第二节　钾代谢紊乱

钾是体内重要的阳离子之一。正常成人体内的含钾量为50~55mmol/kg体重，其中90%存在于细胞内（[K^＋]_i），骨钾约占7.6%，跨细胞液约占1%。约1.4%的钾分布在细胞外（[K^＋]_e），正常血清钾浓度为3.5~5.5mmol/L。细胞内、外K^＋浓度比[K^＋]_i/[K^＋]_e和细胞膜对钾的通透性是影响可兴奋组织（心肌、骨骼肌）细胞膜电位的主要因素。因此，钾具有维持细胞新陈代谢、保持细胞膜静息电位和调节细胞内外渗透压与酸碱平衡等多种生理功能。保持进出平衡是维持正常钾代谢的基本条件，如健康成人每日饮食摄入钾量约为50~120mmol/d，约90%的钾经肾脏排出体外，约10%的钾则由汗液和粪便排出。机体排钾的主要器官是肾脏，钾的排出特点是：多吃多排，少吃少排，不吃也排。即使无钾摄入，每天排出钾的量约为20~40mmol。机体可通过以下途径维持钾的平衡：①可通过“泵-漏机制”调节细胞内外钾的平衡，泵即Na^＋-K^＋-ATP酶，可通过主动转运的方式将钾泵入细胞内，漏即细胞膜上顺浓度差转运钾离子的通道；②可通过细胞内外的H^＋-K^＋交换，影响细胞内外液钾的交换；③可通过肾小管上皮细胞内外跨膜电位的改变影响钾的排出；④可通过醛固酮和远端肾小管液的流速，调节肾钾的排出量；⑤可通过结肠的粪便和汗腺排汗调节钾。

钾代谢紊乱主要是指ECF中K^＋浓度，尤其是血清钾浓度的异常变化，包括低钾血症和高钾血症。

低钾血症（hypokalemia）是指血清钾浓度低于3.5mmol/L。而缺钾是指细胞内钾的缺失或体内钾的总量减少。但低钾血症并非一定有体钾总量减少，两者常可同时发生，但有时也可分别出现。

正常饮食条件下，一般不会发生低钾血症。主要见于不能进食（消化道梗阻、昏迷、神经畏食）、禁食（胃肠道手术后）及静脉补液未给予补钾者或补钾不够者。

是低钾血症的最主要原因。钾可以通过消化道、肾脏或经皮肤丢失。其中，通过消化道和肾脏丢失是临床上最常见和最重要的失钾原因。

消化液中含钾丰富，在严重呕吐、腹泻、肠瘘或胃肠减压等情况下，可发生低钾血症。其机制：①消化液中含钾量较血浆高，所以消化液的丢失，必然引起大量失钾；②大量消化液丢失，可引起血容量降低，继发性醛固酮分泌增加，使肾排钾增多。

这是成人失钾的最重要的原因。①长期大量使用利尿剂，如呋塞米、利尿酸等利尿剂。一方面，使肾小管远端尿液流速加快，冲刷作用加速肾小管分泌钾。另一方面，利尿剂抑制近端小管及髓袢重吸收Na^＋，导致流至远端小管的Na^＋量增多，使Na^＋-K^＋交换增强，促进钾的排泌。②各种肾脏疾患，如急性肾功能衰竭多尿期排出尿素增多，通过渗透性利尿作用或远端原尿流速加快，排钾增加。间质性肾疾患如慢性肾炎或肾盂肾炎，因近曲小管和髓袢对钠、水重吸收障碍，使远端流速增加，排钾增多。③盐皮质激素过多见于原发性和继发性醛固酮增多，通过刺激肾小管上皮细胞上的Na^＋-K^＋-ATP酶，促进钠的重吸收和钾、氢的分泌，可引起钾的丢失增加。此外，库欣综合征或长期大量使用皮质激素患者，也可发生低钾血症。④肾小管性酸中毒：Ⅰ型酸中毒（远曲小管性酸中毒），肾小管上皮细胞泌H^＋障碍（机制不清），使得Na^＋-K^＋交换增强，排K^＋增多。Ⅱ型酸中毒（近曲小管性酸中毒），近曲小管重吸收HCO₃^-、K^＋和磷等物质障碍。导致低钾血症、代谢酸中毒和低磷血症。还因近曲小管中过多的HCO₃^-到达远曲小管，增加管腔中负电荷，促进远曲小管泌K^＋增加。⑤镁缺失：低镁血症引起的失钾。机体缺镁时，肾小管上皮细胞的Na^＋-K^＋-ATP酶失活，引起钾重吸收障碍，导致钾丢失过多。

