钾稳态及其代谢紊乱的诊治进展

董 睿 郭志勇

钾是人体内重要的元素之一，在维持细胞新陈代谢和细胞膜电位、保持酸碱平衡、维护机体各种生理功能中起到了不可替代的作用。正常情况下，钾代谢处于平衡状态，即摄入与排出保持动态平衡。但在各种环境因素、人为因素和疾病因素的作用下可出现低钾或高钾血症，呈现出各有特点的临床表现和异常的实验室检查结果。近年来，随着CKD发病率逐年增高和罕见病诊疗水平的提高，钾代谢紊乱常常出现在各种临床情况中，增加了疾病诊疗的复杂性。本文结合国内外文献，就钾平衡紊乱的诊治进展进行简要回顾。

1 钾平衡

正常情况下，机体的钾均来源于外界的摄入，每日摄入的钾约90%经胃肠道吸收，其中98%以上储存在细胞内(主要存在于肌肉细胞中)，不到2%的钾离子(K+)存在于细胞外[1]。排出体外的K+中约80%～90%自尿中排泄，10%通过肠道排出，还有一小部分通过汗液排出。机体通过平衡摄入与排出，以及调控K+在细胞内外的分布，使血清钾浓度稳定于3.5～5.0 mmol/L，其中肾脏起到了重要的作用[2-3]。K+经肾小球全部自由滤过，在近端肾小管和髓袢升支重吸收，其吸收量占滤过量的75%[4]，且不受钾摄入的影响。肾脏主要依靠皮质集合管(CCD)维持尿钾排泄，其次是醛固酮敏感的远端分泌肾单位(ASDN)，包括远曲小管的后段(DCT2)、连接小管(CNT)。

K+储存在细胞内的主要驱动力是细胞内负电荷。K+通过K+通道排出，每排出一个K+即带走一个正电荷，而细胞内液(ICF)和细胞外液(ECF)中K+的比值则反映了静息膜电位(RMP)。一过性的血钾浓度的升高可对RMP产生负面影响，从而影响细胞功能。为了将血钾浓度一过性升高的影响降到最低，机体进化出多种生理调节机制以将K+移入细胞内。胰岛素和儿茶酚胺为促进K+向细胞内转移的常见激素，但其机制不同[1-2]。胰岛素通过与细胞表面特异性受体的结合，促进葡萄糖转运体(GLUT)4的分泌，一方面提高组织对葡萄糖的摄取；另一方面，通过增加钠离子(Na+)/K+-ATP酶的活性刺激K+的摄取。儿茶酚胺对于调节K+的分布也起着重要的生理作用。组织间隙中K+浓度的升高会导致血管扩张，引起血流速度降低，从而增加肌肉的兴奋性。儿茶酚胺通过β2受体介导，增加Na+/K+-ATP酶的活性，从而限制细胞外K+浓度的增高。血浆的渗透压和酸碱平衡同样会影响体内钾平衡。细胞外间隙中对血浆渗透压形成有影响物质(如葡萄糖、果糖、甘露醇等)的蓄积产生了细胞膜两侧的渗透压梯度，有利于水从细胞内向细胞外流动，而细胞容量的降低会导致细胞内K+浓缩，有利于K+的外流。

2 低钾血症

低钾血症是指血清钾<3.5 mmol/L的一种病理生理状态。在限制钠的饮食条件下，正常肾脏可以排出几乎不含Na+的尿液。而在无钾饮食条件下，肾脏每天最多可排出15 mmol的K+。因此，仅饮食限制钾的摄入即可导致低钾血症。

丢失的钾过多也可引发低钾血症。①肾外失钾：通过汗液大量排出钾是此类低钾血症的常见原因，多见于在高温、高湿环境中工作的重体力劳动者。分泌性腹泻是肾外失钾的另一常见原因，容量大幅度减少会造成低钾血症。慢性假性肠梗阻(奥格尔维综合征)可引起低钾血症，因主动性钾分泌引起分泌性腹泻而造成，这种情况下，粪便中钾浓度高，钠浓度低。②肾性失钾：多发生在导致远端肾小管钠离子大量释放和醛固酮活性增加的病理生理状态下。前者是由于细胞外液浓缩引起的继发性疾病，通常表现为低钾血症合并正常或偏低的血压，代谢性酸中毒或碱中毒。此时，增加血清中碳酸氢根离子(HCO3-)浓度的补碱治疗反而会加重低钾血症，因其增加了远端小管对碳酸氢钠的转运负荷。盐皮质激素活性增加的原发性疾病可造成肾素的自主分泌、醛固酮或非醛固酮的盐皮质激素分泌，或持续的盐皮质激素样效应。临床上表现为高血压、低血钾和代谢性酸中毒，通过监测血浆肾素活性和醛固酮水平可以判定[5]。

