Mechanismus hypokalémie při nedostatku hořčíku

hypokalémie patří mezi nejčastěji se vyskytující abnormality tekutin a elektrolytů v klinické medicíně. Koncentrace draslíku (k+) v séru je rovnováha mezi příjmem, vylučováním a distribucí mezi extra – a intracelulárními prostory.1 v souladu s tím může být hypokalémie způsobena redistribucí k + ze séra do buněk, sníženým příjmem potravy nebo nadměrnou ztrátou k + z gastrointestinální dráhy nebo z ledvin. Je pochopitelné, že hypokalémie z nadměrné ztráty ledvin nebo gastrointestinálního traktu nebo sníženého příjmu by pravděpodobně byla spojena se ztrátou a nedostatkem jiných iontů. Odhaduje se, že více než 50% klinicky významné hypokalémie má souběžný nedostatek hořčíku. Klinicky, v kombinaci K+ a hořčíku je nejčastěji pozorován u osob užívajících smyčky nebo thiazidová diuretika.1 Jiné příčiny zahrnují průjem; alkoholismus; vnitřní renální tubulární transport poruchy, jako Bartterův a Gitelman syndromy; a tubulární zranění z nefrotoxických léčiv včetně aminoglykosidů, amfotericinu B, cisplatina, atd. Souběžný nedostatek hořčíku je již dlouho oceňován pro zhoršení hypokalémie.2 hypokalémie spojená s nedostatkem hořčíku je často refrakterní k léčbě K+. Současné podávání hořčíku je nezbytné pro korekci hypokalémie. Mechanismus hypokalémie při nedostatku hořčíku však zůstává nevysvětlitelný. Tady, přezkoumáváme existující literaturu na toto téma, abychom lépe porozuměli mechanismu. Kvůli prostorovým omezením, tato recenze cituje recenzní články namísto mnoha původních publikací.

předchozí články naznačovaly, že poškození Na-K-ATPázy způsobené nedostatkem hořčíku přispívá k plýtvání K+.3,4 nedostatek hořčíku zhoršuje Na-K-ATPázu,což by snížilo absorpci k + buňkami.3 snížení buněčného vychytávání k+, pokud k němu dojde spolu se zvýšeným vylučováním močí nebo gastrointestinálním traktem, by vedlo k plýtvání K+ a hypokalémii. Malý K+ se normálně vylučuje gastrointestinálním traktem; proto je hypokalémie při nedostatku hořčíku pravděpodobně spojena se zvýšenou renální exkrecí k+. Na podporu této myšlenky, Baehler et al.5 ukázalo, že podávání hořčíku snižuje vylučování K + močí a zvyšuje hladiny K + v séru u pacienta s Bartterovou chorobou s kombinovanou hypomagnezémií a hypokalémií. Podobně samotná náhrada hořčíku (bez K+) zvyšuje hladiny K + v séru u jedinců, kteří mají hypokalémii a hypomagnezémii a dostávají thiazidovou léčbu.6 podávání hořčíku snížilo vylučování K+ močí u těchto jedinců (Dr. Charles Pak, osobní komunikace, UT Southwestern Medical Center v Dallasu, 13. července 2007). Kromě toho infuze hořčíku snižuje vylučování K + močí u normálních jedinců.7

K + je volně filtrován na glomerulu. Většina filtrovaného K+ je reabsorbována proximálním tubulem a smyčkou Henle. Sekrece k+ se vyskytuje v pozdním distálním spletitém tubulu a kortikálním sběrném kanálu,který z velké části přispívá k vylučování K+ močí.1 Kamel et al.8 se zaměřil na tubulární místo působení hořčíku měřením transtubulárního koncentračního gradientu k+ (TTKG). Ttkgposkytuje nepřímý odraz sekrece k + v distálním nefronu. Autoři zjistili, že hořčík infuze (ale ne chlorid amonný infuze se, jaká metabolická alkalóza) snížena močovou exkreci K+ a snížil TTKG ve čtyřech z šesti pacientů s Gitelman onemocnění a hypokalémie, hypomagnezémie, metabolická alkalóza. Náhrada hořčíku tedy zabraňuje plýtvání ledvinami k+, alespoň částečně, snížením sekrece v distálním nefronu. Předchozí mikropunkturní studie také potvrdily, že hořčík snižuje distální sekreci k+.9,10

jaký je buněčný mechanismus pro snížení sekrece k + hořčíkem? V pozdní distální tubulární a kortikálním sběracím kanálku buňky, K+ je přijata do buněk přes bazolaterální membránu pomocí Na-K-ATPases a vylučován do luminální tekutiny přes apikální K+ kanály. Dva typy kanálů k+ zprostředkovávají apikální sekreci K+: kanály ROMK a maxi-K. ROMK je vnitřní rektifikační kanál k + zodpovědný za bazální (ne-tok stimulovaný) sekreci k+.11 vnitřní rektifikace znamená, že ionty k+ proudí v buňkách iontovými kanály snadněji než ven.12 reabsorpce sodíku (na+) epiteliálním kanálem na+ (ENaC) depolarizuje apikální membránový potenciál, který poskytuje hnací sílu pro sekreci k+. Aldosteron zvyšuje reabsorpci sodíku pomocí ENaC ke stimulaci sekrece k+ (Obrázek 1). Kanály Maxi-K jsou zodpovědné za sekreci K + stimulovanou průtokem (údaje nejsou zobrazeny). Vnitřní rektifikace ROMK vede, když intracelulární Mg2+ váže a blokuje póry kanálu zevnitř, čímž omezuje tok k+ směrem ven (eflux). Dovnitř k+ tok (příliv) by vytlačil intracelulární Mg2+ z pórů a uvolnil blok (Obrázek 2). Koncentrace intracelulárního Mg2 + potřebná pro inhibici ROMK závisí na membránovém napětí a extracelulární koncentraci k+.13 Na fyziologické extracelulárního K+ a apikální membráně potenciál v distálním nefronu, účinné intracelulární koncentrace Mg2+ pro potlačení ROMK se pohybuje od 0,1 do 10,0 mM, s mediánem koncentrace přibližně 1,0 mM.13 intracelulárního Mg2+ koncentrace se odhaduje na 0,5 až 1,0 mM.14 intracelulární Mg2+ je tedy kritickým determinantem sekrece k+ zprostředkované ROMK v distálním nefronu. Změny intracelulární koncentrace Mg2+ ve fyziologicko-patofyziologickém rozmezí by významně ovlivnily sekreci k+.

