1、(Potassium homeostasis and its disorders)钾代谢及钾代谢障碍钾代谢及钾代谢障碍复旦大学基础医学院生理与病理生理学系复旦大学基础医学院生理与病理生理学系 周平周平1一、正常钾代谢一、正常钾代谢(Normal metabolism of potassium)2（一）体内钾的分布（一）体内钾的分布（Distribution and content of potassium within body）3(50-55mmol/Kg体重体重)2%Distribution and content of potassium within body细胞内细胞内4( (二二)
2、 )钾的吸收与排泄钾的吸收与排泄(Absorption and excretion of potassium) 钾来源钾来源( (食物食物) )50120 mmol血清钾血清钾3.5-5.5 mmol/L钾去路钾去路尿尿 90%粪粪汗汗10%细胞内钾细胞内钾多吃多排多吃多排少少 吃少排吃少排不吃也排不吃也排肠道吸收5（三）（三） 钾平衡的调节钾平衡的调节(Regulation of potassium balance)跨细胞转移跨细胞转移肾调节肾调节结肠、汗排钾6(1)激活钠泵：激活钠泵： 细胞摄取细胞摄取K+1.影响钾在细胞内外转移的因素影响钾在细胞内外转移的因素 激素激素 胰岛素：激活钠泵
3、胰岛素：激活钠泵K+进入细胞进入细胞 儿茶酚胺：儿茶酚胺：R激活钠泵、激活钠泵、R抑制钠泵抑制钠泵(2)酸碱平衡酸碱平衡 胞外胞外H+ K+进入细胞进入细胞 胞外胞外H+ K+出细胞出细胞 细胞外细胞外K+增多增多(K+) e 激活钠泵激活钠泵K+ 进入细胞进入细胞胰岛素胰岛素7影响钾在细胞内外转移的因素影响钾在细胞内外转移的因素(3)渗透压渗透压 细胞外高渗细胞外高渗细胞内水外移细胞内水外移 K+外移外移(4) 运动运动 肌肉收缩肌肉收缩胞内胞内K+外移外移局部血管局部血管 扩张扩张 血流血流 利于肌肉收缩利于肌肉收缩(5)机体总钾量机体总钾量 机体总机体总K+胞外胞外K+胞内胞内K+82.
4、肾对钾排泄的调节肾对钾排泄的调节 肾小球的滤过肾小球的滤过取决于取决于GFR，无明显下降则不影响无明显下降则不影响近曲小管、髓袢对钾的重吸收近曲小管、髓袢对钾的重吸收等比例重吸收等比例重吸收 保持保持90%-95% 远曲小管、集合管对钾的分泌和重吸收远曲小管、集合管对钾的分泌和重吸收9-50mV0mV-70mVKK+ +KK+ +-70mVNaNa+ +NaNa+ +KK+ +主主 细细 胞胞血血 液液小小 管管 液液（尿）（尿）小小管管间间液液远曲小管、集合管主细胞分泌钾远曲小管、集合管主细胞分泌钾 基底膜面的基底膜面的Na+-K+ 泵活性泵活性 钾的电化学梯度钾的电化学梯度 管腔面胞膜对管
5、腔面胞膜对 K+的通透性的通透性 影响因素：影响因素：10远曲小管、集合管钾分泌和重吸收的调节远曲小管、集合管钾分泌和重吸收的调节醛固酮醛固酮 促排钾促排钾远曲小管液流速加快远曲小管液流速加快 促排钾促排钾细胞外液细胞外液K+泌钾泌钾 酸碱平衡紊乱酸碱平衡紊乱 H+抑制主细胞钠泵抑制主细胞钠泵排钾排钾Na +K +K +H+主细胞主细胞闰细胞闰细胞K +肾小管腔肾小管腔血液血液质子泵质子泵11l正常时正常时 摄入钾的摄入钾的10%从结肠排出从结肠排出lGFR 摄入钾的摄入钾的34%从结肠排出从结肠排出l结肠排钾受醛固酮的调节结肠排钾受醛固酮的调节汗液含少量的钾汗液含少量的钾 5-10mmol/
