Research progress in pathogenesis and treatment of hyperkalemia in chronic kidney disease
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摘要: 高钾血症是慢性肾脏病常见的并发症,轻度的高钾血症会影响神经-肌肉系统的兴奋性,导致患者出现心律失常、肌无力、酸中毒等临床表现;重度的高钾血症会引起心脏骤停、呼吸衰竭等严重并发症。本研究对慢性肾脏病高钾血症的发病机制、危害、治疗现状及进展进行综述。Abstract: hyperkalemia is a common complication of chronic kidney disease.Mild hyperkalemia can affect the excitability of neuromuscular system and induce arrhythmia, myasthenia, acidosis and other clinical manifestations.Severe hyperkalemia can cause cardiac arrest, respiratory failure and other severe complications.This study reviewed the pathogenesis, damage, treatment status and progress of hyperkalemia in chronic kidney disease.
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慢性肾脏病(CKD)患病人数约占全球人口的11.7%~15.1%, 中国CKD患病率约为10.8%, 且随着人口老龄化、糖尿病、高血压等疾病的增多而呈现发病率上升的趋势[1-3]。肾脏是维持机体钾离子代谢平衡的重要器官,体内约90%的钾离子通过肾脏排出[4]。CKD患者肾功能受损,肾小球滤过率(GFR)降低,钾离子排出受阻,易发生高钾血症。研究[5]显示, CKD患者高钾血症患病率远高于非CKD患者,且随着肾功能的恶化,发作风险逐渐升高,约50%的CKD 4~5期患者会发生高钾血症。本研究总结有关CKD高钾血症的发病机制、危害、研究现状及进展。
1. CKD高钾血症的机制
钾是人体的重要组成元素,在维持人体机能方面起着决定性的作用。正常情况下,成年人血清钾浓度为3.5~5.5 mmol/L[6], 人体每日摄入的90%的钾由肾脏排出, 10%由肠道和汗液排出,可见肾功能紊乱极易造成血钾代谢失调。
CKD患者高钾血症的发生率明显上升,其原因主要有: ①肾脏排钾减少, CKD患者GFR下降,尿量减少甚至无尿,导致钾排出受阻,这是CKD患者血钾易升高的主要原因,也是其他病因的基础; 血管紧张素和肾素等激素分泌水平降低及长期氮质血症都会导致肾小管排钾能力减弱。②保钾利尿剂(螺内酯等)、血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)/血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂(ARB)[7]、β受体阻滞剂、他克莫司、环孢素、富含钾离子的中草药等均会导致血钾升高。③ CKD患者常合并酸中毒, pH值降低,细胞内液的钾离子会外移,从而导致血钾升高。④肾性贫血导致组织缺氧, NA+-K+-ATP酶活性下降,细胞外钾向胞内转移受阻,易诱发高钾血症。⑤ CKD患者接受血液透析、输血等治疗,组织被破坏,细胞内钾会进入细胞外液,这也是引起钾升高的不可忽视的因素。⑥在少尿基础上,食用含钾丰富的食物和药物或静脉补钾过量均易导致体内高钾。
2. CKD高钾血症的危害
2020年改善全球肾脏病预后组织(KDIGO)[8]发布的《钾平衡与肾脏疾病中血钾的处理: KDIGO会议争论共识》中将高钾血症定义为血清钾离子浓度>5.0 mmol/L, 即血钾高于此阈值就需要积极防治并密切随访。
2.1 高钾血症对心肌的影响
2020年KDIGO血钾共识中,依据血钾升高程度及心电图改变2个方面的结果,将疾病严重程度划分为轻、中、重3个等级,其中高钾血症的严重程度与心脏损害程度密切相关。发生轻度高钾血症时,心肌兴奋性增强会出现各种早搏、心动过速,心电图会表现为基底窄而高尖的T波; 发生重度高钾血症(血钾水平>7.0 mmol/L)时,心肌的兴奋性被抑制,出现心动过缓、传导阻滞等心律失常,还会出现心肌收缩力减弱、心音减低,心电图表现为P-R间期延长, QRS波群变宽, R波渐低, S波渐深, ST段与T波融合,进而出现心脏停搏。
