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ADF Semeiotica Potassio E.Fiaccadori [email protected] 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 Pool potassico 45-50 mEq/Kg Valori di potassiemia determinati da: • Apporto di K • Distribuzione intraextracellulare • Escrezione urinaria 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 Regolazione della 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 Na-K-ATPasi e distribuzione del potassio 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) 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 • • • • • • Ischemia Trauma Catabolismo Chemioterapia ipotermia Esercizio massimale in condizioni climatiche estreme K out L’anabolismo determina ingresso di K nelle cellule 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 Controllo della secrezione di aldosterone 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), Rene e potassio 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 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 Clche resta nel lume, crea un gradiente elettrico lumenegativo (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+ 2 Cl- 3 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) L’aldosterone è in grado di regolare in maniera separata l’escrezione di sodio e di potassio • 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 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 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 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 Perdite renali di K secondarie a diuretici e alle sindromi di Bartter e Gitelman Aumentata Perdita di Na Diuretici tiazidici Diuretici dell’ansa B A Aumentata secrezione di K 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 11βidrossilasi) 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 11βidrossilasi) Iperreninismo (stenosi dell’arteria renale) Pseudoiperldosteronismo (liquerizia, carbenoxolone etc.) Eccesso di mineracorticoidi • Ipopotassiemia • Alcalosi metabolica • Ipertensione art. Meccanismo dell’aumento dell’attività mineracorticoide nel deficit congenito di 11ß-HSD o nell’eccesso di liquerizia • • • 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-idrossisteroidedeidrogenasi (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 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-idrossilasi determinano eccesso di mineralcorticoidi vomitus Il gradiente transtubulare di potassio per distinguere perdite renali da perdite extrarenali • Un gradiente > 2 è compatibile con perdite renali di K 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 QRS Onda P ST T - P = attivaz. atriale - QRS = attivaz. ventricoli - T = ripolarizz. ventricoli ECG nell’ipopotassiemia • Onde T appiattite • Depressione ST • Onda U prominente Depressione ST Onda U Aritmie da ipopotassiemia • • • • • Extrasistoli atriali Extrasistoli ventricolari Tachiaritmie sopraventricolari Tachiaritmie ventricolari Aumentato rischio di aritmie da intossicazione digitalica Iperpotassiemia • 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 • • • • • • Ischemia Trauma Catabolismo Chemioterapia ipotermia Esercizio massimale in condizioni climatiche estreme K out Iperpotassiemia 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°) flusso preurina aldosterone Cellula principale normofunzionante Meccanismi renali di inadeguata eliminazione di potassio (II°) flusso preurina aldosterone Cellula principale normofunzionante Meccanismi renali di inadeguata eliminazione di potassio (III°) flusso preurina aldosterone Cellula principale normofunzionante Meccanismi renali di inadeguata eliminazione di potassio (IV°) flusso preurina aldosterone Cellula principale normofunzionante Farmaci che provocano iperpotassiemia interferendo con l’asse renina-angiotensina-aldosterone • • • 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 Il gradiente transtubulare di potassio nell’iperpotassiemia • Un gradiente > 10 è compatibile con cause renali di 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
