Il potassio

ADF Semeiotica

Potassio

E.Fiaccadori

enrico.fiaccadori@unipr.it

Dipartimento di Clinica Medica Nefrologia & Scienze della Prevenzione

Potassio

• Principale catione intracellulare (K+)

• Peso molecolare 39

• Range valori normali 3.5 – 5.0 mEq/L (o mmol/L) • Partecipa alla regolazione dell’attività elettrica

Il potassio è il principale catione intracellulare (per il 99% è contenuto nelle cellule)

Nelle cellule, il potassio è legato a differenti anioni (proteine, fosfati, bicarbonato etc), oltre che al glicogeno

Distribuzione del potassio nell’organismo

La maggior parte del pool potassico dell’organismo è contenuta nelle cellule dei muscoli scheletrici

Valori di potassiemia determinati da: • Apporto di K • Distribuzione intra-extracellulare • Escrezione urinaria Pool potassico 45-50 mEq/Kg

Rapporti tra potassiemia e pool potassico Per ogni riduzione della potassiemia di 0.3 mEq/L, il deficit prevedibile è circa di 100 mEq (quantità indicativa)

Omeostasi del potassio:

due componenti fondamentali

• Distribuzione extra-intracellulare

(Bilancio interno)

• Scambio con l’esterno (Bilancio

esterno)

Entrambe le componenti sono

essenziali per il mantenimento

dei valori normali di potassiemia

Due strategie di controllo della potassiemia:

- In acuto: meccanismi cellulari

(redistribuzione tra intra ed extracellulare)

- In cronico: meccanismi renali di

escrezione (aldosterone)

Redistribuzione cellulare del potassio e adattamento ad un carico acuto

Nel soggetto normale un carico di potassio provoca modeste variazioni della potassiemia, che sono comunque sufficienti ad attivare i meccanismi di compenso acuti e cronici

La maggior parte dei fattori che influenzano la distribuzione del potassio agisce direttamente o indiretamente sulla Na-K-ATPasi (ad es. ormoni e farmaci adrenergici)

La somministrazione di glucosio determina ingresso di K nelle cellule (se l’insulina è presente e funziona)

L’acidosi (metabolica) aumenta la fuoriuscita di K dalle cellule

La somministrazione di bicarbonato riduce la potassiemia nel soggetto con acidosi metabolica

Il danno e/o la lisi cellulare determinano fuoriuscita di K dalle cellule

K out

L’anabolismo promuove l’ingresso di potassio nelle cellule, ma una volta ricaricati i depositi cellulari di K, il

sovrappiù viene

eliminato nelle urine  inutile introdurre quantità eccessive di K

Bilancio esterno del potassio

Il controllo a medio e lungo termine del bilancio del potassio dipende dal rene (bilancio esterno del K)

Il principale sito renale di regolazione del bilancio del potassio è il nefrone distale (tubulo collettore corticale)

Il tubulo collettore corticale, per effetto dell’aldosterone, è in grado di eliminare o conservare il potassio a seconda delle necessità, mantenendo valori di potassiemia normali

potassiemia

Rene e aldosterone: un meccanismo a grande capacità per l’adattamento al carico di K

Conservazione del potassio

• In caso di necessità, il rene può eliminare completamente il potassio dalle urine, oppure ne può eliminare quantità elevate

 nel paziente ipopotassiemico la potassiuria dovrebbe essere praticamente assente, e cioè < 5 mEq/L (se i meccanismi renali di conservazione del K sono integri)

 non è possibile avere iperpotassiemia se i meccanismi renali di eliminazione del K sono integri (compresa la risposta all’aldosterone),

Il potassio è liberamente filtrato nel glomerulo

Viene completamente riassorbito nel tubulo prossimale e distale

In base alle necessità, di eliminazione, viene secreto a livello del tubulo collettore corticale

Modelli cellulari del trasporto di potassio

lungo il nefrone: a livello basolaterale i

trasportatori sono simili, mentre a livello apicale differiscono a seconda delle cellule prese in considerazione

Meccanismo di secrezione del K nel collettore

Tre tappe:

1. Nelle cellule principali del collettore corticale, la pompa Na-K-ATPasi mantiene una concentrazione elevata di K e bassa di Na  l’ingresso di Na dal lume è favorito

2. Il sodio entra nella cellula attraverso i canali del sodio luminali, seguendo il gradiente di concentrazione. Il movimento di Na+, non accompagnato da Cl- che resta nel lume, crea un gradiente elettrico lume-negativo (trasporto eletrogenico di Na+)

3. Il K+ esce dalle cellule verso il lume utilizzando dei canali specifici (canali del potassio), seguendo sia il gradiente elettrico che il gradiente di concentrazione  secrezione K+

