КАЛИЙ

Содержание

• 1Обмен калия
• 2Патология обмена
• 3Радиоактивный калий
• 4Препараты калия
• 5Методы определения калия в биологических жидкостях

Обмен калия

В организме животных и человека ок. 98% всего К. находится внутри клеток. В тканях животных самых разных уровней организации содержание К. колеблется в довольно узких пределах (6—10 мэкв на 100 г влажного веса ткани), что указывает на существование границ концентраций К., необходимых для жизни любого вида клеток. Для всех тканей характерны также определенные соотношения концентраций K и Na, причем Na содержится в основном во внеклеточной среде. В плазме и интерстициальной жидкости К. находится в ионизированной форме, в тканях — частично в ионизированной форме, частично — в соединении с белками, глюкозой, креатинином, фосфором. Способность клеток к избирательному накоплению К. сложилась, по-видимому, на самых ранних ступенях эволюции живой материи.

В организме человека содержание К. (так наз. общий К. организма, или общий обменоспособный К.) составляет 160—250 г или ок. 4000— 9000 мэкв. Содержание К. меняется в зависимости от возраста, пола, конституции, причем эти сдвиги связаны с изменениями клеточной массы тела. К. распределяется в тканях следующим образом (в мэкв/кг веса ткани): кости — 15, зубы — 17, мышцы — 100, сердце — 64, легкие — 38, мозг — 84, печень — 55, почки — 45, эритроциты — 115, сыворотка крови — 4,5, цереброспинальная жидкость — 3,0, лимфа — 2,2.

Суточная потребность в К. для взрослого человека составляет 2—3 г, или 50—75 мэкв, для ребенка — 16—30 мг/кг веса. Необходимый минимум потребления К. приближается к 1 г в сутки. В растительных продуктах К. находится в более значительных количествах, чем в мясе. Высоким содержанием К. отличаются абрикосы, персики, апельсины, бананы, ананасы, картофель, капуста, морковь, помидоры, салат, шпинат, редька. Недостаток К. в пище может сопровождаться дистрофией даже при нормальном потреблении белков.

Потребляемый с пищей К. всасывается из кишечника в кровь и поступает в воротную вену печени, затем постепенно распределяется в периферический кровоток. По скорости обмена К. между клетками и внеклеточной жидкостью Органы делятся на три группы: почки, легкие, кишечник > печень, селезенка, мышцы > эритроциты, ткань мозга, кости. К. выводится из организма в основном почками (80—90%), в гораздо меньшей степени — пищеварительным трактом и совсем незначительно — потовыми железами. В норме содержание К. в моче составляет 42,8—85,6 мэкв/л (2—4 г в сутки). Процесс выведения К. складывается из следующих этапов: фильтрация из плазмы в клубочках, затем практически полная реабсорбция в проксимальных канальцах и, наконец, активная секреция клетками дистального сегмента нефрона, основанная на обмене между ионами K⁺ и H⁺, K⁺ и Na⁺. Регуляция калийуреза зависит от секреции нейрогипофизарных гормонов. Чрезвычайно важную роль в обмене К. играют стероидные гормоны коры надпочечников, в частности альдостерон. Большое влияние на выделение К. оказывает изменениекислотно-щелочного равновесия (см.). Существует обратная зависимость между изменениями величины pH крови и содержанием К. в плазме. В регуляции обмена К. участвует ц. н. с.

Велика роль K⁺ в качестве потенциалообразующего иона. Поддержание мембранного потенциала покоя, т. е. разности потенциалов между клеточным содержимым и окружающей средой, обусловлено двумя факторами: 1) способностью клетки активно, с затратой энергии поглощать ионы K⁺ из внешней среды в обмен на ионы Na⁺ (так наз. K⁺—Na⁺-Haсос, функционирующий при помощи K⁺ — Na⁺-зависимой АТФ-азы); 2) более высокой проницаемостью мембраны по отношению к ионам K⁺, чем к ионам Na⁺ (примерно 75 : 1). Благодаря высокой проницаемости мембраны для ионов K⁺ уже небольшие сдвиги содержания К. в клетках и в плазме ведут к значительным изменениям мембранного потенциала и к потере возбудимости мышечной и нервной ткани. При генерации клеткой потенциала действия ускоренный выход ионов K⁺ из клетки по градиенту концентрации, который следует за начальным резким повышением проводимости мембраны для ионов Na⁺, ведущим к деполяризации мембраны, обусловливает быстрое возвращение мембранного потенциала к уровню покоя. Затем наступает период усиленного выведения клеткой Na⁺ и поглощения K⁺ и восстанавливается нормальный уровень возбудимости. На конкурентных взаимоотношениях между ионами K⁺ и Na⁺, а также K⁺ и H+ основано участие К. в регуляции кислотно-щелочного равновесия в организме.

