Φυσιολογία καλίου Κώστας Μαυροματίδης Νεφρολόγος

Κάλιο e

Το Κ+ είναι το κύριο ενδοκυττάριο κατιόν και οι ιστοί που κυρίως προσβάλλονται από τις διαταραχές του είναι οι ηλεκτρικά ενεργείς (μύες, καρδιά, νεύρα)

Κάλιο οργανισμού Το 80% του ενδοκυττάριου Κ+ βρίσκεται στους μύες Ο οργανισμός περιέχει 50-55 mEq/kgΣΒ K+ Το 0,4% του Κ+ αυτού (15 mEq) βρίσκεται στον ορό Περιεκτικότητα ενδοκυττάριου Κ+ σε άνδρα βάρους 60 kg = 60 x 0,58 x 2/3 x 150 = 3480 mEq Περιεκτικότητα εξωκυττάριου Κ+ σε άνδρα 60 kg = 60 x 0,58 x 1/3 x 4,5 = 52 mEq Το 80% του ενδοκυττάριου Κ+ βρίσκεται στους μύες Youn et al, Annu Rev Physiol 2009; 71: 381-401 Αποτελεί το 0,2% του οργανισμού (140 g περίπου) Youn et al, Annu Rev Physiol 2009; 71: 381-401

Επίπεδα - Κατανομή Κ+

Κατανομή Κ+ ΕΞΥ 2% 52 mEq ΕΔΥ 98% 3480 mEq

Κατανομή Κ+ Μετά τη λήψη του η ανακατανομή του Κ+ μεταξύ εξωκυττάριου και ενδοκυττάριου χώρου αποτελεί την πρώτη γραμμή προστασίας έναντι των μεταβολών του στον ορό

Κατανομή Κ+ τροφής Το Κ+ που εισέρχεται στον οργανισμό με την τροφή με τη βοήθεια της ινσουλίνης και των κατεχολαμινών εισέρχεται κυρίως στα μυοκύτταρα (ΑΝΑΚΑΤΑΝΟΜΗ), έτσι ώστε στη συνέχεια οι νεφροί με μία σχετική καθυστέρηση, θα μπορέσουν να το αποβάλλουν (ΑΠΟΒΟΛΗ) Foley et al, Biochemistry 2011; 50: 3048-3061 Ho, Clin J Am Soc Nephrol 2011; 6: 1513-1516

Ρύθμιση του Κ+ του εξωκυττάριου χώρου ΑΠΟΒΟΛΗ Αγγειοτενσίνη-ΙΙ ΑΝΑΚΑΤΑΝΟΜΗ ΕΞΚ Κ+ Αλδοστερόνη Ινσουλίνη Μυοκύτταρο Κ+ Na+ Κ+ β-αδρενεργική δράση κατεχολαμινών (+θυροξίνης) Θεμέλιο κύτταρο φλοιικού αθροιστικού σωληναρίου Απέκκριση Gennari 1997

Βασικοί μηχανισμοί ανακατανομής Λειτουργία της Na+-Κ+-ATPάσης Επίδραση της διαρροής

Λειτουργία της Na+-Κ+-ATPάσης και παράγοντες που την επηρεάζουν

Na+-Κ+-ATPάση Μεταφέρει το Κ+ από τον εξωκυττάριο στον ενδοκυττάριο χώρο, με δαπάνη ενέργειας, κόντρα σε μία κλίση που υπάρχει γι’ αυτό

Na+-Κ+-ATPάση Δημιουργεί αρνητικό φορτίο στον ενδοκυττάριο χώρο (εξάγει 3Na+ και εισάγει 2Κ+) και συντελεί στη δημιουργία του δυναμικού ηρεμίας 2K+ Εξωκυττάρια Κυτταρική μεμβράνη Na+-K+-ATPάση Ενδοκυττάρια 3 Na+ ADP ATP

Na+-K+-ATPάση Η μέγιστη απόδοση της Na+-K+-ATPάσης στα κύτταρα είναι 8000 είσοδοι Κ+ και έξοδοι Na+/min Οι σκελετικούς μύες με την αντλία αυτή προσλαμβάνουν 134 mEq Κ+/min Επειδή όμως ο εξωκυττάριος όγκος υγρών περιέχει περίπου 60 mEq K+ Το συνολικό Κ+ του εξωκυττάριου χώρου ανταλλάσσεται κάθε ~30 sec Cheng et al, Semin Nephrol 2013; 33(3): 237-247

β2-αδρενεργικός υποδοχέας (αδρεναλίνη) + Θυροξίνη + Ινσουλίνη Οι κύριες ορμόνες που αυξάνουν τη δραστηριότητα της Na+-K+-ATPάσης είναι οι β2-διεγέρτες, η ινσουλίνη και η θυροξίνη

