低钾血症病因与发病机制的研究进展

穆妮热·阿塔吾拉 郭艳英

1.新疆医科大学研究生学院，新疆乌鲁木齐 830000；2.新疆维吾尔自治区人民医院内分泌科，新疆乌鲁木齐 830000

低钾血症是指患者血清中钾元素的含量＜ 3.5 mmol/L而引发的一系列病症[1]，属于一种临床诊断和治疗护理过程中较为多见的电解质紊乱类型的疾病。低钾血症与住院患者的高病死率是密切相关的，尤其是一些病因所导致的低钾血症，发病率逐年上升，低于正常范围的钾水平始终与不良临床结局相关，风险随着低钾血症的严重程度而增加[2]。血钾浓度在3.5～4.0 mmol/L时的心血管死亡风险比为1.53，而血钾＜3.5 mmol/L者为2.86[2]。一项中位随访年数在2.8年的长期钾监测与死亡风险的研究中指出，长期监测血钾水平与心力衰竭患者的病死率独立相关[3]。因此，低钾血症所导致的危害不容小觑，低钾血症的病因多样且复杂，全面分析低钾血症的病因有助于针对性的治疗低钾血症。本文就钾的生理功能及代谢，低钾血症的流行病学、病因及发病机制进行全面的综述。

1 钾的生理功能及代谢

钾是体内最重要的的矿物质和无机阳离子之一，具有调节细胞内酶的活性、维持细胞内容量、离子、渗透压及酸碱平衡等作用[4]，并且参与调节心肌的收缩过程[5]。

机体中超过98%的钾都在细胞内，而细胞外液中的钾只有3.5～5.5 mmol/L。钾在细胞内外的平衡是由Na+-K+-ATP酶调控的，其通常会受到胰岛素和儿茶酚胺等多种不同激素的调节。胰岛素与血钾浓度之间存在反馈机制，儿茶酚胺则无反馈机制，内源性儿茶酚胺通过β2肾上腺素能受体起作用，胰岛素与儿茶酚胺对血钾浓度均有急性调节作用;醛固酮通过影响肾脏钾的排泄，对于稳定体内总钾含量有重要作用。肾的保钠功能较好，但保钾能力弱，在不摄入钾的状态下，仍排泄钾30～50 mmol/d。在酸中毒的情况下，肾小管远端Na+-H+离子交换增加，相应肾的排钾量减少。K+的排放量与远端小管有机酸的浓度呈正相关。由此可知，钾的摄入量、远端小管Na+浓度和皮质醇水平等因素都会影响机体的钾离子代谢及稳态[6]。

2 低钾血症的流行病学

低钾血症在健康个体中患病率不足1%，但临床上是一种常见的电解质紊乱，近年来发病率逐渐上升，住院患者中，约20%的患者有低钾血症，在约40%的使用利尿剂患者和17%的心血管疾病患者中存在[4]。一项纳入了36 361例65岁以上患者的回顾性研究[7]提示65岁以上的患者低钾血症的流行率为3.24%，提示低钾血症更容易发生在老年患者及合并症较多的患者中，且有的多于2种合并症，住院费用相对更高。利尿剂的使用、β受体激动剂，摄入不足，以及女性都是老年患者低钾血症的独立危险因素。表1为部分地区所做的流行病学调查，提示此病发病以男性为主，在东莞市的低钾血症研究中，甚至有91.2%为男性。年龄多为中老年人群，可能因为在中老年人群中合并多种慢性可导致低钾血症的疾病。

表1 低钾血症流行病学分析

3 低钾血症的病因及发病机制

针对低钾血症，最重要的是及时识别病因，以针对性地进行治疗。本文主要阐述了低钾血症的发病原因，有钾元素摄入过少、流失过度、细胞内转移和遗传等，且分析了涉及的疾病的发病机制。

3.1 钾摄入不足

多见于长期禁食、节食、偏食，长期呕吐如幽门梗阻、腹泻、血管活性肠肽瘤、胃肠胆道引流，昏迷、恶性肿瘤患者，这类患者自身体内总钾量储备不足，但肾脏每天仍继续排出钾。当钾摄入量＜1 g/d（25 mmol/d），而肾脏中的钾排泄量未相应减少时，就更容易发生低钾血症。因此，单纯的摄入减少极少导致严重的低钾血症。有研究表明[6]，当正常个体的钾摄入减少至20 mmol/d时，其血清钾仅从基线时的4.1 mmol/L降低至3.5 mmol/L。但是，当钾摄入较少与另一个导致低钾血症的原因同时出现时，会增加钾缺乏的严重程度，使失钾更加严重。

