高钾食物的益处还包括纤维素和抗氧化剂的摄入增加。


    原文链接:

    https://www.kidney-international.org/article/S0085-2538(19)31012-9/fulltext

    刘松 中美肾内知识分享
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