Omeostasi del potassio

F. John Gennari, M.D., N Engl J Med 1998; 339:451-458August 13, 1998
Una bassa concentrazione di potassio nel siero è forse la più comune anomalia elettrolitica riscontrati nella pratica clinica. Viene definita quando si ritrova un valore inferiore a 3,6 mmol di potassio per litro, l’ ipopotassiemia la si trova in oltre il 20 per cento dei ricoverati pazienti.
La maggior parte di questi pazienti ha concentrazioni di potassio sierico tra 3,0 e 3,5 mmol per litro. Dati comparabili non sono disponibili per i pazienti esterni, ma una bassa concentrazione di potassio nel siero è stato trovato nel 10-40 per cento dei pazienti trattati con diuretici tiazidici.
L’ipokaliemia è generalmente ben tollerata in persone altrimenti sane, ma, se grave, può essere pericolosa per la vita. Anche l’ipokaliemia lieve o moderata, aumenta il rischio di morbilità e mortalità nei pazienti con malattie cardiovascolari.
OMEOSTASI NORMALE DEL POTASSIO
La distribuzione nel corpo del potassio è strettamente regolata da ormoni chiave. La normale distribuzione transcellulare di potassio (un elevato rapporto di potassio intra cellulare/ extracellulare) è mantenuto da almeno due segnali ormonali che favoriscono l’ingresso di questo catione in cellule, insulina e le catecolamine beta-adrenergiche.
Entrambi, insulina e catecolamine beta-adrenergiche aumentano la ripresa di potassio cellulare stimolando nella membrana cellulare la pompa Na + / K +-ATPase.
Per l’insulina, esiste un sistema di feedback in cui iperkaliemia stimola la secrezione di insulina e hypokalemia la inibisce. Diversi sistemi di feedback sono stati identificati per la stimolazione β-adrenergica, i beta bloccanti aumentano il potassio sierico e β-agonisti lo diminuiscono, un effetto che è indipendente da riserve corporee di potassio.
La ripresa di potassio intra cellulare tramite stimolazione della pompa Na + / K +-ATPasi è anche stimolata da ormone tiroideo che può contribuire alla hypokalemia che si verifica in pazienti con ipertiroidismo. Nei pazienti con malattia renale allo stadio terminale, la somministrazione di bicarbonato ha solo un lieve effetto sulla distribuzione transcellulare di potassio

Non è chiaro se aldosterone influenza la distribuzione transcellulare di potassio, ma questo ormone è chiaramente il principale regolatore delle riserve corporee di potassio attraverso il suo effetto sulla escrezione di potassio dal rene. Come nel caso di insulina, vi è un controllo di retroazione , iperkaliemia stimola il rilascio di aldosterone (con sinergia da angiotensina II), l’ipopotassiemia la inibisce. Altri fattori ormonali e non ormonali modulano l’escrezione renale di potassio, ma non sembrano avere un ruolo nella normale omeostasi del potassio.
La regolazione della concentrazione di potassio extracellulare e delle riserve corporee di potassio è irregolare . Una deplezione di potassio e quindi un’ipopotassiemia può avvenire semplicemente attraverso una riduzione dell’apporto di potassio e può persistere per lunghi periodi, nonostante segnalazione ormonali normali e normale funzionalità renale.

L’iperkaliemia, al contrario, provoca una risposta vivace ed è sostenuta solo quando vi è una continua interruzione o riduzione dei normali sistemi di regolamentazione.
I pazienti con ipokaliemia, spesso non hanno sintomi, in particolare quando il disturbo è lieve (livelli sierici di potassio, 3,0-3,5 mmol per litro). Con più l’ ipokaliemia diviene grave, appaiono dapprima sintomi non specifici, come la debolezza muscolare generale, stanchezza, e stitichezza che sono i sintomi più comuni. Quando il potassio sierico diminuisce a meno di 2,5 mmol per litro si può verificare una necrosi muscolare ed a concentrazioni sieriche inferiori a 2,0 mmol per litro, può apparire una paralisi ascendente in grado di sviluppare un’eventuale compromissione della funzione respiratoria.