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3

-Controllo dell’escrezione renale di K (I°)

• Aldosterone e attività mineralcorticoide • Flusso distale

• Potassiemia

L’aldosterone viene prodotto nella corticale surrenalica; il precursore è il colesterolo

Effetti cellulari dell’aldosterone

(cellule principali del t. collettore corticale) • Aumento del numero di pompe Na-K-ATPasi a

livello del lato basolaterale della cellula tubulare • Aumento del numero dei canali del sodio a livello

del lato luminale della cellula tubulare • Aumento del gradiente elettrico per il

I mineralcorticoidi hanno un effetto sull’escrezione di potassio sovrapponibile a quello

dell’aldosterone (  un eccesso di aldosterone o mineralcorticoidi provoca aumento

• Ciò che conta ai fini della regolazione differenziata è il

flusso al nefrone distale, a sua volta influenzato dallo stato dei volumi. Due possibilità:

1) Se l’aldosterone è elevato perché c’è deplezione di volume  risparmio di Na, secrezione di K invariata o ridotta (essendo il flusso basso, anche se l’aldosterone è elevato, il gradiente è sfavorevole all’uscita di K dalle cellule)

2) Se l’aldosterone è elevato perché c’è iperpotassiemia, e i volumi sono normali  flusso nel nefrone distale normale  aumentata escrezione di K

L’aldosterone è in grado di regolare in maniera separata l’escrezione di sodio e di potassio

Controllo dell’escrezione renale di K (II°)

• Aldosterone e attività mineralcorticoide • Potassiemia

• Flusso nel tubulo distale (sodio e acqua) • Anioni nonriassorbibili

Potassiemia e secrezione renale di potassio: l’aumento della potassiemia aumenta l’escrezione

di K indipendentemente dall’effetto dell’aldosterone

• Aumento del numero di pompe Na-K-ATPasi a livello del lato basolaterale

• Aumento del numero dei canali del sodio a livello del lato luminale

• Aumento del numero dei canali del potassio, con facilitazione dell’escrezione di potassio

• Aumento del gradiente elettrico che favorisce la diffusione del K nel lume tubulare

Controllo dell’escrezione renale di K (III°)

• Aldosterone e attività mineralcorticoide • Potassiemia

• Flusso nel tubulo distale • Anioni nonriassorbibili

L’escrezione urinaria di K aumenta all’aumentare del flusso urinario a livello del tubulo distale

Controllo dell’escrezione renale di K (IV°)

• Aldosterone e attività mineralcorticoide • Potassiemia

• Flusso nel tubulo distale • Anioni nonriassorbibili

La presenza di anioni non riassorbibili nel lume tubulare

aumenta la negatività luminale e quindi il gradiente elettrico tra cellule tubulare e

lume  è favorita la diffusione del K dalla cellula al lume

Acid/base balance and K+ secretion

ACUTE ACIDOSIS: impairs K+ secretion

• inhibition of Na+/K+-ATPase

• decreased apical permeability to K+

CHRONIC ACIDOSIS: increases K+ secretion

• Na+/K+ ATPase inhibition decreases proximal water

and NaCl absorption

• increased tubular flow, increased distal K+ secretion

• reduced ECF stimulates aldosterone secretion

Ipopotassiemia

• K < 3.5 mEq/L (o mmol/L)

• Può essere dovuta a

redistribuzione cellulare, ridotto

apporto alimentare, aumentate

perdite (renali o extrarenali)

Ipopotassiemia: diagnosi differenziale (I°)

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Perdite extrarenali di K

• Cause legate a patologie del tratto

gastroenterico (più spesso diarrea)

• Il rene è in grado di ridurre l’escrezione

potassica a < 5 mEq/die

• Soggetti a rischio: etilisti, anziani,

anoressia nervosa

Composizione elettrolitica dei fluidi gastroenterici HCO3 mEq/L Na mEq/L K mEq/L Cl mEq/L plasma 22-26 135-145 3.5-5 98-106 bile 30-40 130-140 4-6 95-105 pancreas 80-100 130-140 4-6 40-60 Int tenue 80-100 130-140 4-6 40-60 Colon 30-50 80-140 25-45 80-100

Ipopotassiemia da perdite renali di K: ruolo centrale della potassiuria (valori inappropriatamente elevati) e della

Fattori che influenzano l’escrezione renale di K

• Flusso di preurina nel nefrone distale • Aldosterone e attività mineralcorticoide • Anioni nonriassorbibili

