IV. Poruchy regulace hladin majoritních iontů a jejich význam

1.0 Termíny

Natrémie – koncentrace sodíku v plazmě, jejíž norma je v rozsahu 135 – 145 mmol/l.

Hypernatrémie – zvýšená plazmatická koncentrace sodíku, většinou vzniká při ztrátách volné vody.

Hyponatrémie – snížená plazmatická koncentrace sodíku, většinou vzniká při retenci volné vody.

Aldosteron – hormon kůry nadledvin, řízený systémem RAAS (systém renin, angiotensin, aldosteron), který zvyšuje resorpci sodíku a vody v ledvinách a vylučování draslíku.

Atriální natriuretický faktor (NAF, ANP, ANF)  peptid, jehož funkcí je chránit srdce před zátěží objemem. Jeho sekrece se zvyšuje při zvýšení napětí stěn pravé síně. Kromě jiného zvyšuje vylučování sodíku a vody v proximálním a distálním tubulu ledvin.

Kalémie – koncentrace draslíku v plazmě, jejíž norma je 3,5 – 5 mmol/l.

Hyperkalémie – zvýšená plazmatická koncentrace draslíku nad 5 mmol/l.

Hypokalémie – snížená plazmatická koncentrace draslíku pod 3,5 mmol/l.

Kalcémie – koncentrace vápníku v plazmě s fyziologickou normou 2 – 2,75 mmol/l. Zhruba jedna polovina tohoto naměřeného vápníku se v normálních podmínkách vyskytuje ve formě vázané (nedifuzibilní) a druhá polovina ve formě volných iontů (difuzibilní). Tato rovnováha však může být silně ovlivněna přítomností jiných polárních částic v plazmě.

Hyperkalcémie – zvýšená plazmatická koncentrace vápníku nad 2,75 mmol/l.

Hypokalcémie – snížená plazmatická koncentrace vápníku pod 2 mmol/l.

Ionizovaný vápník – volný biologicky aktivní vápník ve formě Ca2+. Ovlivňuje aktivitu buněk, jeho zvýšení extracelulárně stabilizuje membrány, intracelulárně naopak zvyšuje dráždivost. Účastní se koagulace.

Vázaný vápník – vápník v plazmě, vázaný na bílkoviny. Poměr volného a vázaného vápníku závisí na pH  plazmy, které ovlivňují nabité částice.

Kalcifikace – zvápenatění. Ukládání vápenatých solí do tkání.

Kalciferol, vitamín D, antirachitický vitamín označuje skupinu steroidních hormonálních prekurzorů pro syntézu kalcitriolu.

Cholekalciferolvitamín D3, prekurzor kalcitriolu aktivovaný ultrafialovým zářením UVB.

Ergokalciferol – vitamín D2, rostlinný prekurzor kalcitriolu přijatý s potravou.

Kalcitriol – vitamín aktivovaný v játrech a ledvinách na 200 násobně účinnější hormon než cholekalciferol.

Parathormon – PTH

Parathormon related protein – PTH rp, parathormonu příbuzný protein je jako biologicky aktivní látka secernovaný některými maligními nádory, s účinky podobnými PTH.

Parestezie – známka zvýšené dráždivosti, pocit mravenčení.

Tetanie – zvýšená nervosvalová dráždivost. Projevuje se brněním prstů či    jazyka (parestezie) a v těžších případech bolestivými svalovými křečemi hlavně drobných svalů rukou a nohou (karpopedální spasmy).

Karpopedální spazmy – konkrétní forma tetanické křeče akrálních částí rukou a nohou při nedostatku ionizovaného kalcia v plazmě. Motorické jednotky příslušných svalů jsou velmi malé a velmi citlivé na koncentraci kalcia, proto reagují jako první.

2. Bilance sodíku

Sodík (Na+) je hlavní extracelulární kationt, jeho koncentrace v plazmě je 135 – 145 mmol/l. Do organismu se dostává s potravou v podobě kuchyňské soli. Doporučený denní příjem je 2g / 24 hodin, skutečný příjem ve středoevropské populaci se však v průměru pohybuje kolem 5g / 24 hodin. Sodík se vstřebává ve střední a distální části tenkého střeva, v tlustém střevě je jeho vstřebávání řízeno aldosteronem. Kationt sodíku je vždy doprovázený vodou, takže se v tlustém střevě podílí na zahušťování tráveniny. Z organismu se sodík vylučuje močí a potem. Rozhodující vliv na jeho bilanci mají ledviny. Přibližně 85 % sodíku se z primární moči resorbuje v oblasti proximálního kanálku, 14,5 % v distálním a pouze okolo 0,5 % je vyloučeno do moči.

