鉀在ECF的濃度比較低,約3.5-5.0mmol/L,細胞內比較高,大約120-150mmol/L,細胞膜維持堶惜韖~面電壓低50-90mV,是以細胞膜內外最容易交換的離子維持這一個電壓差,這就是鉀離子,因此血漿中鉀離子太高或者太低,都會影響到神經,肌肉的活性。
鉀離子既然細胞外比較低,它要輸送入細胞內時,要用到Na+~K+ ATPase 主動運輸,就是將K+推入細胞內,Na+送出細胞。影響細胞交換的因素不少,1.當鉀加入細胞外時,有一半被送入細胞內,一半由腎臟排出。2.在血漿偏鹼的時候細胞內的H+會擴散到血漿中,交換鉀,而且腎臟鉀的排出增多,造成低鉀血症(hypokalaemia);當血漿偏酸時方向相反引起高鉀血症,但這可能只發生在 HCl acidosis,至於其他有機酸的酸中毒如lactic acidosis,ketoacidosis,lactate-負離子可以和H+正離子會同時進入細胞,而不會推動K+跑到細胞外面來。3.Aldosterone也會促進遠端腎小管細胞攝取鉀再從尿液排出,但是對其他的細胞一般作用很輕微。4.Insulin 使細胞攝取K+,但這一個作用與血糖無關。5.Catecholamine促進細胞攝取K+,也會造成低鉀血症,其作用是短暫的,讓肝釋出鉀,然後由其他細胞更有效的攝取。
腎臟對鉀的排泄:在經由腎絲球過濾後,>95%是在近端腎小管與亨雷氏彎上昇支回收,尿液中的鉀主要是在遠端腎小管調節分泌出去的。
增加遠端腎小管細胞內的K+,就會增加從這堣尷c出去,從小便排出,aldosterone上昇時,促進K+的排出,鹼中毒的病人,H+-K+的交換,也會促進K+從腎臟出去,這個效果比經由非腎臟細胞攝取K+的效果大,是造成低血鉀的主因。至於遠端腎小管細胞排出鉀下降的情況剛好相反,發生於Aldosterone過低,酸中毒,以及鉀load減少時。
另一方面尿液流速上昇,鉀的排出上昇,這在鈉load上昇時,利尿劑使用時;反之流速下降於脫水,GFR下降,急性腎衰竭的病人。
Hyperkalaemia高鉀血症的原因很多,但是也可以粗略的分成三群,就是1.pseudohyperkalaemia,2.鉀進入ECF增加,3.腎臟排出減少。
Pseudohyperkalaemia假性高鉀血症是因為來自一些病人白血球或血小板很高,在血液凝固取得血清的過程中,細胞破壞造成的,另一個原因是血管外溶血造成的。
鉀進入ECF的原因不少,首先是組織的破壞,發生在車禍,燒傷,惡性腫瘤化學療法造成細胞破壞釋出大量的鉀進入ECF,這些病人常常又會傷害到腎臟,使高鉀血症更惡化。其次是酸中毒,細胞外的H+與細胞內的K+交換,但在糖尿病的Ketoacidosis,血鉀上昇是insulin不足的原因,不是H+-K+交換的結果。另一方面高血鈉症和高血糖造成血漿高滲透壓的情況,也會造成細胞內的鉀進入ECF,只是真正的機轉還不是很清楚,所造成的是比較輕微的高血鉀症。還有一種是罕見的遺傳疾病,一段時間就發作一次麻痺,肌肉無力的症狀,高鉀血症是肌肉細胞釋放鉀的結果。最後還有一些藥物,對細胞有毒性,造成高鉀血症。
鉀在腎臟排出減少的情形,最常見的是急慢性腎衰竭,在慢性腎機能不全時,餘留有功能的腎單位會提高本身的作用補償,但最終當腎單位70-80%受到破壞時,就會產生高鉀血症,至於急性的腎衰竭病人,高鉀血症是常常會出現的結果。另一種與排出減少有關的是藥物使用的結果,某些利尿劑,減少遠端腎小管鈉的回收,也就抑制鉀的排出,一些非類固醇抗發炎的藥物,像Indomethacin可以抑制prostaglandins的合成,進而抑制renin的釋放與aldosterone的合成,因此遠端腎小管對於鈉的再吸收減少,無法有效率的排出鉀,其他抑制aldosterone的藥物都會造成hyperkalaemia。身體在製造分泌renin,aldosterone不足時也會有相同的結果,這發生在諸如類固醇製造的酵素缺損,亦稱作Mineralocorticoid deficiency syndromes,而interstitial nephritis,SLE,鐮狀細胞,澱粉樣變性病,尿路阻塞等疾病則是Aldosterone,renin正常,但疾病造成遠端腎小管沒有反應,稱為Mineralocorticoid resistance syndromes。
