不同腎功能水平下的血鉀代謝

2018-02-07 20:19 來源:丁香園 作者:董辰木
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病例介紹

一個伴有 2 型糖尿病、高血壓的終末期腎病的 55 歲中年患者在腎移植 1 月后出現血鉀升高(5.5 mmol/L)。病人既往 10 年前因菌血癥導致 AKI 時曾出現重度高鉀血癥且接受透析治療,在隨后的病程中,患者因加用腎素血管緊張素阻滯劑后出現高鉀血癥無法耐受此類藥物,患者 CKD 病情進行性進展。病人隨后接受腹膜透析治療,此間血鉀維持在 3.6 到 4.2 mmol/L,患者移植前透析方式更改為血液透析,透析前血鉀維持在 5.5~5.8 mmol/L。

正常的血鉀代謝

這個病人向我們表明了不管急性腎損傷/慢性腎衰竭,還是接受透析的情況下,患者都會經常出現高鉀血癥。我們在此討論腎功能受損是如何影響鉀離子排出,并進一步導致高鉀血癥的。正常腎臟有十分強大的排鉀能力,血鉀攝入增加會導致間質血鉀蓄積從而抑制髓袢升支粗段及近曲小管(影響程度較髓袢升支粗段小)對氯化鈉重吸收減少,從而導致流經遠端腎單位的鈉離子及原尿流速均增加。過多鉀離子攝入可直接作用于遠曲小管可調節原尿的流量及鈉離子濃度。血鉀水平升高會導致遠曲小管起始部 (DCT1) 降低噻嗪敏感的鈉氯共轉運體的活性,因此導致鄰近的醛固酮敏感的遠端腎單位(DCT2 及集合管)原尿流速及鈉離子增加,從而出現電荷介導及流速介導的鉀離子排出增加。同時血鉀的代謝還存在腸道-腎臟反射軸,當鉀離子進入胃部時,可通過此反射軸抑制腎小管鈉氯共轉運體的活性;另外,去年諾貝爾獎獲得者研究的鐘基因也對血鉀代謝存在影響:當白天血鉀攝入做多的時候,鐘基因節律也促使血鉀在白天排出最多。

上述人體腎臟強大的血鉀代謝能力使得史前人類能夠在當時食物含鉀量 4 倍于今日食物含鉀量的情況下仍能保持血鉀水平的正常。富鉀飲食攝入對于人類健康存在許多好處,人類腎臟進化的功能使其為了維持此益處進化出強大的代謝功能以應對高鉀。

急性腎損傷時的血鉀代謝

當 AKI(急性腎損傷)累及遠端腎單位(尤其是合并集合管受累)時,細胞泌鉀功能障礙常會導致高鉀血癥的出現。缺血、毒物損傷等導致的急性腎小管壞死或類似急性間質性腎炎的 AIN 均可導致這一部位受累。在梗阻性腎病中,因為急劇升高的小管管腔壓力破壞遠端腎單位的生理功能導致喪失促鉀外排的電荷動力基礎,因此高鉀血癥在急性尿路梗阻中是一個早期的臨床指標。對于無尿或少尿的患者,因為到達遠端腎單位的鈉離子及水明顯減少,因此無法給遠端腎單位提供足夠的鈉以保證鈉-鉀交換而出現遠端腎單位血鉀外排明顯減少出現高鉀血癥。另外,GFR 的短期急劇下降會限制 AKI 病人血鉀的外排也加劇了高鉀血癥的程度。

與 CKD 病人在出現高鉀血癥前機體還會有足夠的時間還產生代償機制不同,AKI 病人哪怕血鉀有輕度的升高也需要高度重視,因為此時機體無法迅速形成代償機制,這種升高是突然出現且可進行性加重的。橫紋肌溶解導致內源性鉀離子釋放入血及酸中毒時導致的鉀離子細胞外移增加均可加重 AKI 時高鉀血癥。

慢性腎臟病時的血鉀代謝

CKD 的特點就是有效腎單位減少,因此可伴隨具有泌鉀功能的集合管數量減少。因 CKD 病情緩慢進展,因此健存腎單位的遠端腎單位或集合管主細胞代償性增加鉀離子的排泌以維持 CKD 病人血鉀水平的正常。其實這種代償機制與正常人在慢性鉀負荷(或鹽皮質激素活性增加)情況下出現小管基底側增殖折疊、細胞肥大、線粒體數目增加類似:這種生理適應性改變導致小管基底側面積隨之增加,隨之而來的是腎小管上 Na+- K+-ATP 的密度及活性均增加。CKD 時腎單位丟失還會導致流經健存腎單位的鈉離子濃度及原尿流速增加,從而促進健存腎單位的遠曲小管或集合管泌鉀增加。

CKD 病人在 GFR 下降至 15 ml/min 之前,血鉀水平是可以維持在 5.5 mmol/L 的。但是當病人出現少尿、高鉀飲食、組織分解增加、醛固酮分泌減少或醛固酮活性減低等情況時也會出現高鉀血癥。

盡管 CKD 病人可以通過代償機制調節血鉀水平,但是其進一步增加泌鉀的能力有限,而且此部分人群與正常人相比在同等富鉀飲食的情況下血鉀水平容易更高且持續時間更長,因此 CKD 病人仍是高鉀血癥的高危人群。

高鉀血癥還可以是糖尿病伴 CKD 或晚期心力衰竭患者的一個早期發現。糖尿病患者多伴有鹽皮質激素活性降低(多為低腎素-低血管緊張素的早期表現);而晚期心力衰竭時流經遠端的鈉離子濃度減少,且心衰患者多伴有 RAS 阻滯劑的使用。

