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:
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。调节细胞活动:
钾离子影响心肌收缩、神经兴奋和肌肉功能。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。
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。儿茶酚胺:
通过β受体刺激,促进钾向细胞内移动。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:
外髓钾通道(ROMK):主要在远曲小管和集合管分泌钾。
Maxi-K通道:在高尿流速时辅助钾分泌。
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。
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。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。醛固酮:
通过激活ENaC和ROMK,增加钾分泌并促进钠重吸收。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:
在高血钾状态下,醛固酮主要促进钾分泌,而不显著保留钠。
在低血容量状态下,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。
高血钾状态:
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