Meccanismi di aumentata escrezione

urinaria di K nelle condizioni di aumentata perdita renale di potassio

Aumento flusso di preurina nel nefrone distale - Diuretici

- Sindrome di Bartter - Sindrome di Gitelman

Aumento anioni nonriassorbibili nel lume tubulare

- chetoacidosi diabetica

- vomito

- Acidosi tubulare renale

- toluene

Aumentata attività mineralcorticoide

- iperaldosteronismo primitivo

- Sindrome di Cushing

- Iperplasia surrenalica congenita

- Iperreninismo

A u m e n ta ta P e rd it a d i N a Aumentata secrezione di K A B Diuretici dell’ansa Diuretici tiazidici

Perdite renali di K secondarie a diuretici e alle sindromi di Bartter e Gitelman

Meccanismi di aumentata escrezione

urinaria di K nelle condizioni di aumentata perdita renale di potassio

Aumento flusso di preurina nel nefrone distale

- Diuretici

- Sindrome di Bartter - Sindrome di Gitelman

Aumento anioni nonriassorbibili nel lume tubulare

- Chetoacidosi diabetica - Vomito

- Acidosi tubulare renale prossimale - Farmaci e tossici (toluene)

Aumentata attività mineralcorticoide

- iperaldosteronismo primitivo (sindrome di Conn, iperplasia surrenalica, carcinoma del surrene)

- Sindrome di Cushing

- Iperplasia surrenalica congenita (deficit di 17α-idrossilasi o 11β-idrossilasi) - Iperreninismo (stenosi dell’arteria renale)

Anioni non riassorbibili

• La presenza nel lume di anioni non riassorbibili (a differenza del Cl che è in parte riassorbibile) che accompagnano il Na, rende ancor più negativo il lume in caso di riassorbimento di quest’ultimo

• Nel lume tubulare di conseguenza passeranno quantità maggiori di K

• Gli anioni non riassorbibili in causa sono i corpi chetonici (chetoacidosi diabetica), il bicarbonato (vomito, acidosi tubulare prossimale), farmaci (antibiotici come piperacillina e ticarcillina), tossici (ippurato nell’intossicazione da toluene)

Meccanismi di aumentata escrezione

urinaria di K nelle condizioni di aumentata perdita renale di potassio

Aumento flusso di preurina nel nefrone distale

- Diuretici

- Sindrome di Bartter - Sindrome di Gitelman

Aumento anioni nonriassorbibili nel lume tubulare

- chetoacidosi diabetica - vomito

- Acidosi tubulare renale - toluene

Aumentata attività mineralcorticoide

- iperaldosteronismo primitivo (sindrome di Conn, iperplasia surrenalica, carcinoma del surrene)

- Sindrome di Cushing

- Iperplasia surrenalica congenita (deficit di 17α-idrossilasi o 11β-idrossilasi) - Iperreninismo (stenosi dell’arteria renale)

Eccesso di mineracorticoidi

• Ipopotassiemia

• Alcalosi metabolica • Ipertensione art.

• Il cortisolo in vivo esercita scarso effetto mineralcorticoide nonostante l’elevata affinità per il recettore dell’aldosterone, per la presenza nelle cellule tubulari della 11ß-idrossisteroide-deidrogenasi (11ß-HSD), che converte il cortisolo in cortisone (che non esercita azione mineralcorticoide)

• L’enzima è inibito competitivamente dall’acido glicirretinico contenuto nella liquerizia

• Esistono anche sindromi da apparente eccesso di mineralcorticoidi, dovute a deficit congenito dell’enzima

Meccanismo dell’aumento dell’attività mineracorticoide nel deficit congenito di 11ß-HSD o nell’eccesso di liquerizia

Ipopotassiemia da aumentata attività mineralcorticoide: il paziente è un soggetto con ipertensione arteriosa nel quale la diagnosi

I deficits di 11β-idrossilasi e di 17α-idrossilasi determinano eccesso di mineralcorticoidi

• Un gradiente > 2

è compatibile con

perdite renali di K

Il gradiente transtubulare di potassio per distinguere perdite renali da perdite extrarenali

Ipopotassiemia: sintomi e segni

• Il potassio è critico per la generazione dei potenziali di membrana nelle cellule eccitabili (cellule nervose e muscolari)

 la clinica dell’ipopotassiemia, al di là dei segni e sintomi specifici delle patologie che si associano allo squilibrio (per es. sindrome di Cushing), sarà caratterizzata soprattutto da astenia muscolare e aritmie cardiache

• Un fattore importante, oltre alla gravità della deplezione potassica, è rappresentato dal ritmo di instaurazione dello squilibrio

Sindrome di Cushing

• Acne, irsutismo, amenorrea • Osteopenia • Debolezza muscolare • Depressione, psicosi Laboratorio • Ipopotassiemia • Alcalosi metabolica • Iperglicemia • Iperlipemia • Ipofosfatemia • ipercalciuria

