长期低镁为何会引起低钾？教材上的解释可能不对

提问：

 为什么长期低镁血症会易引起

「低钾血症」？

问题解析：

为什么长期低镁血症的患者会伴有低钾血症？这个问题曾经在 17 年的「临床用药」上有提到过。

这个回答也是第九版《病理生理学》上给的解释：

镁缺失，可使肾小管上皮细胞 Na⁺-K⁺-ATP 酶失活，钾重吸收障碍，导致钾丢失过多。

然而，这样的解释经不起深究，因为 Na⁺-K⁺-ATP 酶分布实在是太广泛了，如果说低镁血症引起 Na⁺-K⁺-ATP 酶活性减低，那么由此导致的后果绝对不仅仅只有低钾血症。

原理

在远端肾单位（远曲小管后段、连接小管以及皮质集合管）分泌 K⁺的主要原理：

K⁺通过基底膜侧的 Na⁺-K⁺-ATP 酶（图中蓝色椭圆形）进入肾小管上皮细胞，然后通过上皮细胞的管腔侧 ROMK 通道（图中黄色圆柱体）进入小管液（即泌 K⁺）。

ROMK，即 the renal outer-medullary K+ channel，中文名称：肾脏外髓钾通道。

Na⁺ 通过 ENaC（绿色圆柱体）从小管液中进入上皮细胞，使上皮细胞管腔侧去极化，这是泌 K⁺ 的动力。

ENaC ，即 epithelial sodium channel，中文：上皮钠通道

因此，得出结论：Na+ 向细胞内转移会刺激 K+ 的分泌。

这里还可以解释醛固酮作为利尿剂的一个靶点，是如何保钠排钾的。

醛固酮通过 ENaC 增加 Na⁺ 的重吸收，也使得 K⁺ 的分泌增加（图中红色箭头所示）。

解释

如图所示，每幅图中的上下两个深蓝色椭圆形即表示 ROMK 。右侧为基底膜侧，淡黄色弧形区域表示远端肾单位肾小管上皮细胞，可以看到，ROMK 位于上皮细胞的顶端。左侧淡蓝色为肾小管管腔侧。

上皮细胞内 Mg²⁺ 浓度为 0 时，K⁺ 在驱动力（见上）的作用下，可以自由在细胞膜的两侧移动。如 图 A、图 B。

我们再来看看这个时候 K⁺的转移受哪些因素影响：

第一、细胞内外的 K⁺浓度差：细胞内 K⁺浓度能高到 140 mmol/L，而细胞外仅仅只有 5 mmol/L，因此化学浓度梯度会促使 K⁺外流。

第二、电荷：细胞膜负电荷又促使 K⁺内流。

内流和外流的力量，在膜电位 -86mV 时达到平衡（即平衡电位 E_k）。

当细胞膜电位比平衡电位更负的时候，（比如 -100 mV，但实际上生理情况下在远端肾单位上皮侧很少会出现这么「负」的电位），钾离子是表现为内流的。如图A所示。 同样的，当膜电位比平衡电位更「正」的时候，（比如 -50mV，这种情况其实在生理情况下更常见），钾离子表现为向外流。如图B所示

当细胞内 Mg²⁺  为生理浓度（如 1mmol/L ）时，ROMK 会让 K⁺ 内流超过外流（即：内向性整流），这是因为细胞内 Mg²⁺ 是和ROMK 绑定在一起的，这种绑定阻碍了 K⁺ 的外流（见图 D ）。

因此，一旦出现低镁血症，上皮细胞内 Mg²⁺ 也会减少，这种阻碍作用就弱化了，细胞内的 K⁺ 就哗啦啦的外流到小管液中了（这个时候更多的类似 B 图所示，因 A 图不是常态。），这么多 K⁺ 分泌到管腔中随尿排出体外，低钾血症也就随之而来咯。有报道，低镁血症中低钾血症的发生率约 40% ~ 60%。

通过对这个机制的了解，我们还能明白另外一个临床上的问题，对于有些难治性低钾血症，为什么需要补镁？如果把补钾比喻成往桶里倒水的话，水桶下面有一个漏水的孔（ ROMK ），而镁就是能够堵住这个孔的阀门，不把阀门关上，光往桶里倒水，很难倒满。

当然，还有其他情况导致低镁血症同时合并低钾血症，比如使用利尿剂、腹泻、Bartter 综合征、Gitelman 综合征、肾毒性物质损伤了肾小管等等。

临床用药，你的每日充电站

哪些因素可诱发洋地黄中毒？

编辑 | 鹤儿、漫漫           

投稿及合作 | [e-mail]题图 | 站酷海洛   

简单三步，将我设为「星标」

用药资讯抢先获取！

参考文献
1. xiaospring.教材质疑 | 低镁血症引起低钾血症是何因？.肾内时间.
2. Huang CL, Kuo E.Mechanism of hypokalemia in magnesium deficiency.J Am Soc Nephrol. 2007 Oct;18(10):2649-52.
3. Yang L, Frindt G, Palmer LG.Magnesium modulates ROMK channel-mediated potassium secretion.J Am Soc Nephrol. 2010 Dec;21(12):2109-16.