Κ+ Ορμονική ρύθμιση της ομοιόστασης του Κ+ Αδρεναλίνη β2-ύποδοχείς (σκελετικοί μύες) Ινσουλίνη (ήπαρ, σκελετικοί μύες) Κ+ Κ+ Κ+ Κ+ Θυροξίνη (σχεδόν όλα τα κύτταρα) Αλδοστερόνη (σκελετικοί μύες) Κ+

Na+-Κ+-ATPάση (υπερκαλιαιμία, ένδεια ATP) Η υπερκαλιαιμία αυξάνει τη δραστηριότητα της Na+-K+-ATPάσης Η ένδεια ATP μειώνει τη δραστηριότητα της Na+-K+-ATPάσης

Η δράση της ινσουλίνης και των κατεχολαμινών (αλλά και της θυροξίνης) στη Na+-K+-ATPάση είναι αθροιστική, αφού την επηρεάζουν με διαφορετικό μηχανισμό Li & Sperelakis, J Cell Physiol 1993; 157: 631-636

Ρύθμιση καλίου (ινσουλίνη) Όταν το Κ+ του ορού αυξηθεί στην πυλαία κυκλοφορία μόνο κατά λίγα δέκατα του mEq, διεγείρεται η παγκρεατική έκκριση ινσουλίνης, σε μία προσπάθεια να αποτραπεί η υπερκαλιαιμία Guyton & Hall, Textbook of Medical Physiology 2000; 337 Henquin, Diabetes 2000; 49(11): 1751-1760 Έτσι η μεταγευματική έκκριση ινσουλίνης εκτός από το σάκχαρο, ρυθμίζει και την κατανομή του Κ+, μέχρι οι νεφροί να αναλάβουν την αποβολή του Hoskote et al, JAPI 2008; 56: 685-693 Palmer, CJASN 2015; 10(6): 1050-1060

Na+-Κ+-ATPάση (ινσουλίνη) Επειδή η κύρια πηγή Κ+ είναι η δίαιτα (που συνήθως περιέχει υδατάνθρακες), μπορεί να εξαχθεί το συμπέρασμα ότι η ινσουλίνη ενεργοποιεί τη Na+-K+-ATPάση Epstein & Lifschitz, Kidney Int (Suppl) 2016; 6: 7-15 Πράγματι η ινσουλίνη προωθεί τη μετακίνηση του Κ+ μέσα στα ηπατοκύτταρα και τα σκελετικά μυοκύτταρα για σύνθεση γλυκογόνου, διαμέσου ενεργοποίησης της Na+-K+-ATPάσης

Κατεχολαμίνες και Κ+ Οι β2-υποδοχείς προάγουν την είσοδο του Κ+ ενδοκυττάρια (ηπατοκύτταρα, μυοκύτταρα), σε απάντηση στην υπερκαλιαιμία και οι α-υποδοχείς μειώνουν την είσοδο του Κ+ στα κύτταρα Ho et al, 2007

Κατεχολαμίνες και Κ+ Προσοχή!!! ….ο β-αποκλεισμός περιορίζει, αλλά δεν αποκλείει την είσοδο του Κ+ στον ενδοκυττάριο χώρο μετά από φόρτιση με Κ+

Επίδραση της διαρροής Ο όρος «διαρροή» δείχνει τη μετακίνηση του Κ+ με βάση την υπάρχουσα κλίση από τον ενδοκυττάριο στον εξωκυττάριο χώρο, χωρίς τη δαπάνη ενέργειας Η διαρροή τείνει να μειώσει το ενδοκυττάριο Κ+ Όταν η κυτταρική μεμβράνη έχει υποστεί βλάβη, η διαπερατότητά της για το Κ+ αυξάνει, οπότε περισσότερο Κ+ μετακινείται από τον ενδοκυττάριο χώρο προς τον εξωκυττάριο

Διακυτταρική μετακίνηση Κ+ (υπερωσμωτικότητα) Η αυξημένη ωσμωτικότητα του εξωκυττάριου χώρου →οδηγεί σε μετακίνηση H2O από τον ενδοκυττάριο προς τον εξωκυττάριο → οπότε αυξάνει το ενδοκυττάριο K+→ και τότε αυτό μετακινείται έξω από τα κύτταρα διαμέσου των καναλιών του Κ+ →με αποτέλεσμα να αυξάνει το εξωκυττάριο Κ+