Hlavní význam sodíku je v udržování objemu cirkulujícího i celkového množství vody v těle. Objem cirkulující tekutiny je zásadní pro udržení krevního tlaku, proto je hospodaření se sodíkem spjato s vegetativním systémem a narušení jeho hladin může aktivovat stresovou reakci. Sodík se z 80% podílí na osmolaritě  plazmy a je důležitý pro vznik a udržování membránového potenciálu buněk.

2.1 Řízení hospodaření se sodíkem

Homeostáza vody a sodíku jsou navzájem velmi úzce propojeny. Základem této homeostázy je aktivní transport sodíku, který je po osmotickém gradientu následován vodou. Sodík je pozitivně nabitý iont, takže v rámci udržení elektrochemické rovnováhy přestupuje kompartmenty zároveň s kationtem sodíku i chloridový aniont.

V juxtaglomerulárním aparátu je chemoreceptor, který monitoruje koncentraci sodných a chloridových iontů a při jejich snížení zvýší sekreci reninu. Aktivuje se osa renin – angiotenzin – aldosteron (RAAS).minulé kapitoly víme, že tato osa je aktivovaná také sníženým prokrvením ledvin, protože baroreceptory monitorují tlak krve protékající juxtaglomerulárním aparátem. Aktivací osy RAAS se v distálním tubulu a sběracím kanálku sodík pomocí aldosteronu resorbuje. Se sodíkem je pasivně resorbována voda. Zvýší se tak množství sodíku v těle, ale nezvýší se jeho koncentrace, poměr sodík / voda je zachován. Aldosteron také vylučuje do distálního tubulu protony, jeho zvýšení může touto ztrátou vodíku způsobit hypokalémii a metabolickou alkalózu. Také objem extracelulárního i celotělového draslíku v těle klesá působením aldosteronu na jeho vylučování v ledvinách.

Při zvýšení objemu v pravé síni, například při hromadění krve před pravou komorou při pravostranném srdečním selhávání, se zvyšuje tlak v pravé síni a vylučuje se atriální natriuretický faktor (ANF). ANF napomáhá vylučování sodíku a s ním i vody v proximálním i distálním tubulu ledvin a ve  sběracím kanálku. Opět zůstává zachován poměr sodík / voda, snižuje se množství sodíku v těle, ale nemění se koncentrace.

Koncentrace sodíku v plazmě se může změnit tehdy, jestli se v plazmě změní obsah volné vody. Při zvýšení množství vody se sodíkové kationty naředí a koncentrace se sníží, při snížení se naopak koncentrace sodíku zvýší. Celkový obsah sodíku v těle se však nezmění. Mechanismem, který mění bilanci volné vody přímo je antidiuretický hormon (ADH). Změna koncentrace sodíku však provází také stavy změněné hydratace. Při akutní dehydrataci se koncentrace sodíku relativně zvyšuje, při hyperhydrataci snižuje.

Odhad změny objemu vody v těle z hmotnosti pacienta a koncentrace sodíku v plazmě můžeme vypočítat pomocí vzorce:

x (l)      =     m  .  0,6  .  (1 – [Na+] /140)

kde:
x ….. deficit (nadbytek) vody v litrech
m…..  hmotnost pacienta
0,6…. poměrná část hmotnosti pacienta tvořená vodou (ICT + ECT = 60%)
[Na+] .. koncentrace sodíku v plazmě

2.2 Poruchy hospodaření se sodíkem

2.2.1 Hyponatrémie

Hyponatrémie je snížená koncentrace sodíku pod 135 mmol/l v plazmě. Jedná se o jednu z nejčastějších poruch iontové rovnováhy hospitalizovaných pacientů. Často je její příčinou snížení koncentrace sodíku resorpcí volné vody při zvýšené sekreci ADH způsobené snížením cirkulujícího objemu (ztráta tekutin) nebo zvýšením osmolarity plazmy (hyperglykémie).  Hyponatrémii vyvolá i intracelulární (IC) hypokalémie, která změní rozložení koncentrací iontů a vody v těle. Ztráta IC draslíku sníží IC osmolaritu a  vyvolá přesun vody z prostředí s nízkou osmolaritou (IC) do prostředí s vyšší osmolaritou (EC). Hyponatrémie může vzniknout i tehdy, jestliže je celkové  množství sodíku v těle zvýšené, ale je uloženo mimo plazmu, například v otocích při selhávání pravého srdce nebo u pacientů s retencí vody z renálních důvodů. Kompenzační mechanismy zvýší retenci vody aldosteronem i ADH a koncentrace sodíku se sníží. Sodík v otocích má podstatně pomalejší dynamiku obměny než sodík v plazmě, při rychlém snížení koncentrace sodíku v plazmě se koncentrace v otocích nějakou dobu nemění. Hyponatrémie může doprovázet dehydrataci, hyperhydrataci i normální hydrataci.