汗液含钾约为5~10mmol/L，一般情况下出汗不易引起低钾血症，但在高温环境下进行强体力劳动，引起大量出汗，如未及时充分补充电解质，可引起低钾血症。

碱中毒时，可使钾离子进入细胞。其机制是：①血浆H^＋浓度降低，细胞内外H^＋浓度差促使H^＋-K^＋交换增强，H^＋出细胞，K^＋入细胞，使血钾浓度降低；②细胞外碱中毒时，肾小管上皮细胞排H^＋减少，H^＋-Na^＋交换减弱，K^＋-Na^＋交换增加，排 K^＋增多，也会造成低钾血症。

一方面胰岛素可直接激活细胞膜上Na^＋-K^＋-ATP酶泵的活性，使细胞外的钾向细胞内转运；另一方面胰岛素可促进细胞利用葡萄糖合成糖原，由于合成糖原需要适量的K^＋进入细胞。故应用大剂量胰岛素治疗糖尿病时，糖原合成时，可将大量的K^＋动员入细胞，引起低钾血症。

如肾上腺素、沙丁胺醇等，可通过激活细胞膜上的cAMP机制，激活Na^＋-K^＋-ATP 酶，促进 K^＋转入细胞内。

钡中毒、粗制棉籽油（棉酚）中毒时，通过Na^＋-K^＋-ATP酶的作用不断将钾泵入细胞内，而向胞外转运钾离子的钾通道被钡或棉酚所阻断，钾外流减少，导致低钾血症。

是一种常染色体显性遗传病，发作时钾大量向细胞内转移被认为是本症的发生机制（详细机制不明），患者可出现一过性肢体瘫痪。骨骼肌瘫痪除血钾降低使肌肉兴奋性降低外，还与骨骼肌膜上电压依赖型钙通道的基因位点突变使钙内流受阻，肌肉的兴奋-收缩耦联障碍有关。部分甲状腺毒症患者可出现与家族性低钾性周期性瘫痪相似的临床表现，此系甲状腺素过度激活Na^＋-K^＋-ATP酶，使细胞摄钾过多而发生低钾血症所致。

低钾血症对机体的影响，在不同的个体有很大的差别。低钾血症的临床表现也常被原发病和钠水代谢紊乱所掩盖。低钾血症的症状取决于失钾的快慢和血钾降低的程度。血钾降低速度越快，血钾浓度越低，对机体影响越大。一般当血清钾低于3.0mmol/L或2.5mmol/L时，才出现较为明显的临床表现。慢性失钾者，尽管血钾浓度较低，临床症状也不很明显。

低钾血症的临床症状主要是神经肌肉和心脏的影响。神经肌肉方面主要表现为肌无力、肌麻痹、腹胀和麻痹性肠梗阻。心脏方面主要表现为心律失常、诱发洋地黄中毒和心电图异常。此外，低钾血症可引起酸碱平衡紊乱、肾损害和细胞代谢障碍。

低钾血症对神经、肌肉组织的兴奋性和传导性有显著影响。按照Nernst方程式，膜静息电位应为：Em=-59.5log（[K^＋]_i/[K^＋]_e），故血钾异常可使Em 发生变动。

[K^＋]_e降低，[K^＋]_i在短时间内变化不明显，结果[K^＋]_i/[K^＋]_e比值增大，细胞内钾外流增多，Em的绝对值增大，其与阈电位（Et）的距离（Em-Et）加大，故引起神经肌肉细胞的兴奋性降低，严重时兴奋性甚至消失，这也称为超极化阻滞状态（hyperpolarized blocking）（图2-10）。

