第三章水 电解质代谢紊乱 (Disturbances of water and electrolyte balance) 病理生理学教研室 徐 海
第二节 钾代谢障碍 (Disorders of potassium metabolism)
一 正常钾代谢 体内钾 (50mmol/Kg 体重 ) 细胞外 2% 细胞内 98% (150mmol/L) 血清钾 (3.5~5.5mmol/L)
( 一 ) 钾的吸收与排泄 摄入 : 吸收 : 食物 肠道 排泄 : 肾 (90%)
( 二 ) 钾平衡的调节 跨细胞转移 肾调节
1. 钾的跨细胞转移 (1)Na + -K + -ATP 酶 2K + 3Na +
(2) 胰岛素 Na + Na + H + K +
(3) 儿茶酚胺 β 2 受体 : 刺激 Na + -K + ATP 酶促进 K + 进入细胞内 ( 交感性低钾血症 ) α 受体 : 促进 K + 自细胞内移出 (4) 物质代谢状况合成 1g 糖原 ( 需 0.33mmol K + ) 合成 1g 蛋白质 ( 需 0.45mmol K + )
(5) 酸碱平衡状态 H + ( 酸中毒 ) H + H + K + 酸中毒 高钾血症
H + ( 碱中毒 ) K + H + 碱中毒 低钾血症
2. 肾对钾排泄的调节近曲小管重吸收 (65%) 远曲小管和集合管分泌 调节性吸收
( 主细胞 ) ( 闰细胞 )
(1) 醛固酮 促进 K + 的排出 (2) 肾小管上皮细胞内 H + 浓度 肾小管上皮细胞 H + K + 管腔 Na + Na +
( 三 ) 钾的生理功能 1. 参与细胞代谢 2. 维持细胞膜静息电位 3. 维持细胞内外的渗透压和酸碱平衡
二 钾代谢障碍 ( 一 ) 低钾血症 (hypokalemia) 血清 [K + ] < 3.5mmol/L 轻度 :3.0~3.5 mmol/l 中度 :2.5 ~3.0 mmol/l 重度 : <2.5 mmol/l
1. 原因和机制 (1) 摄入不足 钾来源减少 不吃也排 低钾血症
(2) 丢失过多 消化液丢失 经皮肤丢失 肾失钾 1 醛固酮增多 2 肾小管性酸中毒
肾小管管腔 Na + H + 远曲小管 Na + K +
3 长期应用利尿剂 ( 噻嗪类利尿剂 ) 抑制髓袢升支粗段 利尿剂 对 Na + 的重吸收 Na + 4 急性肾衰竭多尿期 K + K +
(3) 细胞外钾向细胞内转移 过量使用胰岛素 低钾性家族性周期性麻痹 碱中毒
碱中毒 (alkalosis) H + 肾小管 K + H + [H + ] K + Na + Na + 血 [K + ]
2. 对机体的影响 取决于低血钾发生的速度与程度
Case study 患者, 男性, 80 岁 1976 年诊断 2 型糖尿病, 起初口服降血糖药物, 由于糖尿病并发症的相继出现, 患者于 2005 年开始坚持皮下注射胰岛素控制血糖至今 2010 年始患者时常出现肌肉无力, 尤其双下肢无力明显, 期间住院查血钾 3. 33 mmol /L
(1) 对神经和肌肉的影响 兴奋性 ( 急性 ) 兴奋性无明显变化 ( 慢性 )
细胞外 细胞内 -70mV( 阈电位 ) -90mV( 静息电位 ) -120mV( 低钾血症 )
细胞外 细胞内 -70mV( 阈电位 ) -90mV( 静息电位 ) -120mV( 低钾血症 )
超极化阻滞 (hyperpolarized blocking) 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
表现 (manifestations) 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 (paralytic ileus) 神经系统 : 腱反射减弱 萎靡 嗜睡
Case study 患者, 男,56 岁, 因 腹痛 腹胀伴乏力 1 天 入院 入院时神志清, 体温 36.5, 心率 97 次 /min, 血压 123/65mmHg, 呼吸 23 次 /min 查体腹部有压痛, 以腹中部疼痛为主, 呈阵发性绞痛, 肠鸣音 6~7 次 /min 腹部 CT 示小肠梗阻 心电图示窦性心律, 室性早搏,Q-T 间期延长,T 波低平 急诊生化 : 血钾 2.5mmol/L
心肌的生理特性 电生理特性 : 兴奋性 (excitability) 自律性 (autorhythmicity) 传导性 (conductivity) 机械特性 : 收缩性 (contractivity)
(2) 对心脏的影响 1 兴奋性
细胞外 细胞内 -70mV( 阈电位 ) -80mV( 低钾血症 ) -90mV( 静息电位 ) 低钾血症时心肌细胞膜对 K + 通透性降低
膜电位 - 除极速度反应曲线
2 传导性 细胞外细胞内 -70mV( 阈电位 ) -80mV( 低钾血症 ) -90mV( 静息电位 )
心肌细胞工作细胞 (working cardiac cell) 心房肌 心室肌自律细胞 (rhythmic cell) 窦房结 房室交界区 房室束和浦肯野纤维等
心肌自律细胞 : 4 期自动除极取决于净内向电流的逐渐增大 +30 0-30 -60-90 4 Na + K + 正常
