efectele stării acido-bazice asupra distribuției interne K+

cea mai mare parte a conținutului corpului K+ se află în spațiul intracelular al mușchilor scheletici.2 o prezentare generală a căilor de transport ionic care mediază direct sau indirect deplasările K+ între celulele musculare și spațiul extracelular ca răspuns la modificările acido-bazice este prezentată în Figura 2.căile multiple de transport ale ionilor afectează direct sau indirect fluxul net K+ în celulele musculare scheletice.,contracția musculară este declanșată de potențialele de acțiune care implică depolarizarea intrării Na+ prin canalele Na+ urmate de repolarizarea membranei mediată de efluxul K+ prin canalele K+. Canalele Cl joacă un rol important în stabilizarea potențialului membranei și contribuie la repolarizarea după potențialul de acțiune. Gradienții electrochimici ai Na+ și K + sunt restabiliți prin extrudarea activă a Na+ și prin absorbția K+ de către Na+, K + – ATPaza.5 în consecință, conținutul de ioni celulari este determinat de echilibrul dintre pompă și căile de scurgere pentru Na+ și K+.,cu toate acestea, celulele musculare au căi suplimentare care reglează homeostazia pH-ului intracelular care poate afecta indirect echilibrul celular Na+ și K+.6 cantitativ,cea mai importantă cale de reglare a pH-ului intracelular în mușchiul scheletic este schimbul de Na+ – H+, 7 așa cum se arată în Figura 2. Schimbul de Na + – H+ în mușchiul scheletic este foarte dependent de pH-ul intracelular, cu activare marcată prin aciditate intracelulară și inhibare prin alcalinitate.8 activitatea acestei căi ca răspuns la perturbațiile acido-bazice afectează puternic încărcarea intracelulară Na+.,7 na+ – h + schimbător izoform NHE1 este exprimat în mușchii scheletici și, probabil, reprezintă cea mai mare activitate de schimb Na+-H+ în acest țesut.9

o componentă mai mică a reglării pH-ului intracelular în mușchiul scheletic este dependentă de HCO3, din cauza schimbului de Cl–HCO3,7, de asemenea, prezentat în Figura 2. În plus, izoforme de Na+-bicarbonat cotransportor, NBCe1 și NBCe2, sunt exprimate în mușchi, crescând posibilitatea ca Na+-HCO3− cotransport contribuie la pH-ul intracelular regulament,10 ca, de asemenea, indicat în Figura 2., O altă cale de potențial important pentru celulara acido-bazic homeostazia este monocarboxylate cotransport care mediază cuplat fluxul de H+ cu astfel de anioni organici ca lactat (Figura 2). Monocarboxylate cotransporters, MCT1 și MCT4, sunt exprimate în mușchii scheletici.11 în condiții precum acidoza lactică, această cale va Media influxul de H+ și lactat, ducând la scăderea pH-ului intracelular. sunt prezente și căi de cotransport de Cation-clorură. Expresia de K+-Cl− cotransporters KCC1, KCC3, și KCC4, precum și de Na+-K+-Cl− cotransportor NKCC1, a fost detectat în mușchiul scheletului.,12-17 interacțiunea K + − Cl-cotransport cu transportul acido-bazic va fi discutată mai târziu.efectele Acute ale tulburărilor acido-bazice asupra redistribuirii K+ sunt cunoscute de mult timp.1,4 în general, acidoza metabolică cu acidemie determină o deplasare netă a K+ de la spațiul intracelular la spațiul extracelular. În schimb, absorbția celulară netă de K+ este observată în alcaloza metabolică cu alcalemie., Direcțional efecte de acidemia și alkalemia pe K+ redistribuire sunt similare respiratorie tulburări acido-bazic și în dereglările metabolice,4 dar efectele tulburărilor respiratorii pe K+ redistribuire tind să fie mai mici decât metabolice tulburări acido-bazic.4

cum pot fi explicate aceste efecte ale tulburărilor acido-bazice asupra redistribuirii K+ în ceea ce privește mecanismele de transport celular subiacente? Efectul general al acidemiei de a provoca pierderea K + din celule este adesea atribuit schimbului de membrană K + – H+., Cu toate acestea, schimbul k+-H+ cuplat direct este nedetectat în mușchiul scheletic.7 cu toate Acestea, reducerea pH-ului extracelular rezultate în pierdere netă de K+ chiar de muschi izolate,18,19, indicând acest fenomen este cel puțin în parte intrinsecă a țesutului muscular și independent de modificările hormonale milieu ca s-ar putea să apară în vivo. Ce explică apoi schimbul aparent K + – H+?

