钾的生理作用.doc
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1、钾的生理作用1、维持细胞的新陈代:K+是细胞内主要阳离子,细胞内一些酶的活动必须高浓度K+存在。糖原形成时有一定量的K+进入胞内,蛋白质合成和分解伴随一定量的K+转移。2、维持细胞内外渗透压及酸碱平衡:低血钾时容易发生代谢性碱中毒。3、保持神经肌肉应激性能:神经肌肉的应激性 Na+ K Ca + Mg + H 血K+过高,则神经肌肉过度兴奋;血K过低,神经肌肉麻痹4、维持正常心肌收缩运动的协调: Na + Ca + 心肌的应激性= K + Mg + H血K+过高,抑制心肌;血K+过低,产生心律紊乱。胰岛素可刺激Na-K-ATP酶,使钠泵活性增加,血K+向胞内转移。儿茶酚胺促进K+向胞内转移,其
2、机制可能是激活Na-K-ATP酶活性;也可通过刺激胰岛素分泌所致。急性心梗、脑卒中等应激状态,由于儿茶酚胺分泌增加,可促发低血钾症的发生。物质代谢状况细胞每合成1g糖原约有0.33mmol钾进入细胞内;每合成1g蛋白质约有0.45mmol钾进入细胞内。相反,在糖原和蛋白质分解过程,细胞内也释放出相应钾。因此,在组织生长、创伤修复或应用胰岛素时可发生低血钾。在创伤、溶血、肿瘤坏死等可能升高血钾。醛固酮等盐皮质激素醛固酮作用于肾脏,潴Na+排K+,以维持钾的平衡。醛固酮与血K+浓度之间也存在着反馈机制:高血K+刺激醛固酮分泌,低血钾抑制醛固酮分泌。酸碱平衡状况酸中毒促使K+从胞内转移到胞外,碱中毒
3、则血K+从胞外转移到胞内。一般情况下,血PH每改变0.1单位,血K+朝相反方向改变0.6mmol/L血渗透压细胞外液渗透急速升高,可导致血K过高血容量状况血容量影响肾小球滤过液在远曲小管和集合管流率而影响K+的排泄。流率高则K+排泄增加,流率低则K+排泄少。血容量改变也可以通过醛固酮分泌,影响K+的排泄。肾功能状况摄入K+的90%由肾脏排出,因此肾脏为维持血K+平衡的关键器官。肾功能衰竭时发生严重代谢紊乱,伴酸中毒时,血K+升高,尤其在急性肾功能不全时可发生严重的高钾血症。正常血清钾浓度为3.55.5(5.0)mEq/L,血清K+3.5mEq/L为低血钾症。 当机体总体K丢失时,伴随细胞内K和
4、细胞外K的下降,血清K 浓度下降1mEq/L,则机体丢失200300mEq。 有人把低钾血症分为轻、中、重度,即血清K 3.03.5mmol/L为轻度低血钾;2.53.0mEq/L为中度低血钾;2.5mEq/L为重度低血钾症。 低血钾症在电解质紊乱疾病中相对常见,有人统计血清K0.40),引起肾钙化症。但某些伴氯通道缺陷者,其钙排法率可以正常,如BS 型。Bartter征型(BS):肾小管髓质外K+通道(ROMK)异常,TALH的Na+/K+/2cl-联合转运体受肾脏K+通道的控制,该通道使K+再循环返回TALH的小管腔内。由于肾小管K+通道功能异常,K+再循环受抑制,继发抑制Na+/K+/2
5、cl-联合转运体、出现BS的临床表现。Bartter征型(BS ):肾小管cl-通道异常,导致cl-在TALH的重吸收障碍,cl-经Na+/K+/2cl-联合转运体进入管腔,出现B 的临床表现。Bartter征型(BS ):这是Barttin突变, Barttin是一种蛋白,激活ICI-Ka-亚单位和ICI-Kb氯通道所必须的。 Barttin 突变,影响氯通道,出生前Bartter征,并伴感觉神经性耳聋。Bartter征常发生于出生前或新生儿时用,羊水过多和分娩提前很常见。出生后表现生长停滞、口渴多饮、脱水、低血压、肌肉无力、抽搐、麻木,软骨钙盐沉着,关节疼痛。与Gitelman征相比, B