6、L12（四）钾的生理功能（四）钾的生理功能(function)13二、钾代谢障碍二、钾代谢障碍 (Potassium disorders)14低钾血症低钾血症 (hypokalemia)高钾血症高钾血症 (hyperkalemia)血清钾浓度的正常范围：血清钾浓度的正常范围： 3.55.5mmol/L 15( (一）低钾血症一）低钾血症(Hypokalemia)概念概念 (concept) Serum K+ 3.5mmol/L161.原因和机制原因和机制(Causes and mechanisms)钾来源减少钾来源减少不吃也排不吃也排Hypokalemia（1）摄入不足摄入不足 (decrea
7、sed K+ intake)术后禁食、昏迷、消化道梗阻术后禁食、昏迷、消化道梗阻17（2） 失钾过多失钾过多(increased K+ excretion) v肾失钾肾失钾排钾性排钾性利尿剂，渗透性利尿利尿剂，渗透性利尿肾小管性酸中毒肾小管性酸中毒盐皮质激素：醛固酮盐皮质激素：醛固酮 肾间质疾患：多尿肾间质疾患：多尿镁缺失：髓袢钠泵失活镁缺失：髓袢钠泵失活18消化液富含钾消化液富含钾细胞外液减少，醛固酮增多细胞外液减少，醛固酮增多v消化液丢失消化液丢失v大量汗液丢失大量汗液丢失19（3）钾向细胞内转移钾向细胞内转移 (K shifts into the cells) v碱中毒碱中毒(alkal
8、osis)v胰岛素过量胰岛素过量激活钠泵、促糖原合成钾进入细胞内20v低钾性家族性周期性麻痹低钾性家族性周期性麻痹 (hypokalemic familial periodic paralysis)v钡剂中毒，粗制棉籽油中毒钡剂中毒，粗制棉籽油中毒v-肾上腺素能受体活性增强肾上腺素能受体活性增强 212.对机体的影响对机体的影响 (Effects) 细胞代谢障碍细胞代谢障碍 骨骼肌的损害骨骼肌的损害 肾脏的损害肾脏的损害 酸碱平衡异常酸碱平衡异常对心肌的影响对心肌的影响对神经肌肉兴奋性的影响对神经肌肉兴奋性的影响 膜电位异常膜电位异常221）对神经肌肉兴奋性的影响对神经肌肉兴奋性的影响 (ef
9、fects on neuromuscular excitability) 神经肌肉兴奋性神经肌肉兴奋性 （1）与膜电位异常相关的障碍与膜电位异常相关的障碍23血血K+ + 细胞内外细胞内外 K+ + 差差 静息电位绝对值静息电位绝对值 静息电位与阈电位差静息电位与阈电位差兴奋性兴奋性 机制机制(mechanism) 细胞内细胞内 K+ + 外流外流 24 超极化阻滞超极化阻滞(hyperpolarized blocking) 因静息电位与阈电位距离增大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而使神经肌肉兴奋性降低的现象25 表现表现 (manifestation)骨骼肌：骨骼肌：
