Kalium-Haushalt

Einleitung

Kalium ist in den meisten Lebensmitteln enthalten
Einige Gemüse- und Obstsorten, wie z.B. Bananen, enthalten
besonders viel Kalium
Die tägliche Kaliumaufnahme über die Nahrung variiert zwischen 2 und 6 Gramm pro Tag (50–150 mmol)
Der größte Teil des Kaliums im Körper (98%) befindet sich intrazellulär
Kalium ist das wichtigste Kation in den Zellen
Die intrazelluläre Kaliumkonzentration beträgt ca. 155 mmol/l, während die extrazelluläre Konzentration ca. 4,5 mmol/l beträgt
Die Aktivität der Na⁺-K⁺-ATPase reguliert die Verteilung zwischen extra- und intrazellulärem Raum
Insulin, das bei der Nahrungsaufnahme freigesetzt wird, fördert die Aufnahme von Kalium in die Zellen
Ein Mangel an Insulin kann zu einer Erhöhung des Kaliumspiegels im Blut führen (Hyperkaliämie)
Der Körper verliert nur etwa 25 mmol Kalium obligat über den Schweiß, Stuhl und Urin
Daher ist die Ausscheidung von überschüssigem Kalium lebensnotwendig
Die Ausscheidung von Kalium erfolgt hauptsächlich über die Nieren (90%) und zu einem geringeren Teil über den Magen-Darm-Trakt (10%)
Die Kaliumausscheidung über die Nieren ist abhängig vom pH-Wert: Eine Alkalose führt zu einer erhöhten Kaliumausscheidung, während eine
Azidose zu einer verminderten Kaliumausscheidung führt

Kalium-Resorption

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.

Kalium Resorption in der dicken aufsteigenden Henle-Schleife

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.

Kalium-Resorption und Sekretion im Sammelrohr

Kalium und der Säure-Basen-Haushalt

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.

Kalium-Haushalt

Einleitung

Kalium-Resorption

Proximaler Tubulus:

Dicke aufsteigende Henle-Schleife:

Kalium und der Säure-Basen-Haushalt

K⁺-Haushalt bei Azidose:

K⁺-Haushalt bei Alkalose:

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