К. оказывает также влияние на поддержание осмотического давления в клетках. Повышенным потреблением К. клетками сопровождается усвоение белков.

Патология обмена

Патология обмена К. возникает при любом длительном нарушении постоянства внутренней среды организма (гомеостаза), а именно при хрон, заболеваниях почек и сердечно-сосудистой системы, при жел.-киш. заболеваниях (особенно при профузных поносах и рвоте), при патологии желез внутренней секреции (напр., при синдроме Иценко — Кушинга, аддисоновой болезни, сахарном диабете), при явлениях усиленного тканевого распада (обширных травмах и ожогах, злокачественных новообразованиях), при стрессовых состояниях, при терапии диуретиками, кортикостероидами и пр.

Изменения общего содержания К. в организме и его запасов в клетках могут до известного предела происходить независимо от сдвигов концентрации К. в плазме крови. При недостатке К. в первую очередь наступает клеточный дефицит К. и только в крайне выраженных случаях —гипокалиемия (см.). При нарушении функции почек снижение общего К. организма может даже сопровождатьсягиперкалиемией (см.). Клинически недостаток К. проявляется прежде всего нарушениями нервно-мышечной и сердечнососудистой системы: сонливостью, дискоординацией движений, тремором конечностей, брадикардией, гипотонией, изменениями ЭКГ (замедлением проводимости, увеличением интервалов P — Q и S — T, повышением зубца Р, уплощением или извращением зубца T, снижением сегмента S—T, появлением атриовентрикулярной блокады). Для лечения применяют возмещающие препараты К. Избыток К. наблюдается реже, чем дефицит, и представляет собой крайне опасное состояние. Клин, картина интоксикации, обусловленная в основном гиперкалиемией, а не повышением концентрации К. внутри клеток, включает парестезии, вялые параличи конечностей, изменения ЭКГ (высокий зубец T с узким основанием, расширение комплекса QRS, уплощение и исчезновение зубца Р). Интоксикация может сопровождать выраженную дегидратацию организма, гиперкортицизм в сочетании с нарушением функции почек, парентеральное введение больших количеств К. Лечение проводят путем усиления диуреза, назначения безбелковой бессолевой диеты, внутривенных инъекций глюкозы с инсулином (последнее ведет к задержке К. печенью).

Радиоактивный калий

Известны 8 искусственных радиоактивных изотопов К.:³⁷K (T_1/2 1,23 сек.),³⁸K(Т1/2 7,7 мин.),^38mK(T_1/2 0,95 сек.),⁴²K (T_1/2 12,36 часа),⁴³K (T_1/2 22,4 часа),⁴⁴K (T_1/2 22 мин.),⁴⁵K (1/2 16,3 мин.),⁴⁷K (T_1/2 17,5 сек.). Кроме того, существует естественный радиоактивный нуклид⁴⁰K(T_1/2 1,26*10⁹ лет), составляющий 0,012% от общего количества К., встречающегося в природе. 40K обусловливает ок. 90% естественной радиоактивности организма млекопитающих. Этот радионуклид обладает сложным спектром излучения, большую часть к-рого составляет бета-излучение. В качестве радиоактивной метки в мед. и биол, исследованиях используется⁴²K, обладающий бета- и гамма-излучением с энергией 3,22 и 1,52 МэВ соответственно.

⁴²К получают в ядерном реакторе при облучении нейтронами стабильного К. Изотопом⁴²K пользовались при изучении распределения и обмена К. в организме животных и в растениях.⁴²К применяют также для диагностики опухолей головного мозга и молочной железы, для метки эритроцитов, при изучении проницаемости клеточных мембран; совместно с²⁴Na нуклид⁴²K используют для одновременного количественного определения обмениваемого К и Na в организме.

