TRANSTORNO DEL METABOLISMO DEL POTASIO
1. REGULACION DEL METABOLISMO DEL POTASIO
El potasio es el catión más abundante del líquido intracelular y juega un papel muy importante en un gran número de funciones celulares. Una concentración intracelular del potasio elevada y una concentración débil del mismo en el líquido extracelular son esenciales en las numerosas propiedades eléctricas de las membranas celulares tanto en los tejidos excitables (nervios, músculos) como no excitables (epitelio). Las concentraciones intra y extracelulares de potasio quedan normalmente constantes en límites estrechos a pesar de las grandes variaciones en el aporte. Una concentración intracelular de potasio elevada es necesaria en el crecimiento celular normal, en la división celular, en la síntesis de las proteínas celulares y del ADN, en la regulación del volumen celular y en el estado acido base intracelular. Las variaciones del potasio intracelular modifican el pH intracelular y afectan, indirectamente, los procesos metabólicos modificando la actividad de numerosas enzimas.
1. 1. BALANCE INTERNO Y EXTERNO DEL POTASIO
Dos mecanismos reguladores mantienen la homeostasis del potasio. El primero controla la redistribución del potasio entre los diferentes compartimentos líquidos del organismo. Un segundo conjunto controla el balance externo del potasio y mantiene constante el capital del potasio del organismo entero ajustando las salidas renales e intestinales del potasio a un valor idéntico a las entradas alimentarias. La mayor parte del potasio del organismo (98%) está situado en el interior de las células, esencialmente en los músculos, el hígado, el hueso y los electrolitos. Solo el 2% del potasio están presentes en el líquido extracelular. La concentración del potasio en las células, es, a menudo, superior a 120 mmol/l mientras que la concentración extracelular varia entre el 3,5 y 4,5 mmol/l.
1. 1. 1. Balance interno del potasio
La distribución del potasio entre los líquidos intra y extracelulares está controlada por numerosos factores hormonales y no hormonales. El flujo entrante está asegurado por la actividad de la ATPasa Na+, K+ que permite el transporte del potasio al interior de la célula contra un gradiente electroquímico desfavorable y la salida del potasio se efectúa principalmente a través de los canales de las membranas. Hormonas como la insulina, los agonistas ß-adrenérgicos y los mineralocorticoides aumentan la capturan celular del potasio, aumentando primitivamente la actividad de la Na+, K+ -ATPasa. A la inversa, los agonistas a-adrenérgicos y los glucocorticoides inhiben la captura celular del potasio. Factores no hormonales, como la modificación del estado ácido-base y la tonicidad del plasma, modifican la captura celular. La acidosis producida por los ácidos minerales, el aumento del volumen celular y la hipertonicidad extracelular favorecen la salida celular del potasio mientras que la alcalosis aumenta la transferencia del potasio del líquido extracelular a las células. Estos fenómenos son esenciales en el control, a corto espacio, de la concentración extracelular del potasio ya que el aporte alimentario del potasio (60 a 100 mmol/24 horas) es un poco idéntico al contenido extracelular del potasio. La captura del potasio por las células después de una comida permite mantener normal la concentración del potasio extracelular esperando que la excreción renal del potasio, idéntica a los aportes, se produzca y mantenga el balance externo del mismo.
