Mekanism för hypokalemi i magnesiumbrist

hypokalemi är bland de vanligaste vätske-och elektrolytavvikelserna i klinisk medicin. Koncentrationen av kalium (K+) i serum är en balans mellan intag, utsöndring och fördelning mellan de extra – och intracellulära utrymmena.1 följaktligen kan hypokalemi orsakas av omfördelning av K+ från serum till celler, minskat kostintag eller överdriven förlust av K+ från mag-tarmbanan eller från njurarna. Förståligt skulle hypokalemi från överskott av njur-eller gastrointestinal förlust eller minskat intag sannolikt vara förknippat med förlust och brist på andra joner. Det uppskattas att mer än 50% av kliniskt signifikant hypokalemi har samtidig magnesiumbrist. Kliniskt observeras kombinerad k + – och magnesiumbrist oftast hos individer som får loop-eller tiaziddiuretisk behandling.1 andra orsaker inkluderar diarre; alkoholism; inneboende renala rörformiga transportstörningar såsom Bartter och Gitelman syndrom; och rörformiga skador från nefrotoxiska läkemedel, inklusive aminoglykosider, amfotericin B, cisplatin, etc. Samtidig magnesiumbrist har länge uppskattats förvärra hypokalemi.2 hypokalemi associerad med magnesiumbrist är ofta eldfast mot behandling med K+. Samtidig administrering av magnesium är avgörande för att korrigera hypokalemi. Mekanismen för hypokalemi vid magnesiumbrist förblir emellertid oförklarlig. Här granskar vi befintlig litteratur om ämnet för att ge bättre förståelse för mekanismen. På grund av rymdbegränsningar citerar denna översyn granskningsartiklar i stället för många originalpublikationer.

tidigare artiklar föreslog att försämring av Na-K-ATPas orsakad av magnesiumbrist bidrar till k+ – slöseri.3,4 magnesiumbrist försämrar Na-K-ATPas, vilket skulle minska cellupptaget av K+.3 en minskning av cellulärt upptag av K+, om det inträffar tillsammans med ökad urin-eller gastrointestinal utsöndring, skulle leda till k+ – slöseri och hypokalemi. Lite K + utsöndras normalt i mag-tarmkanalen; därför är hypokalemi vid magnesiumbrist sannolikt associerad med förbättrad renal k+ utsöndring. För att stödja denna tanke, Baehler et al.5 visade att administrering av magnesium minskar urin k + utsöndring och ökar serum K + nivåer hos en patient med Bartter sjukdom med kombinerad hypomagnesemi och hypokalemi. På samma sätt ökar magnesiumutbyte ensam (utan K+) serum K+ – nivåer hos individer som har hypokalemi och hypomagnesemi och får tiazidbehandling.6 Magnesiumadministration minskade urin k + utsöndring hos dessa individer (Dr.Charles Pak, personlig kommunikation, UT Southwestern Medical Center i Dallas, 13 juli 2007). Dessutom minskar magnesiuminfusion urin k + utsöndring hos normala individer.7

K+ filtreras fritt vid glomerulus. Det mesta av den filtrerade K+ återabsorberas av den proximala tubulen och Henles slinga. K + utsöndring sker i den sena distala invecklade tubulen och den kortikala uppsamlingskanalen, vilket till stor del bidrar till urin k+ utsöndring.1 Kamel et al.8 adresserade det rörformiga verkningsstället för magnesium genom att mäta transtubulär k+ koncentrationsgradient (TTKG). Ttkgger en indirekt reflektion av k + utsöndring i distal nephron. Författarna fann att magnesiuminfusion (men inte ammoniumkloridinfusion för att korrigera metabolisk alkalos) minskade urin k+ utsöndring och minskade TTKG hos fyra av sex patienter med Gitelman sjukdom och hypokalemi, hypomagnesemi och metabolisk alkalos. Således förhindrar magnesiumutbyte renal k + – slöseri, åtminstone delvis, genom att minska utsöndringen i den distala nefronen. Tidigare mikropunkturstudier bekräftade också att magnesium minskar distal k+ utsöndring.9,10

vad är den cellulära mekanismen för minskningen av k+ utsöndring med magnesium? I de sena distala rörformiga och kortikala uppsamlingskanalcellerna TAS K+ upp i celler över det basolaterala membranet via Na-K-Atpaser och utsöndras i luminalvätska via apikala K+ – kanaler. Två typer av k+ – kanaler förmedlar apikal K + – utsöndring: ROMK-och maxi-K-kanaler. ROMK är en inåtriktad K + – kanal som är ansvarig för basal (icke–flödesstimulerad) K+ – utsöndring.11 inåtriktad korrigering innebär att K + joner flyter lättare i cellerna genom jonkanaler än ut.12 natrium (Na+) reabsorption via epithelial Na+ – kanal (ENAC) depolariserar den apikala membranpotentialen, vilket ger drivkraften för K+ – utsöndring. Aldosteron ökar natriumreabsorptionen via ENaC för att stimulera k + utsöndring (Figur 1). Maxi-K-kanaler ansvarar för flödesstimulerad k+-utsöndring (data visas inte). Inåtriktad korrigering av ROMK resulterar när intracellulär Mg2 + binder och blockerar kanalens pore från insidan, vilket begränsar utåt K + flöde (utflöde). Inåt K + flöde (tillströmning) skulle förskjuta intracellulär Mg2+ från porerna och släppa blocket (Figur 2). Koncentrationen av intracellulär Mg2+ som krävs för hämning av ROMK beror på membranspänning och den extracellulära koncentrationen av K+.13 vid den fysiologiska extracellulära k + – och apikala membranpotentialen i den distala nefronet varierar den effektiva intracellulära koncentrationen av Mg2+ för att hämma ROMK från 0,1 till 10,0 mM, med mediankoncentrationen vid cirka 1,0 mm. 13 den intracellulära MG2+ – koncentrationen uppskattas till 0,5 till 1,0 mm.14 således är intracellulär Mg2+ en kritisk determinant för ROMK-medierad K + – utsöndring i den distala nefronen. Förändringar i intracellulär MG2 + – koncentration över det fysiologiska-patofysiologiska området skulle påverka k+ – sekretionen signifikant.

