Kaalium: määratlus, süntees, imendumine, transport ja levik

Kaalium on ühevalentne katioon (positiivselt laetud ioon, K +) ja seitsmes kõige arvukam element maakoores. See kuulub perioodilisustabeli 1. põhirühma ja kuulub seega leelismetallide rühma.

Resorptsioon

. absorptsioon (omastamine) kaalium, millest suurem osa leiab aset peensoolde, toimub kiiresti ja suure efektiivsusega (≥ 90%) paratsellulaarselt (ainete transport läbi soole epiteelirakkude interstitsiaalsete ruumide) passiivse difusiooni teel. Soolestik (rappimaseotud kaalium ei sõltu suukaudsest manustamisest ja on keskmiselt vahemikus 70 kuni 130 mmol / päevas. Magneesium puudus vähendab kaaliumi absorptsioon.

Jaotus kehas

Inimkeha kogu kaaliumisisaldus on umbes 40-50 mmol / kg kehakaalu kohta (1 mmol K + vastab 39.1 mg-le) ja see sõltub kehaehitusest, vanusest ja soost. Näiteks on meeste keskmine kehakaalu üldkaalium umbes 140 g (3,600 mmol) ja naistel keskmine kehakaalu kaalium umbes 105 g (2,700 mmol). Erinevalt naatrium, lokaliseerub kaalium peamiselt rakusiseselt (raku sees). Kaalium on kvantitatiivselt rakusisese ruumi kõige olulisem katioon (IZR). Ligikaudu 98% kogu inimkaaliumi kaaliumisisaldusest asub rakus - umbes 150 mmol / l. Seal on elektrolüüt rohkem kui 30 korda kontsentreeritum kui rakuvälises (väljaspool rakku) vedelikus. Seega seerumi kaalium kontsentratsioon, mis varieerub vahemikus 3.5 kuni 5.5 mmol / l, moodustab vähem kui 2% koguarvust. Kuna rakuväline kaalium on kõikumiste suhtes väga tundlik, võivad ka väiksemad variatsioonid olla viima kuni raske neuromuskulaarse ja lihasfunktsiooni häire. Rakkude kaaliumisisaldus varieerub sõltuvalt konkreetsest koest ja on nende metaboolse aktiivsuse (metaboolse aktiivsuse) väljendus. Näiteks sisaldavad lihasrakud mineraali kõige rohkem (60%), millele järgneb erütrotsüüdid (punane veri rakud) (8%), maks rakud (6%) ja muud koerakud (4%). Ligikaudu 75% kogu keha kaaliumisisaldusest on kiiresti vahetatav ja dünaamilises tasakaalus erinevate kehaosadega. Kaaliumi homöostaasi või kaaliumi reguleerimine jaotus rakusisese ja rakuvälise ruumi (EZR) vahel viib läbi insuliin (hormooni alandav hormoon) veri suhkur tase), aldosteroon (mineralokortikoididesse kuuluv steroidhormoon) ja katehhoolamiinid (hormoonid või neurotransmitterid, millel on stimuleeriv toime kardiovaskulaarsüsteem). Lisaks määratakse rakusisese ja rakuvälise kaaliumi suhe magneesium ja pH väärtuse järgi veri. Seda, mil määral need tegurid mõjutavad kaaliumi ainevahetust, käsitletakse üksikasjalikumalt allpool.

Eritumine

Liigne kaaliumisisaldus kehas eritub suures osas neerude kaudu. Kui kaalium on sees tasakaal, 85-90% eritub uriiniga, 7-12% väljaheitega (väljaheide) ja umbes 3% higiga. Kaaliumi eritumine neerutuubulite valendikku või kaaliumi eritumine neerude kaudu on väga adaptiivne. Juuresolekul kaaliumipuudus, uriini kaalium kontsentratsioon võib väheneda ≤ 10 mmol / l, samas kui hüperkaleemia (kaaliumisisaldus), võib see tõusta väärtuseni ≥ 200 mmol / l. Kaaliumi eritumine neerude kaudu (eritumine neer) umbes 50 mmol / 24 tundi näitab normaalset kaaliumisisaldust tasakaal. Kuna kaaliumi saab vastutasuks kogu seedetraktis aktiivselt eritada (väljutada) naatrium, oksendamine (oksendamine), kõhulahtisus (kõhulahtisus) ja lahtistav - kuritarvitamine ( lahtistid) põhjustavad kaaliumikao suurenemist. Kroonilise kaaliumi ülekoormuse ja neerufunktsiooni kahjustuse korral sekreteeritakse kaaliumi järjest enam koolon (jämesoole) valendik, mille tulemuseks on väljaheide kõrvaldamine 30-40% päevasest sissesöödud kogusest.