1. 1. 2. Balance externo del potasio
Para mantener constante el contenido del potasio en el organismo es necesario que la excreción sea igual a los aportes. La principal vía de entrada del potasio, la absorción intestinal, no está sujeta a una regulación específica y la totalidad del potasio ingerido se absorbe. La excreción del potasio se efectúa esencialmente por los riñones que excretan del 90 al 95% del potasio ingerido. Los mecanismos renales, principalmente localizados en el túbulo distal y en el canal colector, juegan un papel clave en la regulación del balance del potasio y en los ajustes a las variaciones de los aportes. Estos fenómenos son totalmente eficaces pues, en situación crónica, la excreción del potasio puede estar multiplicado por 20 en respuesta a un aumento idéntico en los aportes sin modificación importante del contenido del organismo en potasio y de la concentración extracelular del mismo. La secreción del potasio por el colón juega un papel modesto en la homeostasis del potasio, con la excepción de las situaciones de insuficiencia renal muy avanzada, ya que la excreción renal del potasio está severamente comprometida. La filtración glomerular está normalmente alrededor de 180 l/24 horas y la kaliemia de 4 mmol/l, la cantidad filtrada diariamente por los riñones es de alrededor de 720 mmol/l, lo que es suficientemente amplio para asegurar la excreción de un aporte normal de potasio (80 a 100 mmol/24 horas). Sin embargo, si la filtración glomerular se reduce al 10% de su valor normal, la filtración no es suficiente para asegurar la excreción del potasio ingerido. Incluso si los aportes alimentarios se multiplican por 20, la sola filtración glomerular no puede permitir asegurar la vuelta a un estado estable. Estos ejemplos ilustran el hecho de que la filtración glomerular no es la única vía de eliminación del potasio y que los procesos de secreción del potasio existen necesariamente. Esquemáticamente, se admite que del 80 al 90% del potasio filtrado se reabsorbe en las porciones proximales de la nefrona y que la nefrona distal (túbulo distal y el canal colector) es el lugar de secreción variable del potasio que permite el ajuste en la excreción renal en los aportes.
1. 2. CARACTERISTICAS GENERALES DE LA EXCRECION RENAL DEL POTASIO
El potasio filtrado se reabsorbe por los túbulos contorneados proximales superficiales y profundos. La parte descendente del asa de Henle es, a la inversa, el lugar de secreción del potasio en el intersticio hacia la luz tubular. En la parte ascendente del asa de Henle, principalmente en la rama ancha, se produce una reabsorción neta del potasio. El tubo contorneado distal es el lugar débil de secreción del potasio mientras que los segmentos correspondientes al túbulo conector y canal colector cortical son los principales lugares en los cuales se produce una secreción regular del potasio. Asimismo, en el canal colector medular interno, el potasio será secretado y reabsorbido según las condiciones fisiológicas Fig. 1.
Figura 1. Esquema de los segmentos de las nefronas superficiales y profundas
La flechas indican el sentido de transporte neto del potasio en situación normal, en cada segmento. TCP: tubo contorneado proximal; parte recta: túbulo proximal derecho (dividido en tres segmentos: S1, S2 y S3; RFA: rama fina ascendente; RFD: rama fina descendente; RLA: rama larga ascendente; TCD: tubo contorneado distal; TCN: túbulo conector; CCC: canal colector cortical; CCME: canal colector medular externo; CCMI: canal colector medular interno.
1. 3. REGULACION DEL TRANSPORTE RENAL DEL POTASIO
La mayor parte de los factores que ejercen una influencia sobre la excreción urinaria del potasio lo hacen modificando primitivamente el débito de secreción del potasio en el canal colector inicial y en el canal colector cortical. Estos factores son el aporte de potasio, la concentración de sodio en la luz, y el estado ácido-base. Además, varias hormonas como la aldosterona, la arginina-vasopresina y los agonistas ß y alfa 2-adrenérgicos regulan la secreción del potasio.
2. FISIOPATOLOGIA Y TRATAMIENTO DE LAS HIPERKALIEMIAS
La hiperkaliemia está definida por la elevación del potasio sérico por encima de 5,5 mmol/l. La hiperkaliemia aguda, consecuencia de desórdenes orgánicos, en particular renales, farmacológicos, yatrogénicos o tóxicos, pueden poner en juego el pronóstico vital. El diagnóstico conduce a un tratamiento urgente que debe permitir controlar rápidamente, en algunos minutos, las consecuencias electrofisiológicas cardiacas de la hiperkaliemia después de volver la kaliemia a un valor normal. A este nivel el electrocardiograma es un examen primordial para apreciar la gravedad de la hiperkaliemia, cual sea su nivel. Los mecanismos de regulación permiten habitualmente mantener la concentración del potasio sérico entre 3,5 y 5 mol/l. La excreción renal de un exceso de potasio permiten eficazmente evitar la aparición de una hiperkaliemia. La kaliemia es el valor regulado por el riñón que asegura una excreción urinaria de potasio adaptado en caso de exceso de aporte alimenticio en el sujeto sano, o en caso de transferencia anormal de potasio elevado del sector intracelular hacia el sector extracelular. En consecuencia, una hiperkaliemia sobrevendrá más frecuentemente en caso de insuficiencia renal cuando los mecanismos de excreción urinaria de potasio no son eficaces. Una hiperkaliemia confirmada puede ser asi la consecuencia de tres mecanismos diferentes, que a veces pueden estar asociados: un exceso de aporte de potasio, una redistribución transcelular de potasio y una disminución de las capacidades de excreción renal del potasio.