低钾血症最突出的表现：①骨骼肌受累表现。肌肉酸痛或感觉异常、骨骼肌松弛无力、肌张力降低、腱反射减弱或消失，甚至出现弛缓性麻痹。轻症：一般当血清钾低于3.0mmol/L时，可有四肢无力的症状，常首先累及下肢，以后可影响上肢及躯干的肌群。重症：低于2.5mmol/L时可出现软瘫，严重时可累及呼吸肌，呼吸肌麻痹引起呼吸衰竭是低钾血症的主要致死原因。②平滑肌受累的表现。平滑肌分布在胃肠道、膀胱和血管。平滑肌受累，轻者表现为食欲缺乏、肠鸣音减少或消失，腹胀和便秘，严重者可发生肠麻痹。此外，还可表现为尿潴留、血压轻度降低等表现。③中枢神经系统受累的表现。中枢神经系统则表现为抑制。轻症低钾血症患者常有精神萎靡、表情淡漠和倦怠，重症患者可出现反应迟钝、定向力减弱、嗜睡甚至昏迷等中枢神经系统症状和体征。其机制除脑细胞静息电位负值增大使兴奋性下降外，还与低钾影响糖代谢，使ATP生成减少及血清钾降低使脑细胞Na^＋-K^＋-ATP酶活性降低有关。

由于细胞外液钾浓度降低缓慢，细胞外钾能通过细胞内钾逸出得到补充，所以[K^＋]_i/[K^＋]_e比值变化较小，临床上肌肉兴奋性降低的症状也不明显。慢性低钾血症使细胞内明显缺钾，导致细胞代谢障碍，肌细胞肿胀。

机体运动时，参与运动的骨骼肌释放钾增多，使局部血管中的钾浓度升高，从而刺激局部血管扩张，血流量增加，这是一种正常生理反应。严重钾缺乏时（血钾浓度低于2.5mmol/L），运动的骨骼肌释放钾减少，局部血管扩张和血流量增加不充分，导致局部肌肉组织因血流量减少而发生缺血、缺氧改变，轻则肌痉挛，严重时发生缺血性坏死和横纹肌溶解，进而可引起肾衰竭。此外，严重低钾血症时发生的横纹肌溶解还与肌肉代谢障碍有关。

低钾血症对心脏的影响主要是引起心律失常，严重者发生心室纤维颤动，导致心功能衰竭。这与血钾明显降低引起心肌电生理异常改变有关。

理论上如果[K^＋]_e降低，细胞内、外钾离子浓度差增高，有利于钾的外流，静息电位绝对值增大，但实验显示当细胞外液钾浓度明显降低时，心肌细胞静息电位负值反而变小，这可能是由于细胞外液钾浓度降低时，心肌细胞膜的钾离子通道开放减少，从而使细胞内钾外流减少所致。静息电位负值的变小使静息电位与阈电位的距离缩短（Em-Et间距离缩短），因而引起兴奋所需的刺激也小，所以心肌的兴奋性增高。

心肌传导性快慢主要取决于动作电位0期去极化的速度和幅度。低钾血症时，心肌细胞Em绝对值减少，Em-Et间距变小，使0期去极化速度减慢、幅度降低，兴奋位点与周边的电位差缩小，因而兴奋扩布减慢，导致心肌传导性降低。

自律性取决于自律性细胞动作电位4期自动去极化的速度。低钾血症时[K^＋]_e降低，心肌细胞膜对K^＋的通透性降低，自律性细胞4期自动去极化过程中的K^＋外流减少，Na^＋内流相对增加，使快反应自律细胞自动去极化加速，心肌自律性增高。

轻度低钾血症时细胞外液钾浓度降低时，心肌细胞膜对钾的通透性降低，因此，钾外流减少，故在心肌动作电位2期复极化时对钙内流的抑制作用减弱，使钙内流加速，心肌细胞内Ca^2＋浓度增高，兴奋-收缩耦联过程加强，心肌收缩性增强。但在严重或慢性低钾血症时，因细胞内缺钾，影响细胞代谢，使心肌结构破坏，所以心肌收缩性降低。