Ipopotassiemia e attività

elettrica delle cellule

Potenziale d’azione nelle cellule eccitabili

Effetti dell’ipopotassiemia sul potenziale d’azione: minore eccitabilità cellulare (singola cellula)

Ipopotassiemia: sintomi e segni muscolari Muscolo scheletrico • Debolezza • Mialgie • Crampi • Parestesie • Paralisi • Dolore • Aumento CPK, LDH, mioglobina • Rabdomiolisi • Insuff. ventilatoria Muscolo liscio • Ileo paralitico • Stipsi • Distensione addominale • Anoressia • Vomito

Onda P QRS ST T - P = attivaz. atriale - QRS = attivaz. ventricoli - T = ripolarizz. ventricoli

• Onde T appiattite • Depressione ST

• Onda U prominente

Aritmie da ipopotassiemia

• Extrasistoli atriali

• Extrasistoli ventricolari

• Tachiaritmie sopraventricolari • Tachiaritmie ventricolari

• Aumentato rischio di aritmie da intossicazione digitalica

• Potassio > 5 mEq/L (o 5 mmol/L)

• Può essere dovuta ad aumentato apporto (raramente come meccanismo isolato), redistribuzione cellulare (fuoriuscita di K), ridotta escrezione renale

Una iperpotassiemia acuta è più spesso dovuta al concorso di varie cause (ruolo centrale della funzione renale)

Una iperpotassiemia cronica è sempre dovuta ad una ridotta escrezione renale

Aumentato apporto di K come causa di iperpotassiemia

• Aumentato apporto per os: causa rara in assenza di riduzione della funzione renale (necessaria l’ingestione rapida di almeno 150 mEq di K) • Notevole capacità di adattamento dei meccanismi di escrezione renale • Inappropriato apporto e.v.: più frequente,

soprattutto nei pazienti ospedalizzati (soluzioni per parenterale e farmaci contenenti potassio)

Il danno e/o la lisi cellulare possono Determinare iperpotassiemia K out  Iperpotassiemia • Ischemia • Trauma • Catabolismo • Chemioterapia • ipotermia • Esercizio massimale in condizioni climatiche estreme dann o cell ulare

Fattori in causa per una

adeguata escrezione renale di K

• Aldosterone e attività mineralcorticoide • Tubulo collettore corticale funzionante

• Flusso di preurina nel tubulo distale (apporto di Na al tubulo distale)

Meccanismi renali di inadeguata eliminazione di potassio (I°)

fl u s s o p re u ri n a aldosterone Cellula principale normofunzionante

Meccanismi renali di inadeguata eliminazione di potassio (II°)

fl u s s o p re u ri n a aldosterone Cellula principale normofunzionante

Meccanismi renali di inadeguata eliminazione di potassio (III°)

fl u s s o p re u ri n a aldosterone Cellula principale normofunzionante

Meccanismi renali di inadeguata eliminazione di potassio (IV°)

fl u s s o p re u ri n a aldosterone Cellula principale normofunzionante

• FANS: bloccano la sintesi di prostaglandine. Poiché le prostaglandine stimolano il rilascio di renina, i FANS

possono provocare

iperpotassiemia inibendo il rilascio di renina

• ACE inibitori: bloccano il passaggio da Ang I a Ang II. Ang II è uno stimolo importante per il rilascio di aldosterone.

• Antagonisti Ang II: l’inibizione dell’azione dell’Ang II a livello del surrene riduce la produzione di aldosterone

Farmaci che provocano iperpotassiemia interferendo con l’asse

• Un gradiente >

10 è compatibile

con cause renali

di iperpotassiemia

Effetti dell’iperpotassiemia sul potenziale d’azione: maggiore eccitabilità cellulare e successivamente ineccitabilità

Iperpotassiemia: alterazioni ECG  

K > 6 mEq/L: iniziale incremento della velocita’ di

ripolarizzazione l’iperpotassiemia aumenta la permeabilita’ di membrana al K onde T alte ed appuntite (T a tenda),

accorciamento QT

K > 7 mEq/l: depolarizzazione della membrana al di sotto del

potenziale soglia  riduzione del potenziale di membrana  inattivazione parziale dei canali del Na  rallentamento della depolarizzazione  disturbi di conduzione intra-atriali ed

intraventricolari

# scomparsa dell’onda P # allargamento QRS

K > 8 mEq: arresto cardiaco (BAV III°) o fibrillazione ventricolare

 La tossicita’ cardiaca da iperpotassiemia e’ aggravata da: - intossicazione digitalica - ipocalcemia - ipomagnesiemia - iposodiemia - acidosi