așa cum este ilustrat în Figura 3, căile multiple de transport acido-bazic menționate mai sus pot da naștere unui schimb aparent de K+-H+., În cazul căii predominante de reglare a pH-ului, schimbul Na+-H+, Na+ care intră pe această cale trebuie extrudat de Na+,K+ – ATPaza (figura 3a). În consecință, absorbția K+ de către Na+,K+-ATPaza va fi mai mare atunci când activitatea de schimb Na+-H+ este stimulată și va fi diminuată atunci când rata schimbului Na+-H+ este redusă. În cazul acidozei cu acidemie, scăderea pH-ului extracelular ar duce la inhibarea ratei schimbului de Na+ – H+, ceea ce duce la acumularea de H+ intracelular și la scăderea na+intracelular., Aceasta din urmă ar avea ca rezultat reducerea activității Na+,K+-ATPazei, ceea ce ar duce la scăderea absorbției celulare active K+ pentru a contracara efluxul pasiv K+ prin canalele K+.20 rezultatul final ar fi ca și cum H+ ar fi intrat în celulă în schimbul lui K+.

în mod Similar, după cum este ilustrat în Figura 3B, Na+-HCO3− cotransport de operare în paralel cu Na+,K+-atp-ază poate duce la K+-HCO3− cotransport, ceea ce este echivalent cu K+-H+ schimb., De exemplu, în caz de acidoză metabolică cu acidemia, căderea în extracelular HCO3− rezultate în inhibarea activă rata de Na+-bicarbonat de cotransport, ceea ce duce la o scădere în intracelulare de Na+ și redusă Na+,K+-atp-ază de activitate. Activitatea inferioară a Na+,K+-ATPase ar provoca o pierdere netă de K + celular. Din nou, rezultatul ar fi ca și cum H+ ar fi intrat în celulă în schimbul lui K+.în cele din urmă, Cl–HCO3− exchange poate contribui, de asemenea, la schimbul aparent K+-H+ dacă funcționează în paralel cu K+-Cl− cotransport, așa cum se arată în figura 3c., Acidoza metabolică cu o scădere a HCO3 extracelular – ar crește mișcarea interioară a Cl – prin schimbul Cl-HCO3. Creșterea rezultată a CL-intracelular ar promova apoi efluxul K+ prin K + − Cl-cotransport. Rezultatul net ar fi K + eflux împreună cu HCO3−, care este un proces echivalent cu schimbul intracelular K+ pentru extracelular H+.o observație izbitoare a fost că acidoza metabolică cauzată de acidul mineral (acidoza hipercloremică, nongap) determină o deplasare mult mai mare A K+ în lichidul extracelular decât acidoza organică (acidoza lactică).,21 efectul acidului clorhidric, dar nu al acizilor organici, de a elibera K+ în spațiul extracelular a fost observat folosind preparate musculare izolate, indicând faptul că acest fenomen poate apărea independent de factorii sistemici.22 în cazul acidemiei cauzate de o acidoză organică precum acidoza lactică, ar exista din nou efectul atât al pH− ului extracelular scăzut, cât și al HCO3-care tinde să inhibe schimbul de Na+-H+ și cotransport de na+ – bicarbonat., Acest lucru este ilustrat pentru cazul schimbului de Na + – H + în Figura 4, dar spre deosebire de situația cu acidoză hipercloremică, ar exista, de asemenea, un flux interior puternic de lactat și H+ prin transportorul monocarboxilat, rezultând o scădere mai mare a pH−ului intracelular și a HCO3 -. Scăderea pH− ului intracelular și a HCO3-ar tinde să stimuleze intrarea Na+ prin schimbul Na+-H+ și na+− HCO3-cotransport, stimulând activitatea Na+,K+ – ATPazei. Efectul net ar fi acela de a determina absorbția celulară netă de K+.,efectele opuse ale pH-ului extracelular și intracelular modifică influența acidozei organice asupra plasmei K+.astfel, așa cum este ilustrat în Figura 4, se preconizează că acidoza extracelulară și intracelulară va avea efecte opuse asupra distribuției K+ datorită efectelor lor diferite asupra încărcării celulare Na+. În timpul acidozei organice, va exista o acidificare celulară mai mare și intrarea Na+ decât în timpul acidozei hipercloremice, rezultând o activitate mai mare a Na+,K+-ATPazei comparativ cu acidoza hipercloremică., Cu toate acestea, în mai multe țesuturi,activitatea Na+, K+-ATPazei este afectată de pH-ul intracelular, cu activitate redusă atunci când pH-ul intracelular este mai mic decât normal.23-25 pentru acidificarea intracelulară pentru a stimula absorbția netă K+, ar fi necesar ca efectul pH-ului intracelular scăzut să inhibe activitatea Na+,K+ – ATPazei să fie mai puțin semnificativ decât efectul încărcării intracelulare Na+ pentru a stimula activitatea pompei.,