2.2 高钾血症对神经肌肉的影响
轻度高钾血症会增加神经肌肉兴奋性,患者会相继出现口周麻木及四肢感觉异样、腱反射亢进、肌肉轻度震颤; 严重的高钾血症会使神经肌肉兴奋性减弱或丧失,患者会表现出四肢软弱无力、腱反射消失、呼吸肌麻痹[9]。
2.3 高钾血症对微循环的影响
严重高钾血症会出现微循环障碍,早期血压会升高,晚期血压会降低,皮肤表现为苍白、湿冷、青紫等。
2.4 高钾血症对其他系统的影响
体内血钾水平升高时,肾小管会大量排泄钾离子,竞争性地抑制了氢离子排泄,导致反常性碱性尿,出现酸中毒; 高钾血症还可促进乙酰胆碱(Ach)释放,引起恶心、呕吐、腹痛等症状[10]。
3. 高钾血症的治疗进展
近年来,国际上越来越关注血钾的长期管理, 2020年KDIGO血钾争议共识中,明确将高钾血症分为急性和慢性两个大类。美国肾脏病基金会(NKF)指南将慢性高钾血症定义为: 每年发生1次以上高钾血症,由血钾排出过程受损和/或血钾负荷增加引起。《中国慢性肾脏病患者血钾管理实践专家共识》[11]对急慢性血钾管理提出了详尽的指导意见。
3.1 纠正期治疗
纠正期治疗的目的是迅速将血钾水平降至安全范围,避免发生严重并发症。主要治疗措施如下。
3.1.1 稳定细胞膜电位并防止心律失常
常用10%葡萄糖酸钙或氯化钙10~20 mL等量稀释后缓慢静脉注射,几分钟就会起效, 30 min后可重复使用,期间注意监测心电图变化。
3.1.2 将钾离子从细胞外转移到细胞内
① 11.2%乳酸钠液60~100 mL或5%碳酸氢钠150~250 mL静脉滴注, 10 min内起效,可纠正酸中毒,碱化血液使钾离子向细胞内转移。钠离子也可以拮抗钾离子的心肌毒性。心力衰竭患者需要缓慢滴注并监测心功能。② 25%葡萄糖溶液100~200 mL, 按每3~4 g糖加入1单位胰岛素,静脉滴注,使钾离子向细胞内转移,必要时可3~4 h重复用药[12]。③选择性β2受体激动剂,如沙丁胺醇可以通过增强Na+-K+泵,促进钾离子向细胞内转移,从而暂时降低血钾水平。此外, β2受体激动剂还可促进胰岛素释放,增强治疗高钾血症的疗效[13]。
3.1.3 促进钾离子排出体外
① 对仍有尿的CKD患者,可采取经肾排钾法。应用速尿、氢氯噻嗪等排钾利尿药,需防止电解质紊乱,重视痛风及糖尿病风险; 3%~5%氯化钠液100~200 mL静脉滴注,使远端小管Na+-k+交换增加,从而促进钾排出。②经肠道排钾,口服阳离子交换树脂,常用聚苯乙烯磺酸钠10~20 g, 口服2~4次/d, 可单独服用或与25%山梨醇液/甘露醇并服以导泻[14]; 同时,也可使用25%山梨醇液或者20%甘露醇液150 mL保留灌肠0.5~1.0 h [4]。③新型钾离子结合剂,口服Patiromer和环硅酸锆钠。④血液透析。急重症患者可选用血液透析或腹膜透析。
3.2 长期治疗
长期治疗的目的是保持血钾处在安全范围内,使患者获得更好的预后。主要治疗措施如下。
3.2.1 识别及纠正诱因[11]
初诊全面查体,停用易致高钾的药物[保钾利尿剂、肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS抑制剂等)。
3.2.2 限制钾的摄入
低钾饮食,尤其是少纤维的高钾饮食,食用时应提前泡水或焯水去除钾。
3.2.3 增加尿中钾离子的排出
适量加用或加量排钾利尿剂。
3.2.4 清除肠道内钾离子
阳离子交换树脂可结合钾离子,通过粪便排出体外,真正降低体内钾含量。缺陷是非选择性,结合钾的同时也结合钠、钙、镁等[15], 易导致离子紊乱。目前尚无确切文献及临床研究证明其长期服用的有效性及安全性。
3.3 新型钾离子结合剂
Patiromer Sorbitex Calcium(Veltassa®)是由山梨醇钙反离子和Patiromer阴离子构成,其中Patiromer可选择性结合钾离子,通过粪便排出,从而降低血钾水平[16]。WEIR M R等[17]的多中心、前瞻性试验评估了CKD3~4期患者在不停用RAAS类药物的基础上应用Patiromer的长期疗效,纳入血清钾水平在5.1~6.5 mmol/L以下的CKD患者(既往服用RAAS至少4周且研究期间不停药),在初始治疗阶段,受试者接受Patiromer(起始剂量4.2或8.4 g, 2次/d), 疗程为4周; 107例患者(76%)在4周后达到了目标血钾水平(< 3.8~5.1 mmol/L), 进入随机停药阶段,随机服用Patiromer或安慰剂治疗; 第8周后, Patiromer组仅有15%患者出现高钾血症复发(钾离子水平≥5.5 mmol/L), 安慰剂组复发率高达60%, 差异有统计学意义(P < 0.001), 发生最多的不良反应是便秘(11%)。BAKRIS G L等[18]评估Patiromer长期治疗的安全性和有效性,结果显示, Patiromer在52周内能有效降低2型糖尿病伴慢性肾病患者的血钾水平,且具有良好的耐受性。RAFIQUE Z等[19]评估了Patiromer治疗急性高钾血症的效果,纳入30例钾离子水平≥6.0 mmol/L的终末期肾脏疾病(ESRD)患者,随机分为标准护理组(SOC)和SOC联合25.5 g Patiromer组(PAT组),治疗2 h后, PAT组的血钾水平低于SOC组(5.90、6.51 mmol/L); 治疗6 h后, 2组平均血钾水平差异无统计学意义(P>0.05)。