3.2 钾丢失过多

引起钾丢失过多的原因较多，其中较常见的原因有：①消化道失钾，多见于幽门梗阻、大量的呕吐，长期腹泻，如滥用泻药，以及胃肠胆道术后需要禁食的患者。②使用利尿剂，是通过肾脏排出钾元素最为多见的一种形式，如噻嗪类利尿剂能够对肾远曲小管始段的Na+-Cl-同向转运体起到一定的调节控制作用，进而使机体对NaCl的吸收效率明显降低，导致其排放量明显增加，Na+-K+交换增加，K+通过尿液大量排出，导致血钾下降；但是袢利尿剂会抑制髓袢升支的Na+-K+-2Cl-转运体，这使NaCl重吸收减少，导致远曲小管和集合管中的Na+增多，Na+-K+交换效率显著提升，进而形成显著的电化学梯度，导致K+的排出量明显增多，使机体钾浓度明显下降，低钾的严重程度与利尿剂剂量直接相关。③库欣综合征：在生理条件下，皮质醇起到部分盐皮质激素的作用，而盐皮质激素受体对皮质醇和醛固酮有一定的亲和力，因此在上述两者发生结合的情况下，皮质醇水钠潴留及排钾效果明显，导致血钾下降。④肾素瘤：大部分患者为肾球旁细胞瘤，只有少数为肾癌，通常情况下2/3的肾素瘤患者会出现低钾血症，这主要是由于患者的球旁细胞瘤会分泌出过量的肾素，进而使机体内醛固酮浓度升高，导致钾离子的排出量明显增多。⑤渗透性利尿：山梨醇和甘露醇等制剂因渗透性利尿而导致钾离子的排出量明显增多。⑥低镁血症:缺镁会导致Na+-K+-ATP酶活性降低，K+重吸收减少，K+缺失会引发低钾血症。⑦皮肤失钾：一般情况下钾离子在汗液中的含量非常低，但是因高温或其他情况导致汗液过度分泌就会引发钾离子流失的问题。与此同时，患者过度分泌汗液会导致肾素的分泌量明显增多，进而引发醛固酮水平升高，最终使得患者尿液中的钾离子含量明显增多。

3.3 细胞内转移

①白血病：通常情况下大约40%的白血病患者会出现低钾血症，此病患者细胞膜对Na+的通透性更高，Na+-K+-ATP酶的生物学活性明显增强，进而引发低钾血症。其次，保肝药甘草酸单胺、减轻炎症反应的甲泼尼龙，抗真菌药伏立康唑等在白血病患者中广泛使用，均可导致血钾低下[17]。②药物相关性低钾血症：能够诱发低钾血症的药物很多，庆大霉素和阿卡米星等抗菌药物都能导致近曲小管生物学结构和功能受损，使机体对钾离子的吸收效率下降，最终导致血清中的钾离子浓度下降;抗肿瘤药物顺铂[18]和抗病毒药物磷甲酸使肾小管受损，通过增加镁排出而引起肾丢失钾。两性霉素B可使细胞膜的渗透性发生变化[19]，钾进入肾小管增多，从而导致低钾血症[20]；甘草和甘珀酸都会对11β-羟类固醇脱氢酶的生物学活性起到一定的抑制作用[21]，进而导致肾小管对钠离子的吸收效率增加，钾离子的排出量增多，进而引发低钾血症；止痛药如对乙酰氨基酚可能也会导致严重的低钾血症[22]，由于代谢产物在肾髓质中浓度过高，导致肾小管上皮细胞膜受损，引起肾乳头坏死和肾小管间质的慢性炎症，出现了远端肾小管性酸中毒，从而导致低钾血症。在临床上出现低钾血症时，应及时询问患者的用药史及使用周期及时长，以排除药物导致的低钾血症。③甲状腺毒症周期性瘫痪：少数甲状腺功能亢进症患者会突然发生严重的低钾血症，出现严重的肌无力和瘫痪，这种情况多发生在亚洲人中。在亚洲许多国家和地区，在甲亢患者群体中的占比达到了2%～8%[23]，出现低钾症状的原因主要有两个：高甲状腺激素会使Na+-K+-ATP酶的生物学活性显著增强，进而导致血清中的钾离子进入到细胞中，血钾显著降低;且甲状腺激素可增强β-肾上腺素受体的数目和敏感性，使得儿茶酚胺介导的细胞摄取钾增多。有时甲亢的临床表现较轻，容易被误诊为家族性周期性麻痹。④贫血：贫血症状较为严重的患者在服用维生素B12及叶酸时会引发低钾血症，这是因为大量的钾离子会进入到新生细胞中，进而导致血清中的钾离子浓度明显降低，这种情况也会出现在静脉注射冰冻洗涤红细胞的患者人群中。⑤肾小管性酸中毒：是一类因近端小管重吸收碳酸氢根离子引发的临床症状，肾小管性酸中毒有四种类型，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型可伴有低钾血症，经常会累及多个脏器组织和系统[24]。

