（Kalemia disturbance）

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1 （Kalemia disturbance）
水、电解质代谢紊乱 第三节 钾代谢紊乱 （Kalemia disturbance）

2 Normal Potassium Metabolism
钾代谢紊乱 Normal Potassium Metabolism ►Content and internal potassium distribution [K+] of body = 50～55mmol／Kg 8% 2% Internal potassium distribution 90% ICF（140－160mmol／L） ECF（4.2mmol/L） Bone K+

3 （Pump－leak mechanism）
钾代谢紊乱 ►Regulation of potassium homeostasis 跨细胞膜转移调节 肾脏的调节（结肠排钾） 机体的钾平衡调节 细胞内液[K+] 140－160mmo1／L K+细胞内外移动的泵一漏机制 （Pump－leak mechanism） 细胞外液[K+] 4.2mmol/L 1. Potassium transcellular transfer K+ K+通道（漏） Na+ Na+ - K+泵（泵） K通道：IT0、IKS、Ikr、Ik1、KATP等十多种。

4 2. Regulation of renal potassium excretion
钾代谢紊乱 肾对钾调节 远曲小管和集合小管的排泄调节 近曲小管和髓襻的重吸收 肾小球滤过 主要调节 ICE 主细胞（分泌K+）、润细胞（重吸收K+） ECF 原尿液 远曲小管、集合小管 H+ H+-K + 泵 （润） K+ K+ Na+-K + 泵 （主） Na+

5 Disorders of Potassium Metabolism
低钾血症 Disorders of Potassium Metabolism 成年人血清钾的正常值为3.5 ～ 5.0 mmol/L。 The concentration of serum potassium in normal adult 3.5 ～ 5.0 mmol/L. Hypokalemia Hyperkalemia Potassium Disorders

6 低钾血症 （Hypokalemia） 血清钾浓度低于3.5 mmol／L（3.5mEq/L）。
■ 低钾血症 血清钾浓度低于3.5 mmol／L（3.5mEq/L）。 低钾血症 （Hypokalemia） Hypokalemia and potassium deficiency often occur simultan- eously, but sometimes, they can occur separately. Hypokale- mia is a decrease in serum K+ levels less than 3.5 mmol/L( 3.5 mEq/L ). Potassium deficiency is referred to the loss of intra- cellular potassium and the total body stores of potassium. ■ 缺钾（Potassium deficiency）

7 ？ ►Causes and mechanism 呕吐、腹泻、胃肠引流、肠瘘 机体K+丢失 血容量↓ 继发性Ald↑ 肾排K+↑
低钾血症 ►Causes and mechanism 1．饮食中摄入的钾减少（Inadequate intake） 2．钾丢失过多（Excessive loss） ■经消化道失钾 （Gastrointestinal loss） 呕吐、腹泻、胃肠引流、肠瘘 机体K+丢失 血容量↓ 继发性Ald↑ 肾排K+↑ 低钾血症 ？ 大量饮入、输入无钾液体 血液稀释 婴幼儿引起低钾血症的最常见的病因。 ■经肾丢钾（Renal potassiun loss） 肾丢K+是成年人引起低钾血症的最常见的病因。

8 甘露醇 远端小管液流速↑ 乙酰唑胺 氯噻嗪 H+对Na+-K+泵抑制↓ 远曲小管Na+-K+ ↑ 利尿 继发性Ald↑ 肾排K+↑
低钾血症 ▲长期过量应用排钾利尿剂 （Diuretics） 甘露醇 乙酰唑胺 氯噻嗪 远端小管液流速↑ H+对Na+-K+泵抑制↓ 远曲小管Na+-K+ ↑ 利尿 继发性Ald↑ Increase Extracellular fluid Lumen nephron 肾排K+↑ 血[K+]↓ ▲渗透性利尿伴有肾排钾增加

9 肾小球肾炎（多尿期） 肾排K+↑ 机体丢失K+↑
低钾血症 ▲盐皮质激素过多（Excessive mineralocorticoid） Cushing综合征、 ECF 容量↓ 、糖皮质激素治疗。 ▲肾功能不全（Renal failure ） 肾小球肾炎（多尿期） 肾排K+↑ 机体丢失K+↑ [K+]e ↓ 近曲小管重吸收HCO3－、K+障碍 HCO3－ 、 K+丢失↑ Fanconi综合征 （Renal tubular acidosis） ▲镁缺失（Loss of magnesium） ■经皮肤失钾（Sweating losses）

10 （Increased movement of potassium into cells）
低钾血症 3. 体内钾分布异常 （Increased movement of potassium into cells） K+进入细胞内过多，但机体并不缺钾。 ■碱中毒（Alkalosis） ■外源性胰岛素使用 糖尿病(Ⅰ型) 糖原合成↓ 细胞内K+外移↑、肾排K+↑ 血K+正常、细胞缺K+ 外源性胰岛素 Na+-K+-ATP酶活性↑ 糖原合成↑ 细胞外K+移入↑ 血[K+]↓