Tab. IV.1:  Příčiny hyponatrémie
Hyponatrémie Mechanismus Příčina
primárně ­ sekrece ADH retence volné vody,  „diluční“  hyponatrémie SIADH

staří lidé (zvýšení bazální sekrece ADH)

hyperglykémie (zvýšená osmolarita ECT obecně) ­ sekrece ADH jako reakce na

­ osmolaritu

špatně kompenzovaný diabetes
změna hydratace ­ sekrece ADH jako reakce na

snížený objem ECT (cestou aktivace sympatiku)

krvácení, popáleniny, průjmy, zvracení, excesivní pocení
diluce příjmem vody s nízkým obsahem sodíku vypití destilované vody, topení se ve sladké vodě
snížení IC koncentrace draslíku ustanovení nové osmotické rovnováhy mezi IC a EC prostředím – přesuny vody po koncentračním gradientu diabetes mellitus, acidóza
otoky ztráty vody a sodíku do intersticia, kompenzace sníženého intravazálního objemu pomocí ADH celkové otoky např při selhávání pravého srdce

Příznaky záleží na stupni hyponatrémie a rychlosti jejího rozvoje. Vzhledem k výraznému podílu sodíku na osmolaritě jsou příznaky způsobeny především změnou funkce tkání, které jsou na změny osmolarity a tím i změny objemu buněk velmi citlivé, např. buňky CNS. Nerovnováha intra a extracelulární osmolarity vede k přesunu vody do buněk a tím k intracelulárnímu edému, na který reagují jako první i při malých změnách buňky mozku. Objevují se bolesti hlavy, poruchy koncentrace až poruchy vědomí. Mozková tkáň se při postupném rozvoji hyponatrémie adaptuje na snížení osmolarity v intersticiu snížením obsahu iontů (do 24 hodin) a organických osmoticky aktivních látek (do 48 hodin) v buňkách CNS. Tento mechanismus sice zmenší intracelulární otok mozku,  ale  při rychlé úpravě hyponatrémie terapií vzniká riziko trvalého poškození mozku dehydratací jeho neuronů a glií. Buňky potřebují na obnovení intracelulárních osmoticky efektivních solutů čas. Obnovení zásoby iontů a organických částic je pomalejší než jejich snížení při vzniku poruchy. Ionty se obnovují desítky hodin, organické soluty řadu dní.

2.2.2 Hypernatrémie

Hypernatrémie je stav, kdy je koncentrace sodíku v plazmě vyšší než 145 mmol/l. Při koncentraci nad 155 mmol/l již hrozí riziko smrti. Hypernatrémie vždy vede k hyperosmolaritě a tím ke kompenzačnímu zvýšení sekrece ADH a retenci vody.

Hypernatrémie může vzniknout ztrátou vody z ECT. Může se jednat například o ztráty hypoosmolárních tekutin během ztrát volné vody při diabetes insipidus, průjmech, pocení nebo odsávání žaludečního obsahu sondou. Hypernatrémie může vzniknout i příjmem hyperosmolárních roztoků nebo nadbytku soli. Podobně jako hyponatrémie může být spojena s hyperhydratací, dehydratací i normální hydratací.

Příznaky hypernatrémie jsou opět neurologické a jsou způsobeny  přesunem vody z mozkových buněk po koncentračním gradientu při zvýšení osmolarity plazmy. Při pomalé změně se může mozek na situaci adaptovat podobně jako při hyponatrémii. Při rychlé úpravě tohoto stavu terapií může proto vzniknout otok mozku.

3 Bilance draslíku

Draslík (K+) je hlavní intracelulární kationt. V extracelulární (EC) tekutině je jeho koncentrace udržována na relativně nízké úrovni. Hlavní funkcí EC draslíku je udržování klidového membránového potenciálu. Membránový potenciál závisí na poměru intracelulární a extracelulární koncentrace draslíkového kationtu. Jakákoli změna v extracelulární koncentraci draslíku změní membránový potenciál a na tuto změnu jsou citlivé buněčné funkce. I malé změny v EC koncentraci vedou k velkým důsledkům. Koncentrace draslíku v plazmě je tak spíše ukazatelem vzrušivosti buněčných membrán, než ukazatelem zásob draslíku v organismu.

95% draslíku je intracelulárně v koncentraci okolo 150 mmol/l. Extracelulárně je koncentrace 3,5-5,0 mmol/l. ICT / ECT gradient K+  je udržován elektrochemickou rovnováhou na membráně buněk, Na/ K+ pumpa vyrovnává změny způsobené akčním potenciálem a jinými vlivy aktivním transportem.

