前幾天發(fā)了一個(gè)丁香園論壇的求助,，一名醫(yī)學(xué)生對于教材中低鎂血癥導(dǎo)致低鉀血癥的機(jī)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(xì)胞鈉泵失活,，為啥會(huì)導(dǎo)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(xì)胞的 Na+-K+-ATP 酶失活,，鉀重吸收障礙所致,。
在網(wǎng)上簡單的查找了一些資料，發(fā)現(xiàn)也是如下的類似解釋：
然而,，這樣的解釋經(jīng)不起深究,，因?yàn)殁c-鉀-ATP 酶分布實(shí)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(dǎo)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(xiàn)了這個(gè)問題有了新的理解,。我們結(jié)合 JASN 上的文章對這個(gè)問題進(jìn)行一些深入的探討,。
首先要了解一下，在遠(yuǎn)端腎單位（遠(yuǎn)曲小管后段,、連接小管以及皮質(zhì)集合管）分泌鉀的主要原理：
K+通過基底膜側(cè)的鈉-鉀-ATP 酶（圖中藍(lán)色橢圓形）進(jìn)入腎小管上皮細(xì)胞,，然后通過上皮細(xì)胞的管腔側(cè) ROMK 通道（圖中黃色圓柱體）進(jìn)入小管液（即泌 K+）。
這個(gè) ROMK,，即 the renal outer-medullary K+ channel,，是今天要說的一個(gè)重要結(jié)構(gòu)，有個(gè)很拗口的中文名稱：腎臟外髓鉀通道,。也有稱之為 KIR1.1,，學(xué)名應(yīng)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(xiàn),。
Na+通過 ENaC（綠色圓柱體）從小管液中進(jìn)入上皮細(xì)胞,，使上皮細(xì)胞管腔側(cè)去極化，這是泌 K+的動(dòng)力,。這里其實(shí) ENaC 也是一個(gè)非常有意思的結(jié)構(gòu)，即 epithelial sodium channel,，中文稱之為：上皮鈉通道,。這個(gè)和腎科的日常聯(lián)系更緊密，有興趣也可以參看相關(guān)的文獻(xiàn),。
因此,，得出結(jié)論：Na+向細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)移會(huì)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(diǎn)的一個(gè)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(gè)深藍(lán)色橢圓形即表示 ROMK,。右側(cè)為基底膜側(cè),，淡黃色弧形區(qū)域表示遠(yuǎn)端腎單位腎小管上皮細(xì)胞，可以看到,，ROMK 位于上皮細(xì)胞的頂端,。左側(cè)淡藍(lán)色為腎小管管腔側(cè)。
上皮細(xì)胞內(nèi) Mg2+濃度為 0 時(shí),，K+在驅(qū)動(dòng)力（見上）的作用下,，可以自由在細(xì)胞膜的兩側(cè)移動(dòng)。如 圖 A,、圖 B
我們再來看看這個(gè)時(shí)候 K+的轉(zhuǎn)移受哪些因素影響：
第一,、細(xì)胞內(nèi)外的 K+濃度差：細(xì)胞內(nèi) K+濃度能高到 140 mmol/L，而細(xì)胞外僅僅只有 5 mmol/L,，因此化學(xué)濃度梯度會(huì)促使 K+外流,。
第二、電荷：細(xì)胞膜負(fù)電荷又促使 K+內(nèi)流,。
內(nèi)流和外流的力量,，在膜電位-86mV 時(shí)達(dá)到平衡（即平衡電位 Ek）。
當(dāng)細(xì)胞膜電位比平衡電位更負(fù)的時(shí)候,，（比如?-100mV,，但實(shí)際上生理情況下在遠(yuǎn)端腎單位上皮側(cè)很少會(huì)出現(xiàn)這么「負(fù)」的電位），鉀離子是表現(xiàn)為內(nèi)流的,。如圖 A 所示,。同樣的，當(dāng)膜電位比平衡電位更「正」的時(shí)候,，（比如-50mV,，這種情況其實(shí)在生理情況下更常見），鉀離子表現(xiàn)為向外流,。如圖 B 所示,。
當(dāng)細(xì)胞內(nèi) Mg2+為生理濃度（如 1 mmol/L）時(shí)，ROMK 會(huì)讓 K+內(nèi)流超過外流（即：內(nèi)向性整流）,，這是因?yàn)榧?xì)胞內(nèi) 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(xiàn)低鎂血癥,，上皮細(xì)胞內(nèi) Mg2+也會(huì)減少，這種阻礙作用就弱化了,，細(xì)胞內(nèi)的 K+就嘩啦啦的外流到小管液中了（這個(gè)時(shí)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(bào)道，低鎂血癥中低鉀血癥的發(fā)生率約 40% ～ 60%,。
通過對這個(gè)機(jī)制的了解,，我們還能明白另外一個(gè)臨床上的問題，對于有些難治性低鉀血癥,，為什么需要補(bǔ)鎂,？如果把補(bǔ)鉀比喻成往桶里倒水的話，水桶下面有一個(gè)漏水的孔（ROMK）,，而鎂就是能夠堵住這個(gè)孔的閥門,，不把閥門關(guān)上，光往桶里倒水,，很難倒?jié)M,。
當(dāng)然，還有其他情況導(dǎo)致低鎂血癥同時(shí)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(zhì)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(shí)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(gè)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(shí)俱進(jìn),！
參考文獻(xiàn)：
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