①T波低平。T波反映心室肌的3期复极化，3期复极化的主要离子电流是K^＋外流，低钾血症导致膜对K^＋的通透性下降，反映3期复极的T波压低和增宽，即T波低、平坦。②U波增高。U波是浦肯野（Purkinje）纤维的3期复极化波，一般被强大的心室肌的复极化波掩盖而不明显。低钾血症对浦肯野纤维的影响大于对心室肌的影响，使浦肯野纤维的复极化过程长于心室肌的复极化过程，使U波凸显出来。U波是低钾血症较具特征性的心电图改变。③ST段下降。ST段与动作电位2期相对应。低钾血症使膜对K^＋的通透性下降，钾外流减慢，Ca^2＋内流加快，故2期平台期缩短或消失，在心电图上反映2期复极的ST段压低，使ST段不能回到基线。④心率增快和异位心律。系由于自律性升高所致。⑤P-R间期延长，QRS波增宽，Q-T间期延长。P-R间期反映兴奋由心房传到心室所用的时间，QRS波反映兴奋在心室内传播所用的时间，低血钾使传导性降低，故表现出P-R间期延长，QRS波增宽。反映心室动作电位时间的Q-T间期延长，这也是室内传导阻滞的表现。

低钾血症时，心肌兴奋性增高，超常期延长，异位起搏点自律性增高，同时又有传导性降低，使传导减慢及有效不应期缩短，易引起兴奋折返。所以，低钾血症易发生期前收缩、房室传导阻滞、心室纤维颤动等各种心律失常。

低钾血症时，洋地黄与Na^＋-K^＋-ATP酶的亲和力增高而增强了洋地黄的毒性作用，并显著降低治疗效果。

低钾血症可引起代谢性碱中毒，其发生机制是：①除因钾分布异常引起的低钾血症外，低钾时因细胞内、外的H^＋-K^＋交换，细胞内K^＋出细胞，细胞外H^＋进细胞，使细胞内液呈酸中毒，细胞外液呈碱中毒；②血钾降低时，肾小管上皮细胞内K^＋降低，分泌K^＋减少，为 K^＋-Na^＋交换减弱，H^＋-Na^＋交换加强，肾小管分泌H^＋增加，加重碱中毒。由低血钾作为原因引起的碱中毒，由于尿液H^＋增加，尿呈酸性，与一般碱中毒时尿呈碱性不同，故又被称为“反常性酸性尿（paradoxical acidic urine）”。

慢性缺钾主要引起近曲小管上皮细胞的空泡形成，也可发生间质瘢痕形成、间质淋巴细胞浸润和肾小管萎缩等变化。

在慢性缺钾伴有低钾血症时，常出现尿浓缩功能障碍。临床表现为多尿和低比重尿。尿浓缩功能障碍的发生机制：①远曲小管和集合管上皮细胞受损，cAMP生成不足，对ADH的反应性降低；②低钾血症时髓袢升支NaCl的重吸收不足，导致髓质渗透压梯度的形成发生障碍，影响水的吸收。

1.积极治疗原发病，尽快恢复饮食和肾功能。

2.补钾　如果低钾血症严重或出现明显的临床症状如心律失常或肌肉瘫痪等，应及时补钾。

补钾最好口服，不能口服者或病情严重时，才考虑静脉滴注补钾。静脉补钾一般应遵循以下原则：①见尿补钾，即当每日尿量大于500ml时，才可静脉补钾，以免因肾排钾障碍而产生高钾血症；②不宜过快，每小时滴入量以10~20mmol为宜；③不宜过多，每天滴入量不宜超过120mmol；④不宜过浓，输入液钾浓度不得超过40mmol/L。密切观察心率、心律，定时测定血钾浓度。

