病理生理学——钾代谢紊乱

第二节钾代谢紊乱西藏大学医学院机能学教研室病史：某男，41岁，呕吐4天，不能进食食物和水。既往史：胃溃疡，服用抗酸药治疗。查体：重病容。血压100/60mmHg心率90/min皮肤干燥、弹性差，腱反射减弱。Casestudy化验：血[Na+]145mmol/L[Cl-]92mmol/L[K+]2.6mmol/L[HCO3-]34mmol/LECG:T波低平，ST段降低抽出3升胃内容物诊断：幽门梗阻一、钾正常代谢1.摄入(intake)食物（50~120mmol/d）2.吸收(absorption)肠道吸收90%(一）钾的体内分布3.分布98%细胞内(ICF)2%细胞外(ECF)serum[K+]3.5~5.5mmol/L（下图）4.排泄肾（urine80%～90％）肠(feces10％)皮肤(sweat)体钾多摄多排少摄少排不摄也排肾消化道5-10mmol90%汗0-10mmol食物50-120mmolECF血钾3.5-5.5mmol/L钾140-160mmol/LK+90%ICF1.4%骨钾7.6％跨细胞液钾1％钾的正常代谢（二）体内钾平衡的调节1.细胞内外液间钾移动泵-漏机制(pump-leakmechanism)2.肾排钾的能力3.结肠的泌钾功能、皮肤排钾•1、钾的跨细胞转移•通过钾的跨细胞转移可以迅速、准确地维持细胞外液的钾浓度。调节钾跨细胞转移的机制被称为泵-漏机制（pump-leakmechanism）•泵：指钠-钾泵，即Na+-K+-ATP酶，使K+泵入细胞内；•漏：指钾离子顺浓度差通过各种钾离子通道转移到细胞外。•漏出量1、细胞内外的浓度差•2、K+通道的开放程度影响钾在细胞内外转移的因素•1、胰岛素（增强Na+-K+泵，促进细胞摄钾）•2、儿茶酚胺（β受体“+”；α受体作用相反）•3、细胞外液K+↑（Na+-K+泵活性升高）•4、酸碱平衡状态（酸中毒促进钾离子移出细胞，碱中毒相反）•5、细胞外液渗透压（急性升高促进钾离子自细胞内移出）•6、剧烈运动（反复的肌肉收缩使细胞内钾外移，一般为轻度的升高血钾）•7、机体总钾量（总钾量不足时，细胞外液浓度降低程度比例大于细胞内液，但是从绝对量上，细胞内钾丢失大于细胞外钾的丢失，从相对量上看，细胞外液钾浓度下降更显著。）2、肾脏排钾及其机制•肾脏排钾的过程•100％肾小球滤过•90-95%近端小管重吸收•远端小管对钾排泄的调节远端小管对钾排泄的调节•影响主细胞泌钾的三个调节1、基底膜的Na+-K+泵活性2、管腔膜对K+的通透性3、从血液到小管腔钾的电化学梯度•集合管闰细胞重吸收钾通过H+泵、或质子泵（H+-K+-ATP酶）Na+K+Na+K+小管液主细胞血液H+K+K+小管液闰细胞血液影响远端小管排钾的因素•（1）醛固酮；促进排钾功效，增强泵-漏机制•（2）细胞外液K+浓度升高；•增强泵-漏机制•减少闰细胞的重吸收•醛固酮分泌增加（3）远曲小管中尿液流速加快；使远曲小管细胞管腔面K+浓度差增大，促进K+的分泌（4）酸碱平衡状态；H+抑制泵-漏机制3、结肠及皮肤的排钾功能在肾功能衰竭时，结肠成为排钾的重要途径（34％）大量出汗经皮肤失钾（少见）(三)钾的生理功能1.维持新陈代谢，参与糖原和蛋白质的合成；2.参与渗透压和酸碱平衡的调节；3维持细胞膜静息电位和神经肌肉和心肌的正常兴奋性。K+Na+ATPEK+K+－－+++++++－－－－二、钾代谢障碍•血清钾浓度的正常范围：3.5mmol～5.5mmol/L•低钾血症和高钾血症低钾危险，高钾致命！一、低钾血症（Hypokalemia)定义：血清钾浓度低于3.5mmol/L。缺钾：体内钾缺失（一）原因和机制（causesandmechanism）1.钾摄入不足2.