低钾血症

多数低钾血症是消化道或肾脏丢失过多所致。

肾脏丢失

肾脏丢失可因盐皮质激素受体刺激增加所致，如原发醛固酮增多、高肾素血症等；也可因远端肾单位钠重吸收增加，导致K⁺的排泄增加所致，如利尿剂、镁缺乏等。

肾小管酸中毒所致低钾血症系肾小管分泌 H⁺受损，为维持电中性而大量泌钾所致。

低镁血症影响 K⁺重吸收可能是因为细胞内镁离子过低会抑制肾脏外髓质 K⁺通道功能，使 K⁺排泄和消耗增多。

肾外原因

腹泻或呕吐引起消化道失钾是低钾血症常见的肾外原因⁴。因肾脏泌钾持续存在，摄入严重减少时，会发生低钾，如存在营养不良、应用利尿剂等更易发生低钾。

碱中毒时，胰岛素、β 受体激动剂等药物可使血钾向细胞内转移，导致低钾。低钾性周期性麻痹系因肌细胞的钙离子和钠离子通道缺陷所致，剧烈运动后休息、应激或高碳水化合物膳食均可诱发发作，多延迟数小时出现。这些事件多与肾上腺素或胰岛素释放增加有关，二者均可致 K⁺进入细胞，血钾水平降低⁵。

摄入钾 50~75 mmol/d 足够维持生理需要。肉类、水果、蔬菜等均富含钾，普通膳食可供钾 50~100 mmol/d（2~4 g/d），摄入 50~75 mmol/d 则足够维持生理需要，饮食中钾的 90% 由小肠吸收。近年用放射性核素法测定，70 kg 的男性，体钾总量约 3500 mmol（50 mmol/kg）；女性由于脂肪较多，体钾总量相对减低，平均 2300 mmol。其中约 98% 分布在细胞内，细胞外液仅 70 mmol 左右，与钠主要为细胞外液阳离子的情况恰好相反。

正常情况下，机体通过饮食经胃肠道摄入钾。人体 98% 的 K⁺在细胞内，细胞内和细胞外钾离子（K⁺）的浓度比约为 30∶1⁶。该浓度梯度对维持细胞静息电位、神经肌肉兴奋性和心肌自律性十分重要。K⁺在肌肉、骨骼、肝脏和红细胞（blood cells，RBC）和 ECF 中的分布对内部 K⁺平衡有直接影响^7-8（图 1）。

维持细胞内外的电位差

K⁺是主要的细胞内阳离子，几乎所有细胞都有一种名为“Na⁺-K⁺-ATP 酶”的泵，它将钠离子（Na⁺）泵出细胞，将 K⁺泵入细胞内，从而形成 K⁺的跨膜浓度梯度（细胞内 K⁺浓度>细胞外 K⁺浓度），其净效应是维持细胞内 K⁺浓度为 140~150 mmol/L。这也是维持跨膜电位差的部分原因。许多细胞功能都依赖于这种电位差的存在，特别是在神经和肌肉等可兴奋组织中。2% 的 K⁺存在于细胞外液（extra cellular fluid，ECF）中，其浓度通常为 3.5-5.5 mmol/L  ⁹。

催化酶活性

酶活性以及细胞分裂和生长由 K⁺催化，并受 K⁺浓度及其变化影响。

调节酸碱平衡

细胞内 K⁺可通过与细胞外氢离子（H⁺）交换并影响肾脏铵盐的生成的速率，参与人体酸碱平衡的调节¹⁰。

反调节机制

人体存在着反馈调节机制以防止 K⁺浓度的突变。这些机制的作用是维持 K⁺在体内的合理分布，以及调节全身 K⁺的含量。ECF 中过多的 K⁺（高钾血症）可降低细胞膜电位，而低钾血症则会导致细胞膜的超极化和无反应性¹¹。如果 K⁺的平衡稳态被破坏（出现低钾血症或高钾血症），会导致心脏电信号传导紊乱、心律失常甚至猝死。K⁺平衡对细胞内外的 H⁺以及细胞的整体活动有直接的负面影响。

肾脏主要负责维持全身的 K⁺平衡。然而，肾脏中 K⁺的排泄要经过几个小时的调整；因此，细胞外 K⁺浓度的变化最初是通过 K⁺在骨骼肌细胞内外的转移来进行缓冲的。K⁺在细胞内外分布的调节被称为细胞内 K⁺平衡。在正常情况下，胰岛素和儿茶酚胺在这种调节中发挥最重要的作用¹²。