10、四肢无力四肢无力（血清血清K+ 3mmol/L） 弛缓性弛缓性肌麻痹肌麻痹（血清血清K+ 2.65mmol/L） 呼吸肌麻痹呼吸肌麻痹-死亡死亡胃肠道平滑肌：胃肠道平滑肌：食欲不振、腹胀、便秘食欲不振、腹胀、便秘 麻痹性肠梗阻麻痹性肠梗阻（血清血清K+ 2.5mmol/L）262）对心脏的影响对心脏的影响(effects on the heart) 心肌电生理变化心肌电生理变化心电图改变心电图改变临床表现临床表现27心肌兴奋性心肌兴奋性低血钾对心肌兴奋性的影响低血钾对心肌兴奋性的影响28心肌传导性心肌传导性低血钾对心肌传导性的影响低血钾对心肌传导性的影响低血钾低血钾29 取决于快反应自律取决于
11、快反应自律细胞细胞4期自动除极期自动除极低血钾对心肌自律性的影响低血钾对心肌自律性的影响低血钾低血钾 4期钠内期钠内向电流增大向电流增大心肌自律性心肌自律性30血血K K+ +膜对膜对K K+ + 通透性通透性K K+ +外流外流 静息电位静息电位绝对绝对值值 （EmEt） 去极化去极化NaNa+ +内流速度内流速度 0 0期去极速度幅度期去极速度幅度 对对CaCa2+2+内内流抑制流抑制心肌代谢障碍心肌代谢障碍收缩性收缩性 兴奋性兴奋性 传导性传导性 自律性自律性 收缩性收缩性自律细胞自律细胞4 4期期 NaNa+ +内流加速内流加速心肌电生理变化心肌电生理变化 心肌细胞兴奋扩布心肌细胞兴奋
12、扩布4期期自动自动除极化除极化 2 2期期CaCa2+ 2+ 内流内流严重严重 胞内胞内K K+ +31心肌传导性心肌传导性心肌兴奋性心肌兴奋性心肌自律性心肌自律性心肌收缩性先心肌收缩性先 后后心肌电生理变化心肌电生理变化32心电图的变化心电图的变化T波低平、波低平、U波增高波增高、ST段压低段压低 K+外流外流 复极延缓复极延缓低钾血症时心电图的改变低钾血症时心电图的改变Q-T间期延长、间期延长、QRS波增波增宽宽传导性传导性33低钾血症对心脏的危害低钾血症对心脏的危害l心律失常心律失常期前收缩、心动过速期前收缩、心动过速 兴奋性兴奋性自律性自律性 传导阻滞传导阻滞 传导性传导性l对洋地黄毒
13、性的敏感性增加对洋地黄毒性的敏感性增加34（2）与）与细胞代谢障碍相关的损害细胞代谢障碍相关的损害1）骨骼肌的损害骨骼肌的损害血血K+ 3mmol/L 肌酸磷酸激酶肌酸磷酸激酶 提示肌损伤提示肌损伤血血K+ 5.5mmol/L391.原因和机制原因和机制(Causes and mechanisms)（1） 排钾减少排钾减少(decreased K+ excretion)少尿少尿潴钾性利尿剂潴钾性利尿剂醛固酮醛固酮40（2） K+从细胞内逸出从细胞内逸出 (K+ shifts out of cells) v 细胞损伤：细胞损伤：溶血、挤压综合征溶血、挤压综合征v 酸中毒酸中毒v 高钾性周期性麻痹
14、高钾性周期性麻痹 v某些药物：某些药物：-R阻断剂、阻断剂、洋地黄类洋地黄类v缺氧缺氧 v高血糖合并胰岛素不足高血糖合并胰岛素不足v假性高钾血症：假性高钾血症：测高实际不高，如采血时溶测高实际不高，如采血时溶血血 41（3） 入钾过多入钾过多(increased K+ intake)静脉输入过多钾盐静脉输入过多钾盐输入大量库存血输入大量库存血 422.对机体的影响对机体的影响(Effects) （1） 对神经肌肉兴奋性的影响对神经肌肉兴奋性的影响 (effects on neuromuscular excitability) 神经肌肉兴奋性先神经肌肉兴奋性先 后后 43血血K+ 细胞内外细胞内