补血清钾容易，补细胞内钾难。细胞内钾恢复较慢，有时需补钾4~6天后细胞内外的钾才能达到平衡，严重病例需补10~15天以上。因此，治疗缺钾勿操之过急。

3.纠正水电解质代谢紊乱　低钾同时多伴发低镁血症，故补钾同时也需补镁，方才有效。

高钾血症（hyperkalemia）是指血清K^＋浓度大于5.5mmol/L。

口服过多含钾溶液一般不会发生高钾血症。主要是肠道对钾的吸收有限，但过高浓度的钾会引起呕吐、腹泻，甚至会失钾。静脉输入钾过快、浓度过高则可引起高钾血症。

这是引起高钾血症的主要原因。肾排钾减少可见于：①肾衰竭。急性肾衰竭的少尿期、慢性肾衰竭晚期、失血性休克等原因引起的肾小球滤过率降低，肾排钾减少，发生高钾血症。无尿的患者，每天血清钾浓度可增高0.7mmol/L。②盐皮质激素缺乏。包括绝对和相对缺乏。前者见于肾上腺皮质功能减退（Addison病）、双侧肾上腺切除等引起醛固酮分泌绝对不足；后者见于肾小管疾病（糖尿病肾病、间质性肾炎、醛固酮抵抗等），肾小管对醛固酮的反应性降低。肾远曲小管和集合管泌钾主要受醛固酮的调节，各种疾病导致的醛固酮分泌不足、或肾小管对醛固酮的反应不足，均导致钾排泌减少，血钾升高。③长期使用保钾利尿剂。如氨苯蝶啶和螺内酯等具有拮抗醛固酮保钠排钾的作用。慢性肾功能不全时，长期大量使用这类利尿药易发生高钾血症。

下列情况下可使K^＋由细胞内释出增多引起高钾血症：

酸中毒时，易发生高钾血症。其机制是：①细胞外液H^＋增高，H^＋进入细胞，由细胞内液缓冲系统缓冲，同时细胞内K^＋转移到细胞外以维持电荷平衡，导致细胞外液K^＋浓度增高；②另外，在肾小管上皮细胞内，也发生上述H^＋-K^＋交换，使肾小管管腔侧排泌H^＋增多，排泌K^＋减少，引起高钾血症。

见于糖尿病。其发生机制是：一方面胰岛素缺乏妨碍了钾进入细胞内，另一方面高血糖造成细胞外液高渗，细胞内水转向细胞外，导致细胞内钾浓度增高，有利于钾顺浓度差，由细胞内释出至细胞外。

β受体阻滞剂、洋地黄类药物等可通过干扰Na^＋-K^＋-ATP酶的功能妨碍细胞摄钾。肌肉松弛药氯化胆碱可增大骨骼肌细胞膜的K^＋通透性，钾外漏过多。

溶血或组织损伤、坏死，包括淋巴瘤和白血病放疗或化疗后，使组织细胞释出大量 K^＋。

由于细胞ATP生成不足，细胞膜Na^＋-K^＋-ATP酶功能障碍，使细胞内外钠钾交换受阻，导致细胞内钠浓度增高，细胞外钾浓度增高。

是一种常染色体显性遗传病。发作时细胞内K^＋转移至细胞外，引起高钾血症。

指测得的血钾浓度增高而实际体内血钾浓度并未升高的情况。最常见的为采集血样时发生溶血，红细胞内K^＋大量释出。另外，白细胞增多、血小板增多的患者也可出现假性高钾血症。

高钾血症对机体的影响主要表现为细胞膜电位异常引发的一系列障碍和酸碱平衡异常。

急性轻度高钾血症（5.5~7.0mmol/L）常表现为神经肌肉兴奋性增加，临床上有手足感觉异常，震颤、肌刺痛或肠绞痛与腹泻，但常被原发病症状所掩盖。其发生机制是：轻度细胞外液K^＋增高时，[K^＋]_i/[K^＋]_e比值减小，因细胞内外K^＋的浓度梯度缩小使钾外流减少，故Em绝对值变小，Em-Et间距缩小，使兴奋性升高。急性重度高钾血症（7.0~9.0mmol/L）时，表现为肌肉软弱无力乃至迟缓性麻痹。其发生机制：细胞外液钾浓度急剧升高，[K^＋]_i/[K^＋]_e比值更小，Em-Et间距过小，细胞膜上快Na^＋通道失活，使肌细胞失去兴奋性，出现去极化阻滞状态（depolarized），引起肌麻痹。

慢性高钾血症很少出现神经-肌肉方面的症状，主要是细胞内外钾浓度梯度变化不大，[K^＋]_i/[K^＋]_e比值变化不明显之故。

高钾血症对心肌的毒性作用极强，可发生致命性心室颤动和心搏骤停。与低钾血症不同的是，细胞外液高钾时，心肌细胞膜上的钾离子通道开放效率增强，即心肌细胞膜对钾离子的通透性增强，对心肌电生理的影响相应发生改变。