环硅酸锆钠(SZC)是一种无机晶体硅酸锆化合物,其微孔大小与钾离子大小相吻合[20],能够高选择性地与钾离子结合,且不被人体吸收,可在全肠道起作用。SZC以氢离子和钠离子置换出钾离子,通过粪便排出,降低血钾水平。研究[21]显示SZC对钾的结合力是钙、镁的25倍。
ZS-003[22]是为期14 d的III期临床研究,研究者随机让753例高钾血症患者接受SZC(剂量分别为1.25、2.50、5.00或10.00 g)或安慰剂治疗,口服3次/d, 持续48 h(校正期); 48 h内血钾水平正常(血钾3.5~4.9 mmol/L)的患者随机接受SZC或者安慰剂治疗,口服1次/d, 持续12 d(维持期)。结果显示,校正期SZC 2.50 g、5.00 g、10.00 g组患者的平均血钾水平从基线的5.3 mmol/L分别降至4.9、4.8、4.6 mmol/L, SZC 1.25 g组和安慰剂组平均水平降至5.1 mmol/L; 维持期SZC 5.00 g组和10.00 g组平均血钾水平分别维持在4.7 mmol/L和4.5 mmol/L, 安慰剂组平均血钾水平高于5.0 mmol/L, 差异有统计学意义(P < 0.01)。整个研究过程中, SZC组和安慰剂组不良事件发生率相近, 2组最常见的并发症是腹泻。
ZS-004[23]是为期1个月Ⅲ期临床试验,纳入258例门诊高钾血症患者,在最初的48 h(开放标签阶段)接受SZC 10 g治疗, 3次/d; 血钾水平恢复正常(3.5~5.0 mmol/L)的受试者随机接受SZC 5、10、15 g或安慰剂治疗, 1次/d, 持续28 d(双盲期)。结果显示,在开放标签阶段,受试者平均血钾水平较基线水平下降1.1 mmol/L, SZC将血钾恢复到正常范围的中位时间为2.2 h, 98%的患者在48 h血钾达标; 在双盲期,所有SZC组患者平均血钾水平较安慰剂组显著降低, SZC的剂量越大,血钾水平降低越显著(5、10、15 g组平均血钾水平分别为4.8、4.5、4.4 mmol/L), 安慰剂组为5.1 mmol/L; SZC高剂量组(10、15 g)水肿及低钾血症发病率较高。在此研究的开放标签扩展(OLE)阶段[24], 123例患者参加了为期11个月的延长治疗,结果显示多数患者在SZC治疗下血钾维持正常且耐受性好。
ZS-005[25]是为期12个月的Ⅲ期临床研究,评估SZC长期治疗的安全性和有效性。该研究共纳入751例门诊高钾血症患者,校正期患者接受SZC 10 g治疗,口服3次/d, 疗程为3 d; 3 d内血钾水平正常的患者(n=746)进入维持期, SZC(5~15 g)根据受试者血钾水平进行调节, 1次/d或者隔日1次,治疗12个月。结果显示, 63%的患者(n=466)完成了整个试验,治疗1年后,分别有88%和99%的患者达到血钾水平 < 5.1 mmol/L和 < 5.5 mmol/L的效果, 489例受试者(66%)经历了不良事件, 22%的受试者经历了严重不良事件。9例(1%)患者血清钾水平 < 3.0 mmol/L, 34例(5%)患者血清钾在3.0~3.4 mmol/L。
研究[26]评估SZC治疗日本成人高钾血症的疗效,结果证实了SZC疗效确切且耐受性好。研究[27]评估SZC联合胰岛素和葡萄糖在急诊治疗高钾血症的疗效,结果表明SZC联合胰岛素和葡萄糖比单独使用胰岛素和葡萄糖的治疗效果更好。
4. 小结
高钾血症是CKD患者常见的并发症,不仅会进一步损伤肾功能,还会增高心律失常和猝死的风险。然而,中国门诊高钾血症的诊断率和复查率均处于低水平,总体治疗率仅为8.69%[28]。因此需要加强高钾血症的管理,确保患者得到及时有效的治疗。CKD患者作为高钾血症最大的危险人群,更应做好血钾管理,除了及时检查和定期检测血钾外,限制钾离子的摄入、排出体内多余的钾离子是控制血钾的主要手段。近年来,新型的钾离子结合剂有助于慢性高钾血症的控制,其具有服用方式简单、副作用小等优势,但上市时间较短,还需要更多临床研究来证实。
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