Kaaliumi homöostaasi reguleerimine

Kaaliumi jaotumist EZR ja IZR vahel mõjutavad järgmised tegurid:

Insuliin, aldosteroonja katehhoolamiinid on seotud ekstrarenaalse (väljaspool neer) kaaliumi metabolism hüperkaleemia (kaaliumi liig,> 5.5 mmol / l), need hormoonid stimuleerida rakusisest ekspressiooni ja inkorporeerimist naatrium-kaalium adenosiin trifosfataas (Na + / K + -ATPaas; ensüüm, mis katalüüsib Na + ioonide transporti rakust ja K + ioone rakku ATP lõhustumisel) rakumembraan ja seega kaaliumi transport rakkudesse, mille tulemuseks on rakuvälise kaaliumi kiire vähenemine kontsentratsioon. Seevastu aastal hüpokaleemia (kaaliumipuudus(<3.5 mmol / l), esineb Na + / K + -ATPaasi inhibeerimine - vahendatud insuliini, aldosterooni ja katehhoolamiini taseme langusest - ja sellest tulenevalt rakuvälise kaaliumikontsentratsiooni suurenemisest. Erinevad haigused võivad põhjustada kaaliumi jaotumishäireid IZR ja EZR vahel. Näiteks, atsidoos (keha ülihappesus, vere pH <7.35) viib rakkude kaaliumi väljavoolu rakuvälisesse ruumi vastutasuks vesinik (H +) ioonid. Seevastu alkaloos (vere pH> 7.45) kaasneb rakuvälise kaaliumi sissevool rakkudesse. Acidoos ja alkaloosvastavalt tulemuseks hüperkaleemia (kaaliumi üle,> 5.5 mmol / l) ja hüpokaleemia (kaaliumipuudus, <3.5 mmol / l) - vere pH langus 0.1 võrra põhjustab seerumi kaaliumisisalduse suurenemist umbes 1 mmol / l võrra. Kaaliumi homöostaas on tihedalt seotud magneesium ainevahetus. The interaktsioonid kaalium ja magneesium hõlmavad seedetrakti absorptsioon (seedetrakti omastamine) ja eritumine neerude kaudu, samuti endogeenne jaotus EZR ja IZR vahel ning eriti mitmesugused rakuprotsessid. Magneesiumipuudus suurendab kaaliumikanalite läbilaskvust rakumembraanides, mõjutades kaaliumikanaleid, mis mõjutab südamelihaseid tegevuspotentsiaal.Tähtsus neer Keha kaaliumisisaldust tasakaalustab peamiselt neer. Seal filtreeritakse kaalium glomerulaarselt. Ligikaudu 90% filtreeritud kaaliumioonidest imendub tagasi proksimaalsesse tuubulisse (neerutuubulite põhiosa) ja Henle aasasse (neerutuubulite sirged lõigud ja siirdesektsioon). Lõpuks toimub distaalses tuubulis (neerutuubulite keskosas) ja neeru tuubulites kaaliumi eritumise (kaaliumi eritumise) oluline reguleerimine. Kaaliumi tasakaalu korral elimineeritakse neerude kaudu umbes 90% suu kaudu manustatud kaaliumist 8 tunni jooksul. tunni jooksul ja üle 98% elimineeritakse 24 tunni jooksul. Kaaliumi eritumist neerudest mõjutavad järgmised tegurid:

  • Mineraalsed kortikosteroidid (neerupealise koores sünteesitavad steroidhormoonid), näiteks aldosteroon - hüperaldosteronism (suurenenud aldosterooni süntees) suurendab kaaliumi eritumist neerudes
  • Naatrium (kaaliumi antagonist (vastane)) - liigne naatriumi tarbimine võib põhjustada kaaliumi vähenemist; optimaalseks peetakse Na: K suhet ≤ 1
  • Magneesium - hüpomagneseemia (magneesiumi vaeguse) viib kaaliumi kadu neerude kaudu.
  • Diurees (uriini eritumine neerude kaudu) - loop-diureetikumid (dehüdreerivad ravimid, mis toimivad Henle neerusilmus), tiasiid-tüüpi diureetikumid ja osmootse diureesi esinemine suhkurtõve korral suurendavad kaaliumi eritumist neerudes
  • Narkootikumide, näiteks kaaliumi säästvad diureetikumid (dehüdreeriv ravimid mis toimivad antagonistlikult aldosterooni suhtes), ACE (angiotensiini konverteeriva ensüümi) inhibiitorid (kasutatakse hüpertensioon (kõrge vererõhk) ja krooniline süda ebaõnnestumine (südamepuudulikkus)), Mittesteroidsed põletikuvastased ained ravimid (põletikuvastased ravimid, näiteks atsetüülsalitsüülhape (ASA) ja perifeersed valuvaigistid (valu leevendajad) - vähendada kaaliumi eritumist neerude kaudu.
  • Kaaliumi tarbimise tase
  • Happe-aluse tasakaal (pH veres)
  • Suurenenud imendumata anioonide (negatiivselt laetud ioonide) sissevool torukujulisse luumenisse (neerutuubulite siseruum).

Neer on võimeline tuvastama rakuvälise kaaliumi kontsentratsiooni muutusi spetsiifiliste andurite abil:

Seerumi kaaliumikontsentratsiooni suurendamisel stimuleeritakse neerupealise koores aldosterooni sünteesi ja sekretsiooni (vabanemist). Selle mineraalse kortikosteroidi peamine toime on naatriumi sekretsiooni stimuleerimine neeru distaalses tuubulis ja kogumistorus, suurendades naatriumikanalite (ENaC, inglise keeles: Epithelial Sodium (Na) Channel) ja kaaliumikanalite (ROMK) liitumist. Medullaarsed kaaliumikanal (K) kanal) ja naatrium-kaaliumitransportöörid (Na + / K + -ATPaas) apikaalsesse ja basolateraalsesse rakumembraan, et soodustada naatriumi reabsorptsiooni ja kaaliumi sekretsiooni tuubuli valendikus ja seega kaaliumi eritumist [4-6, 13, 18, 27]. Tulemuseks on seerumi kaaliumisisalduse langus või normaliseerumine. Rakuvälise kaaliumikontsentratsiooni vähenemine viib naatriumi reabsorptsiooni vähenemiseni neerutuubulites (neerutuubulites) ENaC ja ROMK alareguleerimise kaudu apikaalses (tuubulipoolne) rakumembraan, millega kaasneb kaaliumi eritumise vähenemine. Tulemuseks on vastavalt seerumi kaaliumisisalduse suurenemine või normaliseerumine.

Neerufunktsiooni häired

Kaaliumi homöostaasi reguleerimine neerude kaudu toimub kitsastes piirides, kui neerufunktsioon on normaalne. Inimestel, kellel on äge või krooniline neerupuudulikkus (neerupuudulikkus) või neerupealiste kortikaalne (NNR) puudulikkus (neerupealiste hüpofunktsioon, primaarne neerupealiste puudulikkus: Addisoni tõbi), kaaliumi homöostaas on häiritud kaaliumi eritumise kaudu neerudes oluliselt Suurenenud kaaliumi retentsiooni tagajärjel suureneb kogu keha kaaliumivarude arv, mis väljendub seerumi kaaliumitaseme tõusuna - hüperkaleemia (kaaliumisisaldus). Kroonilise haigusega patsiendid neerupuudulikkus hüperkaleemia (kaaliumisisaldus) 55% -l. Patsientidel, kellel on äge neerupuudulikkus (ANV), hüperkaleemiat (kaaliumi liig) leitakse peaaegu alati, eriti kui mõjutatud isikud alluvad märkimisväärsetele kataboolsetele (lagundavatele) protsessidele, näiteks operatsioonile, stressja steroid ravivõi kudede lagunemine, nagu hemolüüs (punaste vereliblede eluea lühenemine), nakkused ja põletus. Sellised kaalium-homeostaasi häiretega patsiendid peaksid olema pidevalt allutatud järelevalve seerumi kaaliumisisalduse ja toitva kaaliumisisalduse jaoks. Lisaks neerude düsfunktsioonile võivad hüperkaleemiaga (liigne kaalium) olla seotud järgmised haigused või tegurid:

  • Diabeet suhkruhaigus koos autonoomse kardiovaskulaarse häirega (mõjutab süda ja laevad) funktsioon.
  • Insuliinipuudus - Na + / K + -ATPaasi vähendamine (alareguleerimine).
  • Hüpoaldosteronism (aldosterooni defitsiit).
  • Hingamisteede ja metaboolne atsidoos (keha ülihappesus, vere pH <7.35), trauma, põletused, rabdomüolüüs (vöötlihasekiudude lahustumine), äge hemolüüs (lühenenud punaliblede eluiga) - põhjustavad rakkudest kaaliumi väljavoolu rakuvälisesse ruumi
  • Südamepuudulikkus (südamepuudulikkus) - AKE (angiotensiini konverteeriva ensüümi) inhibiitorite ja kaaliumi säästvate diureetikumide (diureetikumid, mis toimivad antagonistlikult aldosteroonile), näiteks spironolaktooni, võtmisel väheneb kaaliumi eritumine neerude kaudu.
  • Digitalis (taimeperekond, saksa keeles Fingerhut) - mürgistus - digitalise glükosiidid (südameglükosiidid) inhibeerivad Na + / K + -ATPaasi.
  • Samaaegne haldamine of südameglükosiidid ja kaaliumi sisaldavad ravimid, soolalahuse asendajad või toidulisandid.
  • Ravimid, nagu hepariin (antikoagulant), mittesteroidsed põletikuvastased ravimid (põletikuvastased ravimid, nagu atsetüülsalitsüülhape (ASA)) ja tsüklosporiin (tsüklosporiin A) (immuunsuse supressioon) - vähendavad kaaliumi eritumist neerudes
  • Äkiline äärmiselt suur enteraalne ja parenteraalne (soolestik kohe) kaaliumikoormus.
  • Alkoholi kuritarvitamine (alkoholi kuritarvitamine)

Ureemiaga patsientidel (kuseteede esinemine veres üle normi) võib paradoksaalselt leida rakusisese kaaliumisisalduse vähenemist. Need tulenevad häiretest glükoos tolerantsus (kõrgenenud vere glükoosisisaldus) esineb ureemilistel patsientidel sageli suurenemise tagajärjel insuliiniresistentsus (rakkude vähenenud reaktsioon insuliinile), mis kahjustab kaaliumi omastamist keharakkudesse Na + / K + -ATPaasi alareguleerimise (allareguleerimise) kaudu. Rakuvälise kaaliumisisalduse suurenemine viima närvi- ja lihasrakkude membraanipotentsiaali vähenemiseni. Kliiniliselt avalduvad ergastuse moodustumise ja juhtivuse kahjustused neuromuskulaarsete sümptomitega, näiteks:

  • Üldine lihasnõrkus - avaldub näiteks “raskete jalgade” ja hingamine häired.
  • Käte ja jalgade paresteesiad (tundlike närvikiudude kahjustused) - ilmnevad ebamugavustundena, nagu kipitus, tuimus ja sügelus, või valuliku põletustundena
  • Halvatus - ainult äärmuslikel juhtudel
  • Bradükardilised arütmiad (aeglustunud südame aktiivsus (südame löögisagedus <60 lööki / minutis), kontraktiilsuse vähenemine juhtivushäirete tõttu) kuni ventrikulaarse fibrillatsioonini (pulsita südame rütmihäire) ja asüstooliana (südame elektrilise ja mehaanilise tegevuse peatamine)

Hüperkaleemia (kaaliumi liig) sümptomid võivad ilmneda seerumi kontsentratsioonil> 5.5 mmol / l. Vastupidiselt sellele hüpokaleemia (kaaliumipuudus, <3.5 mmol / l), EKG (elektrokardiogramm) muutused on tüüpilised hüperkaleemia korral (kaaliumisisaldus) ja nende muutuste ulatus sõltub seerumi kaaliumisisaldusest. Hüpokaltseemia täiendav esinemine (kaltsium puudus), atsidoos (keha ülihappesus, vere pH <7.35) või hüponatreemia (naatriumipuudus) süvendab hüperkaleemia (kaaliumisisaldus) sümptomaatilist kulgu.