心肌自律细胞 : 低钾血症时钾外流 钠内流 净内向电流 细胞自律性 +30 0-30 -60-90 4 Na + K + 低钾
3 自律性 细胞外 细胞内 Na + -70mV( 阈电位 ) -90mV( 静息电位 ) K + 低钾血症时细胞膜对 K + 通透性降低
4 收缩性先 后 细胞外 Ca 2+ ( ) K + 细胞内 慢性低钾血症时, 细胞内缺钾, 影响 细胞代谢, 使收缩性减弱
低钾血症时心电图的改变
低钾血症对心肌生理特性的影响
(3) 对酸碱平衡的影响 K + 肾小管 H + H + K + H + K + Na + Na + 血 [H + ] 反常性酸性尿
(4) 对肾脏的影响 尿浓缩功能障碍出现多尿
3. 防治的病理生理基础 (1) 治疗原发病 (2) 补充钾盐 * 轻度缺钾, 尽量口服补钾 * 重度缺钾或不能口服补钾者, 静脉补钾
静脉补钾时的注意事项 : 见尿补钾 ( 尿量 >500ml/ 日 ) 浓度适宜 (20 ~ 40mmol/L) 滴入勿快 (10 ~ 20mmol/h) 慎用静脉推注
( 二 ) 高钾血症 (hyperkalemia) 血清 [K + ] >5.5mmol/L 中度 :6~7 mmol/l 重度 :>7 mmol/l
1. 原因和机制 (1) 排钾减少 急性肾功能衰竭少尿期 醛固酮 长期使用潴钾利尿剂 ( 螺内酯 )
(2) 钾输入过多静脉输液 输血 (3) K + 从细胞内移出过多 组织损伤 酸中毒
酸中毒 (acidosis) H + 肾小管 H + H + K + H + K + Na + Na + 血 [K + ]
2. 对机体的影响 (1) 对神经肌肉的影响急性轻度时, 兴奋性增高急性重度时, 兴奋性降低慢性时无明显变化
细胞外 细胞内 -70mV( 阈电位 ) -75mV( 重度 ) -80mV( 轻度 ) -90mV( 静息电位 ) Na + K + K 内 /K 外
去极化阻滞 (hypopolarized blocking) 静息电位等于或低 于阈电位使细胞兴奋性 降低的现象
Case study 患者, 男性,40 岁, 因 腹腔包块 拟在全身麻醉下行 剖腹探查术 入院时 BP135/75mmHg, 血 K + 4.3mmol/L 手术历时 53min, 术后 10min 患者心搏骤停, 立即行心外按压
Case study 随后 1.5h 内继续心外按压, 期间静脉注射肾上腺素 葡萄糖酸钙等药物 患者心跳停止达 80min 时血 K + 10.9mmol/L 随后行高流量连续性血液滤过 6L/min 3h 后血 K + 下降至 7.3mmol/L, 但患者仍无法恢复自主心跳, 遂放弃抢救
肿瘤溶解综合征 是大量肿瘤细胞破坏后释放其胞浆和核内产物进入血液引起的一系列严重代谢紊乱及相应的临床症候群, 其特征为高钾血症 高磷酸盐血症
(2) 对心脏的影响 1 兴奋性先 后
细胞外 细胞内 -70mV( 阈电位 ) -75mV( 重度 ) -80mV( 轻度 ) -90mV( 静息电位 ) Na + K +
2 传导性 Na + 细胞外 细胞内 -70mV( 阈电位 ) -75mV( 重度 ) -80mV( 轻度 ) -90mV( 静息电位 ) Na + 内流减少
心肌自律细胞 : 4 期自动除极取决于净内向电流的逐渐增大 +30 0-30 -60-90 4 Na + K + 正常
心肌自律细胞 : 高钾血症时 钾外流 钠内流 +30 0-30 -60-90 4 净内向电流 细胞自律性 K + Na + 高钾
3 自律性 细胞外 细胞内 Na + -70mV( 阈电位 ) -90mV( 静息电位 ) K + 高钾血症时细胞膜对 K + 通透性增高
4 收缩性 细胞外 Ca 2+ ( ) K + 细胞内
高钾血症时心电图的变化
高钾血症对心肌生理特性的影响
兴奋性传导性自律性收缩性 低钾血症增高降低增高 先增强后减弱 高钾血症 先增高后减弱 降低降低降低
(3) 对酸碱平衡的影响 K + 肾小管 K + K + H + H + Na + K + Na + 血 [H + ] 反常性碱性尿
3. 防治的病理生理基础 减少血钾来源 促进钾移入细胞 ( 静脉输入 25% 葡萄糖 100~200ml+ 胰岛素 )
对抗高血钾的心肌毒性应用钙剂和钠盐增强心肌收缩性改善心肌传导性 加速 K + 排出血液透析
Case study 患者, 男,22 岁 3 天前四肢不能活动, 入院前 1 天出现呼吸困难 患者曾有四肢乏力史, 休息后自行好转 其父亲有 周期性瘫痪 史, 曾 4 次因该病住院经补钾后痊愈出院 患者入院时四肢呈弛缓性瘫痪, 血钾 3.0mmol/L, 经静脉点滴氯化钾 入院 10 小时后患者四肢可活动, 入院 24 小时共补钾 11 克, 复查血钾 5.1mmol/L 住院 4 天痊愈出院
挤压综合征是在四肢或躯干肌肉丰富部位, 遭受重物长时间挤压, 在挤压解除后出现以肢体肿胀 肌红蛋白尿 高血钾为特点的急性肾功能衰竭
Case study 患者, 女, 22 岁 在地震中被倒塌建筑物挤压 60 余小时后被解救出紧急入院, 伤后患者一直无尿 入院时体温测不出, P 153 /min, R 27 /min,bp 测不出 神志淡漠, 脱水貌 心肺及腹部查体无明显异常 双下肢膝以下肿胀明显, 双小腿无痛觉, 不能自主运动 血 K + 8.3 mmol/l