La probabilità di sintomi sembra essere correlato con la rapidità della diminuzione del potassio sierico. Nei pazienti senza malattia cardiaca sottostante, anomalie nella conduzione cardiaca sono piuttosto isolite, anche quando la concentrazione sierica di potassio è sotto di 3,0 mmol per litro. Nei pazienti con ischemia cardiaca, insufficienza cardiaca, o ipertrofia ventricolare sinistra, però, anche ipopotassiemia lieve-moderata aumenta la probabilità gravi aritmie cardiache ed in particolare disturbi del ritmo ventricolare come fibrillazione ventricolare . L’ipokaliemia aumenta il potenziale aritmogeno della digossina. Una deplezione di potassio può aumentare sia la pressione sistolica che diastolica, quando l’assunzione di sodio non è limitato, presumibilmente attraverso la promozione della ritenzione di sodio renale
L’ipokaliemia è raramente sospettata sulla base della presentazione clinica, la diagnosi è fatta mediante misurazione del potassio sierico. Una bassa concentrazione di potassio nel siero indica alterazione dell’omeostasi normale, con una rarissima eccezione, ossia nei pazienti con leucemia ed un’ elevata conta dei globuli bianchi, il potassio viene assorbito dalle cellule anormali quando il sangue viene lasciato a temperatura ambiente per qualche ora, quindi un’ipokaliemia falsa.
L’ipokaliemia è quasi sempre il risultato di una deplezione di potassio indotta da perdite anormali di potassio. Più raramente, l’ipokalemia si verifica a causa di un brusco passaggio di potassio dal compartimento extracellulare in quello intra-cellulare. In entrambi i casi, i farmaci prescritti dai medici sono le cause più comuni di ipopotassiemia. Così, il primo passo nella gestione di pazienti con ipopotassiemia è quello di controllare i farmaci che assume regolarmente.
FARMACI CON EFFETTO DI RIDUZIONE DEL POTASSIO SIERICO
Una vasta gamma di farmaci che hanno attività β2-simpaticomimetici, inclusi decongestionanti, broncodilatatori, e inibitori della contrazione uterina inducono un passaggio del potassio sierico dal compartimento extracellulare a quello intracellulare. Una dose standard di salbutamolo nebulizzato riduce il potassio sierico da 0.2 a 0.4 mmol per litro e di una seconda dose assunta entro un’ora la riduce di quasi 1 mmol per litro. L’ipopotassiemia causata da questi farmaci è sostenuta per un massimo di quattro ore. L’ingestione intenzionale di un’ecessiva quantità di pseudoefedrina può causare una grave ipokalemia. La ritodrina e la terbutalina, inibitori della contrazione uterina, possono ridurre il potassio sierico fino a 2,5 mmol per litro dopo 4-6 ore quando vengono somministrate per via endovenosa. Le Xantine come la teofillina o la caffeina non sono farmaci simpaticomimetici, ma questi agenti possono stimolare il rilascio di ammine simpatico-mimetiche che possono stimolare la pompa Na + / K +-ATPasi provocando una grave ipokaliemia. La caffeina (alcune tazze di caffè), possono ridurre il potassio sierico di ben il 0,4 mmol per litro.
Sebbene calcio-antagonisti aumentano l’assorbimento cellulare di potassio in studi sperimentali, questi farmaci non hanno alcun effetto sulle concentrazioni sieriche di potassio a dosi abituali. L’ingestione intenzionale di grandi quantità di verapamil, tuttavia, può causare una grave ipokalemia. L’ingestione di grandi quantità di clorochina causa anche ipopotassiemia.Poiché l’insulina muove il potassio nella cellule, la somministrazione di questo ormone provoca evidentemente sempre una riduzione transitoria del potassio sierico.
