钾离子稳态
体内的钾98%位于细胞内,150mEq/L。2%细胞外,4mEq/L。
骨骼肌是体内最大的K池。由于其NaK泵丰富,骨骼肌还有强大的K交换能力。
细胞外液中,5mEq/L以上高钾血症,3.5mEq/L以下低钾血症。
一顿饭大约含33mEq的K,细胞外液14L,如果没有调节机制,将会升高2.4E.因此有迅速的调节机制避免每顿饭后的致命的高钾血症。
调节K的因素
肾上腺素激活α-释放K,和β2-摄取K。如运动期间肾上腺素有利于摄取肌细胞排出的K,避免高钾血症。
胰岛素是膳食后促进K进入细胞内的最重要因素。葡萄糖和胰岛素输注可以纠正致命的高钾血症。
醛固酮能促进K进入细胞,还能促进K的排泄。
影响K的因素
酸碱平衡:代谢酸中毒增加血浆K,代谢碱中毒降低血浆K。呼吸碱中毒低血钾。呼吸酸几乎无影响。代谢酸中毒中有机酸影响不如无机酸,解释有二:有机酸可以和H一起进入细胞;有机酸刺激胰岛素分泌。
血浆渗透压:血浆渗透压升高导致细胞内水减少,细胞外水增加,因此细胞内K升高,细胞外K降低,因此K可以进一步移出细胞。未使用胰岛素的糖尿病患者,血K升高原因有二:1没有胰岛素,2血浆渗透压升高。
细胞裂解:细胞裂解会将胞内钾离子释放。比如烧伤、化疗导致癌细胞裂解、横纹肌溶解等状况下。
运动:骨骼肌大量的动作电位释放K,能令血浆K水平升高到8mEq/L的稳定水平。运动结束后几分钟内K会恢复正常,甚至造成短暂的低K血症。
肾脏的K排泄
肾脏排泄了90-95%的摄入的K,其他从粪便和汗液中流失。决定肾脏排K量的关键部位是远端小管和集合管。
K不和血浆蛋白结合,可以自由滤过。
主细胞分泌K:顶端膜的肾外髓K通道(ROMK)和大K通道(BK)、K-CL共转运体来分泌K。
α-闰细胞重吸收K:顶端膜HK泵吸收K排除K。
肾脏K排泄调节
血浆K:高血K-刺激NaK泵;提高顶端膜K通透性;刺激醛固酮;增加了小管液流速。
远端小管早期段基底膜Kir4.1/5.1感受到血K升高,信号转导后磷酸化抑制顶端膜的NCC,导致Na不能重吸收和小管液流量增加。
Na增加使得ENaC处Na重吸收多,故ROMK排K多;进入细胞的Na激活了基底膜NaK泵。
流量增加使得主细胞的原生纤毛弯曲,激活了polycystin(PKD1/PKD2),使得Ca进入细胞,激活BK通道。
醛固酮:1提升NaK泵数量;2提升ENaC数量;3提升SGK1(血清糖皮质激素刺激激酶)水平,增加了顶膜上ENaC表达并激活K通道;4刺激CAP1(通道激活蛋白酶,也称为prostatin),直接激活ENaC;5增加顶端膜K通道数量。
醛固酮被高血钾和AngⅡ增加,被低血钾和ANP减少。
短期内醛固酮起不到排泄K的效果,因为其刺激Na、水吸收,减少了Na-K置换和小管液流量。但长期作用时细胞外液体积增加,促进小管液流量增加,此时表现出K的排泄增加。
AVP:刺激主细胞Na的重吸收,促进K的分泌,但又增加水重吸收减少小管液流量,抑制K的分泌。综合来看,这使得K排泄在水排泄变化很大的情况下保持恒定。
糖皮质激素:增加了GFR、刺激SGK1两个途径来增加K排泄。
条件 | ASDN的K+分泌 | 肾小管液流量 | 肾脏K+排泄 | 血浆[K+]变化 |
---|---|---|---|---|
高钾血症 | 增加 | 增加 | 增加 | 减少 |
醛固酮 | ||||
急性 | 增加 | 减少 | 无变化 | 减少 |
慢性 | 增加 | 无变化 | 增加 | 减少 |
糖皮质激素 | 增加 | 增加 | 增加 | 减少 |
AVP | 增加 | 减少 | 无变化 | 减少 |
酸中毒 | ||||
急性 | 减少 | 无变化 | 减少 | 增加 |
慢性 | 减少 | 大幅增加 | 增加 | 减少 |
碱中毒 | 增加 | 增加 | 大幅增加 | 减少 |