通过对醛固酮释放的反馈性调节，K⁺可以控制其自身在 ECF 中的浓度。

K⁺水平的升高可通过肾素-血管紧张素-醛固酮机制或通过刺激肾上腺皮质细胞直接释放醛固酮，导致醛固酮的释放¹³。更具体地说，细胞外 K⁺ 浓度的升高可刺激醛固酮的分泌（通过血管紧张素 II），进而增加尿液中 K⁺的排泄。在 K⁺稳态情况下，K⁺的排泄量与摄入量相当，约 90% 经肾脏排出，10% 经粪便排出。相比之下，远端肾单位分泌 K⁺的速率可根据生理需要进行调节。主细胞中 K⁺分泌的决定因素包括：细胞内 K⁺浓度、管腔内 K⁺ 浓度、跨管腔膜电位（电压）差和管腔膜对 K⁺ 的通透性。增加细胞内 K⁺浓度、降低管腔内 K⁺浓度或使管腔电负性增强的情况都会增加 K⁺的分泌率。增加管腔膜对 K⁺的通透性也会增加 K⁺的分泌率^12-13。

K⁺分泌的两个主要决定因素是盐皮质激素活性和 Na⁺和水的远端输送。

醛固酮是人体内主要的盐皮质激素，通过与肾单位远曲小管和集合管中的盐皮质激素受体结合，介导肾脏 K⁺的排泄和 Na⁺的重吸收。醛固酮通过激活基侧膜中 Na⁺-K⁺-ATP 酶的活性来增加细胞内 K⁺浓度，刺激管腔膜对 Na⁺的重吸收，增加管腔内的电负性，从而增加有利于 K⁺分泌的电位差，最后直接作用于管腔膜，增加对 K⁺的通透性¹⁴。

在血容量不足的情况下，肾素-血管紧张素系统的激活导致醛固酮释放增加。循环醛固酮的增加可刺激肾脏保钠，有助于恢复 ECF 容积，但对肾脏分泌 K⁺没有明显影响。当高钾血症发生时，醛固酮的释放是由 K⁺对球状带细胞的直接作用介导的。随后循环中醛固酮的增加又会刺激肾脏分泌 K⁺，使血清 K⁺浓度恢复正常，但不会导致肾脏保钠。醛固酮能够向肾脏传递信号，在容量不足时保钠而不泌钾，在高钾血症时泌钾而不保钠，这种情况被称为醛固酮悖论¹⁵。

K⁺可被肾小球自由滤过，而几乎所有滤过的 K⁺都会在近曲小管和髓袢中被重吸收。近曲小管对 K⁺的重吸收是随着 Na⁺和水的重吸收而被动进行的，而髓袢升支粗段对 K⁺的重吸收是由管腔膜上的钠钾氯共转运蛋白（Na，K and 2chlorde carrier，NKCC2）介导的。

连接段、皮层和外髓集合管中的主细胞，以及乳头（或内髓部）集合管通过管腔钾离子通道分泌 K⁺¹⁶。

肾脏外髓部 K⁺（renal outer medullary K+，ROMK）通道是已在皮质集合管细胞中发现的两类 K⁺通道之一，是主要的 K⁺分泌途径。该通道在生理条件下具有低电导和高开放率的特点。最大 K⁺通道（又称高电导 K+[big K+，BK]通道）的特点是单通道电导大，在基础状态下处于静息状态，在血流增加时被激活。除了增加 Na⁺的转运和稀释管腔内 K⁺浓度外，最大 K⁺通道的激活也有助于流量依赖性 K⁺分泌的增加^15-16。

集合管可根据生理需求分泌不同量的 K⁺，并负责大部分尿钾的排泄。通过皮质和外髓集合管中的闰细胞重吸收 K⁺还可平衡远曲小管分泌的 K⁺¹⁷。管腔膜上活跃的 H⁺-K⁺-ATP 酶起着中介作用，可同时分泌 H⁺和重吸收 K⁺。肾脏增加 K⁺排泄的能力远远大于减少 K⁺排泄的能力。因此，摄入不足会导致低钾血症。

经肠道和汗液排钾也在钾的代谢调节中起到一定的作用。

在普通饮食下，正常人摄钾量的 10%~15% 由粪便排泄，约为 10 mmol，但当肾排钾功能受损时，肠道排钾增加。在严重肾衰竭者，摄入钾量的 35% 可由粪便排出。腹泻时也可有大量的钾排出。汗液钾排量通常很少，但在严重出汗情况下，如高温作业、炎热气候行军、执勤等可经汗液丢失大量的钾，达 150 mmol 以上，故强调在防治高热中暑时，须增加钾的补充量。钾从汗液排泄也受肾上腺皮质激素（促进钾和抑制钠从尿和汗液中排泄）的调节。

碳水化合物与蛋白质合成消耗细胞外钾

合成 1 g 糖原约需 0.15 mmol 钾，合成 1 g 蛋白质约需 0.45 mmol 钾。由于这种代谢过程进行缓慢，因此不引起细胞外钾的明显变化。但在严重创伤、烧伤、感染或饥饿引起细胞和（或）蛋白质分解旺盛时，都可导致大量 K⁺进入细胞外液。

在巨幼红细胞性贫血患者经叶酸、维生素 B₁₂治疗后，红细胞和血小板生成迅速增加，可使 K+进入细胞内而导致低钾血症。

在病理情况下，输注葡萄糖胰岛素，血钾进入细胞内，血钾降低而诱发周期性瘫痪。