Κ+ ΕΞΧ Κ+ Κ+ Κ+ Κ+ Κ+ Κ+ Κ+ Κ+ Κ+ Κ+ Κ+ Κ+ ΕΔΧ Κ+ Κ+ Κ+ Η2Ο

Διακυτταρική μετακίνηση Κ+ (αλκάλωση) Αλκάλωση HCO3- HCO3- Η+ Λευκώματα- ATP- CI- Κ+ CI- HCO3- HCO3- ADP- Σε αλκάλωση Η+ εγκαταλείπουν τον ενδοκυττάριο χώρο, σε μία προσπάθεια διόρθωσης της οξεοβασικής διαταραχής Αυτό οδηγεί σε περίσσεια των ανιόντων στον ενδοκυττάριο χώρο Επειδή το Κ+ είναι το κύριο κατιόν του ενδοκυττάριου χώρου, αυτό εισέρχεται ενδοκυττάρια για αντικατάσταση του Η+ που εξήλθε για διατήρηση της ηλεκτρικής ουδετερότητας

Κάλιο και οξέωση Η οξέωση επηρεάζει τη μετακίνηση του Κ+ με κατεύθυνση την έξοδο από τα κύτταρα Μείωση του pH κατά 0,1 αυξάνει το εξωκυττάριο Κ+ κατά 0,6 mEq/L Η+ Οξέωση Κ+

Κάλιο και αναβολισμός Η κυτταρική πρόσληψη του Κ+ ευοδώνεται σε καταστάσεις αναβολισμού

Πρόσληψη - Αποβολή Κ+

Το 90-95% του προσλαμβανόμενου Κ+ με την τροφή απορροφάται από το έντερο Ωστόσο το Κ+ ενός γεύματος σπάνια μπορεί να αυξήσει το Κ+ του ορού κατά >0,5 mEq/L Rabinowitz et al, Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 1988; 254: R357-R380

Πρόσληψη καλίου Προσλαμβάνονται καθημερινά από τα ενήλικα άτομα 3400 mg Κ+ (~85 mEq) Οι φυτοφάγοι (vegeterian) προσλαμβάνουν καθημερινά 8000-11000 mg K+ (~200-250 mEq) Cohn et al, Arch Intern Med 2000; 160: 2429-2436 Η ελάχιστη ημερήσια πρόσληψη Κ+ πρέπει να είναι 1600-2000 mg (~40-50 mEq)

Προσλαμβανόμενο Κ+ (100 mEq/24ωρο) Εξωκυττάριο Ενδοκυττάριο Κ+ 63 mEq Άτομο βάρους 70 kg Εξωκυττάριο Ενδοκυττάριο Κ+ 4,5 mEq/L X 14 L 140 mEq/L X 28 L Κ+ 63 mEq 3920 mEq Αποβαλλόμενο Ούρα = 92 mEq/24ωρο Κόπρανα = 8 mEq/24ωρο

Αυτό οφείλεται στην ταχεία πρόσληψή του από τους σκελετικούς μύες και στη διέγερση της νεφρικής αποβολής του από υποδοχείς του εντέρου (πριν αυξηθεί το Κ+ στον ορό) Youn & MacDonough, Annu Rev Physiol 2009; 71: 381-410

Αποβολή Κ+

Εντερική ρύθμιση αποβολής Κ+

Αποβολή καλίου τροφών Από μελέτες σε πειραματόζωα διαπιστώθηκε ότι το φορτίο Κ+ από το στόμα οδηγεί σε ΑΜΕΣΗ καλιούρηση, όμως η αλδοστερόνη, η βαζοπρεσσίνη, πεπτίδια όπως το γλουκαγόνο, η γλυανυλίνη, η ουρογουανυλίνη και άλλες ουσίες δεν φαίνεται να ευθύνονται για την αντίδραση αυτή Wright & Giebisch, 1992 Palmer et al, J Gen Physiol 1994; 104: 693-710 Oh et al, Am J Physiol Regul Integr Physiol 2011; 301: R421-R429

Αποβολή καλίου τροφών Φαίνεται ότι το διαιτητικό Κ+ διαμέσου σπλαχνικού αισθητήρα, δίνει σήμα για νεφρική αποβολή Κ+, ανεξάρτητα από τη μεταβολή του Κ+ στο πλάσμα Youn, Semin Nephrol 2013; 33: 248-256 Η καλιουρητική απάντηση σ’ ένα φορτίο Κ+ είναι μεγαλύτερη όταν αυτό δίδεται ως γεύμα, σε σύγκριση με τη χορήγησή του ενδοφλέβια Oh et al, Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2011; 301: R421-R429

Αποβολή καλίου τροφών Τελικά επειδή η από του στόματος πρόσληψη Κ+ φαίνεται να προκαλεί αξιόλογη καλιούρηση, οι ερευνητές θεωρούν ότι υπάρχουν υποδοχείς του Κ+ στο έντερο, την ηπατική και πυλαία φλέβα ή και στο ήπαρ Rabinowitz, Kidney Int 1996; 49: 1738-1742 Greenlee et al, Ann Intern Med 2009; 150: 619-625

