Sensibilitatea intestinală a aportului de potasiu și rolul său în homeostazia potasiului

Tânărul H. Youn

Profesor asociat, Departamentul de Fiziologie și Biofizică, Universitatea din California de Sud, Școala de Medicină Keck, Los Angeles, California, SUA & Academic internațional, Departamentul de Biochimie și Biologie moleculară, Școala de Medicină a Universității Kyung Hee, Seul, Coreea, Universitatea din Sud California Keck School of Medicine

Abstract

Homeostazia extracelulară K + a fost explicată prin mecanisme de feedback în care modificările concentrației extracelulare K + determină excreția renală K + direct sau indirect prin stimularea secreției de aldosteron. Cu toate acestea, acest lucru nu poate explica calureza indusă de masă care apare adesea fără creșterea concentrației plasmatice de K + sau aldosteron. Studii recente au produs dovezi care susțin un control avansat în care detectarea intestinului de K + din dietă crește excreția renală de K + (și absorbția extrarenală de K +) independent de concentrațiile plasmatice de K +, și anume, un „factor intestinal”. Această revizuire se concentrează pe aceste noi descoperiri și discută rolul factorului intestinal în reglarea acută și cronică a K + extracelular, precum și în efectele benefice ale aportului ridicat de K + asupra sistemului cardiovascular.

INTRODUCERE

REGULARE ACUTĂ A POTASIULUI EXTRACELULAR

Provocări în homeostazia K +

În comparație cu alți electroliți majori, K + are un raport mai mare între aportul alimentar și dimensiunea bazinului extracelular (adică, cifra de afaceri), reprezentând o provocare homeostatică semnificativă. Acest lucru se datorează, parțial, unui mic pool extracelular K +; doar 2% din totalul corpului K + este distribuit în ECF și restul predominant în ICF. Prin urmare, o masă bogată în K + ar crește substanțial extracelular [K +] în absența unei reglementări adecvate, provocând un risc de hiperkaliemie. Pentru a face față acestei provocări, sistemul homeostatic K + este foarte eficient la eliminarea plasmei K + în timpul aportului alimentar K +. Rinichii cresc excreția de K + odată cu creșterea aportului de K +. Cu toate acestea, în primele 4-6 ore după o sarcină K + acută, doar jumătate din doza administrată apare în urină, sugerând că țesuturile extrarenale joacă, de asemenea, un rol important în eliminarea unei sarcini extracelulare acute K + (10). Luând în considerare provocările pentru homeostazia K +, este posibil să nu fie întâmplător că insulina, care este secretată de substanțele nutritive ingerate după masă (adică, atunci când K + din dietă este absorbită), promovează absorbția K + de către țesuturile extrarenale și, astfel, previne o creștere excesivă de plasmă [K +].

Controlul de feedback al homeostaziei K +

Conform viziunii tradiționale, extracelular [K +] este factorul major în reglarea excreției renale de K + (11, 12). [K +] extracelular crește în timpul aportului alimentar de K +, iar această creștere stimulează excreția renală de K + (Figura 1) prin acțiunea sa directă asupra secreției de K + în canalul colector (11). În plus, creșterea extracelulară [K +] stimulează secreția de aldosteron, stimulând în continuare secreția și excreția renală de K +. Creșterea excreției renale de K + va avea apoi tendința de a restabili extracelular [K +]. În schimb, în timpul restricției K +, scăderea plasmei [K +] scade excreția renală de K +, care va servi apoi la menținerea extracelulară [K +] în intervalul său normal. Astfel, menținerea homeostaziei K + a fost înțeleasă în mod tradițional pe baza conceptului unui control de feedback negativ.

O diagramă schematică care ilustrează feedback vs. controlul avansat al homeostaziei K +.