6、artter征总是有高尿钙症和血镁正常。发生肾脏钙沉着症多见于BS、和型。 I型 II型 III型 型 Gitelman羊水过多 + + + + 生长失败 + + + + 生长停滞 + + + + 多尿 + + + + 烦渴 + + + + 肌肉痉挛/抽搐 软骨钙盐沉着 肾脏钙质沉着 + + + 感觉神经耳聋 + Bartter征的治疗包括补钾、安替舒通和非类固醇的抗类症药物。消炎痛已被广泛应用,只要尿中PGE2浓度升高。ACEI和补钾治疗已成功地治疗Bartter征。 对婴儿和儿童,也要注意促进长个子的治疗(rhGH)。 Gitelman综合征是常染色体隐性遗传性疾病,产生机制是由于远曲小管
7、编码噻嗪类敏感的Na+/cl-转运体基因灭活,或者由于Na+/cl-联合转运体(NCCT)基因突变所致。编码NCCT的基因位于16q13。 由于NCCT功能缺陷,造成远曲小管Na+和cl-重吸收障碍,水丢失过多,细胞外液容量减少,激活肾素-血管紧张系统,使远曲小管和集合管K+分泌而导致低血钾,尿K排泄增加。GS是常染色体隐性遗传病,临床主要表现低血钾,低血镁,低氯性代谢性碱中毒,低钙尿,血压正常。 Gitelman征的生化特点:除低血钾、代谢性碱中毒外,还有低血镁、低尿钙、高尿镁。血总钙和游离钙正常,尿钙/尿肌酐比值0.20,而Bartter征的Uca/ucr0.2。大多数Gitelman征尿
8、PGE2正常,血清Ca、P、VitD或PTH等正常,对骨密度方面,有骨密度受影响(受损)和不受影响两种。 Gitelman征的临床特点:GS发病决不发生于新生儿时期,没有儿童期发育障碍,于较大儿童或成人发病。病人表现有低血钾、代谢性碱中毒,伴有低尿钙、高尿镁和低镁血症,决无血容量不足的表现。本病无肾钙质沉着,偶见软骨钙盐沉着。可有肌无力或抽搐史,这可能由于继发于低血镁所致。 本质上,GS表型的变异性可能是由于:复合杂合子包含广泛多样性的突变SLC12A3等位基因,可能导致这些特定的表型。与其他常染色体隐性遗传性疾病相似,每个等位基因存在的联合突变对GS表型的变异性也发挥着重要的作用。Gitel
9、man征的治疗:包括补钾、补镁和安替舒通治疗。非甾体类固醇消炎药(消炎痛)治疗一般无效,因为患者尿PGE2正常。5. 遗传性低血钾、高血压(1)先天性肾上腺皮质增生(CAH):11OHD、17OHD(2)Liddle综合征(3)明显盐皮质类固醇过多(AME)(4)糖皮质激素可治疗的高醛固酮症 遗传性低血钾高血压 醛固酮或其它盐皮质类固醇分泌过多,或对盐皮质类固醇敏感性异常,将导致高血压、血浆肾素降低、代谢性碱中毒和低血钾症。大多数高血压伴低血钾的病人,可能为原发性高血压,他们在用利尿剂而产生继发性醛固酮增多症。在继发性醛固酮增多症中,除利尿外,常见原因还有肾性高血压(肾实质疾病、肾动脉狭窄)