Ввиду сравнительно короткого периода полураспада⁴²K не представляет большой опасности, хотя наличие гамма-излучения довольно большой энергии требует принятия определенных мер физ. защиты на рабочем месте и при хранении значительных количеств этого изотопа (см.Радиологическое защитно-технологическое оборудование).⁴²K относится к группе элементов, обладающих средней токсичностью.

Среднегодовая допустимая концентрация⁴²K в воздухе рабочих помещений 1,1*10^-10 кюри/л.

Минимально значимая активность на рабочем месте, не требующая регистрации или получения разрешения органов Государственного сан. надзора, 10 мккюри.

Препараты калия

В качестве препаратов К. в мед. практике используются органические (калия ацетат, калия аспарагинат, калия оротат) и неорганические (калия хлорид) соли К., действие которых на организм определяется в основном специфической биол, активностью ионов К⁺. Прочие хим. соединения К., используемые как лекарственные средства, напр, перманганат калия, перхлорат калия, бромид калия и т. д., фармакол. свойства которых не зависят от содержащегося в них К., не рассматриваются как препараты К. и относятся к другим группам лекарственных средств.

Препараты К. отличаются друг от друга содержанием в них К. и степенью диссоциации. При этом неорганические препараты К. (калия хлорид) превосходят органические препараты как по содержанию ионов K⁺, так и по величине степени диссоциации.

В организм препараты К. вводят только per os или внутривенно. При приеме per os они быстро всасываются из кишечника в кровяное русло. Однако после перорального и даже после внутривенного введения препаратов К. в терапевтических дозах содержание К. в крови повышается незначительно и кратковременно, т. к. ионы К⁺ легко проникают через биол, мембраны и благодаря этому быстро поглощаются клетками различных органов. Наиболее интенсивно К. поглощается печенью, мозгом и мышечной тканью. При приеме per os К. в значительных количествах депонируется в печени, откуда постепенно выделяется в кровь и поглощается из нее другими органами. Основная масса поступающего в органы К. накапливается внутри клеток.

К. обладает выраженной биол, активностью и принимает участие в регуляции функций сердца, нервной системы, скелетных и гладких мышц. Деятельность сердца ионы К⁺ угнетают. Степень угнетения отдельных функций сердца неодинакова и зависит от принятой дозы и соответствующих этой дозе концентраций ионов K⁺ в организме. В терапевтических дозах препараты К. вызывают понижение возбудимости и проводимости миокарда, в то время как выраженное угнетение автоматизма и сократимости сердца наблюдается лишь при введении препаратов К. в дозах, близких к токсическим, когда содержание К. в крови достигает 30 мг% и более. С увеличением концентрации К. до 40 мг% наступает блокада сердца. В высоких токсических дозах препараты К. вызывают глубокое угнетение всех функций сердца вплоть до его остановки, к-рая наступает при содержании К. в крови ок. 80 мг%.

По характеру влияния на возбудимость миокарда препараты К. являются антагонистами сердечных гликозидов, но практически не ослабляют их положительное инотропное действие.

Являясь одним из компонентов калий-натриевого насоса, ионы K⁺ участвуют в проведении и синаптической передаче нервных импульсов. Под влиянием препаратов К. появляются признаки, свидетельствующие о стимуляции холинергической иннервации. Препараты К. стимулируют также выделение адреналина из мозгового слоя надпочечников. Однако на фоне стимуляции холинергической иннервации эффект выделяющегося адреналина не проявляется.

Препараты К. повышают тонус и силу сокращений скелетных мышц. В токсических дозах препараты К. угнетают нервно-мышечную передачу, но прямая возбудимость мышц при этом остается повышенной. Тонус гладкой мускулатуры под влиянием препаратов К. также повышается.

Препараты К. обладают диуретическим действием, механизм к-рого окончательно не выяснен; предполагается, что они действуют по типу осмотических диуретиков (см.Мочегонные средства).