Controlul avansat al homeostaziei K +

Feedback vs. control de alimentatie

Controlul alimentării înainte în sistemul homeostatic al glucozei

CONTROLUL ALIMENTĂRILOR ÎNAINTE ÎN HOMEOSTAZA POTASIULUI

Controlul avansului de către insulină

Controlul feedforward activat de dieta K +

Studiul lui Lee și colab. (8) au oferit o perspectivă semnificativă asupra reglării acute a homeostaziei K +. În starea de repaus alimentar, perfuzia sistemică de K + a crescut plasma [K +], a crescut excreția renală de K + și, eventual, absorbția celulară a K +. Aceste efecte ale plasmei [K +] ar fi importante pentru a limita creșterea plasmei [K +] în timpul aportului de K + și pentru a normaliza plasma [K +] atunci când consumul de K + încetează (Figura 2). Cu toate acestea, creșterile plasmatice [K +] în timpul perfuziei K + au fost mari (adică 1,3 mM cu o rată de perfuzie de 100 mg/kg/h) în starea de repaus alimentar. În timpul unei mese (de exemplu, aportul K + dietetic), insulina ajută la prevenirea creșterii excesive a plasmei [K +] prin stimularea absorbției celulare extrarenale a K + (1, 28): creșterea plasmei [K +] cu perfuzie sistemică K + în timpul unei mese a fost redus la

0,6 mM, indicând efectele asupra mesei și/sau insulinei. În cele din urmă, când K + a fost administrat intragastric cu o masă, au existat dovezi ale unui factor intestinal care crește în continuare clearance-ul plasmatic al K +, rezultând o creștere nesemnificativă a plasmei [K +].

O figură schematică care ilustrează efectele plasmei [K +] per seinsulină și factorul ipotetic intestinal asupra creșterii plasmei [K +] în timpul aportului de K +.

Sensibilitatea intestinală a K + stimulează calureza după masă

Aportul alimentar K + poate crește excreția renală K + fie prin creșterea plasmei [K +] (vedere tradițională), fie prin activarea unui mecanism independent de plasma [K +], sau prin ambele mecanisme. Oh și colab. (9) au evaluat aceste mecanisme în timpul aportului normal de K + din dietă la șobolani. După un post peste noapte, șobolanii au fost hrăniți cu o cantitate mică (

15% consum zilnic) de dietă care conține fie 0%, fie 1% normal K +, și s-au măsurat excreția plasmatică [K +] și renală K +. Într-un al treilea grup, șobolanii au fost hrăniți cu dieta 0% K + și KCl a fost perfuzat pentru a se potrivi cu profilul plasmatic [K +] cu cel al grupului 1% K +. Hrănirea cu 1% K + a crescut semnificativ excreția renală de K +, asociată cu ușoare creșteri ale plasmei [K +] (

0,2 mM). În grupul cu dietă 0% K + cu infuzie cu KCl, excreția renală de K + a fost semnificativ mai mică decât cea din grupul de 1% K +, în ciuda profilurilor plasmatice [K +] plasmatice. Acest studiu indică faptul că creșterile postprandiale ale excreției renale de K + nu pot fi pe deplin explicate de modificările plasmatice [K +], iar detectarea intestinului K + din dietă a fost o componentă majoră pentru reglarea excreției renale de K +. Nivelurile de aldosteron plasmatic nu au fost modificate nici prin hrănirea mesei, nici prin conținutul de K + din dietă. Astfel, a existat o creștere a excreției renale K + în timpul aportului alimentar K + independent de nivelurile plasmatice de K + sau aldosteron, doi factori care au fost priviți ca regulatori clasici ai excreției renale K +. Aceste descoperiri sunt în concordanță cu conceptul de efecte ale factorului intestinal sau cu un control avansat al homeostaziei extracelulare K +.

MECANISMELE EFECTULUI FACTORULUI

Sunt peptide intestinale implicate?

Mecanismele exacte care stau la baza efectelor factorului intestinal sunt necunoscute. O idee simplă este că intestinul poate crește (sau scădea) secreția unui factor umoral la detectarea K + din dietă pentru a crește excreția renală de K +. Există suficiente dovezi ale interacțiunilor dintre tractul gastro-intestinal și rinichi; există multe peptide și hormoni intestinali eliberați ca răspuns la aportul de substanțe nutritive și ioni care afectează funcțiile renale (29). Studii recente au sugerat o axă intestin-renală în reglarea excreției renale a fosfatului (30, 31). La fel ca K +, fosfatul este un electrolit cu un raport ridicat dintre aportul alimentar și dimensiunea bazinului extracelular (adică o rată mare de rotație). Deși nivelul fosfatului plasmatic nu este la fel de strâns controlat ca [K +] după masă, există dovezi că există o substanță fosfaturică în intestin, care poate fi eliberată pentru a crește excreția de fosfat renal în timpul aportului alimentar de fosfat (30). Astfel, mecanisme analoge pot fi implicate în reglarea celor doi electroliți majori cu o rotație mare (și provocare homeostatică).