CKD 病人的高鉀血癥的主要預治措施是限制鉀離子的攝入、應用排鉀利尿劑、糾正代謝性酸中毒及減少或停用影響血鉀分泌的藥物。因為 RAAS 阻滯劑在 CKD、DM、心力衰竭中的心血管保護作用,因此在此部分潛在高鉀血癥病人停用 RAAS 阻滯劑是個治療上的困局;目前耐受性好及效果好且不需要減少/停用 RAAS 阻滯劑的新型鉀離子結合藥物已經上市有望解決這一臨床困境。

血液透析及腹膜透析病人的血鉀代謝

透析可令 ESRD 病人血鉀維持正常。采用透析液鉀離子與血鉀濃度梯度差可有效清除鉀離子,鉀離子可自由通過透析膜,大多數鉀離子都是在透析前 2 h(即濃度梯度最大時)被清除;當血鉀濃度降低,細胞內血鉀外移至細胞外開始受限制導致透析的后半段時間血鉀清除效率明顯下降。因此血糖、胰島素、兒茶酚胺活性、酸堿平衡紊亂等影響血鉀在這細胞內外分布的因素對于血鉀的清除會產生影響。

對于普通維持性血液透析患者而言,每次可清除 80`100 mmol 鉀離子,一周可清除 300 mmol 鉀離子。透析患者的結腸可代償性增加排鉀,通過上調結腸上皮細胞高電導 K+通道、Na+- K+-ATP 泵的表達,每日攝入鉀離子的 35% 可通過結腸排出,因為每周食物中鉀離子水平總是會比透析清除的鉀離子多 100-200 mmol,因此結腸對于血鉀的排泌顯得尤為重要。結腸鉀離子的排泌受鹽皮質激素影響,這就可以解釋為什么在部分無尿的規律透析的病人應用 RAAS 阻滯劑后出現高鉀血癥了。結腸鉀離子的排泌需要在軟便的狀態下實現,因此便秘會影響血鉀的排出。透析病人如果不執行低鉀飲食、透析不充分(包括透析時間短及透析不規律)、或透析通路再循環等情況都是出現高鉀血癥需要考慮的因素。對于還有殘余腎功能的患者,影響血鉀排泌的藥物也是需要考慮的因素。透析病人如果禁食的情況下胰島素分泌減少會繼發出現高鉀血癥,這種情況下可通過輸入糖水+胰島素或單純糖水(非糖尿病患者)以維持血鉀水平。

腹膜透析多不伴高鉀血癥,對于每天使用 10L 腹膜液的 PD 患者,大約有 35~46 mmol 鉀離子被清除。雖然每日攝入血鉀水平遠遠超過此數值,但是明顯的高鉀血癥在 PD 病人中少見,而且約 30% 的病人會出現低鉀血癥。這種情況可能與 PD 的特性相關,具體機制如下:PD 導致結腸排鉀增加,PD 更好的保護殘余腎功能參與到排鉀,PD 液中的葡萄糖強制吸收導致胰島素釋放及富鉀食物的攝入減少等相關。

血液透析或腹膜透析病人的高鉀血癥與機體總鉀離子水平相關性差。不同的研究對于骨骼肌中的鉀離子定量研究發現機體鉀存儲量有正常、升高、或降低等不同的情況,這種矛盾的結果與具體的臨床場景相關。以終末期腎病病人出現嘔吐、大劑量使用利尿劑、或低鉀飲食導致的真性缺鉀為例,因為病人基本上沒有腎功能,因此細胞對鉀離子的轉移是預防此類病人出現高鉀血癥的重要機制,但是細胞膜上的 Na+-K+-ATP 泵在尿毒癥時活性是明顯降低的,從而使鉀離子無法有效轉移至細胞內;有研究證實將尿毒癥患者紅細胞與正常人的血漿孵育或者透析后再觀察,均發現尿毒癥紅細胞的 Na+-K+-ATP 泵活性可被逆轉;這個機制可在一定程度上解釋為什么很多病人雖然總體鉀含量偏低,但仍然出現高鉀血癥。CKD 病人中血清中胰島素水平及兒茶酚胺水平增加有助于減輕尿毒癥誘導的上述細胞鉀離子轉移功能障礙。

腎移植病人的血鉀代謝

腎移植患者移植后經常出現高鉀血癥,與 CKD 出現高鉀血癥的機制類似,比如已經存在 GFR 減低的情況下應用諸如 RAAS 阻滯劑或甲氧芐嘧啶等藥物;腎移植后出現的間質纖維化或小管萎縮導致的小管功能損傷是此類病人鉀離子排泌而出現高鉀血癥的一個常見病因。移植一年后因為免疫介導損傷、既往的缺血-再灌注損傷、供腎的因素等導致小管萎縮的出現幾率增加,使得高鉀血癥的發生幾率也隨之增加。

對于采用鈣調磷酸酶抑制劑(他克莫司或環孢素)作為維持性抗排異方案的患者,高鉀血癥的發生機制類似于家族性高鉀性高血壓。正常情況下,鈣調磷酸酶酶可使遠曲小管起始部(DCT1)上的 Na+-Cl?共轉運體發揮去磷酸化的作用;應用鈣調磷酸酶抑制劑后,DCT1 上該轉運體的磷酸化不受抑制,因此導致流經下游小管的鈉離子濃度及流速均減低,導致醛固酮敏感的遠端腎單位排鉀障礙,而 NaCl 的潴留會導致高血壓及容量負荷,繼發性抑制循環中腎素及醛固酮水平。

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編輯: 徐德宇

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