3.4 遗传性疾病相关低钾血症

①假性醛固酮增多症（pseudo-hyperaldosteronism，PHA）也称Liddle综合征：是由上皮钠通道（ENaC）功能突变导致的显性遗传单基因疾病，因该基因发生突变导致其对应的通道生物学活性明显增强，进而使得机体对Na+的吸收效率升高，进而对机体吸收K+的过程产生一定的抑制作用，导致通过尿液排出的钾离子明显增多，进而引发低钾血症[25]。②Bartter综合征（Bartter syndrome，BS）：是常染色体隐性遗传性疾病，因患者肾小管髓袢升支粗段盐转运减弱，NaCl重吸收减少，激活肾素—血管紧张素—醛固酮系统，继发性醛固酮增多，远曲小管和集合管中的Na+增多，Na+-K+交换增多，K+排出量增多，出现低钾血症[26]。③Gitelman综合征（Gitelman syndrome，GS）：是编码肾远曲小管钠-氯协同转运蛋白的SLC12A3基因突变引发的遗传性疾病[27]，使得远曲小管对Na+、Cl-的吸收受限，血容量下降，激活肾素-血管紧张素-醛固酮系统，钾排出量增多，血钾下降[28]。④Fanconi综合征（Fanconi syndrome，FS）：是多因素综合影响的肾脏近端小管非选择性功能缺陷性疾病，FS引发低血钾可能是因为肾小管上皮细胞ATP的生成和转运等生物学过程受到一定程度的抑制[29]，引发近端小管K+的转运过程出现异常，进而导致血清中的钾离子浓度下降。基因检测是以上遗传相关的低钾血症的诊断金标准，对于早期确诊十分必要，发病的基因的多种突变型及相关机制研究并未明确，有待进一步研究。

4 结语

综上所述，低钾血症是临床上最多见的离子紊乱，低钾血症的主要病因为摄入不足、排出过多、细胞内转移及遗传性因素等，严重者可因此引发心律失常、呼吸肌麻痹甚至死亡[30]。在临床治疗过程中要结合患者的发病原因进行针对性的治疗，同时还要尽可能地避免其他诱因。低钾血症的发病原因复杂多样，在临床诊疗过程中要密切关注患者的甲状腺功能、心电图、24 h尿电解质等体征指标，在必要的情况下还要进行基因检查和PFK评分[31]等，进而有效分析低钾血症的发病原因。对于低钾血症治疗的时机，美国一项研究表明，在血清钾离子低于4 mmol/L时就应该补钾，因心血管疾病患者的低钾血症与死亡风险增加明显相关[1]。一些因为遗传性因素引发的低钾血症，现阶段一些相关研究成果显示[32]，通过全基因组和全外显子组测序等可以实现准确诊断，并对患者及其亲属从遗传学方面进行指导，在临床治疗过程中要结合病情特点、发病机制和原因等制订个性化的治疗方案，进而进行有针对性的治疗，尽可能地降低低钾血症的发病率。

通过剖析研究治病基因和发病机制，能够为临床诊疗低钾血症提供理论依据，进而使该病的临床治疗效果更加显著。同时加强对患者的宣教，提高患者对低钾血症病因的认识，避免重复入院，减少疾病痛苦和经济损失，增加低钾血症的临床诊断，保证有效的治疗。