2.1. ETIOLOGIA DE LAS HIPERKALIEMIAS (Tablas I y II)
Tabla 1. Etiologías de las hiperkaliemias
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Pseudokaliemias
Hiperleucocitosis
Tromcitemia
Hemolisis
Anomalía membrana hematíes
Aporte de potasio
-Exógeno
Aporte yatrogénicos (por boca, IV)
Sal de régimen
Penicilina K (bolo IV)
Exanguino-transfusión
- Endógeno
Rabdomiolisis
Aplastamiento de miembros
Hemólisis
Quimioterapia
Hemorragia digestiva
Redistribución transcelular del potasio
Acidosis
Ejercicio muscular
Diabetes tipo 1
Medicamentos e Intoxicaciones (Tabla II)
Parálisis periódica familiar
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Disminución de la capacidad de excreción renal del potasio
- Insuficiencia renal
Insuficiencia Renal aguda
Insuficiencia Renal crónica
- Afectación del eje renina-Angiotensina
Insuficiencia cortico-suprarrenal
Enfermedad de Addison
Déficits enzimáticos
Síndrome de hipoaldosteronismo con hiporeninemia
Hipoaldosteronismo adquirido con hiporeninemia
Síndrome de hipoaldosteronismo inducido por medicamentos
- Anomalías de la secreción tubular renal del potasio
Pseudo-hipo-aldosteronismo de tipo 1
Pseudohipioaldosteronismo de tipo 2
Acidosis tubular renal distal con hiperkaliemia
Uropatia obstructiva
Trasplante renal
Lupus eritematoso diseminado
Drepanocitosis
- Inhibición de la secreción tubular renal del potasio
Diuréticos ahorradores de potasio
Ciclosporina
Trimetroprim
Litio
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Tabla 2. Causas medicamentosas y tóxicas de las hiperkaliemias
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EXCESO DE POTASIO
Cloruro de potasio
Penicilina potásica
Sal de régimen
Quimioterapia anticancerosa
TRANSFERENCIA EXTRACELULAR DEL POTASIO
Beta bloqueantes
Succinilcolina
Digital, digoxina
Monohidrocloruro de arginina
Fluoruros
Cianuros
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DEFECTO DE EXCRECION RENAL DEL POTASIO
Beta-bloqueantes
IECA
Captopril
Enalapril
Heparina
Antiinflamatorios no esteroideos
Indometacina
Ibuprofeno
Piroxicam
Diuréticos ahorradores de potasio
Espirolactona
Ameride
Triamtereno
Ciclosporina
Trimetroprim
Litio
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2. 1. 1. Pseudo-hiperkaliemias
Una seudokaliemia, o falsa hiperkaliemia, es debida a la liberación del potasio por los hematíes, los leucocitos, o las plaquetas durante la formación del coágulo en el tubo de extracción sanguíneo. Este fenómeno se produce in vitro cuando existe una hiperleucocitosis importante (superior a 100.000/mm3), o una trombocitosis (del orden de 106 /mm3). Las plaquetas y los glóbulos blancos aumentan la kaliemia de 1 a 1,5 mmol/l aproximadamente durante la coagulación. Una pseudo-hiperkaliemia puede ser secundaria a una hemolisis si la extracción sanguínea por la utilización de un compresor demasiado ajustado con una contracción repetida y excesiva del brazo, o cuando hay una agitación excesivamente brutal y prolongada del tubo sanguíneo. En estas condiciones la kaliemia debe ser verificada con una extracción sanguínea en un tubo seco (coagulado) sin la utilización de un compresor (extracción arterial) en caso de dificultad en el abordaje venoso o en un tubo heparinizado (no coagulado). Una liberación excesiva del potasio secundario a una permeabilidad de la membrana anormal de los hematíes, de origen familiar, ha sido igualmente descrita como causa de pseudohiperkaliemia, la hiperkaliemia verdadera no se constataría gracia a una excreción renal adaptada al exceso de potasio liberado.