钾丢失过多（1）经胃肠道失钾①频繁严重呕吐、腹泻，胃肠吸引及肠瘘等；②滥用灌肠剂或缓泻剂；③体液的丧失，引起醛固酮的分泌；消化液丢失消化液富含钾细胞外液减少，醛固酮增多（2）经肾失钾•①长期使用排钾利尿药、渗透性利尿；•如速尿、噻嗪类；•②盐皮质激素过多；Cushing综合征•③肾脏疾病；急性肾衰多尿期•肾盂肾炎等；•④肾小管酸中毒；•Ⅰ型（远端：H+泵异常，导致H+分泌和K+吸收障碍。）•Ⅱ型（近端：近曲小管吸收K+受阻）•⑤镁缺乏；影响钠泵，可导致细胞内缺钾，钾吸收减少（3）经皮肤失钾•汗液含钾量少，一般不引起低钾血症，仅在高温或高体力劳动下强劳动，又未补钾理论上可能引起低钾血症。体钾肾消化道汗ECF血钾3.5-5.5mmol/L钾140-160mmol/LK+90%ICF1.4%骨钾7.6％跨细胞液钾1％食物①②③3.钾进入细胞内过多（1）低钾血症型周期性麻痹。（2）过量使用胰岛素（3）急性碱中毒（4）钡中毒、粗制棉籽油（棉酚）中毒（5）舒喘灵钡能特异性阻断钾从细胞内流出之孔道，抑制钾外流。K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+cell钾进入细胞cellH+K+K+K+H+H+K+K+K+H+H+H+K+K+K+H+H+H+K+K+K+H+H+H+K+K+K+H+H+H+碱中毒K+K+K+K+K+×K+K+cell阻断钾通道钡中毒（二）对机体的影响1.对神经-肌肉组织的影响（1）主要以骨骼肌和平滑肌为主，常见下肢肌肉。肌肉组织兴奋性降低，肌肉松弛或弛缓性麻痹。①血清钾浓度为2.5~3.0mmol/L时：四肢软弱无力②血清钾浓度2.5mmol/L时：•软瘫、严重者呼吸肌麻痹生理复习•静息时离子跨膜扩散的形成依赖于：1、细胞膜内外的通透性静息时K+通道开放多，Na+通道开放少。细胞内的静息电位在-90mv左右。胞内处于内负外正。2、细胞膜内外的电位变化电位变化越大，离子通道开放的越多。血K+↓细胞内外[K+]比↑静息电位↑(负值↑)静息电位与阈电位差↑兴奋性↓机制超极化阻滞(hyperpolarizedblocking)因静息电位与阈电位距离增大而使神经肌肉兴奋性降低的现象。[K+]e↓[K+]i/[K+]e↑静息电位↑静息电位与阈电位间的差距↑超极化阻滞兴奋性↓肌无力、麻痹急性低钾血症胞内钾缓慢入胞外[K+]i/[K+]e变化不大静息电位正常兴奋性不变慢性低钾血症表现(manifestations)CNS：萎靡、倦怠、嗜睡骨骼肌：四肢无力软瘫，呼吸肌麻痹胃肠道平滑肌：食欲不振、腹胀、麻痹性肠梗阻2.对心脏的影响(effectsontheheart)心肌：心肌四性、心电图血[K+]↓→膜对K+通透性↓→K+外流↓→静息电位负值↓↓0期Na+内流↓↓0期除极化↓4期自动去极化↑↓2期Ca2+内流抑制↓兴奋-收缩耦联↑2期进入细胞Ca2+内流↑→兴奋性↑→传导性↓自律性↑收缩性↑急性低钾血症对心肌电生理特性的影响◣心肌兴奋性◣心肌传导性◣心肌自律性◣心肌收缩性先后2.对心脏的影响：心律失常（1）对心肌兴奋性的影响。急性低钾血症心肌细胞膜钾通透性↓钾外流↓Em负值↓Em-Et差值↓兴奋所需的阈刺激↓兴奋性↑（2）对心肌传导性的影响低血钾Em负值变小０期除极速度减慢传导性降低０期除极幅度降低（3）对心肌自律性的影响低钾心肌细胞膜钾通透性↓舒张中期钾外流减慢钠内流相对加速4期自动除极化加速自律性提高低钾血症对心脏的危害•心律失常•对洋地黄毒性的敏感性增加低钾心电图的改变+300-30-60-9001234PQRSTP波：增宽；QRS波：增宽，幅小；ST段：压低，缩短；T波：增宽，低平；U波：明显增高。（3）对肾功能的影响（4）对酸碱平衡的影响集合管对ADH反应性降低多尿（polyuria)低血钾碱中毒血浆上皮管腔RBC尿K+↓K+H+↑H+K+↓H+↓碱中毒K+↓H+↑Na+Na+酸性尿反常性酸性尿（三）防治原则1.