Ρύθμιση πρόσω τροφοδότησης Παλίνδρομη ρύθμιση Ρύθμιση πρόσω τροφοδότησης  πρόσληψη Κ+ Πρόσληψη Κ+  Κ+ πλάσματος Ηπατοπυλαίος αισθητήρας Αισθητήρας εντέρου Φλοιός επινεφριδίων ΚΝΣ  αλδοστερόνης πλάσματος Νεφρική έκκριση Κ+ Νεφρική έκκριση Κ+ Greenlee et al, Ann Intern Med 2009; 150: 619-625

 Κ+ ΕΧΞ Χαμηλό Υψηλό Χαμηλό Υψηλό Παλίνδρομος έλεγχος Πρόσληψη Κ+ Απέκκριση Κ+ Κ+ ΕΞΧ Έλεγχος πρόσω τροφοδότησης Αισθητήρες εντέρου Χαμηλό Υψηλό Πρόσληψη Κ+ Απέκκριση Κ+ Κ+ ΕΞΧ

Ρύθμιση πρόσω τροφοδότησης Ταχεία χορήγηση σε πρόβατα (επί 1 ώρα) γεύματος με Κ+ οδηγεί σε αύξηση του αποβαλλόμενου Κ+ δια των νεφρών, πριν ακόμη αυξηθεί η συγκέντρωσή του στο πλάσμα Rabinowitz et al, Am J Physiol 1998; 254: R357-R380 Λήψη από ανθρώπους αλάτων Κ+, προάγει την αποβολή του στα ούρα μέσα σε 20 min, πριν αυξηθεί η συγκέντρωσή του στο πλάσμα Caló et al, Nephron 1995; 69: 253-258

Ρύθμιση πρόσω τροφοδότησης Το γεγονός αυτό παρέχει ισχυρές ενδείξεις ότι ο αισθητήρας σ’ αυτή την προς τα πρόσω τροφοδότηση βρίσκεται στο έντερο Morita et al, Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2000; 278: R1134-R1139 Αν και παίζουν ρόλο μηχανικοί παράγοντες στην αντίληψη παρουσίας του Κ+ στο έντερο, το πως αυτοί δίνουν το σινιάλο της καλιούρησης δεν έχει εξακριβωθεί Morita et al, Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2000; 278: R1134-R1149

Χορήγηση από το στόμα KCI Γεύμα +KCI Γεύμα Κάλιο ορού (mEq/L) Χρόνος (min) Preston et al, Kidney Int 2015; 88: 1383-1391

Αλδοστερόνη πλάσματος (ng/ml) Χορήγηση από το στόμα KCI Γεύμα +KCI Γεύμα Αλδοστερόνη πλάσματος (ng/ml) Χρόνος (min) Preston et al, Kidney Int 2015; 88: 1383–1391

Χορήγηση από το στόμα KCI Γεύμα +KCI Γεύμα Ινσουλίνη πλάσματος (μIU/ml) Χρόνος (min) Preston et al, Kidney Int 2015; 88: 1383–1391

Χορήγηση από το στόμα Hoorn & Zietse, Kidney Int 2015; 88: 1230-1232

Νεφρική αποβολή καλίου (σε επινεφριδεκτομή) Αυτό επιβεβαιώθηκε και στα επινεφριδεκτομηθέντα πειραματόζωα, τα οποία όταν βρίσκονταν σε δίαιτα υψηλού Κ+, διατήρησαν μία αυξημένη νεφρική αποβολή Stanton et al, J Clin Invest 1987; 79: 198-206

Νεφρική ρύθμιση αποβολής Κ+

Νεφρική αποβολή Κ+ Φυσιολογικά οι νεφροί έχουν την ικανότητα να αποβάλουν 500-700 mEq Κ+/24ωρο (10 mEq/kgΣΒ/24ωρο)

Παράγοντες που επηρεάζουν την αποβολή του Κ+

Νεφρική αποβολή Κ+ Παράμετρος Αποτέλεσμα Αύξηση νεφρικής ροής διηθήματος Καλιουρία Αύξηση CI- διηθήματος (άπω) Μείωση αποβολής Κ+ Αύξηση Na+ διηθήματος Αύξηση HCO3- στο άπω Μη απορροφήσιμα ανιόντα (κετονοσώματα, θειική ρίζα) Καλιουρία (ευνοϊκό διεπιθηλιακό δυναμικό) Αλδοστερόνη DeFronzo et al 1980; 238: E421-E427 Adrogue & Madias 1981; 71: 456-467 Perez & Oster, Nephron 1981; 27: 233-243 Clausen & Everts, Kidney Int 1989; 35: 1-13 Ahmed & Weisberg, Semin Dial 2001; 14: 348-356