La causa più comune di ipokaliemia è la terapia diuretica. I diuretici tiazidici e i diuretici dell’ansa sono i maggior indiziati nell’ipopotassiemia. Il grado di ipopotassiemia è direttamente correlata con la dose del diuretico tiazidico ed è maggiore quando l’apporto di sodio nella dieta è alto. L’uso combinato di furosemide o bumetanide con metolazone provoca invariabilmente una moderata-grave ipokaliemia, nonostante la supplementazione di potassio. L’ipokaliemia indotta dal diuretico è di solito, ma non sempre, associata a una alcalosi metabolica lieve-moderata (concentrazione di bicarbonato sierico, da 28 a 36 mmol per litro).
Individuazione di un farmaco diuretico come la causa di ipokaliemia è semplice, tranne quando i pazienti assumono questi farmaci senza prescrizione medica ( per esempio nelle donne anoressiche). La diagnosi della causa di ipokaliemia in questi pazienti può richiedere dosaggi urinari per specifici farmaci diuretici.
Farmaci con effetti mineralcorticoidi o glucocorticoidi promuovono l’escrezione renale di potassio e possono causare una diminuzione del valore sierico del potassio. Glucocorticoidi, come il prednisone e l’idrocortisone, non hanno un effetto diretto sulla secrezione renale di potassio, ma aumentano l’escrezione di potassio non specifico attraverso il loro effetto sulla velocità di filtrazione . Quando somministrati a lungo termine, questi farmaci riducono il potassio sierico solo leggermente (da 0.2 a 0.4 mmol per litro). Un inibitore orale della spermatogenesi, il carbenoxolone, e la liquirizia sono anche cause di ipokaliemia inibendo l’enzima 11β-idrossisteroido dehydrogenase.
La Penicillina e suoi derivati ​​sintetici, se somministrati per via endovenosa o in dosi massicce, promuovere l’escrezione renale di potassio, aumentando la consegna di sodio al nefrone distale. Gli antibiotici aminoglicosidici, il cisplatino (farmaco antitumorale), e la foscarnet (farmaco antivirale) sono tutti causa di deplezione di potassio renale . L’Amfotericina B provoca la perdita di potassio renale attraverso l’inibizione della secrezione di ioni idrogeno dalle cellule del dotto collettore così causa pure una deplezione di magnesio. I lassativi e i clisteri soprattutto a grandi dosi causano una perdita di potassio eccessiva nelle feci e possono causare un’ ipopotassiemia. Clisteri ripetuti producono lo stesso risultato.
ALTRE CAUSE DI IPOPOTASSIEMIA
L’ipokaliemia grave (potassio sierico <3,0 mmol per litro) si può verificare, anche se raramente, in caso di ipertiroidismo, risultante da una sindrome clinica caratterizzata dalla comparsa improvvisa di grave debolezza muscolare ed in seguito anche da paralisi. Questa presentazione è una predilezione per le persone di origine asiatica, che si verificano nel 2-8 per cento dei pazienti con ipertiroidismo nei paesi asiatici. Segni e sintomi di ipertiroidismo solitamente accompagnano questi episodi acuti di debolezza muscolare e paralisi, ma possono essere minimi, e causare un’errata diagnosi di paralisi periodica familiare (vedi sotto). Come nel caso di paralisi periodica familiare, i sintomi rispondono rapidamente alla somministrazione di potassio.
La paralisi periodica ipokaliemica famigliare è una malattia autosomica dominante rara che è stata associata a mutazioni del gene che codifica il recettore diidropiridinico, un regolatore dei canali di calcio. La malattia è caratterizzata da improvvisi attacchi di paralisi muscolare associati ad una diminuzione del potassio sierico, spesso meno di 2,5 mmol per litro. Gli attacchi possono essere provocati da un elevato apporto di carboidrati o di sodio o uno sforzo fisico importante e di solito regrediscono spontaneamente in meno di 24 ore. Anche se l’ipokaliemia è causata da uno spostamento di potassio nelle cellule, la somministrazione di potassio può salvare la vita e deve essere dato per il trattamento di attacchi acuti. Vari approcci sono stati utilizzati per prevenire le recidive, con vari gradi di successo, tra cui la somministrazione di spironolattone, triamterene, e acetazolamide.