与骨骼肌相似，急性高钾血症时，心肌兴奋性的改变随血钾浓度升高的程度不同而有所不同。急性轻度高钾血症时，细胞外液钾浓度增高，心肌细胞受浓度差的影响，细胞内的钾向细胞外转减少，Em负值减小，Em-Et间距缩小，因此在急性轻度高钾时兴奋性增高。急性重度高钾时，心肌兴奋性降低。因静息电位接近阈电位水平，出现去极化阻滞，心肌兴奋性降低。

轻度高钾血症时，Em绝对值变小，0期去极化速度减慢、幅度降低，钠通道不易开发，所以心肌传导性降低。重度高钾血症时，Em与Et接近，可出现严重传导阻滞。加之兴奋性降低可发生心搏骤停。

高钾血症时，心肌细胞膜对钾离子的通透性增高，自律细胞复极化4期K^＋外流增加，钠内流相对较慢，自动去极化减慢，因而自律性降低。

钾外流增强，可以抑制复极2期钙内流，使心肌细胞内钙离子浓度降低，影响兴奋-收缩耦联，使心肌收缩性减弱。

①T波高尖。高钾血症时，膜对K^＋的通透性升高，钾外向电流加速，复极3期缩短，心电图上与动作电位中3期相对应的T波表现出高尖。这是高钾血症的特征性心电图改变；②P波压低、增宽或消失。高钾血症时心肌传导性降低，反映心房去极化的P波因传导延缓而变得压低、增宽或消失；③Q-T间期缩短。高钾血症时心肌细胞膜对钾的通透性增加，复极化3期钾外流加速。由于3期复极化时间缩短，故反映心室动作电位时间的Q-T间期轻度缩短；④P-R间期延长、QRS波变低变宽，S波增深。主要与传导性下降和去极化障碍有关。严重高血钾时，增宽压低的QRS波群、增深的S波与后面高尖T波连成正弦状波，此时，心室停搏或室颤即将出现。

由于自律性降低，可出现窦性心动过缓、窦性停搏；由于传导性降低，引起单向传导阻滞，且心肌细胞有效不应期缩短，因而容易引起兴奋折返，故常发生包括心室颤动在内的各种心律失常。血钾升高的速度影响心律失常的类型，血钾缓慢升高多出现自律性降低和广泛性传导阻滞，而快速输入钾溶液则可引起室性异位心律、室颤。严重高钾血症可因自律性降低、传导阻滞和兴奋性丧失而发生心搏骤停（图2-11）。

高钾血症可引起酸中毒，其机制为：①高血钾时，因细胞内、外的H^＋-K^＋交换，细胞外K^＋进入细胞，为保持体液电位中性，细胞内H^＋向细胞外转移，使细胞外呈酸中毒；②高血钾时，肾小管上皮细胞内K^＋浓度升高，排泌K^＋增多，相应导致肾小管分泌H^＋减少，一方面可造成机体酸中毒，另一方面排出的尿液却呈碱性，与酸中毒时尿液呈酸性不同，故又被称为“反常性碱性尿（paradoxical alkaline urine）”。

1.防治原发病去除引起高钾血症的原因。

2.降低体内含钾量减少钾的摄入，用透析疗法或其他方法促进肾脏和肠道排钾。

3.使细胞外K^＋转入细胞内　葡萄糖和胰岛素静脉输注，促进糖原合成；输入碳酸氢钠提高细胞外液pH，促使K^＋进入细胞内。

4.对抗高钾的心肌毒性　应用钙剂或钠盐拮抗高钾对心肌的影响。一方面Ca^2＋能促使Et上移，使Em-Et间距离增加甚至恢复正常，恢复心肌的兴奋性；另一方面使复极化2期Ca^2＋竞争性内流增加，提高心肌的收缩性。应用钠盐，使细胞外液钠浓度增加，0期去极化时钠内流增加，0期上升的速度加快，幅度增大，心肌传导性得以改善。

5.纠正其他电解质代谢紊乱　如伴高镁血症，应及时检查处理