Νεφρική αποβολή Κ+ Η αυξημένη προσφορά Na+ από τα διουρητικά που δρουν πριν το άπω σωληνάριο προκαλεί υποκαλιαιμία Wingo, Am J Physiol 1989; 256: F306-F313

Νεφρική ρύθμιση Κ+ (προσφορά Na+ και Η2Ο)

Απέκκριση Κ+ σχετιζόμενη με την επαναρρόφηση του Na+ Ελεύθερη επιφάνεια Μη ελεύθερη επιφάνεια ΑΕΣ Na+ - K+

Ρόλος της πρόσληψης Na+ και της αλδοστερόνης στην αποβολή του Κ+ 5xALD Φυσ. ALD Έκκριση K+ (mEq/24ωρο/kgΣΒ) 0,4xALD K+ πλάσματος (mEq/L) K+ πλάσματος (mEq/L) Young et al, Am J Physiol 246; F772-F778 Zhou et al, Am J Physiol 266; C809-C824

Νεφρική αποβολή Κ+ και αλκάλωση Αυξημένη αποβολή (έκκριση) Κ+ συμβαίνει σε μεταβολική αλκάλωση, εξαιτίας του ότι μεγάλες ποσότητες HCO3- φτάνουν στα άπω σωληνάρια (επειδή παρασέρνουν Na+ και τα HCO3- στα άπω σωληνάρια επαναρροφώνται δύσκολα)

Μεταβολή Κ+ πλάσματος (mEq/L) Διάρκεια έγχυσης HCO3- (min)

Αποβαλλόμενο Κ+ ανάλογα με το ανιόν του άπω σωληναρίου Διττανθρακικά Θειική ρίζα Χλώριο Οξικά Καθαρή έκκριση Κ+ (nmol/cm2/sec)

Νεφρική αποβολή Κ+ και ροή διηθήματος στα άπω σωληνάρια Αύξηση της άπω ροής των ούρων, αυξάνει την απέκκριση του Κ+ Η αυξημένη ροή αραιώνει το Κ+ του διηθήματος και με τον τρόπο αυτό αυξάνει την κλίση απέκκρισης του Κ+ Η αυξημένη ροή του διηθήματος επίσης προσφέρει περισσότερο Na+ στο άπω σωληνάριο για ανταλλαγή με Κ+

Ροή διηθήματος στα άπω σωληνάρια και έκκριση Κ+ Χαμηλή ροή Κ+ Κ+ Κ+ Πυκνότητα Κ+ Αυξημένη ροή Κ+ Κ+ Κ+ Κ+ Πυκνότητα Κ+

(αθροιστικό σωληνάριο) (αθροιστικό σωληνάριο) Υπογκαιμία και έκκριση του Κ+ Μεταβολές στην έκκριση του Κ+ πιθανά ελαχιστοποιούνται εξαιτίας αντίθετων επιδράσεων της αλδοστερόνης και της σωληναριακής ροής (ρυθμός) πάνω στην έκκριση του Κ+ ΕΞΟΥ  Επαναρρόφηση Na+ (εγγύς σωληνάριο)  Αλδοστερόνης Έκκριση Κ+ (αθροιστικό σωληνάριο) Σωληναριακή ροή  Επαναρρόφηση (αθροιστικό σωληνάριο) ΕΞΟΥ=εξωκυττάριος όγκος υγρών Stanton & Giebisch 1992

Υπογκαιμία από διουρητικά και έκκριση Κ+ Η έκκριση του K+ διεγείρεται από τη συνεργική επίδραση του αυξημένου ρυθμού ροής των ούρων και αυξημένων επιπέδων της αλδοστερόνης ΕΞΟΥ  Επαναρρόφηση Na+ (εγγύς, αγκύλη, άπω)  Αλδοστερόνης Έκκριση Κ+ (αθροιστικό σωληνάριο)  Σωληναριακή ροή  Επαναρρόφηση (αθροιστικό σωληνάριο)

ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΑ Αποβολή Κ+ (ούρα) ~5-10 mEq/L Πρόσληψη 100 mEq/24ωρο Εάν δεν υπάρχει καμία πρόσληψη Κ+, οι νεφροί εξακολουθούν να αποβάλλουν μία μικρή ποσότητα Κ+ ΕΞΥ 63mEq (2%) ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΑ Κόπρανα 8 mEq/24ωρο Ούρα 92 mEq/24ωρο ~5-10 mEq/L