Obr. VI.1: Na+/ K+ pumpa

Příjem K+ není regulován (řízen). Draslík se do těla dostává potravou, je obsažen především v ovoci (meruňky, banány) a mase. Po příjmu většího množství draslíku se vlivem inzulinu přesune většina K+ z krve do buněk, a to asi 80% toho draslíku aktivací Na+/K+ pumpy, odkud se pomalu uvolňuje a postupně vylučuje močí, buňky tak zabraňují náhlému zvýšení draslíku po přijetí potravy, vlastně ho pufrují. Ledviny za 4 hodiny vyloučí asi 50% přijatého draslíku.

K+ se pohybuje do buňky a z buňky v závislosti na dvou mechanismech: aktivitě Na+/K+ pumpy (Na/K ATPáza) a pH v extracelulárním prostředí.

Na+/K+  ATPáza přečerpává draslík proti koncentračnímu gradientu buněk. Její aktivita je zvyšována:

Zvýšenou koncentrací K+ v extracelulární tekutině (ECT)

Inzulínem

Adrenalinem: b2-receptory stimulují Na-K-ATPázu, a2-receptory ji inhibují

Aldosteronem.

Při změnách pH se v rámci acidobazické rovnováhy buňky podílejí na pufrování vodíkového kationtu výměnou za kationt draslíku.

Při alkalóze, kdy je v ECT vodíkového kationtu málo, vystupuje H+ z buňky a K+ vstupuje do buňky, a to po elektrochemickém gradientu -jestliže vystoupí kladný iont z buňky, pak v buňce chybí a musí být nahrazen, vzniká hypokalémie.

Při acidóze, tedy nadbytku H+ iontů v plazmě, vstupuje H+ do buňky, a pro zachování elektrochemické rovnováhy opouští K+ buňku. Při acidóze takto vzniká hyperkalémie.

Koncentrace draslíku v plazmě (kalémie) se z těchto důvodů vždy hodnotí v souvislosti s pH. Jestliže se při acidóze vyskytne hypokalémie, musí jít nutně o dva různé procesy, stejně, pokud se při alkalóze objeví hyperkalémie.

Na výdeji draslíku z těla se z 90 % podílejí ledviny, z 10 % trávicí trakt. Vylučování draslíku močí závisí v první řadě na sekreci  K+ v distálním tubulu a sběracím kanálku. V ledvinách se draslík volně filtruje v glomerulech, dostává se do primární moči a v proximálním tubulu a Henleově kličce se všechen zpětně vstřebá. V distálním tubulu a sběrném kanálku se vlivem aldosteronu podle potřeb z organizmu vylučuje. Polyurie zvyšuje od určitého bodu vylučování draslíku a vede k hypokalémii, naopak oligurie až anurie vede k hyperkalémii. Tento mechanismus může být ovlivněn i některými léčivy.

Tubulární sekreci modifikují tyto faktory:

Aldosteron zvyšuje aktivitu Na+/K+ pumpy. Přečerpává draslík proti koncentračnímu gradientu.

Kortizol  má v nadbytku stejný účinek jako  aldosteron.

Rychlost průtoku tekutiny tubulem, rychlejší průtok vymývá draslík, který se už do tubulu dostal a udržuje tak dostatečně velký gradient mezi tubulární buňkou a tubulem, takže potencuje přestup draslíku z buněk do lumen.

Zvýšená extracelulární koncentrace K+  posiluje přestup K+ do tubulárních stejně jako do ostatních buněk a tím také zvyšuje gradient pro přechod K+  do lumen tubulu, a ve výsledku pak do sekundární moče.

Extracelulární pH, jestliže je extracelulárně alkalóza, vystupuje z buněk ven vodík, jedná se opět o stejný mechanismus ve všech buňkách včetně tubulárních, a výměnou vstupuje do buňky K+. Tím se zvýší koncentrační gradient draslíku a posílí vylučování draslíku do lumen. Akutní alkalóza tak zvyšuje sekreci K+ a vede k hypokalémii. Akutní acidóza opačným mechanismem snižuje sekreci K+, vede k hyperkalémii.

Trávicí trakt vylučuje draslík fyziologicky stolicí. V tlustém střevě se navíc trávenina zahušťuje působením aldosteronu, který pomáhá vstřebávat z lumen sodík a vodu, zároveň do lumen přestupuje draslík. Patologicky se draslík z organismu ztrácí průjmem i zvracením.

3.1 Poruchy koncentrace draslíku

3.1.1 Hyperkalémie        

Hyperkalémie je definovaná jako koncentrace draslíku v plazmě vyšší než 5 mmol/l. Příčinou může být zvýšení celkového množství draslíku v těle zvýšeným příjmem potravou, avšak u zdravého mladého člověka je i nadměrnější příjem draslíku v naprosté většině případů vykompenzován výše zmíněným mechanismem, který zajišťuje jeho odklizení do buněk na přechodnou dobu.

Další důvody hyperkalémie:

Rychlé podání infuzí s K+. V rámci řešení stavů, které si vyžadují rychlou administraci K+ se proto vždy přidává glukóza a inzulin, aby se urychlil přestup do buněk.

