ADF Semeiotica

Potassio

E.Fiaccadorienrico.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

cellulare

Il potassio nell’alimentazione umana

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 potassico45-50 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)

La distribuzione cellulare del potassio è mantenuta dalla Na-K-ATPasi

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)

Regolazione della potassiemia

Redistribuzione cellulare del potassioe 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)

Na-K-ATPasi e distribuzione del potassio

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

Agenti adrenergici e potassiemia

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

• Ischemia • Trauma • Catabolismo• Chemioterapia• ipotermia• Esercizio massimale in

condizioni climatiche estreme

danno cellulare

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

L’anabolismo determina ingresso di K nelle cellule

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

Controllo della secrezione di aldosterone

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

Rene e potassio

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+

1

23

Cl-

Controllo dell’escrezione renale di K (I°)

• Aldosterone e attività mineralcorticoide• Flusso distale• Potassiemia• Anioni nonriassorbibili

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 riassorbimento del K

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

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

dell’eliminazione di K)

• 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

• high plasma [K+] 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°)

1 2

3

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

Ipopotassiemia: diagnosi differenziale (II°)

Composizione elettrolitica dei fluidi gastroenterici

HCO3mEq/L

NamEq/L

KmEq/L

ClmEq/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

valutazione dell’equilibrio acido-base nella diagnosi differenziale

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- pseudoiperldosteronismo

Au

men

tata

Perd

ita d

i N

a

Aumentata secrezione di K

A

B

Diuretici dell’ansa

Diuretici tiazidici

Perdite renali di K secondarie a diureticie 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)- Pseudoiperldosteronismo (liquerizia, carbenoxolone etc.)

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)- Pseudoiperldosteronismo (liquerizia, carbenoxolone etc.)

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

differenziale è basata sui valori di aldosterone, PRA e cortisolemia

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

vomitus

• 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

Sintomi e segni• Obesità centrale• Accumulo di grasso

dorsocervicale e sopraclavicolare

• Cute sottile• Strie• Rallentata cicatrizzazione

ferite• Ipertensione art.• 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

ECG nell’ipopotassiemia

Depressione ST

Onda U

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

Iperpotassiemia

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 possonoDeterminare iperpotassiemia

K out Iperpotassiemia

• Ischemia • Trauma • Catabolismo• Chemioterapia• ipotermia• Esercizio massimale in

condizioni climatiche estreme

danno cellulare

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°)

flu

sso p

reu

rin

a

aldosterone

Cellula principale normofunzionante

Meccanismi renali di inadeguata eliminazione di potassio (II°)

flu

sso p

reu

rin

a

aldosterone

Cellula principale normofunzionante

Meccanismi renali di inadeguata eliminazione di potassio (III°)

flu

sso p

reu

rin

a

aldosterone

Cellula principale normofunzionante

Meccanismi renali di inadeguata eliminazione di potassio (IV°)

flu

sso p

reu

rin

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 renina-angiotensina-

aldosterone

• Un gradiente > 10 è compatibile con cause renali di iperpotassiemia

Il gradiente transtubulare di potassio nell’iperpotassiemia

Segni e sintomi dell’iperpotassiemia

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

(depolarizzazione al di sotto del potenziale soglia)

 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   

ECG nell’iperpotassiemia