acid-bază mecanisme ilustrate în Figurile 2 și and33 oferi, de asemenea, o posibilă explicație pentru observația că bicarbonatul poate afecta K+ redistribuire independent de efectul pH-ului extracelular.26,27 Na+ intrare de Na+-HCO3− cotransport-ar fi îmbunătățit ori de câte ori extracelular HCO3− este crescut, rezultând în creșterea celulă Na+ asimilarea, stimularea Na+,K+-atp-ază de activitate, și net celular de K+ de absorbție (Figura 3B). Dimpotrivă, inhibarea na+-HCO3− cotransport atunci când HCO3− extracelular este redus duce la o pierdere netă de celule K+., În mod analog, rata de intrare a Cl prin schimbul Cl− HCO3 ar fi mai mare atunci când HCO3 extracelular− este redus, crescând CL− ul celular− și sporind ieșirea K+ cu K+-Cl− cotransport (figura 3c). În schimb, intrarea Cl prin Cl — HCO3-exchange ar fi mai mică atunci când HCO3 extracelular− este crescut, ceea ce duce la reducerea k+ efluxului prin K+-Cl− cotransport.

considerații similare pot reprezenta, de asemenea, schimbările mai mici în K+ observate în cazul acidozei respiratorii comparativ cu acidoza metabolică.4 în acidoza respiratorie, există o scădere a pH-ului extracelular, dar bicarbonatul extracelular este crescut., Prin urmare, s-ar aștepta ca schimbul de Na+-H+ să fie inhibat ca în acidoza metabolică cu acidemie echivalentă, dar cotransport Na+ – bicarbonat nu ar fi redus. În consecință, în comparație cu acidoza metabolică, acidoza respiratorie ar fi asociată cu o scădere mai mică a na+ intracelular,o inhibare mai mică a Na+, activitatea K+-ATPazei și o pierdere netă k+ redusă din celulă. În plus, în timpul acidozei respiratorii cu pCO2 crescut, intrarea rapidă a celulelor CO2 va acidifica pH-ul intracelular., După cum sa discutat mai sus pentru cazul acidozei organice, acidificarea pH-ului intracelular, prin stimularea intrării Na+ prin schimbul de Na+-H+ tinde să sporească activitatea Na+,K+ – ATPază și să se opună unei pierderi nete de K+intracelular.având în vedere observațiile de lungă durată discutate mai sus privind redistribuirea K+ în tulburările acido-bazice, s− ar aștepta ca alcalinizarea prin administrarea HCO3 să fie o modalitate eficientă pentru tratamentul acut al hiperkaliemiei. Cu toate acestea, unii investigatori nu au reușit să găsească un efect al administrării HCO3 pentru scăderea plasmei K+ la pacienții hiperkalemici.,28− 30 un efect al administrării HCO3 asupra scăderii plasmei K+ a fost mai frapant la pacienții cu grade mai severe de acidoză preexistentă decât la cei cu reduceri minime ale HCO3-plasmatic.31 un factor posibil care Modifică efectul HCO3 și pH extracelular asupra distribuției K+ este nivelul pH−ului intracelular și HCO3 -. La orice pH extracelular dat și HCO3 -, Na+ intrare prin Na + – h + schimb și na + – bicarbonat cotransport este mai mare atunci când pH− ul intracelular și HCO3-sunt reduse, așa cum sa discutat mai devreme., Este de așteptat ca pacienții cu acidoză metabolică preexistentă apreciabilă să aibă pH intracelular mai mic și HCO3 -. Acest lucru poate explica faptul că efectul administrării HCO3 de reducere a plasmei K+ a fost mai frapant la pacienții cu acidoză preexistentă.Efectele pH-ului și HCO3 asupra distribuției interne K+ pot fi modificate de sistemele hormonale care afectează absorbția și eliberarea celulelor k+. De exemplu,absorbția celulară netă de K+ este puternic stimulată de insulină datorită creșterii activității Na+, K+-ATPazei.,3,2 există dovezi că stimularea secreției de insulină prin acidoză diminuează hiperkaliemia care rezultă altfel din acidoză.32 În plus, efectele diferențiate ale acidozei organice versus hipercloremice asupra secreției de insulină și glucagon pot contribui la efectele diferite ale acestor forme de acidoză asupra plasmei K+, așa cum s-a discutat anterior.Cu toate că mușchiul scheletic este sursa predominantă a conținutului intracelular de K+, există dovezi că efectul secreției organice de insulină indusă de acid asupra k+ plasmatic este mediat cel puțin parțial de absorbția hepatică de k+.,33 interacțiunile tulburărilor acido-bazice cu alte sisteme hormonale sunt în prezent incomplet definite.