Transfusion of older blood, with following decay of erythrocytes containing potassium.

Snížený výdej ledvinami za podmínek, kdy je snížená perfuze ledvin (např. při dehydrataci), akutní renální selhání, nedostatečná sekrece aldosteronu (Addisonova choroba),  podávání kalium šetřících diuretik.

Další příčinou může být přesun K+ z nitra buněk do ECT, což je nejčastější příčinou akutní hyperkalémie při:

acidóze

rozpadu tkání, např. svalové tkáně (rhabdomyolýza) při přílišné zátěži (maratonský běh)

nekróze buněk při ischemii, zánětu, rozpadu nádoru

hemolýze nebo krvácení do GIT

nedostatku inzulínu.

Důsledky hyperkalémie se projevují změnou hlavně změnou vzrušivosti myocytů, neuronů a změnou acidobazické rovnováhy.

Změna excitability nervových a svalových buněk. Klidový membránový potenciál se vlivem nadbytku pozitivního draslíku posune pozitivním směrem, tzn. stane se méně negativním, a proto se buňka stává více dráždivější.

V první fázi hyperkalémie je snazší vyvolat na membráně podnětem aktivaci napěťově řízených kanálů. Klidový membránový potenciál se z -90 mV přiblíží k hodnotě -65 mV, což je napětí, které otvírá napěťově řízený Na+ kanál, který zodpovídá v první linii za depolarizaci membrán. Během hyperkalemie se tedy zvětšuje dráždivost a vodivost, v srdci mohou vznikat poruchy rytmu a pacienti mohou mít také parestezie.

Pokud je hyperkalémie taková, že klidový membránový potenciál dosáhne hodnoty minus 65 mV a více, sodné kanály zůstávají inaktivované a nastupuje fáze druhá, typicky se spektrem přízanků od svalové slabosti až po paralýzu.

Změna acidobazické rovnováhy. Draslík přestupuje do buněk zejména aktivací Na+/K+ pumpy a z buněk vystupuje vodík pro  zachování elektrochemické rovnováhy. Vzniká metabolická acidóza.

Zmíněné změny ovlivňují celý organizmus, avšak nejvíce jsou patrné důsledky v rámci srdečně cévního systému.

Příznaky kardiovaskulární :

Poruchy srdečního rytmu.

Změna excitability myokardu způsobuje další změny v EKG:

Nejdříve se zvyšuje vlna T, objevuje se hrotnaté T způsobené rychlejší repolarizací komor (křivka A).

Snižuje se vlna P (křivka A).

Rozšiřuje se QRS komplex z důvodu zpomalení depolarizace, způsobeným některými sodnými kanály, které nemohly být aktivovány a nezapojily se do depolarizace (křivka B až E).

Křivka mění sinusoidně tvar (křivka D a E).

Snížení krevního tlaku vlivem vazodilatace. Draslík je jeden z lokálních faktorů regulace tonu cév.

Kompenzace organismu. Zvýšená koncentrace draslíku zvyšuje vylučování aldosteronu. Tento krok začíná hyperpolarizací membrány sekrečních buněk z důvodu přítomnosti draslíku, tento posun pak vede ke zvýšené aktivaci sekrece zmíněného hormonu přímo v kůře nadledvin a aldosteron následně zvýší vylučování draslíku ledvinami.

Terapie

Při mírném zvýšení koncentrace draslíku v ECT můžeme změnit dráždivost buněk intravenózním podáním kalcia, tím se sníží zejména zvýšená excitabilita myokardu, protože zvýšená EC koncentrace vápníku stabilizuje buněčnou membránu a snižuje dráždivost buněk. Jestliže fungují ledviny, je možno podat kalium nešetřící diuretika, která zvýší vylučování draslíku, avšak vždy je nutno před tímto krokem zvážit příčinu nalezeného stavu a jestli léčba této příčiny není pro pacienta výhodnější, nebo dokonce jestli zmíněná možnost kompenzace pacientovi nemůže uškodit.

Pokud je třeba získat čas pro přípravu dialýzy v případě selhávajících ledvin, podává se navíc inzulin s glukózou, který zvýší přestup K+ do buněk. Je možno podat také NaHCO3. Sodík aktivuje Na+/K+– ATPázu, čímž zvýší přestup draslíku do buněk a bikarbonát podporuje tento přestup navozením alkalického prostředí. V obou případech trvá účinek kolem 30-ti minut. Poslední možností při selhání ledvin je dialýza.

3.1.2 Hypokalémie

Hypokalémie nejčastěji vzniká při snížení celkového množství K+ v těle, může však být vzácně způsobená přestupem K+ do buněk. Příznaky začínají být zjevné při koncentraci pod 3 mmol/l.