高血鉀症尤其在超過6.0mmol/L時,精神錯亂,肌肉衰弱,噁心,嘔吐,麻痺性的腸塞,感覺倒錯,心率不整,心電圖表現高的T波,QRS及PR interval變寬。
低鉀血症,Hypokalaemia最常見於利尿劑的治療,嘔吐,下瀉等原因。攝取不足造成低血鉀碰到的機會很少,僅在慢性酒精性中毒與神經性厭食曾經報告過。在糖尿病病人因為K+從細胞內漏出,長期的從腎臟排出,會造成體內鉀的不足,當使用Insulin時,造成K+回到細胞內,所以如果沒有補充鉀,會造成嚴重的低鉀血症,惡性貧血病人,使用B12治療時也要考慮製造紅血球時大量回收K+,造成嚴重的低鉀血症。其他也有未知原因的一段時間發作一次肌肉麻痺的低鉀血症,以及鋇毒性造成的嚴重低鉀血症。
低鉀血症,利尿劑是一大主因,首先是carbonic anhydrase 的藥物,降低sodium bicarbonate在近端腎小管的回收,導致Na+與H2O回收減少,因此在遠端腎小管的Na+上昇,因此Na+-K+的交換上昇,尿的流量上昇,病人使用這類利尿劑會產生代謝性酸中毒(腎臟bicarbonate流失),以及低血鉀的結果。第二類是thiazide diuretics,這些利尿劑主要抑制亨雷氏彎上昇支對鈉的回收,因此遠端腎小管Na+-K+的交換上昇,K+排出增多,Na+回收減少刺激aldosterone上昇,加速遠端腎小管回收鈉,將K+與H+推出去,結果就是尿量增多,血中K+,H+減少,造成metabolic alkalosis。第三類的利尿劑也是作用在亨雷氏彎,不過是抑制Cl-的回收,因此Na+也無法一起進來,這類藥物也是造成低鉀血症及代謝性鹼中毒,過程和thiazide相近。
長時間的嘔吐除了損失胃酸造成代謝性鹼中毒,在遠端腎小管作K+-H+的交換,儘量回收H+來平衡酸鹼,所以K+流失上昇,另一方面脫水造成Aldosterone上昇,也增加K+的排出。下瀉的液體中bicarbonate及K+含量都很豐富,因此造成低血鉀,代謝性酸中毒,如果脫水時也造成續發高的Aldosterone,進一步由腎臟排出鉀。長期使用輕瀉劑也會有相似的結果,另外在大腸直腸的Villous adenomas絨毛腺癌,由腫瘤分泌出去大量的鉀,也會有低血鉀的結果。
腎臟腎小管代謝性酸中毒也是表現低鉀血症,可分為兩種,一種是近端腎小管酸中毒(Type 2 renal tubular acidosis),是近端腎小管無法分泌H+出去,因為這是回收bicarbonate所必須的,造成HCO3-從尿液損失的代謝性酸中毒,鉀損失的原因與前一頁利尿劑(抑制carbonic anhydrase)使用相似。第二種是遠端腎小管酸中毒(Type 1),這是遠端腎小管分泌排出H+失去功能,造成代謝性酸中毒,腎臟損失鉀的原因尚不是很清楚。
Aldosterone增加Na+的回收,交換K+與H+從遠端腎小管排出,因此Primary及secondary hyperaldosteronism都會造成代謝性鹼中毒和低鉀血症。
低鉀血症表現肌肉衰弱,麻痺,腱反射失掉,疲倦,心跳過快,心率不整,低血壓,有時侯會多尿,心電圖T波抑制,有時候呈反方向,ST抑制,嚴重的時候出現U波,QT及QRS變寬。