Il potassio sierico può diminuire bruscamente in pazienti con delirium tremens, mediamente di 1,0 mmol per litro. La gravità di ipopotassiemia in questo disturbo è correlata con la concentrazione plasmatica epinefrina, la riduzione del potassio è dovuta alla stimolazione β2-adrenergici che provocano uno spostamento di potassio nelle cellule.
L’ingestione accidentale di composti di bario provocano un’ ipokaliemia, bloccando l’uscita del potassio dalle cellule, e nei casi più gravi può portare a debolezza muscolare, paralisi, e rabdomiolisi. Il bario provoca anche vomito e diarrea, entrambi i quali aggravano l’ipopotassiemia, provocando la perdita di potassio . Il trattamento con potassio endovenosa deve essere iniziato rapidamente.
Il trattamento di una grave anemia perniciosa (ematocrito, <20 per cento) con la vitamina B12, provoca una riduzione acuta del potassio sierico a causa di un rapido assorbimento di potassio da parte delle nuove cellule formate. L’ipokaliemia può verificarsi anche dopo la trasfusione di sangue precedentemente congelato, presumibilmente a causa del richiamo di potassio di questi cellule.

IPOPOTASSIEMIA INDOTTA DA RIDUZIONE DELL’APPORTO
Quando l’assunzione di potassio si riduce a meno di 1 g al giorno (25 mmol al giorno), un’ ipopotassiemia risultata perché l’escrezione renale di potassio non riesce a diminuire proporzionalmente. La riduzione isolata, di questa portata, nella assunzione di potassio richiede una dieta appositamente preparata, e quindi, l’ipokaliemia risulta raramente dalla ridotta assunzione.
IPOPOTASSIEMIA INDOTTA DA PERDITE ANORMALI DI POTASSIO
La concentrazione di potassio nelle feci è 80-90 mmol per litro, ma, a causa del basso volume di acqua nelle feci normali, solo circa 10 mmol di solito è persa ogni giorno. Nelle sindromi diarroiche, la concentrazione di potassio nelle feci diminuisce, ma vengono perse gradi quantità di liquidi e quindi anche di potassio. Tutto ciò che aumenta il volume delle feci, dalla diarrea infettiva alla diarrea indotta da chemioterapia possono causare una significativa perdita di potassio clinicamente significativa.
Grandi quantità di potassio vengono perse attraverso il rene nei pazienti con una varietà di disturbi. Per facilità di diagnosi, questi disturbi sono classificati in base allo stato acido-base. Alcalosi metabolica ipokaliemia: è una conseguenza quasi invariabile dell’alcalosi metabolica. Nella forma più comune, questo disturbo, induce una perdita selettiva cloruro causato per esempio dal vomito o dal drenaggio nasogastrico, sviluppando l’ipokalemia durante l’induzione di alcalosi come risultato di un aumento delle perdite di potassio renale. Nella forma di alcalosi metabolica sensibile al cloruro, la somministrazione di cloruro corregge l’alcalosi e permette la replezione di riserve corporee di potassio se l’assunzione di potassio però risulta adeguata. Più raramente, l’alcalosi metabolica si verifica indipendentemente dall’esaurimento di cloruro a seguito di anomalie sistemiche o intrarenali che aumentano il riassorbimento del sodio nel nefrone distale.
La più comune di queste anomalie è iperaldosteronismo primario, un disturbo spesso preannunciato da una grave ipokaliemia (potassio sierico <3,0 mmol per litro). Nei pochi pazienti affetti che non hanno ipokaliemia, la concentrazione di potassio nel siero è quasi sempre al di sotto di 4,0 mmol per litro. L’ ipokaliemia può anche svilupparsi nei pazienti con sindrome di Cushing, ma di solito è più mite che in pazienti con iperaldosteronismo. Le anomalie genetiche che influenzano l’attività dei trasportatori ionici renali, sono rare cause di alcalosi metabolica e di ipokaliemia. La sindrome di Liddle stimola il riassorbimento di sodio dalle cellule nel dotto collettore renale e causa una sindrome di apparente eccesso di mineralcorticoidi, così chiamata perché questo anomalo trasporto provoca un’ipertensione arteriosa e un’ipopotassiemia, ma le concentrazioni sieriche di aldosterone sono piuttosto basse.