11 常染色体显性遗传病。 发病时出现低钾血症和骨骼肌瘫痪。 （从肢体远端向躯干发展） 低钾血症
■低钾性周期性麻痹（Hypokalemic periodic paralysis） 常染色体显性遗传病。 发病时出现低钾血症和骨骼肌瘫痪。 （从肢体远端向躯干发展） ■钡中毒（Barium poisoning） ■ -受体激动剂增加（肾上腺素、沙丁胺醇）

12 图 血清钾和钙离子浓度变化对骨 骼肌Em和Et的影响
►Alteration of Metabolism and Function 低钾血症 低钾血症机体影响 膜电位异常（见于急性低钾血症） 细胞代谢障碍（见于机体缺钾） 酸碱平衡紊乱（见于缺钾和低钾血症） 1．对神经-肌肉兴奋性的影响 超级化阻滞,兴奋性↓ （Effects on neuromuscular irritability） 图 血清钾和钙离子浓度变化对骨 骼肌Em和Et的影响 Nernst equation Em = - 61log ([K+]e / [K+]i) =-88mv Et = -67mv； Em - Et = －21mv

13 临床表现 【急性低钾血症】 （Acute hypokalemia ） 骨骼肌、平滑肌兴奋性↓ 超级化阻滞状态
[K+]e↓、[K+]i不变 [K+]i /[K+]e↑ Em负值增大 骨骼肌、平滑肌兴奋性↓ 超级化阻滞状态 ■轻度低钾血症（血清钾<3.5mmol/L） ▲CNS：萎靡、倦怠；▲骨骼肌：四肢无力； ▲胃肠道平滑肌：食欲不振、肠蠕动↓、肠鸣音↓。 临床表现 ■重度低钾血症（血清钾<2.5mmol/L） ▲CNS：嗜睡、昏迷；▲胃肠道平滑肌：腹胀、麻痹性肠梗阻。 ▲骨骼肌：软瘫、呼吸运动停止、腱反射(-)、肌坏死。 【慢性低钾血症】（Chronic hypokalemia ）

14 心律失常，房室传导阻滞、严重时心室纤颤与心衰。
2. 对心脏的影响 （Effects on heart） 心脏生理特性的影响 兴奋性 增强 自律性 增加 传导性 下降 收缩性 增强 心律失常，房室传导阻滞、严重时心室纤颤与心衰。

15 （心脏骤停） 【[K+]e对心肌膜电位影响】 达到电化学平衡所需电位差相应(Em) ↓ Em－Et间距变小 心肌兴奋性↑
钾代谢紊乱 【[K+]e对心肌膜电位影响】 正常静息电位（Em）下，心肌膜对K+通道的钾电导性（IK1）最大。 膜对K+通透性↓ 复极3期末钾外流↓ 达到电化学平衡所需电位差相应(Em) ↓ Em－Et间距变小 心肌兴奋性↑ ■ [K+]e↓ ■ [K+]e↑ 细胞内、外K+化学浓度差↓ Em负值↓ 严重[K+]e↑ Em负值过小 Em－Et间距 < -10mV 快钠通道失活 心肌兴奋性消失 （心脏骤停）

16 心肌动作电位 0电位 Et 2 1 3 4 Em -90 -60 -30 30 mV 心房肌 心室肌 Na+ K+ Ca2+ 钠泵 心肌细胞
钾代谢紊乱 心肌动作电位 0电位 Et Em -90 -60 -30 30 mV 心房肌 心室肌 2 1 3 4 Na+ K+ Ca2+ 钠泵 心肌细胞 膜离子转运 心电图 P Q R S T 1：Ito通道开放，K+外流， Cl-内流。 2：L型钙通道和IK、IK1开 放， K+外流，Ca2+内流。 3：IK1开放，K+外流。

17 [K+]e↓ 胞膜对K+通透性↓ K+外移受阻↓ Em↓ 兴奋性↑
低钾血症 ▲兴奋性（ Excitability） 增加 [K+]e↓ 胞膜对K+通透性↓ K+外移受阻↓ Em↓ 兴奋性↑ ▲自律性（Automaticity） 增加 [K+]e↓ 期钾外流↓、内向电流↑ 自律细胞自动除极化速度↑ 自律性↑ ▲传导性（Conductivity） 降低 [K+]e↓ Em↓ 期除极化幅度、速度↓ 心肌传导性↓ ▲收缩性（Contractibility） 增强 急性低钾血症 期Ca2+内流↑ 心肌收缩性↑