Magnesium är den vanligaste divalenta katjonen i kroppen. Cirka 60% av magnesium lagras i ben, ytterligare 38% är intracellulär i mjuka vävnader och endast cirka 2% är i extracellulär vätska inklusive plasma. Cytosolen är det största intracellulära facket för Mg2+. Den cellulära MG2+ – koncentrationen uppskattas mellan 10 och 20 mm. i cytosolen bildar Mg2+ – joner huvudsakligen komplex med ATP och i mindre utsträckning med andra nukleotider och enzymer. Endast cirka 5% av Mg2+ (0, 5 till 1, 0 mM) i cytosolen är fri (obundet).14 graden av utbyte av Mg2+ mellan vävnader och plasma varierar kraftigt. Det visades i njure och hjärta att 100% av intracellulär Mg2+ kan utbyta med plasma inom 3 till 4 timmar.15 däremot kan endast cirka 10% magnesium i hjärnan och 25% i skelettmuskulaturen bytas ut med plasma, och jämvikten inträffar efter 16 h. grunden för skillnaderna är inte känd. Den intracellulära koncentrationen av fri Mg2 + i njurtubuli i magnesiumbristtillstånd har inte uppmätts. Ändå stöder dessa resultat tanken att intracellulär Mg2+ i njurtubuli faller lätt under magnesiumbrist. I överensstämmelse med det snabba utbytet mellan hjärta och plasma orsakar MG2+ utarmning djupa negativa effekter på myokardiet.16

flera genetiska störningar av magnesiumhomeostas har magnesiumavfall utan samtidig k+ – slöseri.17 Dessa inkluderar familjär hypomagnesemi med hyperkalciuri och nefrokalcinos, orsakad av mutationer av ett tätt korsningsprotein Paracellin-1 i den tjocka stigande delen av Henles slinga och hypomagnesemi med sekundär hypokalcemi orsakad av mutationer av magnesiumkanalen TRPM6.18,19 i dessa genetiska sjukdomar av magnesiumtransportörstörning17-19 och experimentella modeller av isolerad dietmagnesiumbrist, 4, 10 serum K+ nivåer och urin k+ utsöndring är normala. Hur förenas dessa resultat med den föreslagna modellen att sänkning av intracellulär Mg2 + ökar ROMK-medierad k + utsöndring i distala tubuler? En orsak till bristen på signifikant hypokalemi och k + -slöseri vid isolerad magnesiumbrist är relaterad till försämringen av Na-K-ATPas. Minskat cellulärt K + – upptag i muskeln och njurarna tenderar att upprätthålla serum K+ – nivåer men minska renal K+ – sekretion4,10; därför behövs ytterligare faktorer för att främja renal K+ – utsöndring. En annan anledning är relaterad till det faktum att ROMK-kanaler i det apikala membranet i distala tubuler också spelar en viktig roll vid reglering av membranpotential.11 en ökning av k + – sekretionen skulle hyperpolarisera membranpotentialen (som ett resultat av förlust av intracellulära positiva laddningar), vilket minskar drivkraften för utåt K+ – flöde och i slutändan begränsar den totala mängden K+ – utsöndring; därför kan en ren ökning av ROMK-aktivitet från en låg intracellulär Mg2+ inte vara tillräcklig för att orsaka betydande k+ – slöseri. Ytterligare faktorer som skulle ge en orubblig drivkraft för K + – utsöndring (dvs förhindra apikal membranhyperpolarisering), såsom en ökning av distal natriumleverans och förhöjda aldosteronnivåer, är viktiga för att förvärra k+ – slöseri i magnesiumbrist (Figur 3). En eller båda faktorerna är närvarande i diuretika terapi, diarre, alkoholism, Bartter och Gitelman syndrom och rörformiga skador från nefrotoxiska läkemedel.

Magnesium och K+ är de två vanligaste intracellulära katjonerna. På grund av deras dominerande intracellulära fördelning är bristen på dessa joner undererkänd. Både magnesium och K+ är kritiska för att stabilisera membranpotentialen och minska cellens excitabilitet.16 magnesiumbrist kommer inte bara att förvärra k + – slöseri utan också förvärra de negativa effekterna av hypokalemi på målvävnader.16 erkännande av samtidig magnesiumbrist och tidig behandling med magnesium är absolut nödvändigt för effektiv behandling och förebyggande av komplikationer av hypokalemi.

• 2007 American Society of Nephrology