治疗原发病，恢复饮食和肾功能。2.补钾首选口服补钾3.积极治疗并发症。原则是：1）见尿补钾：尿量30ml/小时2）途径：最好口服，如不能口服或遇紧急情况则静滴，且必须尿量≥500ml3）剂型：低钾血症均可用KCl，如低钾血症伴酸中毒则可用KHCO3，补钾纠酸4）剂量：视缺钾程度而定，应定时测血钾浓度，在心电监护下进行。5）滴速：钾浓度在20～40mmol/L为宜，滴速控制在10～20mmol/小时6）补钾勿操之过急，补入的钾进入细胞内达到分布平衡，有时需4-6日，严重慢性缺钾患者有时需补钾10～15日以上。二、高钾血症定义：血浆钾浓度高于5.5mmol/L。（一）原因和机制1.钾排出减少：主要是肾脏（1）急性肾衰少尿期、慢性肾衰晚期，GFR↓（2）盐皮质激素缺乏:（Addison病）（3）长期用潴钾类利尿剂（安体舒通）。抗醛固酮利尿剂2.细胞内钾转移到细胞外（1）急性酸中毒（2）缺氧缺氧ATP↓细胞膜钠泵障碍K+进入细胞↓高钾细胞内钾释放入血酸中毒细胞坏死（3）组织分解，如溶血、挤压综合症。（4）高钾血症型周期性麻痹，遗传性疾病（5）糖尿病，胰岛素不足、酮症酸中毒（6）药物的使用，β受体阻断剂、洋地黄中毒，阻碍钠钾泵3.假性高钾血症4.钾摄入过多K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+cell肾消化道食物体钾ECFICF血钾3.5-5.5mmol/L钾160mmol/LK+体钾90%多摄多排少摄少排不摄也排ECFICF血钾消化道食物肾K+（二）对机体的影响1.对肌肉组织的影响（1）急性高钾血症轻度高钾[K+]e-[K+]i差变小Ｋ+外流↓Em↓神经肌肉兴奋性↑手足感觉异常、疼痛、膝健反射亢进、轻度肌肉震颤除极化阻滞(depolarizedblocking)静息电位等于或低于阈电位使细胞兴奋性降低的现象。严重高钾Em显著↓钠通道失活神经肌肉兴奋性反而降低肌肉无力、膝键反射减弱，甚至出现呼吸肌麻痹（2）慢性高钾血症[K+]i也升高[K+]i／[K+]e变化不明显兴奋性无明显改变血[K+]↑→细胞内外[K+]差↓→静息电位↓→与阈电位距离↓→兴奋性↑↘低于阈电位→兴奋性↓0期Na+内流↓→0期除极化↓→传导性↓膜对K+通透性↑↓4期K+外流↑→自动除极化↓→自律性↓2期复极Ca2+内流↓收缩性↓2.对心脏的影响主要危害：引起室颤和心跳停止。（1）对心肌兴奋性的影响轻度（5.5-7.0）：血钾迅速轻度升高，心肌兴奋性升高；严重(7.0-9.0)：血钾迅速显著升高，心肌兴奋性降低或消失。心电图：T波狭窄高耸（复极化3期加速），QT间期缩短。（2）对心肌传导性的影响高钾静息电位负值↑０期除极幅度小、速度慢传导性↓心电图：P波低、增宽或消失，PR间期延长，R波降低，QRS波增宽。（3）对心肌自律性的影响高钾Em负值↑心肌细胞膜对钾的通透性↑钾外流加速Na+内流相对减慢４期快反应细胞自动除极↓自律性↓3.高钾血症对酸碱平衡的影响：代谢性酸中毒反常性碱性尿高钾血症引起酸中毒时，由于肾小管排H+减少，尿液呈碱性，称为反常性碱性尿。血浆上皮管腔RBC尿K+↑K+H+↓H+K+↑H+↑酸中毒K+↑H+↓Na+Na+碱性尿反常性碱性尿高钾心电图特征：(1)Ｔ波高尖：3相钾外向电流加速所致，在早期即可出现(2)P波和QRS波幅降低，间期增宽，S波加深：传导性下降所致(3)多种类型的心律失常：自律性↓→窦性心动过缓，传导性↓→各种类型的传导阻滞：房室、房内、室内传导阻滞等，折返激动→室颤，心室停搏于舒张期1098753.53.02.5血钾浓度(mmol/L)normal高钾血症低钾血症（三）防治原则1.防治原发病2.降低血钾（1）注射葡萄糖和胰岛素（2）应用碳酸氢钠（3）使钾排出体外阳离子交换树脂、腹膜透析、血液透析3.拮抗钾的毒性：钙剂、钠盐提高PH拮抗K＋