Σωληνάρια και αποβολή Κ+

Στην αγκύλη του Henle αυτή γίνεται διακυτταρικά αλλά και παρακυτταρικά Στο εγγύς σωληνάριο οι παράγοντες που επηρεάζουν την επαναρρόφηση του Κ+ είναι παρόμοιοι μ’ εκείνους που επηρεάζουν την επαναρρόφηση του Na+ και του Η2Ο (παρακυτταρικά) Στην αγκύλη του Henle αυτή γίνεται διακυτταρικά αλλά και παρακυτταρικά Malnic et al, Am J Physiol 1964; 206: 674-686 Giebisch 1979 Giebisch 1987

ΑΥΛΟΣ Εγγύς σωληνάριο AIMA ΑΥΛΟΣ Αγκύλη Henle AIMA Παρακυτταρική διάχυση Δυναμικό (+) αυλού Παρακυτταρική διάχυση Στα εγγύς σωληνάρια η επαναρρόφηση του Κ+ επιτυγχάνεται κυρίως παρακυτταρικά (επαναρρόφηση διαλύτη μαζί με διαλυμένη ουσία-solvent drug mechanism) Στην αγκύλη του Henle η επαναρρόφηση του Κ+ γίνεται με την Na+-2CI--K+-ATPάση (διακυτταρικά) αλλά και παρακυτταρικά

Θεμέλια κύτταρα Οι σημαντικότεροι παράγοντες που διεγείρουν την έκκριση του Κ+ από τα θεμέλια κύτταρα είναι: Η αυξημένη του συγκέντρωση στον ενδοκυττάριο χώρο Τα αυξημένα επίπεδα αλδοστερόνης (ROMK) και Η αυξημένη ροή του διηθήματος (Maxi-K+)

Άπω σωληνάριο (αρχικό και απώτερο τμήμα) ΑΥΛΟΣ AIMA Στα άπω σωληνάρια (θεμέλια κύτταρα) υπάρχει ηλεκτρογενετική έκκριση Κ+ (η αλδοστερόνη διεγείρει την επαναρρόφηση Na+ στη μη ελεύθερη επιφάνεια (3Na+-2K+), οπότε από τα κανάλια ROMK εξέρχεται Κ+ για διατήρηση της ηλεκτρικής ουδετερότητας -

Σε υποκαλιαιμία η νεφρική αποβολή Κ+ από τα κανάλια ROMK μειώνεται Ενώ υπάρχουν κανάλια Κ+ τόσο στη μη ελεύθερη, όσο και στην ελεύθερη επιφάνεια των σωληναριακών κυττάρων, το Κ+ λόγω ηλεκτροχημικής κλίσης προτιμά να βγει από τα κύτταρα από την ελεύθερη επιφάνεια Welling, Semin Nephrol 2013; 33(3): 215-228 Σε υποκαλιαιμία η νεφρική αποβολή Κ+ από τα κανάλια ROMK μειώνεται Epstein & Lifschitz, Kidney Int (Suppl) 2016; 6: 7-15

Φλοιικά αθροιστικά (θεμέλια) κύτταρα Στα φλοιικά αθροιστικά σωληναριακά κύτταρα εκτός από τη δράση της αλδοστερόνης (ROMK) υπάρχει και αυτή που διεγείρεται από την προσφορά Na+ και τη ροή του διηθήματος (Maxi-K+) (αυτό επιτυγχάνεται μέσω μείωσης της συγκέντρωσης του Κ+ στο διήθημα, λ.χ. εξαιτίας αύξηση της ροής του διηθήματος) ΑΥΛΟΣ Φλοιικά αθροιστικά (θεμέλια) κύτταρα AIMA - φορτίο αυλού K+ K+ Τα κανάλια ROMK αυξάνουν στην ελεύθερη επιφάνεια σε αύξηση της αλδοστερόνης επί διαιτητικής αύξησης του Κ+, όχι όμως και σε υπεραλδοστερονισμό από υπογκαιμία Palmer & Frindt, Am J Physiol Renal Physiol 2007; 292: F966-F973 Epstein & Lifschitz, Kidney Int(Suppl) 2016; 6: 7-15

Τα θεμέλια κύτταρα ευθύνονται κυρίως για την αποβολή του καθημερινά προσλαμβανόμενου Κ+ Epstein & Lifschitz, Kidney Int (Suppl) 2016; 6: 7-15

- Ελεύθερη επιφάνεια Μη ελεύθερη επιφάνεια K Εγγύς σωληνάριο Παχύ ανιόν σκέλος ROMK Θεμέλιο κύτταρο - K Θεμέλιο κύτταρο Maxi-K+