低钾血症的临床表现在个体间存在较大差异，需要结合病史、实验室检查、心电图检查等综合评估。可表现为乏力、肌肉酸痛，严重时可能由于呼吸肌、消化系统平滑肌受累出现呼吸困难或肠麻痹等。心电图变化包括心律失常表现，或U波、T波平坦等。评估尿钾的排泄量有利于判断低钾血症的病因是否与肾脏相关。24 h尿钾的测定是最常用也是最准确的评估方法。24 h尿钾>25～30 mmol提示肾性失钾，随机尿钾浓度在5～15 mmol/L时一般可排除肾性失钾，随机尿钾浓度>40 mmol/L时提示有肾性失钾。尿钾浓度为40 mmol/L亦是低钾血症患者因饮水量减少而产生高浓度尿的适当反应。但如果发生在患者有效血容量减少的情况下，尽管容量减少会刺激醛固酮的产生，但由于Na+和水输送到远端肾单位的减少，尿液中K+的绝对量可相对较低。若患者使用利尿剂时尿钾浓度<15 mmol/L，也可判断为肾性失钾[1,3,5]。

在没有细胞内转移的前提下，低钾血症体现的是体内总K+的缺乏。血清钾浓度从4 mmol/L降至3 mmol/L，提示机体总K+的缺失量为100～200 mmol；而从3 mmol/L降到2 mmol/L，提示K+的缺失量为400～600 mmol。酸血症的患者机体总的K+的缺失将更严重。K+可以钾盐的形式通过口服或者静脉途径予以补充。口服给药更安全、有效，每天的补充量约100～150 mmol。氯化钾(KCL)药片刺激胃黏膜，其微胶囊更易被接受。一般情况下，非肾性失钾通过补钾治疗更容易纠正[1,3,5]。对于无法口服补钾或在合并严重钾缺乏的情况下(如引发心律失常、呼吸肌麻痹或横纹肌溶解)，可经静脉途径补钾。静脉补充KCL的速度不能>20 mmol/h，浓度不能>40 mmol/L，过高的浓度会引发静脉炎。对于合并酸中毒的患者，应在补充HCO3-前即补充K+，因为纠正代谢性酸中毒会引起细胞内K+的内流，导致细胞外液K+浓度进一步的降低。待患者情况稳定后，可以同时补充HCO3-和K+。当临床表现极为严重(如肌肉麻痹、呼吸衰竭等)时，应选择不含葡萄糖或HCO3-的静脉补钾溶液[1,3,5]。

3 高钾血症

血清钾水平>5.0 mmol/L，定义为高钾血症。高钾血症多由K+的产生及摄入过多、排出减少、分布异常，以及药物影响等导致。当肾小球滤过率、肾小管流量、远端Na+输送量或ASDN中醛固酮敏感离子转运蛋白的表达水平降低，从而限制了肾钾排泄时，即可发生高钾血症[2]。引发高钾血症的原因有以下3种情况。①钾的摄入增多：由于摄入增多导致的高钾血症多发生于肾功能受损和(或)盐皮质激素水平降低的人群。富含钾的食物主要为植物类食物，如柠檬、果汁、土豆。值得注意的是，有些食物既富含钾又富含碳水化合物，会刺激胰岛素的分泌和释放，进而降低血钾升高的幅度。而动物类食物富含钾但碳水化合物含量低，则会导致血钾浓度的进一步升高[1]。②钾的细胞内外分布异常：通常一过性高钾源于细胞内外流动。组织损伤，如横纹肌溶解、创伤、大量的溶血、肿瘤溶解等是导致此类高钾血症的常见原因。③钾排泄减少：肾脏排泄功能的下降，是造成此类高钾血症的重要原因。