In altri due disturbi, mutazioni genetiche inattivano o ostacolano l’attività nell’ansa di Henle dei trasportatori del cloruro di sodio ( La sindrome di Bartter) e all’inizio tubulo distale (sindrome di Gitelman), causando alcalosi metabolica e ipopotassiemia senza ipertensione.
Acidosi metabolica ipokaliemia: è una caratteristica cardinale dell’ acidosi tubulare renale. Il grado di ipokalemia in questo disturbo non è direttamente correlata al grado di acidosi ma più probabilmente riflette il sodio alimentare, il consumo di potassio e le concentrazioni sieriche aldosterone. L’ipokaliemia é pericolosa per la vita (potassio sierico <2,0 mmol per litro) può verificarsi in pazienti con acidosi tubulare distale renale non trattata. La somministrazione di bicarbonato di sodio migliora l’ipopotassiemia, ma la supplementazione di potassio è di solito necessario su una base a lungo termine per gestire questa disturbo.
Altri disturbi come la perdita di magnesio, indotta sia dalla restrizione dietetica o che da perdita anormale, riduce la concentrazione di potassio intracellulare e causa perdita di potassio renale. La deplezione dei depositi di potassio intracellulare sembra essere dovuto alla riduzione di valore delle attività della pompa della membrana cellulare Na + / K +-ATPasi, ma il meccanismo con cui la deplezione di magnesio provoca perdita renale di potassio non è chiaro. L’ipomagnesemia spesso coesiste con l’ipopotassiemia sia a causa di farmaci (ad esempio, i diuretici e amfotericina B) o di malattia (ad esempio, l’iperaldosteronismo e diarrea) che causano la perdita di entrambi gli ioni, rendendo difficile la valutare se l’ipokaliemia è causata dall’ ipomagnesiemia o è un’effetto indipendente. Indipendentemente dalla causa, la capacità di correggere la carenza di potassio è ridotta quando la carenza di magnesio è presente, particolarmente quando la concentrazione sierica di magnesio è inferiore a 0,5 mmol per litro. La somministrazione di magnesio migliora il deficit di potassio coesistente. Grave e spesso refrattario al trattamento é l’ ipopotassiemia che si verifica in pazienti con leucemia mieloide acuta, monomieloblastica o linfoblastica. La causa del difetto di escrezione renale di potassio è sconosciuta. Se la remissione della leucemia è raggiunto, l’ipopotassiemia si corregge spontaneamente.
Nel diabete mellito non controllato, la perdita renale di glucosio provoca diuresi osmotica, aumentando il riassorbimento di sodio nel nefrone distale e promuovendo l’escrezione di potassio. Con glicosuria prolungata, vi è un notevole impoverimento delle riserve corporee di potassio, ma l’ipopotassiemia è di solito lieve o assente, perché sia l’​​ipertono e la carenza di insulina impediscono l’ingresso di potassio nelle cellule. La carenza di potassio sottostante è rapidamente smascherata quando viene data l’insulina, e si può sviluppare una grave ipokaliemia, in particolare in pazienti con chetoacidosi diabetica,nei quali bisogna intraprendere una sostituzione aggressiva di potassio.