10、先天性肾上腺皮质增生(CAH) 这是一类常染色体隐性遗传性疾病,由于糖皮质类固醇合成某些酶的缺陷,使皮质醇下降,引起ACTH分泌过多,促进肾上腺皮质增生。高血压低血钾在三个主要CAH中的两个疾病,即11OHD和17OHD。11羟化酶缺陷(11 -OHD) 这在CAH中占第二位,约占5%病例(第一位是21-OHD,占CAH的90%)。由于11 -OHD,使皮质醇合成障碍,11-脱氧皮质酮(DOC)和11-脱氧皮质醇(s)、雄激素升高。由于DOC具有盐皮质类固醇活性(DOC活性约为醛固酮的1/3)。表现低血钾、高血压及雄激素过多,女孩男性化,男孩出现假性早熟,本病多见于穆斯林和猶太人。本病的诊断,
11、主要通过测定血清DOC和11-去氧皮质醇(S)升高,肾上腺雄激素升高。本病治疗主要是应用外源性糖皮质类醇,用以抑制ACTH,以减少盐皮质激素的过多分泌。17-羟化酶缺陷(17OHD) 17-OHD导致17-羟孕烯醇酮和17-羟孕酮生成障碍,使肾上腺和性腺产生皮质醇和性激素功能低下。但由于ACTH升高,盐皮质类醇合成途径通畅且升高,DOC升高,产生高血压和低血钾。17-OHD缺陷致睾酮和雌激素合成均下降,男女两性性腺均发育不良,男孩出生时外生殖含糊不清(男性假两性畸形),女孩则第二性征不良和原发性闭经。用地塞米松或强的松等糖皮质激素使DOC降至正常,递转盐皮质类固醇过多状态,是治疗本病的主要措施
12、。应尽量避免糖皮质激素过多产生医源性Cushing征。Liddle综合征 1963年Liddle等描述一个大家庭中有肾脏不适当地Na+再吸收增加,尿Na+排渣减少,表现为低肾素性高血压和低醛固酮低血钾。这是种常染色体显性遗传性疾病。Liddle征的产生机制?可能是肾小管(集合管)Amiloride敏感的上皮钠通道(ENaC)亚单位被激活,促使Na+吸收和排K+无需醛固酮参与,发生高血压和低血钾症。这是常染色体16上显性突变所致。 Liddle征常于儿童期发病,表现高血压、低血钾、低醛固酮。患者对醛固酮拮抗剂-安替舒通治疗无效,但对氨苯喋啶和Amiloride(阿米洛利,一种保钾利尿剂)有效。患
13、者的脑血管事件和心血管事件的危险性增加,但发生肾衰竭却罕见。明显盐皮质类固醇过多(AME)AME是由于11-羟类固醇脱氢酶(11-HSD)活性受损所引起的综合征。 11-HSD正常时在肾脏抑制皮质醇(cortisol)转变成皮质酮(Cortisone),因而该酶受损时引起高浓度的皮质醇堆积,使Cortisol/cortisone比值由正常1增加到10。高浓度Cortisol在远由小管结合盐皮质类固醇受体,引起盐皮质激素过多的表现,而正常情况下该受体仅与盐皮质激素相结合。 AME的发病机制:远曲小管盐皮质类固醇受体为非选择性的,体外试验表明该受体与Cortisol亲和力与醛固酮的新和力相等。正常
14、情况下存在11-HSD,生理性浓度的Cortisol在肾脏天活而不能与盐皮质类醇受体结合。 11-HSD有双重活性,见于不同组织,在肝脏主要是还原酶,在肾脏主要是脱氢酶,这种不同活性为同功酶分别表现在肝脏和肾脏。 11-HSD缺陷可以见于某些药物,如甘草酸,产生医源性(药源性)盐皮质类固醇过多,表现高血压和低血钾。 遗传性11-HSD缺陷在于编码同功酶-2基因突变,这时病人表现明显的盐皮质激素过多,包括高血压、低PRA、低血钾、血浆皮质醇正常,低醛固酮状态。 AME多见于青年人,表现有低肾性高血压、低血钾、碱中毒。尿中皮质醇代谢产物异常比值,如四氢皮质醇/四氢皮质酮为6.733.0,而正常人该
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