15、外 K+差差 静息电位静息电位 阈电位阈电位兴奋性兴奋性( (重度）重度） 静息电位绝对值静息电位绝对值与阈电位距离与阈电位距离兴奋性兴奋性( (轻度）轻度）机制机制(mechanism)44除极化阻滞除极化阻滞 (depolarized blocking) 静息电位绝对值过小甚至等于或低静息电位绝对值过小甚至等于或低于阈电位使细胞兴奋性降低的现象于阈电位使细胞兴奋性降低的现象45轻度高钾：轻度高钾：兴奋性兴奋性 肌震颤、刺痛、肌震颤、刺痛、感觉异常感觉异常 重度高钾：重度高钾：兴奋性兴奋性 肌无力、肌无力、弛缓性弛缓性麻痹麻痹临床表现临床表现(血清钾血清钾5.57.0mmol/L)(血清钾血
16、清钾7.09.0mmol/L)46（2）对心脏的影响对心脏的影响(effects on the heart) 心肌电生理变化心肌电生理变化心电图改变心电图改变临床表现临床表现47心肌电生理变化心肌电生理变化K+eK+e兴奋性兴奋性 轻度血钾轻度血钾 EmEm绝对值绝对值（EmEmEtEt）传导性传导性2 2期期CaCa2 2+ +内流内流收缩性收缩性自律性自律性 重度血钾重度血钾 EmEm绝对值过小钠通道失活绝对值过小钠通道失活 兴奋性兴奋性EmEm绝对值（绝对值（EmEmEtEt） 钠内流钠内流 0 0期除极速度期除极速度 K+K+通透性通透性 4 4期钾外流加快钠内流延缓期钾外流加快钠内流
17、延缓48心肌传导性心肌传导性心肌兴奋性先心肌兴奋性先后后心肌自律性心肌自律性心肌收缩性心肌收缩性心肌电生理变化心肌电生理变化49T波高尖波高尖 室颤、传导阻滞室颤、传导阻滞 兴奋性、传导性异常兴奋性、传导性异常 心电图的变化心电图的变化各种心律失常：各种心律失常：心心动过缓、停搏动过缓、停搏 自律性自律性P波低宽波低宽、 P-R间期延长、间期延长、 QRS波增宽、波增宽、 R波低波低传导性传导性3期期K+ +外流外流复极加速复极加速50高钾血症时心电图的变化高钾血症时心电图的变化室颤室颤心房停顿心房停顿室内阻滞室内阻滞P-R延长延长高高T波波正常正常51（3）对酸碱平衡的影响对酸碱平衡的影响(
18、effects on acid-base balance) 高血钾高血钾 酸中毒酸中毒 反常性碱性尿反常性碱性尿52反常性碱性尿反常性碱性尿( (paradoxical baseuria)小管上皮细胞小管上皮细胞血血K H+H+KK高钾血症引起代谢性酸中毒和高钾血症引起代谢性酸中毒和反常性碱性尿的机制反常性碱性尿的机制肾小管腔肾小管腔H+ Na交换交换K Na交换交换尿液尿液H+ （碱性尿）（碱性尿） 酸中毒酸中毒533.防治的病理生理基础防治的病理生理基础(Pathophysiological basis of prevention and treatment) （1）轻度：去轻度：去除除病
19、因，病因，减少血钾来源减少血钾来源（2）重度（血钾重度（血钾7mmol/L）紧急降钾）紧急降钾 促进钾移入细胞：促进钾移入细胞：静脉输入葡萄糖和胰岛素静脉输入葡萄糖和胰岛素、 碳酸氢钠碳酸氢钠 对抗钾的毒性：对抗钾的毒性：钙剂和钠盐钙剂和钠盐 加速排钾：加速排钾：透析疗法透析疗法（血液（血液透析透析、腹膜、腹膜透析透析） 阳离子交换树脂口服或灌肠阳离子交换树脂口服或灌肠54简述简述低钾血症引起代谢性碱中毒和低钾血症引起代谢性碱中毒和反常性酸性尿的机制反常性酸性尿的机制问答题问答题552重度高钾血症时，心肌的重度高钾血症时，心肌的A兴奋性兴奋性 传导性传导性 自律性自律性 B兴奋性兴奋性 传导性