SOSTITUZIONE DI POTASSIO
La sostituzione di potassio è la terapia per ipokaliemia. Purtroppo, la somministrazione di potassio supplementare è anche la più comune causa di grave iperkaliemia nei pazienti che sono ricoverati in ospedale e questo rischio deve essere tenuto presente quando si inizia un trattamento sostitutivo. Il rischio è evidentemente maggiore con la somministrazione di potassio per via endovenosa, che dovrebbe essere evitata se possibile. Quando potassio viene somministrato per via endovenosa, il tasso dovrebbe essere non più di 20 mmoli per ora e il ritmo cardiaco del paziente deve essere monitorato. Il potassio orale è più sicuro, perché il potassio entra più lentamente la circolazione. In mancanza di un fattore indipendente causando passaggi potassio transcellulare, l’entità del deficit di riserve corporee di potassio correla con il grado di ipokalemia. Visto che la sostituzione di potassio è raramente urgente, si dovrebbe sempre iniziare a dosaggi bassi per evitare di indurre iperkaliemia. Una porzione di potassio somministrata viene comunque eliminata per via renale, anche in presenza di grave deplezione di potassio. Così, il potassio supplementare è meglio somministrato in una dose moderata per via orale per un periodo di giorni o settimane per arrivare a correggere pienamente le perdite. Tre sali sono disponibili per reintegrare le riserve di potassio corpo: il cloruro di potassio, il fosfato di potassio e il bicarbonato di potassio (o un anione organico che è un precursore metabolico di bicarbonato). Il fosfato di potassio è usato per sostituire le perdite di fosfati e potassio combinato con bicarbonato o un anione organico è consigliato solo quando la deplezione di potassio si verifica nel contesto di acidosi metabolica. In tutte le altre cause, il cloruro di potassio deve essere usato per la sua efficace nelle più comuni cause di deplezione di potassio. Il cloruro di potassio può essere somministrato sia in forma liquida o in compresse. Diverse preparazioni liquide sono disponibili, e ci sono due tipi di compresse a lento rilascio, una formulazione della matrice di cera e un a formulazione in micro-capsulata. Il potassio è facilmente assorbito, indipendentemente dalla preparazione utilizzata. Le forme liquide sono meno costosi ma hanno un sapore sgradevole e spesso non sono ben tollerati. Le compresse a lento rilascio sono ben tollerate ma sono stati associati con ulcere e sanguinamenti del tratto gastrointestinale. Il rischio di tale complicanza, tuttavia, è piuttosto bassa e sembra essere più bassa con la preparazione micro-capsulata. Sebbene il calcolo della quantità di potassio necessario per sostituire la perdita che si è verificata prima dell’inizio del trattamento è semplice, non esiste una semplice formula per calcolare la quantità necessaria nei pazienti in cui la perdita di potassio è continuativa. In genere, da 40 a 100 mmol di cloruro di potassio supplementare è necessaria ogni giorno per mantenere le concentrazioni di potassio sierico vicino o all’interno del range di normalità nei pazienti trattati con diuretici e ipopotassiemia persistente. Il modo più efficace per ripristinare i livelli sierici di potassio a concentrazioni normali, è di utilizzare un secondo farmaco diuretico che inibisce l’escrezione di potassio, come ad esempio amiloride, triamterene, spironolattone. Anche se efficaci, questi farmaci possono causare iperkaliemia, di tanto in tanto pericolosa per la vita, anche quando somministrato in combinazione con un tiazidico o un diuretico dell’ansa. Il rischio è maggiore nei pazienti con diabete e insufficienza renale. I pazienti trattati con uno di questi diuretici risparmiatori di potassio dovrebbero avere la loro funzione renale e le concentrazioni di potassio sierico monitorati frequentemente. L’approccio più sicuro per ridurre al minimo l’ipokaliemia è quello di garantire un adeguato apporto di potassio nella dieta. Esistono liste con alimenti che hanno un alto contenuto di potassio. Il potassio contenuto in questi alimenti è quasi interamente accoppiato con fosfato, piuttosto che con il cloruro e quindi non è efficace nel riparare la perdita di potassio associata a deplezione di cloruro (da diuretici, vomito, o drenaggio nasogastrico) a meno che l’assunzione di cloruro è adeguato. I sostituti del sale venduti nei supermercati contengono approssimativamente 12 mmol di potassio per grammo come il sale cloruro. Anche se sono efficaci nel correggere le perdite di potassio, l’iperkaliemia è una minaccia reale, se quantità eccessive sono ingeriti. L’approccio migliore è quello di combinare una dieta ad alto contenuto di potassio o con una dose prescritta di cloruro di potassio o se necessario un risparmiatore di potassio.

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