Cơ xương - tế bào bị lãng quên trong hoạt động điều hòa kali máu

Tăng hoặc giảm K+ máu là tình huống lâm sàng thường xảy ra, có thể dẫn đến loạn nhịp nghiêm trọng. Thuốc là nguyên nhân quan trọng trong sự xuất hiện rối loạn K+ máu. Hạ K+ máu xảy ra khi K+ máu < 3,5 mEq/l. Giảm Kali máu gây cản trở dẫn truyền thần kinh (qua acetylcholine) đưa tới liệt cơ, giảm phản xạ gân xương, nhịp chậm, ngưng tim (rung thất hoặc vô tâm thu).

Y Học TP Hồ Chí Minh * Phụ Tập 22 * Số * 2018 Tổng Quan CƠ XƯƠNG - TẾ BÀO BỊ LÃNG QUÊN TRONG HOẠT ĐỘNG ĐIỀU HÒA KALI MÁU Lê Quốc Tuấn*, Nguyễn Thị Lệ* MỞ ĐẦU Tăng giảm K+ máu tình lâm sàng thường xảy ra, dẫn đến loạn nhịp nghiêm trọng Thuốc nguyên nhân quan trọng xuất rối loạn K+ máu Hạ K+ máu xảy K+ máu < 3,5 mEq/l Giảm Kali máu gây cản trở dẫn truyền thần kinh (qua acetylcholine) đưa tới liệt cơ, giảm phản xạ gân xương, nhịp chậm, ngưng tim (rung thất vô tâm thu) Ngược lại, tăng Kali máu xảy K+ máu > mEq/l Tăng K+ máu chủ yếu dẫn đến biểu tim mạch hồi hộp, khó thở, rối loạn nhịp, cao q đe dọa tính mạng người bệnh Tăng kali máu gây triệu chứng thần kinh dị cảm đầu chi vùng quanh miệng(6) Các thay đổi điện tâm đồ thường ghi nhận tăng K+ máu: sóng T cao nhọn, đối xứng; bất thường dẫn truyền nhĩ (sóng P giảm dần biến mất) dẫn truyền nhĩ thất (block xoang nhĩ block nhĩ thất); bất thường dẫn truyền thất với giãn rộng phức hợp QRS; nhịp nhanh thất, rung thất, ngừng tim Hầu hết tế bào thể sở hữu bơm Na+-K+-ATPase, giúp đẩy ion Na+ đưa ion K+ vào tế bào, chịu trách nhiệm trì chênh lệch nồng độ K+ điện bên màng Như vậy, K+ chủ yếu nằm khu vực nội bào (chiếm 90% lượng K+ toàn thể, đa số dự trữ xương), có số khu vực ngoại bào Tổng lượng K+ thể vào khoảng 30 mEq/l, số lượng đưa vào qua phần ăn dao động từ 50-100 mEq/ngày, số lượng thải qua đường phân mồ hôi 10 mEq/ngày, lại chủ yếu thải qua thận Do đó, thận giữ vai trò quan trọng thăng K+ Nồng độ K+ huyết tương kiểm soát chặt chẽ, giới hạn từ 3,5-5 mEq/l, nhằm đảm bảo hoạt động điện tế bào, mơ kích thích thần kinh tim Cơ thể có nhiều yếu tố tham gia điều hòa ổn định nồng độ K+ huyết tương, thận xương quan quan trọng nhất(7) Thận quan chủ yếu chịu trách nhiệm trì tổng lượng K+ thể cách cân K+ nhập xuất hàng ngày Quá trình xuất ion K+ thực chủ yếu đoạn sau ống lượn xa ống góp tác động hormon aldosterone Tuy nhiên, điều chỉnh nồng độ K+ thận diễn chậm, kéo dài khoảng vài giờ, K+ ngoại bào cần đệm nhanh chóng vận chuyển K+ vào tế bào xương(3) Quá trình tái phân bố ion K+ khu vực nội bào ngoại bào gọi nội cân K+ Như vậy, xương hoạt động hồ chứa K+ dùng để đệm cho nồng độ K+ huyết tương trạng thái cân bằng, tạo điều kiện cho tế bào thể hoạt động ổn định Trong điều kiện bình thường, yếu tố quan trọng để thiết lập nội cân K+ hormon insulin catecholamine Trong số rối loạn bệnh lý, thay đổi áp suất thẩm thấu máu thăng kiềm toan làm thay đổi nội cân K+(1) CÁC HORMON ĐIỀU CHỈNH NỘI CÂN BẰNG K+ TRONG ĐIỀU KIỆN BÌNH THƯỜNG Sau bữa ăn, tiết insulin từ tuyến tụy khơng điều hòa nồng độ glucose huyết, mà có vai trò vận chuyển ion K+ từ thức ăn vào tế bào, chủ yếu xương, thận kịp đào thải K+ tái lập lại cân nội mơi Insulin có mơ đích thể là: mơ gan, mơ xương, mô mỡ Chức * Bộ môn Sinh lý học, Đại Học Y Dược TP.HCM Tác giả liên lạc: TS Lê Quốc Tuấn Chuyên Đề Nội Khoa ĐT: 01696929792 Email: tuan_lqc@yahoo.com Tổng Quan Y Học TP Hồ Chí Minh * Phụ Tập 22 * Số * 2018 insulin mơ đích thực thơng qua việc đưa kênh GLUT4 (glucose transporter 4), bơm Na+-K+-ATPase lên màng tế bào(2) Điều dẫn đến tăng hấp thu glucose ion K+ từ dịch ngoại bào vào nội bào, làm giảm nồng độ glucose K+ huyết tương Ở bệnh nhân có hội chứng chuyển hóa suy thận, hấp thu glucose qua trung gian insulin bị suy giảm, hấp thu K+ vào tế bào diễn bình thường(5) Do vậy, điều trị tiêm truyền insulin liều cao, cần lưu ý dự phòng hạ K+ máu, dẫn đến ảnh hưởng lên hoạt động dẫn truyền tim, bệnh nhân hôn mê Các hormon catecholamine (adrenaline, noradrenaline) từ tuyến tủy thượng thận tham gia điều chỉnh nội cân K+, nhóm thụ thể α-adrenergic có tác dụng làm suy giảm, nhóm thụ thể β-adrenergic (β2) thúc đẩy K+ nhập bào cách kích hoạt bơm Na+-K+-ATPase Hiệu ứng đóng vai trò quan trọng hoạt động thể thao Ở điều kiện bình thường, co tập luyện kết hợp với việc vận chuyển ion K+ theo hướng từ nội bào dịch kẽ, đạt đến mức 10-12 mM với vận động mạnh Sự tích lũy K+ khu vực ngoại bào yếu tố hạn chế tính kích thích lực co xương, dẫn đến mỏi cơ(4) Ngồi ra, tăng K+ dịch kẽ làm giãn mạch nhanh, gây tăng lưu lượng máu đến Do đó, lúc này, giải phóng catecholamine gây kích thích lên thụ thể β2 làm giảm tình trạng tích tụ K+ ngoại bào, giới hạn lưu lượng máu đến xương(8) Như vậy, lộ trình tín hiệu nội bào điều hòa thu nhận ion K+ qua trung gian thụ thể β2-adrenergic insulin dẫn đến hấp thu K+ cách kích thích hoạt động bơm Na+K+-ATPase xương Hormon catecholamine kích thích lên thụ thể β2adrenergic dẫn đến tạo cAMP hoạt hóa protein kinase A(1) Hormon insulin gắn vào thụ thể nó, dẫn đến phosphoryl hóa protein IRS-1 (insulin receptor substrate 1), gây hoạt hóa enzyme PI3-K (phosphatidylinositide 3-kinase), kích hoạt enzyme PDPK1 (3phosphoinositide dependent protein kinase-1) Sau đó, đến lượt mình, PDPK1 hoạt hóa enzyme khác nhau: đường phụ thuộc Akt chịu trách nhiệm đưa kênh GLUT4 lên màng tế bào để hấp thu glucose; đường aPKC (atypical protein kinase C) dẫn đến đưa bơm Na+-K+-ATPase lên màng hấp thu ion K+ ÁP SUẤT THẨM THẤU VÀ pH MÁU ĐIỀU CHỈNH NỘI CÂN BẰNG K+ TRONG ĐIỀU KIỆN BỆNH LÝ Những thay đổi rối loạn kiềm toan áp suất thẩm thấu máu ảnh hưởng đến nội cân ion K+ Tăng đường huyết qua mức, biến chứng tăng áp suất thẩm thấu bệnh nhân đái tháo đường, dẫn đến kéo nước từ khu vực nội bào khu vực ngoại bào, tạo điều kiện thuận lợi cho dòng vận chuyển K+ ngồi theo dung mơi Ngồi ra, co rút tế bào môi trường ưu trương dịch kẽ góp phần làm tăng nồng độ K+ nội bào, hình thành nên gradient thích hợp cho xuất bào K+ Về mặt sinh lý, toan chuyển hóa nội bào phân thành típ: toan chuyển hóa muối (mineral acidosis) xuất dư thừa anion vô (là acid mạnh, sinh oxy hóa protein acid nucleic); toan chuyển hóa hữu (organic acidosis) xuất dư thừa anion hữu (thường sinh từ oxy hóa khơng hồn tồn glucose triglyceride, đặc trưng tình trạng suy giảm đường chuyển hóa lượng tế bào) Cả típ toan chuyển hóa dẫn đến giảm pH máu gây ảnh hưởng lên nội cân K+ xương, nhiên típ toan chuyển hóa muối gây xáo trộn nhiều Hiệu chung toan hóa máu gây K+ nội bào, có lẽ khơng phải hoạt động trao đổi trực tiếp ion H+ ion K+ qua màng, mà ảnh hưởng lên kênh vận chuyển ion bình thường tế bào xương(7) Chuyên Đề Nội Khoa Y Học TP Hồ Chí Minh * Phụ Tập 22 * Số * 2018 Khi thể bị toan chuyển hóa, dịch ngoại bào, nồng độ H+ tăng cao, nồng độ HCO3- giảm