Skutečný nedostatek draslíku může být způsobený:

Sníženým příjmem, například během hladovění, anorexie a alkoholismu.

Sníženým cirkulujícím objemem například při profuzním pocení, průjmu, při ztrátě tekutin píštělemi v GIT. Následně jsou ztráty vody kompenzovány aktivací RAAS a zvýšeným vylučováním draslíku do moči, případně sekrecí ADH a naředěním plazmy.

Zvracením, kdy působí vice mechanizmů. Může zde jít o přímou ztrátu K+. Dále o navození alkalózy ztrátou protonů a chloridů, která vede k přestupu K+ do buněk. Ztrátou vody se indukuje sekrece aldosteronu, který zvyšuje vylučování K+ ledvinami a ve výsledku jde pak o kombinaci těchto mechanizmů.

Snížením resorbce K+ ve střevě při onemocnění střevní stěny.

Ztrátami ledvinami, a to například v rámci působení diuretik, hypersekrecí aldosteronu nebo kortikoidů.

Polyurií z jakékoliv příčiny, např. při hyperglykémii, kdy se zvyšuje vylučování draslíku ledvinami.

Relativní nedostatek draslíku vzniká přesunem kalia do buněk.

Při akutní alkalóze.

Zvýšením koncentrace inzulinu, protože inzulin aktivuje Na+/K+ pumpu.

Při podávání beta adrenergních agonistů v rámci aktivace Na+/K+ pumpy.

Hypokalémie je nejčastější iontovou dysbalancí, s níž se setkáváme. Pětina hospitalizovaných pacientů má hodnoty nižší než 3,6 mmol/l a z tohoto počtu nemocných má celá čtvrtina hodnoty nižší než 3 mmol/l. Ambulantně se zjišťují hypokalemické hodnoty u 10-40 % pacientů. Hypokalémie se přitom často zjistí náhodně při laboratorním vyšetření ordinovaném z jiného důvodu.

Důsledky hypokalémie

Změna membránového potenciálu nervových a svalových buněk. Nastává hyperpolarizace, při které se klidový membránový potenciál stává více negativním, a je tedy třeba intenzivnějšího podnětu k vyvolání odpovědi. Vzniká svalová slabost až paralýza, v některých endokrinních buňkách se mění sekrece, např. sekrece aldosteronu a inzulinu klesá.

Kardiovaskulární systém, prodlužuje se vedení vzruchu a snižuje automaticita srdce. V srdci vznikají poruchy rytmu, na EKG se snižuje vlna T a může se objevit vlna U.

Strukturální změny, chronický nedostatek draslíku vede k fibrotizaci svalů a vakuolizaci buněk distálního tubulu ledvin, což způsobí snížení citlivosti pro ADH, vzniká nefrogenní diabetes insipidus.

Kompenzace organismu. Nedostatek draslíku změní polaritu membrány beta buněk v pankreatu a sníží sekreci inzulinu, přestup K+ do buněk se bez inzulinu omezí, může se tím pádem ale  podstatně zvýšit glykémie. Snížení sekrece aldosteronu stejným mechanismem přímo v kůře nadledvin sníží vylučování draslíku ledvinami.

Terapie

Perorální podání K+, pokud je nezbytné. Draslík se většinou podává s inzulinem, který posílí přestup draslíku do buněk, aby se předešlo přechodné hyperkalémii s poruchami srdečního rytmu a hypoglykemií.

4 Bilance vápníku

Souhrn funkcí vápníku v organismu:

Je nezbytnou stavební složkou kostní a zubní tkáně.

Umožňuje svalový stah, v kosterním svalu je ke stahu použit z extracelulárního prostoru i z intracelulárních zdrojů sarkoplazmatického retikula.

Je velice významný pro normální činnost srdce, zodpovídá za kontrakci. Myokard potřebuje pro uvolnění kalcia ze sarkoplazmatického retikula s IC zásobami vápníku vápenaté ionty z extracelulárního prostředí, dá se tedy říci, že stah myokardu závisí na koncentraci plazmatického vápníku.

Je nezbytnou součástí kaskády srážení krve (koagulační kaskády).

Působí jako druhý posel v cytosolu buněk, zprostředkovává účinky některých hormonů, které mají receptory na membráně.

Aktivuje velké množství enzymů.

Upravuje nervovou vzrušivost. Zvýšená koncentrace extracelulárně stabilizuje membránu a snižuje dráždivost buněk, zvýšení intracelulárního vápníku naopak vzrušivost buněk zvyšuje.

Při změně koncentrace ionizovaného kalcia v plazmě se v prvé řadě mění dráždivost většiny buněk.