20、传导性 自律性自律性C兴奋性兴奋性 传导性传导性 自律性自律性 D兴奋性兴奋性 传导性传导性 自律性自律性E兴奋性兴奋性 传导性传导性 自律性自律性D1成人失钾最重要的途径是成人失钾最重要的途径是A. 经胃失钾经胃失钾 B. 经小肠失钾经小肠失钾 C. 经肾失钾经肾失钾 D. 经皮肤失钾经皮肤失钾 E. 经结肠失钾经结肠失钾C【练习题】练习题】563. 高钾血症时可出现高钾血症时可出现 A. 正常性酸性尿正常性酸性尿 B. 正常性碱性尿正常性碱性尿 C. 反常性酸性尿反常性酸性尿 D. 反常性碱性尿反常性碱性尿 E. 中性尿中性尿D4. 高钾血症对机体的主要危害在于高钾血症对机体的主要危害在于
21、 A. 引起肌肉瘫痪引起肌肉瘫痪 B. 引起严重的心律紊乱引起严重的心律紊乱 C. 引起严重的肾功能损引起严重的肾功能损 D. 引起酸碱平衡紊乱引起酸碱平衡紊乱 E. 引起血压下降引起血压下降B575“超极化阻滞超极化阻滞”是指是指A低钾血症时的神经低钾血症时的神经-肌肉兴奋性肌肉兴奋性B高钾血症时的神经高钾血症时的神经-肌肉兴奋性肌肉兴奋性C低钾血症时的神经低钾血症时的神经-肌肉兴奋性肌肉兴奋性D高钾血症时的神经高钾血症时的神经-肌肉兴奋性肌肉兴奋性E低钙血症时的神经低钙血症时的神经-肌肉兴奋性肌肉兴奋性A6“去极化阻滞去极化阻滞”是指是指 A低钾血症时的神经低钾血症时的神经-肌肉兴奋性肌肉
22、兴奋性B高钾血症时的神经高钾血症时的神经-肌肉兴奋性肌肉兴奋性C低钾血症时的神经低钾血症时的神经-肌肉兴奋性肌肉兴奋性D高钾血症时的神经高钾血症时的神经-肌肉兴奋性肌肉兴奋性E低钙血症时的神经低钙血症时的神经-肌肉兴奋性肌肉兴奋性B587. 过量的胰岛素引起低血钾的机制是过量的胰岛素引起低血钾的机制是A. 醛固酮分泌过多，促进肾排钾增多醛固酮分泌过多，促进肾排钾增多 B. 肾小管远端流速增多，使肾重吸收钾减少肾小管远端流速增多，使肾重吸收钾减少 C. 细胞外液钾向细胞内转移细胞外液钾向细胞内转移 D. 钾摄入不足钾摄入不足 E. 腹泻导致失钾过多腹泻导致失钾过多8. 某患者术后禁食某患者术后禁
23、食3天，仅从静脉输入大量的天，仅从静脉输入大量的5%葡萄葡萄糖液维持机体需要，此患者最容易发生糖液维持机体需要，此患者最容易发生A. 高血钾高血钾 B. 低血钾低血钾 C. 高血钠高血钠 D.低血钠低血钠 E.低血钙低血钙CB59男性，32岁，矿井塌方被砸，伤后18小时入院。查体：Bp 11070 mmHg，R 24次分，HR 110次分，神情淡漠，反应迟钝，双腿发凉，皮肤发亮，双下肢肿胀明显。导尿见尿液呈咖啡色，量少。化验：尿肌红蛋白阳性。血气及电解质化验检查： pH 7.28，HCO3- 12mmolL，PaO2 85 mmHg，PaCO230 mmHg，Na+125 mmolL，Cl-9