18 低钾血症导致心力衰竭原因 QRS波增宽、ST段下降、T波低平、自律性增高。 传导性↓ 房室传导阻滞。
■心电图（ Electrocardiogram, ECG）特征 QRS波增宽、ST段下降、T波低平、自律性增高。 传导性↓ 房室传导阻滞。 兴奋性↑ 异位起搏点、兴奋折返、早搏、心室纤维颤动。 低钾血症导致心力衰竭原因

19 4. 其他方面影响（Other Effects）
3. 对酸硷平衡的影响（Effects on the acid-base balance） [K+]e↓ K+移出↑、H+进入↑ ECF [H+]↓ 小管重吸收HCO3－↑ 代谢性碱中毒 小管上皮细胞内[K+]↓ 肾排NH3+、排H+↑ 酸性尿 低钾血症 4. 其他方面影响（Other Effects） ■骨骼肌损害（Skeletal muscles injury） 肌肉痉挛、细胞代谢障碍 明显肌细胞坏死

20 5. 对血管的影响（Effects on vasculature）
低钾血症 ■肾损害（Kidney damage） 【Structure】 ▲缺钾初期：髓质集合管出现小管上皮细胞肿胀、增生等。 ▲长期、严重缺钾：损害可波及各段肾小管，甚至肾小球。 【Function】 损伤集合管对ADH反应性↓、升支粗段对NaCl重吸收↓ 肾脏浓缩功能↓ 多尿、夜尿 5. 对血管的影响（Effects on vasculature）

21 (二) 高钾血症 （Hyperkalemia） 血清钾浓度>5.5mmol／L。
【Definition】 血清钾浓度>5.5mmol／L。 Hyperkalemia is defined a as serum potassium exceeding 5.5mmol／L. Hyperkalemia is potentially lethal, primarily be-cause of effect on cardiac conduction. Clinical management requires urgency treatment.

22 ►原因和发生机制（Causes and mechanism）
高钾血症 ►原因和发生机制（Causes and mechanism） 1. 摄钾过多（Increased intake of potassium） 静脉输入钾过快或浓度过高可立即引起严重的高钾血症，并 导致患者猝死。 2．肾排钾减少（Decreased renal excretion of potassium） ■肾功能障碍（Acute & renal failure with oliguria） ■Ald分泌减少或肾小管对Ald反应性低下 肾上腺皮质功能不全（Addison病）、醛固酮合成障碍 Ald分泌↓ 肾排K+↓ 血[K+]↑ ■大量使用保钾利尿药； ■洋地黄过量 Na+-K+-ATP活性

23 3. 细胞内钾释出至细胞外（K+ shifts out of cells） 细胞内K+大量移出 超过肾排K+代偿能力 血[K+]↑
（l）酸中毒（Acidosis) 酸中毒 H+进入↑ 、K+移出↑ 血[K+]↑ 小管Na+－H+↑、Na+－K+↓ 肾排K+↓ 高钾血症 （2）大量溶血或组织损伤、坏死 （3）严重组织缺氧 ATP生成↓ 膜钠泵功能↓ 细胞内Na+↑、细胞外K+ ↑

24 正常人 糖尿病患者 ►对机体的影响（Effects on body） 1．对心肌的影响（Effects on heart）
高钾血症 （4）高血糖、胰岛素不足(Hyperglycemia, Insulin deficiency) 血糖↑ 胰岛素分泌↑ 糖原合成↑ 细胞外K+内移 血[K+]↓ 正常人 血糖高渗作用和酮症酸中毒 细胞内K+外移 血[K+]↑ 糖尿病患者 （5）某些药物作用（Some medicines） 过量洋地黄能抑制Na+－K+－ATP酶（钠泵）活性。 （6）高钾血症型周期性麻痹（Hyperkalemia periodic paralysis） ►对机体的影响（Effects on body） 1．对心肌的影响（Effects on heart）

25 轻度高钾血症 工作心肌（+）↑ （Em - Et间距↓） 重度高钾血症 工作心肌（+）↓（ Em - Et间距过小）
■对心肌生理特性的影响 ▲兴奋性 增强或下降 轻度高钾血症 工作心肌（+）↑ （Em - Et间距↓） 重度高钾血症 工作心肌（+）↓（ Em - Et间距过小） ▲自律性 下降 [K+]e↑ 自律细胞4期K+外流↑ 自动除极化↓ 自律性↓ ▲传导性 下降 Em - Et间距缩小 期除极化的速度↓ 传导性↓ ▲收缩性 降低 [K+]e ↑ Ca2+内流↓ 心肌收缩性↓

26 致死性心律失常，心搏骤停 高钾血症 致死性心律失常，心室纤维颤动和心搏骤停等。 自律性↓ 窦性心动过缓，窦性停搏
高钾血症 致死性心律失常，心室纤维颤动和心搏骤停等。 自律性↓ 窦性心动过缓，窦性停搏 传导性↓ 房室、房内、室内传导阻滞 有效不应期↓ 兴奋折返、心室纤颤 致死性心律失常，心搏骤停 ■心电图改变（ECG changes） P波压低增宽、 QRS波振幅降低， 间期增宽，P-R或P-Q间期增宽， T波高尖（3期钾外流↑，复极化电向量趋一致）。 The peaked T-wave can be seen in the early phase of hyperkalemia.