Celková zásoba vápníku v těle je 30 mol (1200 g), přičemž 75 % je uloženo v kostech. Normální koncentrace vápníku v plazmě (kalcémie) je 2 – 2,75 mmol/l. Z toho je 50 % ionizováno, 40 až 45 % vápníku je vázáno na bílkoviny a část se vyskytuje v komplexu s kyselými skupinami částic.  Vápník je tak přítomen ve třech formách.

Ionizovaný, který je biologicky aktivnější a je schopný difundovat přes biologické membrány.

Vázaný na bílkovinu, který není volně difuzibilní.

Komplexně vázaný jako hydrouhličitan, fosforečnan nebo citrát vápenatý.

Pro myokard a neuromuskulární dráždivost má význam hlavně ionizované kalcium. Pokles koncentrace ionizovaného vápníku v plazmě má za následek vyšší dráždivost.

Poměr vázaného a ionizovaného vápníku závisí na množství bílkovin v plazmě. Zvýšená koncentrace plazmatických bílkovin vyváže větší množství ionizovaného vápníku a sníží tak jeho podíl. Kromě toho závisí také na pH krve: při acidóze se proteiny účastní pufrování krve tak, že navážou přebytečný H+, avšak předtím musí uvolnit navázaný vápník. Tím se zvýší koncentrace volného vápníku, což sníží dráždivost membrán. Naopak při alkalóze uvolňují bílkoviny navázané ionty vodíku, čímž pomohou srovnat acidobazickou rovnováhu a mohou navázat ionizovaný vápník. Koncentrace ionizovaného vápníku se tak při alkalóze sníží a důsledkem je zvýšení dráždivosti membrán.

Do těla se vápník dostává potravou, jeho zdrojem je mléko, mléčné výrobky, mák a další. Vstřebává se v duodenu a jejunu za přítomnosti vitamínu D, konkrétně kalcitriolu. Vápník z mléka se vstřebává nejsnadněji, nadbytek tuku nebo fosfátů v potravě jeho vstřebávání snižuje. Denní potřeba kalcia je 800 – 1 000 mg, například v 500 ml mléka je 500 mg Ca2+.

Regulace koncentrace kalcia v plazmě a jeho množství ve tkáních je většinou vázána s regulací fosfátů a je zajišťována parathormonem, kalcitriolem a kalcitoninem. Podpůrný význam mají tyroxin, který zvyšuje odbourávání kostí a vylučování kalcia ledvinami, a kortizol, který snižuje vstřebávání Ca2+ střevem a snižuje metabolizmus vitaminu D v játrech.

Vylučování vápníku probíhá především ledvinami, a to v souvislosti s metabolizmem fosfátů, dále pak potem (200 – 300 mg/den) a trávicím traktem.

4.1 Řízení metabolismu vápníku a jeho poruchy

4.1.1 Parathormon (PTH)

Tento polypeptid o 84 aminokyselinách je nejdůležitějším regulátorem kalcémie. Sekrece parathormonu je řízena jednoduchou negativní zpětnou vazbou podle hladiny kalcia v krvi. Hlavním úkolem parathormonu je rychlé zvýšení hladiny vápníku v krvi a její udržování.

Účinky parathormonu:

Zvyšuje mobilizaci kalcia z kostí a tím účinně řídí kalcémii.

Zvyšuje odbourávání kostí při dlouhodobé sekreci, při přerušované sekreci napomáhá i novotvorbě kosti.

Zvyšuje zpětné vstřebávání kalcia v ledvinách.

Snižuje vstřebávání fosfátů v ledvinách.

V ledvinách působí na přeměnu neaktivního metabolitu vitaminu D na 1,25(OH)2 , tedy D3 aktivní kalcitriol. Tím parathormon nepřímo  napomáhá resorpci vápníku ze střeva.

4.1.1.1 Poruchy sekrece parathormonu

Snížení sekrece parathormonu neboli hypoparatyreóza se projevuje sníženou hladinou kalcia v plazmě a v důsledku toho zvýšenou nervosvalovou dráždivostí, tzv. hypokalcemickou tetanií. Jedním z prvních projevů jsou karpopedální spazmy, neboli křeče svalů ruky a nohy. Stejný obraz má pseudohypoparatyreóza, stav necitlivosti cílových tkání na parathormon. Hladina parathormonu v krvi je v tomto případě normální nebo zvýšená.

Zvýšená sekrece parathormonu neboli hyperparatyreóza vede k odbourávání kostí. Projevuje se zvýšenou hladinou kalcia v plazmě, svalovou únavou a zvýšeným vylučováním kalcia do moči s tvorbou vápenných močových kaménků. Vystupňovaná resorpce kostí pak vede často ke zlomeninám a osteoporóze.