24、5 mmolL，K+8.5 mmolL。心电图显示：P波消失，P-R间期延长，QRS综合波变宽，室 性心律失常，T波狭窄高耸。X光：双下肢骨折。诊断:双下肢股骨骨折，挤压伤综合征。 病例60治疗: 立即进行血液透析，骨折内固定，肌肉减压处理。经2次血液透析，病人安全渡过了急性肾功能衰竭的少尿期，第4天病人尿量达600 m124小时。一个月后化验指标基本正常。 【问题】 1该病人发生了什么类型的钾代谢紊乱?原因？诊断依据？ 2在该病人的疾病过程中危害其生命的主要因素是什么? 3针对该病人钾代谢紊乱的治疗原则是什么? 4为什么要进行血液透析? 6162细细 胞胞血液血液HH+ +通道通道促细胞外促
25、细胞外K+内流：内流：剧烈运动时的肌肉收缩NaNa+ + K K+ +泵泵泵漏（pump-leak)机制碱中毒激活激活胰岛素肾上腺素受体激活甲状腺素细胞外液K+镁离子促细胞内K+外流HH+ + KK+ +酸中毒细胞外液渗透压机体总钾KK+ +HH+ + HH+ +-肾上腺素受体激活抑制抑制63醛固酮醛固酮 1.管基膜管基膜Na+-K+-ATP酶活性酶活性 2.主动重吸收主动重吸收Na+ 管腔内负电荷管腔内负电荷 K+电位梯度电位梯度 3.管腔膜对钾通透性管腔膜对钾通透性 64 1.管基膜管基膜Na+-K+-ATP酶活性酶活性 2.肾间质与肾小管细胞内肾间质与肾小管细胞内K+浓度差浓度差 胞内胞
26、内K+向间质返流向间质返流 3.管腔膜对钾通透性管腔膜对钾通透性 血血K+ 65K K+ +66H+ H+K+血血K+ K+H+ H+ 血血K+ 67NernstNernst方程方程ieKKkmLgEE5 .59KK+ + e e=4.3 =4.3 KK+ + I I=139=139E Em m=-90=-9068 低血钾对神经低血钾对神经- -肌肉兴奋性的影响肌肉兴奋性的影响Ett负值增大负值增大ieKKkmEElg5.59NernstNernst方程方程KK+ + e e=3.0 =3.0 KK+ + I I=139=139E Em m=-99=-99 兴奋性兴奋性69除极化阻滞除极化阻滞
27、70氯、钠重吸收髓质高渗环境形成障碍髓质高渗环境形成障碍髓袢升支受损髓袢升支受损水重吸收障碍水重吸收障碍机制：机制：慢性缺钾慢性缺钾 集合管受损集合管受损对对ADH反应性反应性(cAMP生成生成 ) )71碱中毒碱中毒(alkalosis)H+ H+K+血血K+ 酸中毒酸中毒(acidosis)H+ H+ K+血血K+ 72肾小管性酸中毒肾小管性酸中毒I型（远端肾小管酸中毒）型（远端肾小管酸中毒）：集合管质子泵障碍集合管质子泵障碍泌泌H+钾重吸收钾重吸收II型（近端肾小管酸中毒）型（近端肾小管酸中毒）：近曲小管近曲小管HCO3-、钾等重吸收障碍、钾等重吸收障碍范可尼氏综合征范可尼氏综合征(Fanconi syndrome) ：近曲小管病变，近曲小管病变，重吸收重吸收HCO3-、钾、磷、多种氨基酸、葡萄糖、蛋白、钾、磷、多种氨基酸、葡萄糖、蛋白质等多种物质障碍，由尿中大量丢失，引起低钾血症、质等多种物质障碍，由尿中大量丢失，引起低钾血症、低磷血症、低钙血症、代谢性酸中毒、脱水、佝偻病、低磷血症、低钙血症、代谢性酸中毒、脱水、佝偻病、骨质稀疏及生长迟缓等。骨质稀疏及生长迟缓等。73心肌细胞心肌细胞静息电位静息电位K K+ +通透性通透性K K+ +浓度差浓度差低低K+血症血症 高高K+血症血症 Em绝对值绝对值74正常75
