Регуляция распределения калия в организме. Гиперкалиемия
а) Регуляция концентрации калия во внеклеточной жидкости и его выделения. Концентрация калия во внеклеточной жидкости в норме благодаря точной регуляции поддерживается на уровне 4,2 мэкв/л, редко изменяясь более чем ±0,3 мэкв/л. Точная регуляция уровня калия во внеклеточной жидкости необходима для многих функций клетки, чувствительность которых к изменениям содержания этого иона крайне высока. Например, увеличение концентрации калия в плазме лишь на 3-4 мэкв/л могут вызвать аритмию, а более высокая концентрация может привести к остановке сердца или фибрилляции.
Особенностью регуляции концентрации калия во внеклеточной жидкости является то, что более 98% общего количества калия в организме содержится в клетках и только 2% — во внеклеточной жидкости. У взрослого человека массой 70 кг в организме содержится 28 л внутриклеточной (40% массы) и 14 л внеклеточной жидкости (20% массы), примерно 3920 мэкв калия находится внутри клеток и только около 59 мэкв — во внеклеточной жидкости (для облегчения понимания просим вас изучить рисунок ниже).
Поступление, распределение в жидких средах и выделение калия из организма
В обычной порции пищи, составляющей часть суточного рациона, содержание калия, как правило, высокое и составляет около 50 мэкв. Ежедневно с пищей в организм поступает от 50 до 200 мэкв калия, поэтому отсутствие возможности быстро удалять из внеклеточной жидкости поступивший калий может приводить к угрожающему жизни состоянию — гиперкалиемии (повышенному содержанию калия в плазме). Аналогично при отсутствии быстрой и соответствующей компенсации небольшая потеря этого иона из внеклеточной жидкости способна вызывать тяжелую гипокалиемию (снижение концентрации калия в плазме).
Поддержание калиевого равновесия первоначально зависит от его выделения почками, поскольку с фекалиями удаляется лишь около 5-10% поступившего в организм калия. Таким образом, для поддержания калиевого равновесия, учитывая значительные колебания в поступлении калия, почкам необходимо быстро и точно выделять этот ион из организма. Это также справедливо для большинства других электролитов.
Регуляция распределения калия между внеклеточным и внутриклеточным пространствами также играет важную роль в его гомеостазе.
Поскольку более 98% калия содержится внутри клеток, они могут выполнять роль центра избыточного поступления во время гиперкалиемии либо источника необходимого калия при гипокалиемии. Таким образом, перераспределение калия между внутри- и внеклеточной жидкостями представляет собой первую «линию обороны», направленную против изменений концентрации калия во внеклеточной жидкости.
б) Регуляция распределения калия в организме. Если весь поступивший с обычной порцией пищи калий не переместится в клетки, то его концентрация во внеклеточной жидкости повысится до летального уровня. Например, если бы весь калий оставался во внеклеточной жидкости, то поступление 40 мэкв/л этого иона в организм (с растительной пищей, богатой калием) должно увеличить его концентрацию в 14 л внеклеточной жидкости до 2,9 мэкв/л. К счастью, большая часть поступившего калия быстро перемещается в клетки, пока почки не смогут вывести избыточное количество этого иона из организма.
В таблице выше приведены некоторые факторы, действие которых способно повлиять на распределение калия между внутри- и внеклеточной жидкостями.
1. Инсулин усиливает поступление калия в клетку. Одним из наиболее важных факторов, которые увеличивают поступление калия в клетку после приема пищи, является инсулин. У больных сахарным диабетом инсулин вырабатывается в недостаточном количестве, поэтому после еды концентрация ионов К+ в плазме возрастет в значительно большей степени, чем в норме. Инъекции инсулина способны оказать помощь в коррекции гиперкалиемии.
2. Альдостерон увеличивает поступление калия в клетку. Повышенное потребление калия также стимулирует секрецию альдостерона, который вызывает увеличение поступления калия в клетку. Избыточная секреция альдостерона (при синдроме Кона) почти неизменно сопровождается гипокалиемией, она частично связана с перемещением калия из внеклеточной жидкости в клетку. И наоборот, у больных с недостаточной секрецией альдостерона (при болезни Аддисона) важным клиническим признаком является гиперкалиемия вследствие накопления калия во внеклеточном пространстве, а также задержки калия почками.
3. Стимуляция бета-адренорецепторов увеличивает поступление калия в клетку. Повышенная секреция катехоламинов, в особенности адреналина, способна вызвать перемещение калия из внеклеточной во внутриклеточную жидкость, что достигается главным образом активацией адренорецепторов. Лечение артериальной гипертонии с помощью блокаторов адренорецепторов, например пропранолола, способствует выходу калия из клеток, что ведет к развитию гиперкалиемии.
4. Нарушения кислотно-щелочного равновесия способны вызывать изменения распределения калия в организме. Метаболический ацидоз увеличивает концентрацию калия вне клетки, частично — за счет выхода этих ионов из клеток, тогда как метаболический алкалоз уменьшает содержание калия во внеклеточной жидкости. Несмотря на то, что механизмы влияния рН на распределение калия в жидких средах до конца не ясны, одним из следствий повышения концентрации ионов водорода будет уменьшение активности АТФ-азы Nа+/К+-насоса, что, в свою очередь, снижает поступление калия в клетку и увеличивает его содержание во внеклеточной жидкости.
5. Лизис клеток приводит к увеличению содержания калия во внеклеточной жидкости. При нарушении целостности клеточных мембран большое количество калия высвобождается во внеклеточное пространство. Массивное повреждение тканей (травма скелетных мышц или гемолиз эритроцитов) могут сопровождаться значительной гиперкалиемией.
6. Гиперкалиемия может быть вызвана высвобождением ионов калия из скелетных мышц при тяжелых физических нагрузках. При продолжительных нагрузках калий выходит из мышечных клеток во внеклеточную жидкость. Развивающаяся гиперкалиемия обычно бывает незначительной, однако приобретает выраженный характер после тяжелых нагрузок у больных, которым проводится лечение р-адре-ноблокаторами, или при недостатке инсулина. В редких случаях после тяжелых физических нагрузок гиперкалиемия может стать настолько выраженной, что вызывает аритмии и внезапную смерть.
7. Повышение осмолярности внеклеточной жидкости вызывает перераспределение калия из клеток во внеклеточную жидкость. Повышение осмолярности внеклеточной жидкости вызывает осмотический поток из клетки. Дегидратация клеток увеличивает концентрацию калия в клетке, способствуя таким образом его выходу во внеклеточную жидкость. Снижение осмолярности внеклеточной жидкости оказывает противоположное действие. При сахарном диабете значительное увеличение глюкозы в плазме повышает ее осмолярность, что вызывает дегидратацию клеток и перемещение калия во внеклеточную жидкость.