4.1.2 Vitamin D3

Vitamin D3 (kalcitriol) vzniká přeměnou steroidních prehormonů na povrchu těla vlivem slunečního záření, v játrech a ledvinách. V kůži z 7-dehydrocholesterolu vlivem slunečních UV paprsků vzniklý vitamin D se nazývá cholekalciferol. Může být přímo získáván z potravy jako v tucích rozpustný vitamin ergokalciferol zejména z rybího tuku. V játrech se metabolizuje na málo aktivní 25-OH-kalciferol a ten je za přítomnosti parathormonu v ledvinách metabolizován na velmi aktivní 1,25-dihydroxykalciferol (kalcitriol).

Kalcitriol se spolupodílí na regulaci hladiny kalcia v krvi. Posiluje a doplňuje účinky parathormonu, proto je při nedostatku kalcia parathormonem v ledvinách aktivována jeho produkce. Není řízen změnami koncentrace vápníku v krvi.

Účinky vitaminu D.

Zvyšuje resorpci vápníku a fosfátů ve střevě.

Zvyšuje ukládání kalcia do novotvořených kostí a usnadňuje vstřebávání vápníku z kostí odbourávaných.

Napomáhá zpětné resorpci vápníku v distálních částech nefronu.

Nedostatek vitamínu D vede v dětství ke křivici (rachitis), v dospělosti k osteomalácii.

4.1.3 Kalcitonin

Vzniká v parafolikulárních buňkách štítné žlázy. Je to jediný z již dříve vyjmenovaných hormonů, který snižuje hladinu vápníku v krvi (kalcémii). Jeho hlavní úlohou je ochrana kostní tkáně matky během těhotenství.

Kalcitonin má jako jediný z kalcitropních hormonů receptory přímo na osteoklastech.

Způsoby ochrany kostní hmoty:

Inhibuje kostní resorpci a naopak podporuje ukládání vápníku do kostí.

Tlumí vliv parathormonu.

Sekrece kalcitoninu je řízena jednoduchou negativní zpětnou vazbou podle kalcémie, může být stimulována glukagonem i estrogenym, důkazem je zvýšení sekrece v těhotenství.

4.1.3 Další vlivy

Na metabolismus vápníku má vliv také zvýšená sekrece kortizolu, protože zvyšuje odbourávání kostí, snižuje vstřebávání vápníku ve střevě a v ledvinách a zvyšuje sekreci parathormonu. PTH rp je protein podobný parathormonu se stejnými účinky. Secernují ho některé tumory. Význam mohou mít i hormony štítné žlázy. Zjistilo se, že snížená koncentrace TSH při zvýšené koncentraci T3 a T4 zvyšuje odbourávání kostí a může změnit kalcémii. Do metabolismu vápníku se zapojují i interleukiny patřící mezi mediátory zánětu, které při dlouhodobém zvýšení přispívají k odbourávání kostí.

Tab.4.2:   Přehled účinků jednotlivých hormonů na metabolismus vápníku.

4.2 Poruchy metabolismu vápníku

4.2.1 Hypokalcémie

Příčiny:

Hypoparatyreóza, snesení příštítných tělísek při operaci štítné žlázy nebo autoimunitní poškození.

Deficit kalcitriolu. Chronické selhávání ledvin, vitamín D se nemůže aktivovat na kalcitriol.

Zvýšená novotvorba kosti.

Při masivních transfuzích, protože v transfundované krvi bývá přípravek, který vyvazuje vápník, aby se krev nesrazila.

Pokles ionizovaného vápníku nemusí být provázen poklesem plazmatické koncentrace, závisí na pH plazmy a koncentraci proteinů.

Důsledky hypokalcémie nejsou vždy výrazné,  většinou může být hypokalcémie dokonce bez příznaků. Mohou se však projevit tyto změny:

Poruchy srdečního rytmu.

Zvýšená neuromuskulární dráždivost.

Parestézie hlavně na rukou a v obličeji, pozitivní Chvostkův příznak.

Karpopedální spazmy, coč jsou křeče malých svalů ruky a nohy, motoneurony malých motorických jednotek jsou na kalcémii velmi citlivé.

Laryngospasmus.

Psychóza, případně deprese, až stav podobný demenci.

4.2.2 Hyperkalcémie

Příčiny:       

Hyperparatyreóza.

Hypervitaminóza D.

Zvýšené odbourávání kostí, zvýšená sekrece kortizolu, metastázy tumorů do kostí, chronické záněty (zvýšení Il 1, Il 6).

Důsledky hyperkalcémie:

Poruchy srdečního rytmu.

Snížená dráždivost buněk, snížení neuromuskulární dráždivosti.

Slabost, letargie, únava.

Zmatenost.

Hypertenze, protože je vyvolán vstup Ca2+ do hladkého svalu z EC prostředí a vazokonstrikce.

Bolesti břicha, riziko ileu, zvýšený tonus hladkých svalů střeva).

Při kalcémii vyšší než 4 mmol/l se objevuje hyperkalcemická krize provázená zmateností, bezvědomím, případně zástavou srdce v systole.