Kalium-Haushalt

Die täglich filtrierte Menge von ca. 720 mmol Kalium wird hauptsächlich im proximalen Tubulus (70%) und in der aufsteigenden Henle-Schleife (20%) resorbiert. Je nach Menge der Kaliumzufuhr und dem Bedarf des Körpers erfolgt eine Anpassung der Resorption und Sekretion im Sammelrohr. Die Kaliumausscheidung kann unter dem Einfluss von Aldosteron von 1-2% auf 100% ansteigen. 

Proximaler Tubulus:

70% des filtrierten Kaliums werden im proximalen Tubulus resorbiert. Die Resorption erfolgt ausschließlich parazellulär. Frühproximal wird das Kalium durch die parazelluläre Wasserresorption mitgezogen (solvent drag) (1). Spätproximal wird die Resorption durch das lumenpositive transepitheliale Potential angetrieben (2).

Dicke aufsteigende Henle-Schleife:

20% des Kaliums werden in der dicken aufsteigenden Henle-Schleife resorbiert. Die Resorption erfolgt hauptsächlich parazellulär. Transzellulär gelangt das Kalium über den Na⁺-K⁺-2Cl^-- Cotransporter (NKCC2) in die Tubuluszelle. Über einen K⁺-Cl^--Cotransporter wird ein kleiner Teil in das Interstitium resorbiert. Größtenteils gelangt es jedoch über den ROMK zurück in das Tubuluslumen. Dadurch entsteht ein lumenpositives transepitheliales Potential, wodurch das Kalium parazellulär in das Interstitium gelangt.

Sammelrohr: 

Der Kaliumhaushalt wird im Sammelrohr reguliert. Aufgrund von stark ausgeprägten Tight Junctions im Sammelrohr kann keine parazelluläre Resorption von Kalium erfolgen. Kalium kann im Sammelrohr abhängig vom Zelltyp resorbiert und sezerniert werden: 

• Hauptzellen
  • Sekretion (aldosteronabhängig) über ROMK (gekoppelt an Natrium-Resorption) 
• Typ A Schaltzellen 
  • Resorption über eine •H⁺/K⁺-ATPase
  • Über K⁺-Kanäle ins Interstitium 

Bei einem Kalium-Mangel erfolgt eine vermehrte Resorption von Kalium.
Bei einem Kalium-Überschuss werden bis zu 200% der ursprünglich filtrierten Kalium-Menge sekretiert. Die fraktionelle Kalium-Exkretion kann hierdurch auf über 100% ansteigen. 

Die Resorption und Sekretion von Kalium wird durch Aldosteron, die luminale Natrium-Konzentration, das Harnzeitvolumen und den pH-Wert beeinflusst. 

Über verschiedene Mechanismen kann es zu einer Verschiebung des Kaliums von extra- nach intrazellulär kommen. Kalium spielt eine wichtige Rolle im Säure-Basen-Haushalt, da es durch einen Transporter gegen H⁺-Ionen ausgetauscht wird. Daher gilt der Spruch: „Wo K⁺ ist, da ist auch H⁺“.

Bei einer Alkalose werden kompensatorisch vermehrt H⁺-Ionen ins Blut gepumpt. Diese H⁺-Ionen werden durch K⁺-Ionen ausgetauscht, die im Gegenzug in die Zelle aufgenommen werden. Es resultiert also bei einer Alkalose eine Hypokaliämie. Ebenfalls kann es bei einer Insulintherapie zu einer Hypokaliämie kommen. Insulin stimuliert die Natrium/Kalium-ATPase, die 3 Natrium-Ionen aus der Zelle heraus und 2 Kalium-Ionen in die Zelle hinein befördert. Daher spielt die Gabe von Insulin und Glukose eine wichtige Rolle in der kurzfristigen Therapie einer Hyperkaliämie.

Kalium <–> Säure-Basen

Hyperkaliämie ➜ Stimulation ➜ Azidose

Hypokaliämie ➜ Hemmung ➜ Alkalose

Alkalose ➜ Stimulation ➜  Hypokaliämie

Azidose ➜ Hemmung ➜ Hyperkaliämie

Die Rolle der Nieren in der Beeinflussung des Säure-Basen-Haushalts ist im Kapitel Säure-Basen-Haushalt ausführlicher erklärt.

K⁺-Haushalt bei Azidose:

Bei einer azidotischen Stoffwechsellage wird K⁺ über folgende 
Mechanismen vermindert sezerniert und vermehrt resorbiert:

K⁺-Haushalt bei Alkalose:

Bei einer alkalotischen Stoffwechsellage wird K⁺ über folgende 
Mechanismen vermehrt sezerniert und vermindert resorbiert:

Bei einer Azidose liegen im Blut vermehrt H⁺-Ionen vor. Die Nieren scheiden bei einer Azidose vermehrt H⁺-Ionen aus, um den Blut pH-Wert anzuheben. Im Austausch gegen die sekretierten H⁺-Ionen in das Lumen werden Kalium-Ionen in das Interstitium/Blut aufgenommen.

Im Gegensatz hierzu liegen bei einer Alkalose zu wenige H⁺-Ionen im Blut vor. Die Nieren scheiden weniger/keine H⁺-Ionen mehr aus, um den Blut pH-Wert abzusenken. Dies erfolgt durch eine Erhöhung der Aktivität der Natrium/Kalium- ATPase und eine Reduktion der Aktivität des K⁺-H⁺-Antiporters. Hierdurch verbleibt mehr Kalium im Lumen. Die Resorption oder Sekretion von Kalium erfolgt primär zur Beeinflussung des pH-Wertes und nicht zur Beeinflussung der Kalium- Konzentration.