Показаниями к применению препаратов К. являются патол, состояния, сопровождающиеся дефицитом К. вследствие недостаточного поступления его в организм (напр., при упорной рвоте, профузных поносах) или усиленного выделения (напр., при гиперфункции коры надпочечников, синдроме Иценко — Кушинга и т. п.). Эти препараты показаны также в случаях дефицита К., развивающегося в результате приема лекарственных средств, способствующих его выделению из организма: мочегонных препаратов группы салуретиков (напр., дихлотиазида, диакарба, ртутных диуретиков и др.). минералокортикоидов, глюкокортикоидов, препаратов АКТГ.

Препараты К. широко применяются какпротивоаритмические средства (см.) при экстрасистолии, пароксизмальной тахикардии, мерцательной аритмии и некоторых других видах нарушений сердечного ритма. Как противоаритмические средства препараты К. показаны также при нарушениях ритма, связанных с интоксикациейсердечными гликозидами (см.), особенно на фоне недостаточности К. в организме.

В ряде случаев препараты К. используют в комплексной терапии миастении и мышечной дистрофии.

Препараты К. обладают побочным действием, к-рое при пероральном их применении проявляется гл. обр. диспептическими расстройствами (тошнота, рвота, понос). Наиболее часто подобные осложнения вызывают калия хлорид и калия ацетат. Органические препараты К. отличаются лучшей переносимостью. При передозировке препаратов К. токсический эффект проявляется признаками гиперкалиемии, наиболее ранним признаком к-рой являются парестезии; в дальнейшем развивается угнетение сердечной деятельности с типичными для гиперкалиемии изменениями ЭКГ. При тяжелых отравлениях на этом фоне возникают тонические судороги. При быстром внутривенном введении препараты К. могут вызывать летальный исход вследствие остановки сердца.

Токсичность препаратов К. существенно увеличивается в условиях, способствующих задержке К. в организме, напр, при почечной недостаточности, гипофункции коры надпочечников, применении «калийсберегающих» диуретиков (антагонисты альдостерона, триамтерен). Токсичность препаратов К. повышается также при усиленном выделении К. из тканей (напр., при обширных травмах мягких тканей, инволюции матки в послеродовом периоде, на фоне действия деполяризующих курареподобных веществ).

В качестве антагонистов К. при интоксикациях его препаратами используют препаратыкальция (см.), в тяжелых случаях прибегают кгемодиализу (см.).

Противопоказаниями к применению препаратов К. являются острая и хрон, почечная недостаточность, гиперкалиемия и полная блокада сердца.

Калия ацетат (Kalii acetas; син. Kalium aceticum; ГФК), CH₃COOK,— белый кристаллический порошок без запаха или со слабым запахом уксусной к-ты, солоноватого вкуса, легко растворим в воде и спирте. Гигроскопичен, в связи с чем обычно применяется в виде водного р-ра (Liquor Kalii acetatis; Kalium aceticum solutum, Liquor Kalii acetici), содержащего 33—35% К. Р-р ацетата калия применяется гл. обр. как осмотический диуретик при отеках, связанных с нарушением кровообращения. Может также использоваться при дефиците К. Назначают внутрь в капсулах или в виде р-ров после еды (взрослым до 5—10 г в сутки; суточную дозу делят на 4—5 приемов). Препарат хранят в хорошо укупоренной таре, предохраняющей от действия света.

Калия оротат (Kalii orotas) сочетает в себе фармакол, свойства К. и оротовой к-ты. Как препарат К. применяется в качестве противоаритмического средства и при дефиците К. в организме по 0,5 г 2—3 раза в день (см.Оротовая кислота, препараты). Оказывает умеренное мочегонное действие.

