前幾天發(fā)了一個丁香園論壇的求助,，一名醫(yī)學生對于教材中低鎂血癥導致低鉀血癥的機制不清楚,，由此引發(fā)了一場討論。問題詳見：低血鎂使得腎小管上皮細胞鈉泵失活,，為啥會導致低血鉀,？
第八版的病理生理教科書上所給的解釋是：低鎂使得腎小管上皮細胞的 Na+-K+-ATP 酶失活，鉀重吸收障礙所致,。
在網上簡單的查找了一些資料,，發(fā)現也是如下的類似解釋：
然而，這樣的解釋經不起深究,，因為鈉-鉀-ATP 酶分布實在是太廣泛了,，如果說低鎂血癥引起鈉-鉀-ATP 酶活性減低，那么由此導致的后果絕對不僅僅只有低鉀血癥,。
在通過查找資料以及同行的幫助下,，發(fā)現了這個問題有了新的理解。我們結合 JASN 上的文章對這個問題進行一些深入的探討,。
首先要了解一下,，在遠端腎單位（遠曲小管后段、連接小管以及皮質集合管）分泌鉀的主要原理：
K+通過基底膜側的鈉-鉀-ATP 酶（圖中藍色橢圓形）進入腎小管上皮細胞,，然后通過上皮細胞的管腔側 ROMK 通道（圖中黃色圓柱體）進入小管液（即泌 K+）,。
這個 ROMK，即 the renal outer-medullary K+ channel,，是今天要說的一個重要結構,，有個很拗口的中文名稱：腎臟外髓鉀通道。也有稱之為 KIR1.1,，學名應該是：potassium voltage-gated channel subfamily J member 1,，感興趣的可以看看這方面更多的文獻。
Na+通過 ENaC（綠色圓柱體）從小管液中進入上皮細胞,，使上皮細胞管腔側去極化,，這是泌 K+的動力。這里其實 ENaC 也是一個非常有意思的結構,，即 epithelial sodium channel,，中文稱之為：上皮鈉通道。這個和腎科的日常聯系更緊密,，有興趣也可以參看相關的文獻,。
因此，得出結論：Na+向細胞內轉移會刺激 K+的分泌
這里還可以解釋醛固酮作為利尿劑作用靶點的一個很重要特性：保鈉排鉀。即 醛固酮通過 ENaC 增加 Na+的重吸收,，也使得 K+的分泌增加（圖中紅色箭頭所示）,。
接下來該看看真正的解釋了！
如圖所示,，每幅圖中的上下兩個深藍色橢圓形即表示 ROMK,。右側為基底膜側，淡黃色弧形區(qū)域表示遠端腎單位腎小管上皮細胞,，可以看到,，ROMK 位于上皮細胞的頂端。左側淡藍色為腎小管管腔側,。
上皮細胞內 Mg2+濃度為 0 時,，K+在驅動力（見上）的作用下，可以自由在細胞膜的兩側移動,。如 圖 A,、圖 B
我們再來看看這個時候 K+的轉移受哪些因素影響：
第一、細胞內外的 K+濃度差：細胞內 K+濃度能高到 140 mmol/L,，而細胞外僅僅只有 5 mmol/L,，因此化學濃度梯度會促使 K+外流。
第二,、電荷：細胞膜負電荷又促使 K+內流,。
內流和外流的力量，在膜電位-86mV 時達到平衡（即平衡電位 Ek）,。
當細胞膜電位比平衡電位更負的時候,，（比如?-100mV，但實際上生理情況下在遠端腎單位上皮側很少會出現這么「負」的電位）,，鉀離子是表現為內流的,。如圖 A 所示。同樣的,，當膜電位比平衡電位更「正」的時候,，（比如-50mV，這種情況其實在生理情況下更常見）,，鉀離子表現為向外流,。如圖 B 所示。
當細胞內 Mg2+為生理濃度（如 1 mmol/L）時,，ROMK 會讓 K+內流超過外流（即：內向性整流）,，這是因為細胞內 Mg2+是和 ROMK 綁定在一起的，這種綁定阻礙了 K+的外流（見圖 D）,。
因此,，一旦出現低鎂血癥,，上皮細胞內 Mg2+也會減少，這種阻礙作用就弱化了,，細胞內的 K+就嘩啦啦的外流到小管液中了（這個時候更多的類似 B 圖所示,，因 A 圖不是常態(tài),。）,，這么多 K+分泌到管腔中隨尿排出體外，低鉀血癥也就隨之而來咯,。有報道,，低鎂血癥中低鉀血癥的發(fā)生率約 40% ～ 60%。
通過對這個機制的了解,，我們還能明白另外一個臨床上的問題,，對于有些難治性低鉀血癥，為什么需要補鎂,？如果把補鉀比喻成往桶里倒水的話,，水桶下面有一個漏水的孔（ROMK），而鎂就是能夠堵住這個孔的閥門,，不把閥門關上,，光往桶里倒水，很難倒?jié)M,。
當然,，還有其他情況導致低鎂血癥同時合并低鉀血癥，比如使用利尿劑,、腹瀉,、Bartter 綜合征、Gitelman 綜合征,、腎毒性物質損傷了腎小管等等,。
最后還看到一張有意思的圖，也和大家分享下,，如果缺鎂的同時鹽攝入過多或伴有醛固酮升高,，低鉀就更明顯啦！后果你們自己看：
個人理解難免不足之處,，還請大家不吝賜教,！
真心希望教科書能夠與時俱進！
參考文獻：
1.?Huang CL, Kuo E.Mechanism of hypokalemia in magnesium deficiency.J Am Soc Nephrol. 2007 Oct;18(10):2649-52.
2.?Yang L, Frindt G, Palmer LG.Magnesium modulates ROMK channel-mediated potassium secretion.J Am Soc Nephrol. 2010 Dec;21(12):2109-16.
特別鳴謝：麻省總院布萊根婦女醫(yī)院 李嘉華
