1.2.-Fundamentos fisiopatológicos. Homeostasis del potasio extracelular

a.   HOMEOSTASIS INTERNA: DISTRIBUCIÓN DE POTASIO ENTRE EL LIC Y EL LEC – La homeostasis interna del potasio debe mantenerse de manera eficaz ya que órganos como el corazón toleran sólo pequeñas oscilaciones de la potasemia. Una serie de factores, tanto fisio como patológicos, influyen en la homeostasis interna del k+ .

Factores que influyen en la homeostasis interna del  k+

Fisiológicos

Bomba Na+-k+-ATPasa

Catecolaminas

Insulina

Concentración plasmática de K+

Ejercicio físico

Patológicos

Enfermedades crónicas

pH extracelular

Hiperosmolaridad

Tasa de destrucción celular

- Na+-K+-ATPasa-: bomba basolateral presente en todas las células del organismo, que transporta activamente K+ al interior de la célula y Na+ fuera de ella, en una proporción de 2:3, manteniendo así el potencial eléctrico negativo intracelular. Además, esta bomba es la base de la transmisión de señales nerviosas y regula el volumen de la célula.

- Catecolaminas-: los agentes beta2-adrenérgicos promueven la entrada celular de K+ a través de receptores beta2, y mediada, al menos en parte, por la activación de la bomba Na+-K+-ATPasa (figura 1). Así, la liberación de epinefrina durante una respuesta de estrés, como la isquemia coronaria, y la administración de fármacos como salbutamol, terbutalina, o dobutamina, puede disminuir de forma aguda la concentración de K+ en plasma en aproximadamente 0,5 a 0,6 mEq/L. Por otro lado, la acción de propranolol, un bloqueador beta-adrenérgico, reducirá la captación celular de K+, sobre todo a nivel de músculo esquelético e hígado.

Figura 1. Hormonas que introducen k+ en las células

- Insulina - promueve la entrada de K+ en el músculo esquelético y el hígado, mediante el aumento de actividad Na+-K+-ATPasa, e independiente de cualquier efecto sobre el transporte de glucosa. Este efecto es útil en el tratamiento de hiperkaliemia.

- Influencia de la concentración plasmática de potasio: por sí misma, la concentración plasmática de K+ influye en su homeostasis, ocasionando un movimiento pasivo hacia el LIC o el LEC según exista sobrecarga o depleción del mismo.

- Ejercicio-: libera K+ de las células musculares. La elevación en la concentración plasmática sistémica de K+ está relacionada con el grado de ejercicio y la condición física del sujeto, es leve y no produce síntomas. Sin embargo, puede conducir a una elevación potencialmente peligrosa en presencia de alguna otra circunstancia como la toma coincidente de un bloqueador beta-adrenérgico.

- pH extracelular – los cambios en el equilibrio ácido-base influyen en la concentración plasmática de K+. En la acidosis metabólica, cuando ésta está provocada por otras causas que no son la acumulación de ácidos orgánicos (como la insuficiencia renal), el 60% o más del exceso de H+ se amortigua en el interior de las células. La electroneutralidad se mantiene por el movimiento de K+ y Na+ al LEC, ya que el Cl- (anión extracelular más importante) entra en las células sólo en un grado limitado (figura 2). El resultado es un aumento variable en la concentración de K+ en plasma de 0,2 a 1,7 mEq/L por cada disminución de 0,1 en el valor del pH. En las acidosis orgánicas (láctica y cetoacidosis), la caída en el pH parece ser menos propenso a elevar la concentración de K+ en plasma. Esto puede deberse a que el anión orgánico (lactato o beta-hidroxibutirato) es capaz de seguir al H+ al interior de la célula, eliminando así la necesidad de redistribución de K+. La hiperpotasemia es un hallazgo frecuente en la cetoacidosis, de forma similar en la hiperglucemia no cetósica (donde el pH sistémico es relativamente normal). En ambos casos, tanto la deficiencia de insulina como la hiperosmolaridad promueven el movimiento de K+ de las células al LEC.

. Transporte de iones en el asa de Henle

Figura 2

La bomba Na+-k+- ATPasa en la membrana basolateral (peritubular) crea una baja concentración intracelular de Na+, que crea un gradiente electroquímico (deja el interior de la célula electronegativo) impulsando muchos de los procesos de reabsorción de la célula. La entrada de NaCl filtrado en las células está mediada por el cotransportador electroneutro Na+-k+-2Cl (también llamado cotransportador sensible a furosemida) en la membrana luminal. El movimiento hacia adentro de k+ y Cl- se produce contra sus gradientes electroquímicos y es accionado por el movimiento hacia adentro de Na+ en la célula. El Na+ reabsorbido que ha entrado en la célula es bombeado por la bomba de Na+-k+-ATPasa. La concentración de k+ en el líquido filtrado y tubular es mucho menor que la de Na+ y Cl-,  y gran parte del k+ reabsorbido se recicla de nuevo al lumen a través de canales de k+ en la membrana apical para permitir la reabsorción continua de NaCl. Este movimiento de k+ al lumen más el flujo de Cl- reabsorbido hacia el capilar peritubular (a través de los canales de Cl-) crea una electropositividad en el lumen que provoca un gradiente eléctrico para la reabsorción pasiva de cationes – Na+, calcio (Ca+2) y magnesio (Mg+) - a través de la ruta paracelular entre las células.