2. 1. 2. Exceso de aporte de potasio de origen endógeno o exógeno
2.1.2.1 Exceso de aporte de origen exógeno
Una hiperkaliemia puede sobrevenir después de la administración masiva por vía oral de potasio (superior a 2,5 mmol/Kg) o por vía venosa (superior a 40 mmol/hora). Una hiperkaliemia peligrosa puede sobrevenir si el aporte de potasio por vía oral o intravenosa es superior a 100 mmol al menos en una hora. Esta hiperkaliemia aguda puede ser evitada, si la función renal es normal, limitando la velocidad de administración a 20 mol/hora. Así, fuera de una sobrecarga masiva y brutal del potasio, 70-90% del potasio penetrado en el medio intracelular en 15 a 30 minutos, va seguido de una elevación de la kaliuresis. Esta regulación rápida y potente explica la ausencia de hiperkaliemia cuando el aporte de potasio importante y prolongado en el sujeto normal salvo si existe anomalías en la excreción urinarias y/o cambios celular del potasio. Las hiperkaliemias iatrogénicas han sido descritas entre los pacientes consumidores importantes de sal de régimen (conteniendo 10 a 13 mmol de potasio por gramo) o de productos dietéticos (leche de régimen) y entre el niño después de la administración intravenosa de bolos de penicilina potásica (conteniendo 1,7 mmol de potasio por millón de unidades) y después de exanguino-transfusión con sangre total conservada.
2.1.2.2. Exceso de aporte de origen endógeno
Una destrucción tisular aguda y masiva conlleva la liberación por las células de una cantidad importante de potasio por el medio extracelular. La concentración intracelular de potasio aproximadamente de 150 mmol/l es muy superior al plasma. Así una lisis aguda como la realizada en una rabdomiolisis, las quemaduras extensas, un síndrome de aplastamiento de miembros, una hemolisis masiva, un síndrome de lisis tumoral en el curso de una quimioterapia anticancerosa y una hemorragia digestiva severa pueden ser responsables de una hiperkaliemia amenazando el pronóstico vital, así como las posibilidades de excreción renal son reducidas por la instalación concomitante de una insuficiencia renal aguda como por ejemplo cuando hay una rabdomiolisis o una hemólisis. Sin embargo, como en los aportes excesivos de potasio de origen exógeno, si la función renal está conservada, la liberación celular de potasio es raramente responsable de una hiperkaliemia amenazante.
2. 1. 3. Redistribución transcelular del potasio
2.1.3.1. La acidosis
Está establecido que la acidosis aguda es responsable de una hiperkaliemia por transferir potasio del medio intracelular hacia el medio extracelular, los iones hidrogeniones penetran en la célula para y ser tamponados, este intercambio permite conservar la electroneutralidad. Un antiguo trabajo clínico estima que la kaliemia aumenta de 0,5 mmol/l por cada disminución del pH arterial de 0,1 U. Estas nociones clásicas deben actualmente ser revisadas. En efecto, la acidosis respiratoria es responsable de una elevación moderada de la kaliemia (0,1 a 0,4 mmol/l) mientras que la acidosis metabólica eleva la kaliemia de 0,5 a 1,2 mmol/l. En la acidosis metabólica, la naturaleza del anión que acompaña al ión hidrógeno permite distinguir dos tipos de acidosis: la acidosis mineral y la acidosis orgánica. Los ácidos minerales tales como el ClH y el NH4Cl, excepcionalmente son responsables de la acidosis en clínica humana. El anión del ácido mineral, el anión Cl- (anión extracelular obligatorio) no penetra en la célula, y cada ión hidrógeno que penetra en la célula es intercambiado contra un ión potasio que pasa del medio extracelular, lo que mantiene la electroneutralidad. Por contra, los ácidos orgánicos tales como el ácido láctico, el ácido B-hidroxybutírico, el ácido fórmico, el ácido oxálico no son responsables de una variación de la kaliemia. El anión orgánico y el ión hidrógeno que le acompaña no participan sea formando directamente en el medio intracelular, sea penetrando junto en la célula, del movimiento de potasio transmembranar. Además en el perro, la acidosis secundaria a la perfusión del ácido B-hydroxibutírico es responsable de una elevación en la vena porta de una insulinemia mientras que no se modifica en la sangre periférica permitiendo la captación del potasio por el hígado impidiendo la hiperkaliemia. Por otro lado, la creación de una acidosis mineral con la perfusión de ClH, sin variación de la insulinemia, conlleva una elevación del glucógeno portal que será responsable de una liberación de potasio por el hígado explicando la hiperkaliemia. En definitiva, desde un punto de vista práctico y clínico, una acidosis aislada, en ausencia de insuficiencia renal, de un déficit de insulina o de una lisis celular, no es responsable de una hiperkaliemia.