27 （Effects on neuromuscular excitability）
2. 对神经肌肉兴奋性的影响 （Effects on neuromuscular excitability） ■轻度高钾血症（5.5～7.0mmol/L） 临床表现：肢体刺痛、感觉异常和腹泻 [K+]e↑ Em负值变小 Em – Et 间距↓ 神经肌肉兴奋性↑ 高钾血症 ■重度高血钾症（7.0～9.0mmol/L） 临床表现：肌肉无力，或弛缓性肌麻痹 Em - Et间距过小 快Na+通道失活 去极化阻滞状态 神经肌肉兴奋性丧失 3. 酸碱平衡的影响 引起代谢性酸中毒和《反常性碱性尿》。

28 Case study Questions: 导致患者死亡的病理过程可能有哪些？ 患者血清[K+]出现什么样改变？为什么？
患者：男，51岁。主诉：发热、胸痛、咳浓痰三天。入院时神志清，面 色苍白、呼吸急促。肺听诊：右肺呼吸音减弱，左肺底部有湿罗 音，血压80/60mmHg，尿少。 胸部X线检查：右肺呈大叶性致密阴影，左肺下野纹理增粗。 实验室检查：pH7.3，SB16.2mmol/L，PaCO255mmHg， PaO258mmHg，[K+] 5.2mmol/L。痰液菌培养阳性。 入院后：立即给氧，抗感染、以及其他急救治疗。4天后，患者突然出 现严重的心律失常，血压降至60/30mmHg，SB 9.8mmol/L, PaCO2 61.5mmHg, pH 7.1，[K+] 7.2mmol/L, 尿量100ml/24h。 虽经积极救治，但因患者出现心跳停止，随后呼吸停止，至死亡。 Case study Questions: 导致患者死亡的病理过程可能有哪些？ 患者血清[K+]出现什么样改变？为什么？

29 肾上腺素通过cAMP机制激活Na+－K+泵活性，肾上腺能神经激活是促K+自细胞内移出。
【影响钾的跨细胞转移的主要因素】 ECF [K+] 4.2mmol/L ICF [K+] 140－160mmo1／L 钾代谢紊乱 直接刺激Na+－K+泵活性，细胞外钾向细胞内转移 胰岛素 肾上腺素通过cAMP机制激活Na+－K+泵活性，肾上腺能神经激活是促K+自细胞内移出。 儿茶酚胺 酸碱平衡状态 ECF [H+]↓，细胞内H+外移， K+入细胞内。ECF 每0.1 pH变化大约引起0.6mmol/L血清钾变化 ECF [K+] ECF 渗透压↑ ↑ ，使细胞内K+外移。 渗透压 运动 胰岛素、肾上腺素、 [K+]e↑ Na+－K+泵活性↑

30 【影响远曲小管、集合小管排钾的调节因素】
钾代谢紊乱 【影响远曲小管、集合小管排钾的调节因素】 ■ 醛固酮（Aldosterone） Ald Na+－K+泵↑（主细胞腔膜对K+通透性↑） 肾排K+ ↑ ■ 细胞外液的钾浓度（ECF potassium concentration） ECF [K+] ↑ 主细胞Na+－K+泵活性↑ ■ 远曲小管的原尿流速 小管内原尿流速↑ H+对Na+－K+ 抑制↓ 迅速移去小管细胞分泌K K+排泄↑ ■ 酸碱平衡状态（Acid-base balance） ECF [H+ ]↑ 主细胞Na+－K+ 泵活性↓ 泌K+受阻 慢性酸中毒 近曲小管钠水重吸收↓ 远曲小管内原尿流速↑ 排K+ ↑

31 思考题 1. 引起钾代谢紊乱的基本机制涉及哪些环节？ 2. 低钾血症和轻度高钾血症均可导致心肌兴奋性升高， 其机制是什么？
1. 引起钾代谢紊乱的基本机制涉及哪些环节？ 2. 低钾血症和轻度高钾血症均可导致心肌兴奋性升高， 其机制是什么？ 3.  低钾血症和高钾血症对心电图有何影响？ 4.  低钾或高钾血症对尿液酸碱度有何影响？为什么？ 5.  在紧急处理高钾血症时，为什么常静注钙制剂和 含钠的碱性溶液（如NaHCO3）？