Обмен калия в организме человека

1. ОБМЕН КАЛИЯ

С. Боровой, 2011

2.

КАЛИЙ (лат. Kalium) - К, химический элемент I группы
периодической системы, атомный номер 19, атомная
масса 39,0983 (!!!), относится к щелочным металлам.
Название происходит от арабского аль-кали – поташ
(давно известное соединение калия, добываемое
из древесной золы). Серебристо-белый металл,
мягкий, легкоплавкий; плотность 0,86 г/смі, tпл 63,5°С.
Быстро окисляется на воздухе, с водой реагирует
со взрывом. По распространенности в земной коре
занимает 7-е место (минералы: сильвин, каинит,
карналлит и др/). Входит в состав тканей растительных
и животных организмов. Около 90% добываемых
солей используются как удобрения. Сам металл
применяют в химических источниках тока, как геттер
в электронных лампах, для получения надпероксида
KO2; сплавы калия с Na – теплоносители в ядерных
реакторах.
(Из БЭСловаря)

3.

Природный калий состоит из трех
изотопов: двух стабильных – 39K и
41K
и одного радиоактивного – 40K
с периодом полураспада около
1,3 млрд (!!!) лет.
Существование 40K позволяет измерять
общий калий в любом теле, в том числе
и в организме человека.

4. Калий в организме человека

Калий – один из немногих основных
катионов в организме человека
Общий К тела у взрослого человека
составляет 50–55 мэкв/кг
98% общего калия тела находится
внутри клеток
2% общего калия тела находится
во внеклеточном пространстве
[K] К внутри клеток – 120 – 150 мэкв/л
[Na] – 20 мэкв/л
[K] К вне клеток
–
4 – 5 мэкв/л
[Na] – 140 мэкв/л

5.

СХЕМА БАЛАНСА КАЛИЯ В ОРГАНИЗМЕ

6. О вне/внутриклеточном градиенте K+

Каждая клетка организма должна сохранять внутри
себя ту концентрацию K+, которая необходима
для регуляции ее роста и деления, сохранения
своего объема и поддержания КОС, «правильного»
ответа в метаболических реакциях.
«Правильный» вне-/внутриклеточный градиент К+
жизненно важен в отношении нервно-мышечных
и кардиальных проявлений
Передвижение лишь 1,5–2% внутриклеточного K+
во внеклеточное пространство может привести
летальному исходу
Основной механизм передвижения К+ –
Na+/K+ АТФазный насос

7. Какова роль Na+/K+-АТФазного насоса?

Na+/K+ АТФазный насос – единственный
Внутриклеточное
пространство
Внеклеточное
пространство
Na+
K+
–
3 Na+
АТФ
–
2K+
активный механизм, поддерживающий
вне-/внутриклеточный градиент
концентрации К+
Энергия АТФ тратится на перенос 3 ионов Na+
в клетку и выход из нее 2 ионов К+
Кроме того, клетки имеют небольшое число
каналов, обеспечивающие пассивное
движение Na+ и K+ через мембрану
(проницаемую для К+ в 50–100 раз больше,
чем для Na+). Na+ диффундирует в клетку
намного медленнее, чем из нее выходит.
В результате клетка постоянно «теряет»
катионы.
Оба механизма – насос и диффузия катионов –
обеспечивают внутриклеточный
отрицательный электрический потенциал
относительно внеклеточного пространства.