hořčík je nejhojnějším dvojmocným kationtem v těle. Přibližně 60% hořčíku je uloženo v kostech, dalších 38% je intracelulárních v měkkých tkáních a pouze přibližně 2% je v extracelulární tekutině včetně plazmy. Cytosol je největší intracelulární kompartment pro Mg2+. Mobilní Mg2+ koncentrace se odhaduje mezi 10 až 20 mM. V cytosolu, Mg2+ ionty, hlavně tvoří komplexy s ATP a v menší míře, s jinými nukleotidy a enzymy. Pouze přibližně 5% Mg2+ (0,5 až 1,0 mM) v cytosolu je volné (nevázané).14 stupeň výměny Mg2+ mezi tkáněmi a plazmou se velmi liší. V ledvinách a srdci bylo prokázáno, že 100% intracelulárního Mg2+ se může vyměnit s plazmou během 3 až 4 hodin.15 V kontrastu, pouze přibližně 10% hořčíku v mozku a 25% v kosterním svalu může vyměňovat s plazmou, a rovnováha nastane po ≥16 h. Základem pro rozdíly, není známo. Intracelulární koncentrace volného Mg2+ v renálních tubulech ve stavech nedostatku hořčíku nebyla měřena. Nicméně tyto výsledky podporují myšlenku, že intracelulární Mg2+ v renálních tubulech snadno klesá během nedostatku hořčíku. V souladu s rychlou výměnou mezi srdcem a plazmou způsobuje deplece Mg2+ hluboké nepříznivé účinky na myokard.16

několik genetických poruch homeostázy hořčíku má plýtvání hořčíkem bez současného plýtvání k+.17 patří mezi ně familiární hypomagnezémie s hyperkalciurií a nefrokalcinóza, způsobené mutací tight-junction protein Paracellin-1 v tlusté vzestupné raménko henleova klička, a hypomagnezémie s sekundární hypokalcemie, způsobené mutací hořčík kanál TRPM6.18,19 V těchto genetických chorob hořčíku transportní disorder17–19 a experimentální modely izolovaných dietní nedostatek hořčíku,4,10 sérového K+ v krvi a moči K+ vylučování jsou normální. Jak se tato zjištění sladí s navrhovaným modelem, že snížení intracelulárního Mg2+ zvyšuje sekreci K + zprostředkovanou ROMK v distálních tubulech? Jedním z důvodů nedostatku významné hypokalémie a plýtvání k + při izolovaném nedostatku hořčíku souvisí s poškozením Na-K-ATPázy. Snížená buněčná K+ příjmu ve svalu a ledvin by tendenci udržovat sérového K+ úrovně, ale pokles renálních K+ secretion4,10, a proto, další faktory jsou potřebné pro podporu renální exkreci K+. Dalším důvodem je skutečnost, že romk kanály v apikální membráně distálních tubulů také hrají důležitou roli při regulaci membránového potenciálu.11 zvýšení K+ sekrece by hyperpolarizace membrány potenciálu (v důsledku ztráty intracelulárního pozitivní náboj), což snižuje hnací sílu směrem K+ tok a v konečném důsledku omezuje celkové množství K+ sekrece; proto pouhé zvýšení ROMK aktivity z nízké intracelulárního Mg2+ nemusí být dostatečné, aby způsobit významné K+ plýtvání. Zabránit hyperpolarizaci apikální membrány), jako je zvýšení distálního dodávání sodíku a zvýšené hladiny aldosteronu, jsou důležité pro zhoršení plýtvání K + při nedostatku hořčíku (obrázek 3). Jeden nebo oba faktory jsou přítomny v terapii diuretiky, průjem, alkoholismus, bartterovy a Gitelmanovy syndromy a tubulární poranění nefrotoxickými léky.

hořčík a K + jsou dva nejhojnější intracelulární kationty. Vzhledem k jejich převládající intracelulární distribuci je nedostatek těchto iontů nedostatečně rozpoznán. Hořčík i k+ jsou kritické pro stabilizaci membránového potenciálu a snížení excitability buněk.16 nedostatek hořčíku nejen zhorší plýtvání K+, ale také zhorší nepříznivé účinky hypokalémie na cílové tkáně.16 rozpoznání souběžného nedostatku hořčíku a včasná léčba hořčíkem jsou nezbytné pro účinnou léčbu a prevenci komplikací hypokalémie.

• © 2007 American Society of Nephrology