Калия хлорид (Kalii chloridum; син.: калий хлористый, Kalium chloratum; ГФХ), KCl,— бесцветные кристаллы или белый кристаллический порошок без запаха, соленого вкуса. Растворим в воде (1:3), практически нерастворим в спирте. Обычно хлорид калия назначают внутрь, в тяжелых Случаях (напр., при упорной рвоте и профузных поносах) внутривенно. Внутрь хлорид калия назначают по 1 г 4—7 раз в день, постепенно уменьшая суточную дозу по мере проявления терапевтического действия препарата, При необходимости (напр., при выраженных явлениях интоксикации сердечными гликозидами) на первый прием назначают 5 г хлорида калия. Для уменьшения раздражающего действия препарата на жел.-киш. тракт порошок хлорида калия перед употреблением растворяют в 1/2 стакана воды и принимают после еды. Рекомендуется также запивать препарат киселем. Для профилактики гипокалиемии при длительной терапии препаратами, способствующими выведению ионов K⁺, хлорид К. назначают внутрь по 2—3 г в сутки. Для внутривенного введения используют 4% р-р хлорида калия в 33,4% р-ре глюкозы. Перед употреблением этот комбинированный р-р необходимо разводить в 10 раз. Разведенный р-р вводят капельно со скоростью 20—30 капель в 1 мин. в количестве не более 100 мл на одно введение. При необходимости введения р-ра повторяют до суточной дозы не более 300 мл. Формы выпуска: порошок и 4 % р-р для инъекций в ампулах по 50 мл. Сохраняют в хорошо укупоренной таре.

Панангин (Panangin) — комбинированный препарат, содержащий калия аспарагинат и магния аспарагинат. Оба соединения отличаются низкой степенью диссоциации, но легко проникают через биол, мембраны в недиссоциированном виде. Предполагается, что содержащиеся в молекулах этих соединений остатки аспарагиновой к-ты, являющейся естественным метаболитом, облегчают транспорт ионов K⁺ и Mg²⁺ во внутриклеточное пространство.

Кроме эффекта, свойственного К., панангин благодаря наличию в нем ионов Mg²⁺ вызывает также эффекты, присущие этим ионам: увеличивает коронарный кровоток, снижает общее периферическое сопротивление, не изменяя при этом системного АД и минутного объема сердца, стимулирует метаболические процессы и утилизацию кислорода в сердечной мышце (см.Магний). Поэтому этот препарат применяют не только в тех случаях, когда показаны препараты К., но также при нарушениях коронарного кровообращения (стенокардия, инфаркт миокарда) и обменных процессов в миокарде (кардиосклероз, миокардиодистрофия, тиреотоксическая кардиопатия и т. п.).

Панангин назначают внутрь и внутривенно. Внутрь принимают по 1—2 драже 3 раза в день после еды. В тяжелых случаях в течение первых 2—3 нед. назначают по 3 драже 3 раза в день, а затем снижают дозу до 1 драже 2—3 раза в день.

Внутривенно панангин вводят 1—2 раза в сутки. Для внутривенного введения содержащийся в ампуле препарат разводят в 20—30 мл изотонического р-ра хлорида натрия. Введение препарата производят медленно (в течение 15—20 мин.). Для внутривенного капельного введения содержимое 1—2 ампул панангина предварительно разводят в 250—300 мл изотонического р-ра хлорида натрия. Скорость введения не должна превышать 22 капель в 1 мин.

Панангин противопоказан в тех же случаях, что и другие препараты К.

Панангин выпускается в виде драже и в ампулах. Каждое драже содержит по 0,158 г калия аспарагината (соответствует 36,2 мг иона K⁺) и 0,14 г магния аспарагината (соответствует 11,8 мг иона Mg²⁺). В каждой ампуле (10 мл) содержится по 0,452 г калия аспарагината (соответствует 103,3 мг иона K⁺) и 0,4 г магния аспарагината (соответствует 33,7 мг иона Mg²⁺).

Аналогичный панангину отечественный препарат аспаркам рекомендован к применению в виде таблеток, содержащих по 0,175 г калия аспарагината и магния аспарагината.

Методы определения калия в биологических жидкостях

В биол, жидкостях К. определяют хим. методами, методом пламенной фотометрии, а также при помощи нейтронно-активационного анализа и атомно-абсорбционной спектрофотометрии.