8. Обмен калия, поступающего с пищей

Среднее потребление калия с пищей составляет
60 – 100 мэкв/сут
После еды калий из ЖКТ быстро поступает
во внеклеточную жидкость
Активность Na+/K+ насоса очень чувствительна
к изменению концентрации K+ в крови
Нарастание концентрации K+ в крови стимулирует
выброс инсулина, альдостерона и норадреналина
Инсулин, альдостерон и норадреналин стимулируют
работу Na+/K+ насоса, который перемещает K+
в клетки мышц, печени, костей и эритроциты
Пик выделения почками «депонированного»
наблюдается через 18 час. (!) после приема пищи

9. ФАКТОРЫ, РЕГУЛИРУЮЩИЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ КАЛИЯ МЕЖДУ ЖИДКОСТНЫМИ СЕКТОРАМИ

K+ плазмы
Увеличивают вход
калия в клетку
инсулин
бета-2-катехоламины
алкалоз
минералокортикоиды
K+ плазмы
гормоны щитовидной
железы
стероиды
надпочечника
физическая нагрузка
рост
глюкагон
альфа-катехоламины
ацидоз
Снижают плотность
Na+, K+-АТФ насоса
Увеличивают плотность
Na+, K+-АТФ насоса
Тормозят вход калия в клетку
сахарный диабет
дефицит калия
хроническая почечная
недостаточность
Увеличивают выход K+
из клетки
гиперосмолярность плазмы
острое повреждение клетки

10.

Содержание калия в продуктах (мг/100 г): I
2480 – чай
1689 – какао–порошок
1600 – кофе в зернах
920
860
827
774
773
763
731
727
674
664
648
604
529
470
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
семечки подсолнуха
изюм
пророщенная пшеница
шпинат
миндаль
изюм
горох
петрушка
арахис
орехи грецкие
финики
авокадо
чеснок
шпинат
468
450
443
430
414
407
382
380
375
370
370
370
366
363
362
341
341
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
грибы белые свежие
грецкие орехи
подберезовики свежие
просо
грибы
картофель с кожурой
брокколи
крупа гречневая ядрица
капуста брюссельская
бананы
капуста кольраби
баранина, говядина
цыплята
персики
крупа овсяная
морковь
сельдерей

11.

Содержание калия в продуктах (мг/100 г): II
330
305
290
288
278
268
260
259
258
255
255
249
244
238
238
234
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
крупа "геркулес"
абрикосы
томаты грунтовые
свекла
яблоки
красная капуста
чеснок
лук зеленый
горошек зеленый
редис
виноград
приготовленная чечевица
помидоры
репа
баклажаны
морковь желтая
220
214
213
211
208
208
204
205
202
202
200
200
199
191
197
185
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
салат
баклажаны
сладкий зеленый перец
крупа пшеничная
свекла
хлеб столовый
тыква
крупа ячневая
персики
летние кабачки
апельсины
морковь красная
малина
вишня
апельсин, грейпфрут
капуста белокочанная

12.

Содержание калия в продуктах (мг/100 г): III
180
172
164
163
162
161
158
157
150
150
146
146
146
145
144
141
141
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
сыр "рокфор"
крупа перловая
земляника
перец сладкий красный
сок грейпфрута
земляника садовая
виноград
лук
сок виноградный
груши
ананасы
кефир жирный
молоко коровье
ацидофилин
простокваша
лимонный сок
огурцы грунтовые
140 – яйцо куриное
130 – груши
130 – крупа манная
122 – мука пшеничная, в.с.
120 – сок яблочный
118 – дыня
116 – сыр "российский"
112 – творог жирный
110 – яблоки
100 – крупа рисовая
100 – сыр "голландский"
95 – сметана 30% жирности
64 – арбуз
38 – майонез
15 – масло сливочное несоленое
14 – шпик свиной
10 – маргарин молочный

13. Препараты, которые содержат калий

Калий хлористый – 1 г содержит 13,3 мэкв K+
Санасол
калий хлористый
калий лимоннокислый
кальций глюконат
магний аспарагинат
аммоний хлорид
глютаминовая кислота
–
–
–
–
–
–
60%
10%
10%
5%
10%
5%
Аспаркам
(асодил, сальнатрекс, патрисал)
1 табл. – 33 мг K, одна ампула – 330 мг K
Оротат калия
1 табл. – 100 мг K

14. К чему приводит увеличение поступления калия в организм?