thấp Trong toan chuyển hóa muối (gây anion vô cơ), giảm pH ngoại bào làm giảm hoạt động bơm trao đổi Na+-H+ (NHE1: Na+-H exchanger 1) kênh đồng vận chuyển Na+-3HCO3- (NBCe1 NBCe2: natri-bicarbonate cotransporter 1, 2) Sự giảm nồng độ Na+ nội bào kéo theo giảm hoạt động bơm Na+-K+-ATPase, dẫn đến rò rỉ K+ ngoại bào Ngoài ra, giảm nồng độ HCO3trong dịch ngoại bào làm tăng hoạt động kênh trao đổi Cl HCO3-, đưa ion Cl- vào khu vực nội bào, điều làm tăng cường dòng K+ qua kênh đồng vận chuyển K+Cl- Trong toan chuyển hóa hữu (gây anion hữu cơ), rò rỉ ion K+ ngồi nhiều Trong trường hợp này, có lượng lớn anion hữu ion H+ vào tế bào xương thông qua kênh MCT (MCT1, MCT4: monocarboxylate transporter 1, 4) Ngược lại với toan chuyển hóa muối, tích lũy acid làm hạ thấp pH nội bào, kích thích Na+ di chuyển vào tế bào qua bơm Na+-H+ (NHE1) kênh Na+3HCO3- (NBCe1, NBCe2) Sự tăng nồng độ Na+ nội bào kích thích bơm Na+-K+-ATPase hoạt động, giảm thiểu rò rỉ K+ ngoại bào(7) KẾT LUẬN Tăng giảm K+ máu tình lâm sàng thường xảy ra, dẫn đến loạn nhịp nghiêm trọng Thận quan chủ yếu chịu trách nhiệm trì tổng lượng K+ thể cách cân K+ nhập xuất hàng Chuyên Đề Nội Khoa Tổng Quan ngày Tuy nhiên, điều chỉnh nồng độ K+ thận diễn chậm, kéo dài khoảng vài giờ, K+ ngoại bào cần đệm nhanh chóng vận chuyển K+ vào tế bào xương Như vậy, xương hoạt động hồ chứa K+ dùng để đệm cho nồng độ K+ huyết tương trạng thái cân bằng, tạo điều kiện cho tế bào thể hoạt động ổn định TÀI LIỆU THAM KHẢO Bundgaard H, Kjeldsen K (2002) Potassium depletion increases potassium clearance capacity in skeletal muscles in vivo during acute repletion Am J Physiol Cell Physiol; 283: C1163–C1170 Ho K (2011) A critically swift response: Insulin-stimulated potassium and glucose transport in skeletal muscle Clin J Am Soc Nephrol; 6: 1513–1516 McDonough AA, Youn JH (2005) Role of muscle in regulating extracellular [K+] Semin Nephrol; 25: 335–342 McKenna MJ, Bangsbo J, Renaud JM (2008) Muscle K+, Na+, and Cl disturbances and Na+-K+ pump inactivation: Implications for fatigue J Appl Physiol; 104: 288–295 Nguyen TQ, Maalouf NM, Sakhaee K, Moe OW (2011) Comparison of insulin action on glucose versus potassium uptake in humans Clin J Am Soc Nephrol; 6: 1533–1539 Palmer BF (2010) A physiologic-based approach to the evaluation of a patient with hyperkalemia Am J Kidney Dis; 56: 387–393 Palmer BF (2015) Regulation of Potassium Homeostasis Clinical Journal of American Society of Nephrology; 10(6): 105060 Williams ME, Gervino EV, Rosa RM, Landsberg L, Young JB, Silva P, Epstein FH (1985) Catecholamine modulation of rapid potassium shifts during exercise N Engl J Med; 312: 823–827 Ngày nhận báo: 20/11/2017 Ngày phản biện nhận xét báo: 22/11/2017 Ngày báo đăng: 15/03/2018 ... nội bào, kích thích Na+ di chuyển vào tế bào qua bơm Na+-H+ (NHE1) kênh Na+3HCO 3- (NBCe1, NBCe2) Sự tăng nồng độ Na+ nội bào kích thích bơm Na+-K+-ATPase hoạt động, giảm thiểu rò rỉ K+ ngoại bào( 7)... ngoại bào Ngồi ra, giảm nồng độ HCO 3trong dịch ngoại bào làm tăng hoạt động kênh trao đổi Cl HCO 3-, đưa ion Cl- vào khu vực nội bào, điều làm tăng cường dòng K+ ngồi qua kênh đồng vận chuyển K+Cl-... Na+-H+ (NHE1: Na+-H exchanger 1) kênh đồng vận chuyển Na +-3 HCO 3- (NBCe1 NBCe2: natri-bicarbonate cotransporter 1, 2) Sự giảm nồng độ Na+ nội bào kéo theo giảm hoạt động bơm Na+-K+-ATPase, dẫn đến