Αλδοστερόνη και Κ+

Αλδοστερόνη και Κ+ Το αυξημένο Κ+ του πλάσματος επιδρά απ’ ευθείας στο φλοιό των επινεφριδίων και διεγείρει την έκκριση της αλδοστερόνης Palmer & Frindt, Kidney Int 2000; 57: 1324-1328

Απάντηση οργανισμού σε φορτίο Κ+ Κ+ ούρων και Αλδοστερόνη ορού Κ+ ορού (mEq/L) Φυσιολογικά 1η Ημέρα 2η Ημέρα 20η Ημέρα

Σε κάθε νεφρική απώλεια Κ+, πρέπει να προσδιορίζεται αν αυτή οφείλεται σε αύξηση των επιπέδων των αλατοκορτικοειδών ή σε αύξηση της προσφοράς Νa+ στα άπω σωληνάρια

Δράσεις της αλδοστερόνης που επηρεάζουν την απέκκριση του Κ+ Αυξάνει την ενδοκυττάρια συγκέντρωση του Κ+ (διεγείρει τη Na+-K+-ATPάση) Διεγείρει την επαναρρόφηση του Na+ στην αυλική επιφάνεια της μεμβράνης (αυξάνει τα κανάλια Na+), η οποία αυξάνει την ηλεκτραρνητικότητα του αυλού Αυτό αυξάνει την διαπερατότητά της στο Κ+ (ROMK) Stokes, Kidney Int 1985; 28: 640-645

Έκκριση Κ+ στον άπω νεφρώνα Αλδοστερόνη Προσφορά Na+ 3Na+ Εκπόλωση - 2Κ+ Κ+ Ούρα Αίμα Huang & Kuo, JASN 2007; 18: 2649-2652

Γαστρεντερική - Δερματική αποβολή Κ+

Απώλειες Κ+ για του γαστρεντερικού (τα γαστρικά υγρά είναι πλούσια σε Κ+) Είδος εκκρίματος Κ+ (mEq/L) Γαστρικό υγρό Αυξημένης οξύτητας Χαμηλής οξύτητας 10 25 Χολή Υγρά λεπτού εντέρου 20 Υδαρείς διάρροιες 40

Εντερική αποβολή Κ+ σε ΧΝΝ Η γαστρεντερική αποβολή του Κ+ τρι- ή τετρα-πλασιάζεται σε ασθενείς με ΧΝΝ Mathialaham et al, J Pathol 2005; 206: 46-51

Αποβολή Κ+ με τον ιδρώτα Η απώλεια του K+ με ιδρώτα είναι ασήμαντη (5-10 mEq/L) Αυτό το είδος της απώλειας μπορεί να είναι σημαντικό σε έντονη εφίδρωση

Κυτταρικές λειτουργίες K+

Λειτουργίες του Κ+ Διατηρεί την ωσμωτική ακεραιότητα των κυττάρων Ευθύνεται για την ενδοκυττάρια ΩΠ Διατηρεί την οξεοβασική ισορροπία Διαμέσου της H+-K+-ATPάσης Συμβάλλει στις αντιδράσεις που λαμβάνουν μέρος στα κύτταρα και σχετίζονται με τον: Μεταβολισμό των υδατανθράκων (ενέργεια) Μεταβολισμό των αμινοξέων σε πρωτεΐνες Μεταβολισμό της γλυκόζης σε γλυκογόνο Σχετίζεται με την κυτταρική δραστηριότητα (κυτταρικός πολλαπλασιασμός, κυτταρική αύξηση) Παίζει ρόλο στην ερεθισιμότητα των σκελετικών μυών, της καρδιάς, του εγκεφάλου (+ νεύρων) και των λείων μυικών ινών

Ωσμωτική πίεση Το Κ+ είναι το κύριο ενδοκυττάριο κατιόν, οπότε είναι σημαντικό για τη διατήρηση της ωσμωτικής πίεσης ενδοκυττάρια

Κυτταρικές λειτουργίες και Κ+ Συμπτώματα Το Κ+ επηρεάζει τους μύες και τα νεύρα: Τον καρδιακό ρυθμό και τη συσταλτικότητα (επηρεάζει την καρδιακή παροχή και την ιστική αιμάτωση) Τη μυική λειτουργία (στους σκελετικούς μύες και το διάφραγμα που επηρεάζει την αναπνοή) Στα νευρικά κύτταρα (επηρεάζει τον εγκέφαλο και τους ιστούς) Ρυθμίζει πολλά άλλα όργανα και κύτταρα Ταχυκαρδία, ανακοπή Μυική αδυναμία, Κόπωση, ραβδομυόλυση Αιμωδίες δέρματος, χεριών & ποδιών Χαλαρά παράλυση