2.1.3.2. El ejercicio muscular
El ejercicio muscular intenso y prolongado puede acompañarse de una elevación de la kaliemia, secundaria a una liberación de potasio por las células musculares contracturadas. La concentración de potasio arterial en el sujeto normal con el esfuerzo se eleva 2 mmol por minuto, estas modificaciones electrocardiográficas pueden apreciarse. Además en el curso de un esfuerzo, la elevación de la kaliemia es significativamente más importante en el sujeto tratado con betabloqueantes o alfa-agonistas que en los sujetos no tratados. Fisiológicamente, el ejercicio intenso conlleva una liberación intensa de glucagón y una inhibición de la secreción de insulina, que son responsables de una hiperglucemia con hiperkaliemia. Cuando el ejercicio muscular está terminado, la secreción de insulina reaparece con la normalización de la glucemia y de la kaliemia. estos efectos hormonales parecen secundarios a la secreción de catecolaminas provocados por el ejercicio físico. La toma de betabloqueantes, justo antes del inicio del ejercicio físico, conlleva una hiperkaliemia significativa. En efecto, la inhibición del sistema Beta-adrenérgico disminuye la penetración intracelular de potasio, mientras que el efecto alfa-adrenérgico, estimulado por el ejercicio físico, favorece la transferencia extracelular del potasio.
2.1.3.3. Diabetes insulinopriva
La insulina juega un importante papel en el mantenimiento de una distribución normal de potasio en el medio intra y extracelular. Una hiperkaliemia puede sobrevenir en el curso de una diabetes insulinopriva no tratada. Pero en la práctica clínica esta hiperkaliemia raramente constatada debido a la cantidad de insulina necesaria para regular el paso del potasio del medio extra hacia el medio intracelular es relativamente débil. Sin embargo, en ciertas circunstancias patológicas, una hiperkaliemia amenazante puede sobrevenir. Este es el caso de los enfermos diabéticos tratados con medicamentos que disminuyen la penetración intracelular de potasio como la espirolactona, el triantereno o el amiloride. Incluso los pacientes diabéticos con un hipoaldosteronismo pueden desarrollar una hiperkaliemia en el curso de una descompensación diabética por el déficit de insulina aguda o después de una sobrecarga de glucosa. En efecto, un hipertonicidad plasmática como la realizada con una hiperglucemia (o la perfusión de manitol), es responsable de una transferencia del potasio del sector intra hacia el sector extracelular incluso al mismo tiempo que las transferencias osmóticas del agua. Por contra, en el sujeto normal, la hiperglucemia provoca un aumento de la secreción de insulina permitiendo el paso de potasio hacia el sector intracelular. Además, en caso de hipo-aldosteronismo, el riesgo de hiperkaliemia es mayor por el hecho de la ausencia de secreción de la aldosterona (estimulada normalmente por el aumento de la kaliemia) que no permite más la penetración intracelular de potasio por la estimulación de la bomba Na/K ATPasa dependiente.
2.1.3.4. Medicamentos e intoxicaciones
Numerosos medicamentos pueden ser responsables de una hiperkaliemia de origen celular.