Артериальное давление снижается как
у гипертоников, так и у нормотоников
Уменьшается риск инсульта, а также повреждения
почечных сосудов, клубочков и канальцев
Снижается выделение кальция с мочой,
а это уменьшает риск камнеобразования
и предотвращает деминерализацию костей
Больны ИБС приобретают меньший риск
желудочковых аритмий, а также сердечной
недостаточности и гипертрофии миокарда
Наилучший способ увеличить поступление калия
в организм – употреблять больше свежих
фруктов и овощей

15.

Риск инсульта
снижается
при увеличении
потребления
калия

16.

Плотность
костной ткани
прямо коррелирует
с потреблением калия

17.

Обмен K+ в почке
дистальный
каналец
клубочек
Фильтрация
К+ 60–80%
К+
Секреция
проксимальный
каналец
К+
петля Генле
Реабсорбция
собирательный
проток

18. Транспорт Nа+ и K+ в отдельных сегментах нефрона

19.

МОДЕЛЬ
ТРАНСПОРТА КАЛИЯ
В РАЗЛИЧНЫХ
УЧАСТКАХ НЕФРОНА
Wright and Giebish,
1992

20.

ОСНОВНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ ПРОЦЕССЫ
В ПРОКСИМАЛЬНОМ КАНАЛЬЦЕ
реабсорбируется
60–80% K+
каналец
капилляр
Na+/ K+ насос
NHE3
диффузия K+
реабсорбция K+

21.

ОСНОВНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ ПРОЦЕССЫ
В ТОЛСТОМ КОЛЕНЕ ПЕТЛИ ГЕНЛЕ
NKCC2
ROMK
ClC-Kb
barttin

22. ОСНОВНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ТОЛСТОМ КОЛЕНЕ ПЕТЛИ ГЕНЛЕ

1. В апикальной мембране – электронейтральный
совмещенный транспорт Na+K+2Cl–. Транспортер –
NKCC2 (BSC1). Двигатель – низкая концентрация
Na+ и Cl– в клетке, генерируемая Na-K АТФазой
и базолатеральным хлоридным каналом (ClC-Kb).
2. В апикальной мембране – калиевый интралюминальный
АТФ-регулируемый канал (ROMK) поставляет калий
для Na+K+2Cl– транспорта и формирует
положительный трансэпителиальный потенциал.
3. В базолатеральной мембране – специфичный для почки
хлоридный канал (ClC-Kb).
4. В базолатеральной мембране – Са++ –чувствительный
рецептор, который тормозит ROMK–калиевые каналы,
что приводит к снижению реабсорбции ионов.

23.

ОСНОВНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ ПРОЦЕССЫ
В РАННЕМ ДИСТАЛЬНОМ КАНАЛЬЦЕ
NCCT
TRP5A
каналец
Cl-
ClC-Kb
barttin
капилляр

24.

ТРАНСПОРТ НАТРИЯ И КАЛИЯ В ОСНОВНЫХ
КЛЕТКАХ СОБИРАТЕЛЬНЫХ ТРУБОК
ENaC
ROMK
каналец
капилляр

25.

Механизм действия минералокортикоидов
на эпителий собирательных трубок
кортикального отдела
Просвет
канальца
Интерстиций
K+

26. КЛАССИФИКАЦИЯ ДИСКАЛИЕМИИ

↑
↓
ГИПО( )КАЛИЕМИЯ
ГИПЕР( )КАЛИЕМИЯ
Псевдогипокалиемия
Псевдогиперкалиемия
Недостаточное поступление
калия в организм
Избыточное поступление
калия в организм
Потеря калия из организма
– почечная
– через ЖКТ
– через кожу
– при эфферентной терапии
Уменьшение выделения
калия почками
Перераспределение
из вне- во внутриклеточное
пространство
Перераспределение
из внутри- во внеклеточное
пространство
Комбинированные причины
Комбинированные причины