Калий в клетке связан углеводными соединениями и сложными фосфорными эфирами. Роль ионов калия состоит в поддержании осмотического давления и объема клетки, кислотно-щелочного равновесия, в регуляции активности ферментов. Концентрация калия внутри клеток превышает его внеклеточный уровень в 20‑40 раз. Огромное физиологическое значение играет трансмембранный градиент концентрации катионов калия и натрия, который обеспечивает электрическую возбудимость нервных и мышечных клеток и является движущей силой для активного транспорта сахаров и аминокислот. Ионы калия влияют на сердечную проводимость и регулируют функцию сердца, повышают тонус и силу гладкой и поперечно‑полосатой мускулатуры, принимают участие в деятельности нервной системы.
Для исследования концентрации калия используют:
- Химические методы — включают определение катионов колориметрическими, титрометрическими, гравиметрическими методами.
- Атомно‑эмиссионная и атомно‑абсорбционная пламенная спектрофотометрия.
- Рентгеновская спектроскопия.
- Нейтроноактивационный анализ.
- Электрохимические методы — потенциометрия при помощи ионоселективных электродов.
Унифицированным методом определения ионов калия в плазме крови, моче и эритроцитах является метод эмиссионной фотометрии в пламени.
При определении содержания калия необходимо учитывать его внутриклеточную локализацию. Известно, что гемолиз 0,5% эритроцитов может вызвать повышение уровня калия в сыворотке на 0,5 ммоль/л. Поэтому все воздействия, приводящие к гемолизу эритроцитов, будут провоцировать гиперкалийемию: неправильный забор крови, взятие крови после предварительной работы рукой при наложенном жгуте (повышение на 10‑20%), длительное хранение цельной крови. Необходимо также помнить о циркадианном ритме колебаний концентрации калия (минимум в 22 часа, максимум в 8 часов).
В плазме псевдогиперкалиемия может наблюдаться при использовании солевых антикоагулянтов (цитрат, оксалат калия или натрия), либо гепарината натрия.
Нормальные величины
| Сыворотка крови (пламенная эмиссионная фотометрия) | ||
| Дети | новорожденные | 3,7‑5,9 ммоль/л |
| до 2 лет | 4,1‑5,3 ммоль/л | |
| свыше 2 лет | 3,4‑4,7 ммоль/л | |
| Взрослые | 3,5‑5,1 ммоль/л | |
| Моча (тот же) | ||
| Дети | до 6 мес | 0‑25 ммоль/сут |
| 7‑12 мес | 15‑40 ммоль/сут | |
| 1‑3 лет | 20‑50 ммоль/сут | |
| 4‑6 лет | 20‑60 ммоль/сут | |
| Взрослые | 25‑100 ммоль/сут | |
| Спинномозговая жидкость (тот же) | 2,1‑3,9 ммоль/л | |
| Кал суточный (тот же) | около 5 ммоль/сут | |
| Слюна (тот же) | 19‑23 ммоль/л | |
| Желудочное содержимое (тот же) | 5,6‑35 ммоль/л | |
| Пот (тот же) | 5‑17 ммоль/л | |
| Эритроциты (тот же) | 76‑96 ммоль/л | |
Влияющие факторы
Повышение показателей in vivo отмечается при применении противопухолевых препаратов (винкристин, циклофосфамид), гепарина (связан с подавлением синтеза альдостерона), гистамина, калиевой соли пенициллина, тетрациклина, амилорида, препараты наперстянки за счет ингибирования Na,К-АТФазы. Снижение вызывает применение кортикостероидов, диуретиков, глюкозы, глюкагона и инсулина, салицилатов.
Клинико‑диагностическое значение
Сыворотка крови
Гиперкалиемия — увеличение концентрации калия в сыворотке свыше 5,5 ммоль/л. Данное состояние представляет угрозу для жизни больного и гораздо серьезнее, чем гипокалиемия.
- Повышенное поступление (быстрое или длительное введение);
- Перераспределение калия из клеток — повреждение тканей (ожоги, травмы, некроз), гемолиз при неправильном взятии крови, тромбоцитоз (1000×109), острое голодание, метаболический ацидоз (повышенный К+, Na+‑обмен через клеточную мембрану и снижение почечной экскреции, увеличение на 1 ммоль/л), гиперкинезы; состояния, связанные с потерей натрия, ацидозом и клеточной гипогидратацией;
- Уменьшение объема внеклеточной жидкости;
- Уменьшение почечной экскреции — острая почечная недостаточность, терминальная стадия хронической почечной недостаточности с олигурией, адиссонова болезнь, недостаточность ренин-ангиотензин-альдостероновой системы.
При концентрации калия в сыворотке 6-8 ммоль/л выявляются изменения на ЭКГ, при 10 ммоль/л картина ЭКГ подобна таковой при блокаде ножек пучка Гиса, при 14 ммоль/л наступает желудочковая асистолия (конечная стадия).
Гиперкалиемия нередко сочетается с гипокальциемией, гипермагнийемией, гиперазотемией.
Гипокалиемия — уменьшение концентрации калия в сыворотке ниже 2,0‑3,5 ммоль/л. Необходимо учитывать, что истощение запасов калия в организме плохо коррелирует с уменьшением его концентрации в крови, что объясняется способностью пула внутриклеточного калия к восполнению экстраклеточного дефицита.
- Сниженное поступление — хроническое голодание, разведение внеклеточного калия при длительном введении растворов с малым содержанием элемента;
- Потери калия — неукротимая рвота, профузные поносы, полиурия в результате применения мочегонных средств или при гормональных заболеваниях, гипервентиляция, почечные потери — снижение реабсорбции в почках. Нехватка магния снижает активность Na,K-АТФазы и ухудшает перемещение калия из вне- во внутриклеточное пространство, что способствует потере калия с мочой;
- Перераспределение в клетки — глюкозо‑ и инсулинотерапия, введение больших количеств белка.
Моча
Повышение содержания калия происходит в результате действия АКТГ стероидных гормонов (кортизон, альдостерон), вследствие первичного поражения почек, применения диуретиков, при метаболическом ацидозе и алкалозе, голодании. Повышение концентрации калия в моче более 30 ммоль/л наблюдается при любом накоплении его в крови, исключая ацидоз.
Снижение выделения калия — болезнь Аддисона, олигурия различной этиологии, дефицит калия в организме.
Эритроциты
Уровень калия снижается при стоматоцитозе.
Пот и слюна
Повышенное содержание калия наблюдается при муковисцидозе.
Кал
Увеличение концентрации калия наступает при тяжелой диарее.