Los betabloqueantes, por la acción antagonista sobre los receptores específicos celulares del tipo Beta-adrenérgico, disminuyen la tolerancia a una carga potásica, independientemente de la actividad de la renina, de la secreción de la aldosterona y de la insulina. Sin embargo los betabloqueantes, como el propanolol, no provocan más que una elevación moderada de la concentración plasmática del potasio en el sujeto normal, pero favorece la hiperkaliemia en caso de alteración de la función renal. Las intoxicaciones agudas por beta-bloqueantes con una hiperkaliemia es algo excepcional. Los medicamentos agonistas alfa-adrenérgicos, que limitan la transferencia intracelular de una carga de potasio, pueden igualmente contribuir a la instalación de una hiperkaliemia. La succinilcolina, curare de despolarización rápida, provoca una hiperkaliemia transitoria por la inhibición de la repolarización de la membrana que normalmente provoca una penetración intracelular de potasio. En el sujeto normal, después de la inyección de succinilcolina, la elevación de la kaliemia de 1 mmol/l es observada después de los 5 a 10 minutos siguientes. Sin embargo, existen factores favorecedores como un traumatismo severo, quemaduras, tétanos, una patología neuromuscular o del sistema nervioso central, una hiperkaliemia con manifestaciones cardiacas puede sobrevenir. La intoxicación digitálica, por la inhibición de la bomba Na/K ATPasa a nivel de todos los tejidos del organismo, puede estar complicado con una hiperkaliemia. El potasio extracelular se eleva creando una disminución del potencial de membrana, a nivel cardiaco responsable de arritmias. La instalación de esta hiperkaliemia aumenta por un deterioro de la función renal preexistente o secundaria a la hipotensión debido a la intoxicación. Una hiperkaliemia aguda de 13,5 mmol/l después de la inyección intravenosa voluntaria de 200 mg de digoxina ha podido ser constatada. La hiperkaliemia puede ser rápidamente controlada por el tratamiento antídoto específico de la intoxicación digitálica con la inmunoterapia con fragmento Fab. El Clorhidrato de arginina es responsable de un flujo de potasio de las células, transitorio, independientemente de las modificaciones del pH arterial y probablemente secundario a los aminoácidos catiónicos en el medio extracelular (ácido mineral). Este agente es utilizado en el tratamiento del coma hepático, de la alcalosis metabólica severa, para el test de la hormona de crecimiento con la insulina. En el sujeto normal, la kaliemia aumenta de 0,6 a 1 mmol/l después de una dosis estándar de 30 a 60 gr. Una hiperkaliemia amenazante solo se encuentra en presencia de un factor favorecedor como una insuficiencia renal o una insuficiencia hepato-celular. La intoxicación por los floruros es responsable de una hiperkaliemia. La apertura de los canales potásicos provocado por el aumento de la concentración intracelular de calcio conlleva una transferencia del potasio del medio intracelular al medio extracelular. La intoxicación por .los iones cianuros, venenos celulares que bloquean la producción de ATP por la inhibición de la citocromo-oxidasa, puede ser responsable de una hiperkaliemia por la transferencia extracelular del potasio secundario a la activación de un canal potásico-calcio dependiente.
2.1.3.5. La parálisis hiperkaliemia familiar
La parálisis periódica familiar, o adinamia episódica hereditaria descrita por Gamstorp en 1956 es un cuadro autosómico dominante con penetración completa en los dos sexos. Los accesos paralíticos debutan a menudo en la infancia y se caracterizan por el déficit motor predominante a nivel de los miembros inferiores y una hiperkaliemia. Son favorecidos por los siguientes factores desencadenantes: la anestesia, el juego, el ejercicio muscular, el frío o la ingesta de potasio. Los accesos paralíticos están provocados por la transferencia del medio intra hacia el medio extracelular del potasio. El tratamiento de los accesos paralíticos no es necesario ya que las crisis no dura más de 60 minutos. El tratamiento profiláctico de la crisis comporta la administración de los siguientes fármacos: acetazolamida, mineralocorticoides, o los agonistas Betadrenérgicos tales como el salbutamol por vía inhalatoria.
2. 1. 4. Disminución de las capacidades de excreción renal del potasio.
2.1.4.1. Insuficiencia Renal
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