急性高钾血症在急性肾损伤(acute kidney injury, AKI)患者中常见。急性肾小管坏死或肾小管间质性肾病可导致远端小管和集合管的广泛损伤，直接损伤排出K+的细胞。AKI患者快速下降的肾小球滤过率(GFR)并未给正常的肾内和肾外适应性机制发挥维持稳态作用提供足够的时间。因此，由于细胞释放K+增加，肾脏排出机制受损，AKI患者易发生危及生命的高钾血症[1,3,5]。但对于CKD患者而言，除非GFR降低至15～20 mL/min以下，高钾血症并不常见。这是由于即便肾脏功能显著受损，但剩余肾单位仍可维持相对正常的血浆K+浓度。这种代偿方式被认为与健康人在饮食中摄入大量含K+食物但仍能维持正常稳态的机制相似。在动物实验中，长期的K+负荷会增强肾脏的排K+能力，这意味着无论血浆K+浓度如何，肾脏均可将K+排出。这种由高钾血症引发的肾脏高排钾状态往往伴随着细胞肥大、更高的线粒体密度，以及远端肾单位细胞和集合管主要细胞中基底外侧膜的增殖[5-6]。

CKD、慢性心力衰竭、糖尿病、长期服用RAAS抑制剂类药物是发生慢性高钾血症的主要危险因素。CKD患者可合并血钾异常，肾功能显著受损的CKD患者常并发高钾血症，发病率为14%～20%[7]。在慢性心力衰竭患者中，血清钾浓度与血管紧张素系统的关联度很高，肾脏灌注不足导致肾素水平升高，通过刺激醛固酮合成诱导钾的排泄，而高钾会抑制RAAS。慢性高钾血症通常没有明显的临床症状，常因实验室检查结果异常被发现。因此，对于存在高钾血症风险的基础病患者，应当定期检测K+浓度[8]。

高血钾症患者可出现非特异性的心血管和神经肌肉症状。心脏症状主要为心律失常(如窦性心动过缓、传导阻滞和异位心律失常、致命性心室纤颤及心搏骤停等)和心肌收缩受抑制(心脏扩大、心音低弱)。神经肌肉症状常见四肢和口周感觉麻木、极度疲乏、肌肉酸痛和肢体苍白湿冷，甚至因呼吸肌麻痹发生窒息。中枢神经系统可表现为烦躁不安或神志不清。此外，还可出现恶心、呕吐和腹痛[3]。

高钾血症的治疗取决于患者的体征、症状、严重程度和血钾的升高速度，以及病因。短期内出现血钾升高至6.0 mmol/L或高钾相关性心电图异常表现属于高钾血症急危重症，需要紧急处理，包括以下方法。①复查血钾并检查生命体征及心电活动，排查并去除导致高钾血症的诱因。②稳定心肌：对于存在心电图改变的高钾血症患者，一般建议给予钙盐(1 000～3 000 mg葡萄糖酸钙或者1 000 mg氯化钙)，如果其心电图改变在5 min后未得到缓解或者再次复发，则应考虑后续治疗方案。③促进K+转移到细胞内：给予胰岛素联合葡萄糖静脉滴注；雾化吸入10 mg沙丁胺醇可以使血钾用药后的120 min内峰值显著降低，但存在心率过快、心悸及轻度焦虑等不良反应的报道；在伴有代谢性酸中毒的患者中，可以考虑使用碳酸氢钠中和细胞外液中的氢离子(H+)，间接促进细胞外的K+向细胞内转移[9]。④促进钾排出体外：可使用袢利尿剂(如呋塞米、托拉塞米等)和噻嗪类利尿剂(如氢氯噻嗪等)。袢利尿剂的排钾效果强于袢利尿剂。使用利尿剂治疗高钾血症的前提应当是患者肾功能无异常且血容量正常。在使用相关利尿剂治疗急性高钾血症的过程中，应当及时评估钾、血糖及心电图的变化；可使用聚苯乙烯磺酸钠和聚苯乙烯磺酸钙等阳离子交换树脂；新型K+结合剂环硅酸锆钠，在全肠道内通过置换Na+或H+而高选择性地捕获K+，减少肠道内K+吸收，从而快速有效地降低血钾浓度；处理严重高钾血症，尤其是患有终末期肾病(ESRD)并已建立血管通路的患者时首选血液透析治疗，当K+浓度持续升高超过6 mmol/L或心电图持续无变化时，应及时进行紧急血液透析，以改善内环境，实现电解质平衡[9]。

急性高钾血症病情稳定后，应对仍有高钾血症风险的患者进行长期的血钾管理。包括排查诱因、消除来源、饮食控制、减少摄入、药物排钾，以及调整透析方案等。