Прямое и точное определение содержания К. в организме осуществляют методом измерения естественной радиоактивности тела человека. Для этого при помощи счетчиков излучения всего тела измеряют содержание⁴⁰К, что позволяет рассчитать общее содержание К. Для определения общего обменоспособного К. применяют также метод радиоизотопного разведения, основанный на измерении скорости обмена введенного в организм радиоактивного изотопа⁴²K или⁴³K со стабильным К. организма. Радиоактивный К. выводится гл. обр. с мочой, пропорционально экскреции стабильного К. Метод дает возможность определить 89— 97% общего содержания К. Для определения внутриклеточной активности К. применяют калийчувствительные стеклянные микроэлектроды. К. может быть осажден в виде кобальтонитрита калия-серебра, калий-натрий кобальтонитрита или купрогексанитрита калия-свинца (Лазарев Н. И., 1960). Содержание К. определяют косвенно по количеству кобальта или нитритов, к-рое пропорционально содержанию К., а также по реакции с альфа-нафтиламином и сульфаниловой к-той в уксусной к-те (метод Крамера — Тисдалла).

Недостатком хим. методов определения К. является плохая воспроизводимость (коэффициент вариации> 10%), низкая специфичность (вместе с К. осаждаются в различной степени ионы аммония). Кроме того, эти методы трудоемки.

Наиболее чувствительными, точными, специфичными для определения К. являются методы атомно-абсорбционной спектрофотометрии, нейтронно-активационный анализ, однако широкого клин, применения эти методы пока не получили.

Наиболее широко в клин, практике применяется исследование К. методом пламеннойфотометрии (см.), т. е. методом спектрального анализа, использующим способность элементов при их сжигании в пламени возбуждаться и испускать при этом лучи определенной длины волны. Посредством специальных светофильтров эти излучения выделяются из общего спектра пламени и измеряются на фотометре. Этот метод характеризуется хорошей воспроизводимостью (коэффициент вариации > 1—2%), высокой чувствительностью (10—100 мкг в 1 л), быстротой (10 мин. по сравнению с 1,5 час. при хим. методах). Для определения требуются минимальные количества исследуемого материала (0,1 — 0,01 мл). Появление интегрирующих пламенных фотометров позволило довести абсолютную чувствительность метода до 10^-11 — 10^-12 г К., т. е. анализу можно подвергать образцы с влажным весом порядка 10^-8—10^-9 г.

Определение концентрации К. производят путем сравнения показателей прибора при сжигании исследуемых жидкостей и стандартных р-ров. Для исключения интерференции натрия и кальция их вводят в стандартные р-ры в концентрациях, обычных для биол, жидкостей. Исследование проводят с использованием метода внутреннего стандарта — в исследуемую жидкость и стандартные р-ры вводят элемент сравнения — литий и определяют величину показаний для исследуемого элемента и лития.

Методом пламенной фотометрии можно определить содержание К. в различных биол. жидкостях (в цельной крови, сыворотке и плазме крови, эритроцитах, моче, цереброспинальной жидкости, экссудатах, транссудатах, желудочном и дуоденальном содержимом), различие состоит только в предварительной обработке материала.

Содержание К. в эритроцитах значительно выше, чем в плазме крови. Плазму или сыворотку крови необходимо отделять от эритроцитов не позже чем через 1 час после взятия крови. Метод определения калия при помощи Пламенной фотометрии принят в качестве унифицированного.

В судебной медицине оценку содержания К. в плазме, в стекловидном теле, в некоторых тканях используют для установления времени, вида и причины смерти.

Библиография: Биохимические методы исследования в клинике, под ред. А. А. Покровского, с. 409, М., 1969; Боголюбов В. М. Патогенез и клиника водно-электролитных расстройств, Л., 1968, библиогр.; Горжейши Я. Основы клинической биохимии в клинике внутренних болезней, пер. с чешек., Прага, 1967; Крохалев А. А. Водный и электролитный обмен, с. 22, М., 1972, библиогр.; Машковский М. Д. Лекарственные средства, ч. 2, с. 82 и др., М., 1977; Нормы радиационной безопасности (НРБ-76), М., 1978; Ногго- b i n D. P. Medical physiology and biochemistry, L., 1968; H u g h e s M. N. The inorganic chemistry of biological processes, L., 1972; The pharmacological basis of therapeutics, ed. by L. S. Goodman a. A. Gilman, L., 1975.

М. А. Каменская; Г. А. Аврунина (рад.), С. П. Михайлова (мет. иссл.), В. К. Муратов (фарм.).

^

Источник: Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., 3-е изданиепартнер матрица судьбы