ADF Semeiotica Potassio E.Fiaccadori enrico.fiaccadori@unipr.it Dipartimento di Clinica Medica Nefrologia & Scienz

1. ADF Semeiotica Potassio E.Fiaccadori enrico.fiaccadori@unipr.it Dipartimento di Clinica Medica Nefrologia & Scienze della Prevenzione

2. 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

3. Il potassio nell’alimentazione umana

4. Il potassio è il principale catione intracellulare (per il 99% è contenuto nelle cellule)

5. Nelle cellule, il potassio è legato a differenti anioni (proteine, fosfati, bicarbonato etc), oltre che al glicogeno

6. Distribuzione del potassio nell’organismo La maggior parte del pool potassico dell’organismo è contenuta nelle cellule dei muscoli scheletrici Pool potassico45-50 mEq/Kg Valori di potassiemia determinati da: • Apporto di K • Distribuzione intra-extracellulare • Escrezione urinaria

7. 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)

8. La distribuzione cellulare del potassio è mantenuta dalla Na-K-ATPasi

9. 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

10. 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)

11. 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

13. 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)

14. La somministrazione di glucosio determina ingresso di K nelle cellule (se l’insulina è presente e funziona)

15. Agenti adrenergici e potassiemia

17. L’acidosi (metabolica) aumenta la fuoriuscita di K dalle cellule

18. La somministrazione di bicarbonato riduce la potassiemia nel soggetto con acidosi metabolica

19. Il danno e/o la lisi cellulare determinano fuoriuscita di K dalle cellule danno cellulare • Ischemia • Trauma • Catabolismo • Chemioterapia • ipotermia • Esercizio massimale in condizioni climatiche estreme K out

20. 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

21. 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

22. Controllo della secrezione di aldosterone potassiemia

23. Rene e aldosterone: un meccanismo a grande capacità per l’adattamento al carico di K

24. 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),

25. 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

26. 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

27. Meccanismo di secrezione del K nel collettore 1 Tre tappe: • 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 • Il sodio entra nella cellula attraverso i canali del sodio luminali, seguendo il gradiente di concentrazione. Il movimento di Na+, non accompagnato da Cl- che resta nel lume, crea un gradiente elettrico lume-negativo (trasporto eletrogenico di Na+) • 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 3 Cl-

28. Controllo dell’escrezione renale di K (I°) • Aldosterone e attività mineralcorticoide • Flusso distale • Potassiemia • Anioni nonriassorbibili

30. L’aldosterone viene prodotto nella corticale surrenalica; il precursore è il colesterolo

32. 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

33. 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)

34. 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

36. Controllo dell’escrezione renale di K (II°) • Aldosterone e attività mineralcorticoide • Potassiemia • Flusso nel tubulo distale (sodio e acqua) • Anioni nonriassorbibili

37. 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

38. Controllo dell’escrezione renale di K (III°) • Aldosterone e attività mineralcorticoide • Potassiemia • Flusso nel tubulo distale • Anioni nonriassorbibili

39. L’escrezione urinaria di K aumenta all’aumentare del flusso urinario a livello del tubulo distale

40. Controllo dell’escrezione renale di K (IV°) • Aldosterone e attività mineralcorticoide • Potassiemia • Flusso nel tubulo distale • Anioni nonriassorbibili

41. 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

42. 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

43. Ipopotassiemia • K < 3.5 mEq/L (o mmol/L) • Può essere dovuta a redistribuzione cellulare, ridotto apporto alimentare, aumentate perdite (renali o extrarenali)

44. Ipopotassiemia: diagnosi differenziale (I°) 1 2 3

45. 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

46. Ipopotassiemia: diagnosi differenziale (II°)

47. Composizione elettrolitica dei fluidi gastroenterici

48. Ipopotassiemia da perdite renali di K: ruolo centrale della potassiuria (valori inappropriatamente elevati) e della valutazione dell’equilibrio acido-base nella diagnosi differenziale

49. Fattori che influenzano l’escrezione renale di K • Flusso di preurina nel nefrone distale • Aldosterone e attività mineralcorticoide • Anioni nonriassorbibili

50. 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