En situación de alcalosis metabólica la desviación a pH alcalino conlleva que el HCO3 en LEC promueva la salida de H+ de la célula y la entrada de Na+ al LIC, estimulando la Na+-K+-ATPasa. A pesar de este mecanismo, el cambio en la concentración plasmática de K+ es mucho menos evidente. Puede deberse, en parte, a una menor amortiguación celular (y por lo tanto menos movimiento transcelular de H+) en la alcalosis metabólica que en la acidosis (33% frente al 57%). Por otra parte, tampoco se producen grandes cambios en la concentración plasmática de K+ en las situaciones de acidosis o alcalosis respiratoria, por causas desconocidas.

- Hiperosmolaridad - La hiperglucemia, hipernatremia, o la administración de manitol hipertónico pueden aumentar la concentración de K+ en plasma de 0,4- 0,8 mEq/L por cada 10 mOsm/kg de elevación de la osmolaridad plasmática efectiva. Se produce la difusión del agua fuera de las células bajo un gradiente osmótico, aumenta la concentración de K+ en el LIC, creando así un gradiente favorable para la salida de K+ pasivo a través de canales de la membrana celular. Este fenómeno llamado “arrastre por solvente”, es independiente de la concentración o gradientes eléctricos para K+ u otros solutos.

- Tasa de degradación y producción celular – Tanto las situaciones de gran citólisis (por ejemplo, un traumatismo grave o el síndrome de lisis tumoral) como las condiciones asociadas con un rápido aumento en la producción de células (aumento en la producción de glóbulos rojos y plaquetas tras la administración de ácido fólico o vitamina B12 a pacientes con anemia megaloblástica), se traducen en hiper o hipokaliemia, respectivamente, según se libere K+ al LEC o se introduzca en la célula.

b.    HOMEOSTASIS EXTERNA. REGULACION CRONICA DE K+-

Casi todo el K+ filtrado en riñón se reabsorbe en el túbulo proximal y el asa de Henle, de modo que menos del 10% de la carga filtrada se entrega al segmento proximal del túbulo distal. La reabsorción proximal parece ser pasivamente seguido de la de Na+ y agua, mientras que en el asa gruesa ascendente de Henle está mediado por la Na+-K+-2Cl- trasportador en la membrana luminal (figura 2).

En el segmento renal de ajuste del K+ éste se puede secreta a la luz tubular gracias a un gradiente electronegativo favorable creado tras la acción de la Na+-K+-ATPasa en la membrana de la membrana vascular, que se encarga de verter Na+ al capilar y extraer K+ de él hacia el interior celular.

Figura 3. Transporte iones en células principales del túbulo colector cortical

La entrada de Na+ filtrada en estas células está mediada por canales selectivos en la membrana luminal, favorecido por el gradiente electronegativo intracelular (aldosterona aumenta el número de canales). Por la Na+-k+-ATPasa el Na+  reabsorbido se bombea fuera de la célula principal, a la circulación sistémica, y el k+ entra.  El lumen queda electronegativo, creando así un gradiente favorable para la secreción de k+ a través de canales en la membrana luminal.

La secreción distal de K+ puede ser parcialmente contrarrestada por la reabsorción de K+ por las células intercaladas en la medular de la cortical externa y los túbulos colectores, mediado por el agotamiento o depleción de K+.

Figura 4. Transporte iones en células intercaladas del túbulo colector cortical

El agua dentro de las células se disocia en iones H+ y OH-. El primero se secretan en el lumen por H-ATPasa luminal. Los iones OH- en la célula se combinan con el CO2 para formar HCO3- en una reacción catalizada por la anhidrasa carbónica (CA). El bicarbonato se devuelve a la circulación sistémica a través de intercambiadores Cl--HCO3- en la membrana basolateral.

- ALDOSTERONA – Principal mecanismo regulador en la homeostasis del K+, aumentando la secreción a través del receptor citosólico mineralocorticoide (Aldo-R), con respuesta muy eficiente al aumento de la concentración en plasma: tan solo 0,1 a 0,2 mEq/L pueden inducir una elevación significativa en la liberación de aldosterona (ver figura 3). A la inversa, la secreción de aldosterona se reduce con la depleción de K+. El efecto final de aldosterona en la regulación renal de K+ depende del estimulo secretor.

Figura 5

*Angiotensina II: en respuesta a hiperreninemia, para controlar exceso de volumen de CO3H- en túbulo proximal y distal, con poca negatividad en luz de segmento de ajuste  Na+  y Cl- )

*Hiperkaliemia: estimula directamente la capa glomerulosa adrenal, como Angiotensina II, pero a diferencia de ésta inhibe reabsorción de CO3H- en túbulo proximal, llega a segmento de ajuste abundante  K+, Cl- y CO3H- .