Ερεθισιμότητα ινών

Ισοζύγιο Κ+ και κλινικές εκδηλώσεις Η σχέση 3Na+-2K+ δημιουργεί ένα ηλεκτρικό φορτίο στη μεμβράνη. Γι’ αυτό οι επιδράσεις των διαταραχών του Κ+ τείνουν να εκδηλώνονται σε ηλεκτρικά ενεργείς ιστούς Na+ 3Na+ ATPάση 2K+ K+

Κυτταρικές λειτουργίες και Κ+ Ο λόγος ενδοκυττάριου/εξωκυττάριου Κ+ είναι ο κύριος ρυθμιστής του δυναμικού ηρεμίας της μεμβράνης Rastergar & Soleimani, Postgrad Med J 2001; 77: 759-764 Castro & Raij, Semin Nephrol 2013; 33(3): 277-289

Νευρομυική ερεθισιμότητα Η νευρομυική ερεθισιμότητα (διεγερσιμότητα) δείχνει το βαθμό ευκολίας ή δυσκολίας για να ξεκινήσει η διέγερση από ένα ερέθισμα (δυναμικό δράσης) Η ερεθισιμότητα εξαρτάται από την απόσταση μεταξύ του δυναμικού ηρεμίας και του δυναμικού διέγερσης. Όσο μικρότερη είναι αυτή (διαφορά), τόσο μεγαλύτερη είναι η ερεθισιμότητα Αυξημένη ερεθισιμότητα σημαίνει εύκολη έναρξη της διέγερσης

Η ερεθισιμότητα των μεμβρανών εξαρτάται από την διαφορά μεταξύ του δυναμικού ηρεμίας και ουδού διέγερσης Φυσιολογικός ουδός διέγερσης -65 -65 -90 -90 Δυναμικό ηρεμίας Φυσιολογικά Χαμηλό Κ+ Υψηλό K+

Κυτταρικές λειτουργίες και Κ+ Η μείωση των επιπέδων του στον εξωκυττάριο χώρο προκαλεί υπερπόλωση (αύξηση του δυναμικού ηρεμίας), που έχει ως αποτέλεσμα την ανάγκη ισχυρότερου ερεθίσματος για τη διέγερση της μεμβράνης και την αποπόλωση Walmsley & White, Clin Chem 1984; 30: 1406-1408 Halperin & Kamel, Lancet 1998; 352: 135-140

Υπερπόλωση Δηλαδή στην υπερπόλωση το κύτταρο γίνεται όλο και πιο αρνητικά φορτισμένο Αυτή συχνά προκαλείται από εκροή του Κ+ του ή από εισροή Cl- μέσω διαύλων

Ερεθισιμότητα ινών σε υποκαλιαιμία [Κ+ΕΝΔ] Ισότητα Nernst =-61xlog σε Κ+=3 mEq/L [Κ+ΕΞΩ] [Κ+ΕΝΔ] Ισότητα Nernst=-61xlog =-61xlog 142 =-61xlog50,66 = 3 [Κ+ΕΞΩ] =-61x1,7=- 103,7 mV -65 Φυσιολογικός ουδός διέγερσης Φυσιολογικό δυναμικό ηρεμίας -90 Δυναμικό ηρεμίας -103,7 Χαμηλό Κ+

Συμπεράσματα Το 80% του ενδοκυττάριου Κ+ βρίσκεται στους μύες (μόνο το 2% βρίσκεται εξωκυττάρια) Το Κ+ ενός γεύματος σπάνια μπορεί να αυξήσει το Κ+ του ορού κατά >0,5 mEq/L Οι ιστοί που κυρίως προσβάλλονται από τις διαταραχές του Κ+ είναι οι ηλεκτρικά ενεργείς

Συμπεράσματα Οι ορμόνες που αυξάνουν τη δραστηριότητα της Na+-K+-ATPάσης είναι οι β2-διεγέρτες, η ινσουλίνη και η θυροξίνη (δρουν συνεργικά) Το διαιτητικό Κ+ διαμέσου σπλαχνικού αισθητήρα, αποβάλλεται δια των νεφρών, ανεξάρτητα από τη μεταβολή του Κ+ στο πλάσμα και ανεξάρτητα από τα επίπεδα της αλδοστερόνης

Συμπεράσματα Η αυξημένη προσφορά Na+ από τα διουρητικά που δρουν πριν το άπω σωληνάριο προκαλεί υποκαλιαιμία Η υποκαλιαιμία καταστέλλει και η υπερκαλιαιμία διεγείρει την έκκριση της αλδοστερόνης Η σχέση ενδοκυττάριου/εξωκυττάριου Κ+ είναι ο κύριος ρυθμιστής του δυναμικού ηρεμίας της μεμβράνης

Συνεχίζεται…….