藥學雜誌電子報99期

No. 101
中華民國九十八年十二月三十一日出版

低血鉀症與高血鉀症


竹山秀傳醫院藥劑科藥師 劉秀雯、葉柏顯、李宗穎
竹山秀傳醫院醫師 蔡鴻義

摘要

電解質不平衡是患者不易自我察覺的病理狀態,而血液中鉀離子的濃度更影響著疾病治療的用藥選擇和副作用監測。

本文主要探討體內鉀離子生理功能、失調的原因及矯正方式,並提供正確判斷血鉀異常的原因的參考依據,避免造成誤判,藉由全方面的評估,做出正確的診斷。

關鍵字:
血鉀、低血鉀症、高血鉀症、鉀離子補充劑

壹、前言

鉀離子是體內含量最多的離子,估計量約有3,000-4,000 mEq,約有98%的鉀離子存在細胞內液,只有2%分布在細胞外液。要維持細胞內外鉀離子的平衡,需要依靠Na+-K+ ATPase pump。Na+-K+ ATPase pump以主動運輸方式以Na+:K+=3:2的比例將鈉離子送至細胞外,鉀離子送至細胞內,維持細胞內有高濃度鉀離子。

鉀離子的正常血漿濃度為3.5-5 mEq/L,而細胞內的鉀離子濃度則有140 mEq/L1。細胞內的鉀離子分布,約70%存在骨骼肌,30%存在肝臟和紅血球,細胞外的鉀離子則分布在血漿及細胞間隙,鉀離子在細胞內外保持一種動態平衡,因此單由血鉀濃度無法正確得知全身鉀離子總量。

體內大量存在的鉀離子,對許多生理功能都有顯著的影響,如蛋白質合成、肝醣合成、細胞代謝生長、膜的動作電位等。要平衡及維持血鉀濃度,可藉由飲食、腸胃及腎排除、荷爾蒙、酸鹼平衡來調控,鉀大量存在水果、蔬菜、肉類中,每日的建議攝取量為50 mEq1,當有腹瀉、慢性腎疾病時,鉀離子的排除會增加,荷爾蒙如胰島素、兒茶酚胺(catecholamine)、皮質醛酮(aldosterone)也與鉀離子的平衡有關,其中胰島素是最重要的一種,因為在肝臟、肌肉、脂肪組織中胰島素會刺激Na+-K+ ATPase pump,增加細胞回收鉀離子。至於兒茶酚胺影響鉀離子的機轉有以下兩種:(1)刺激β-接受體,對Na+-K+ ATPase pump作用。(2)兒茶酚胺和腎上腺素(epinephrine)刺激肝醣分解,使血糖值升高,因而增加胰島素分泌。

皮質醛酮是一種礦物皮質酮(mineralocorticoid),在高血鉀發生時會自腎上腺分泌出來,皮質醛酮會促使鉀自腎臟排除,作用在遠曲小管和集尿管,促使鈉離子和水分在吸收而排除鉀離子,皮質醛酮也有刺激Na+-K+ ATPase pump的腎外活性功能。

貳、低血鉀症(Hypokalemia)

一、定義:指血鉀濃度小於3.5 mEq/L

依程度可分為:(1)輕度(mild)是指血鉀濃度在3-3.5 mEq/L之間;(2)中度(moderate)是指血鉀濃度在2.5-3 mEq/L之間;(3)嚴重(severe)是指血鉀濃度小於2.5 mEq/L。

二、低血鉀症的成因

低血鉀是體內鉀不足或是血鉀被移至細胞的關係所造成的結果,不足的原因可能是攝取不足或過度流失。

過度流失的一大主因是使用利尿劑,據估計約有50%利尿劑使用者,其血鉀濃度低於3.5 mEq/L2,利尿劑引起低血鉀的原因有:(1)抑制腎臟重吸收鈉離子。(2)利尿劑使體液容積減少,造成皮質醛酮分泌,使鉀離子排除。因此,使用loop和thiazide類利尿劑的患者若不同時給予鉀補充劑,則無法避免低血鉀的發生。除利尿劑外,還有許多藥物也會誘發低血鉀,機轉包括細胞間轉移、增加腎排除、增加胃腸排除,表一所列為會誘發低血鉀的藥物及其機轉3

過度流失另一個原因是經胃腸道流失(如腹瀉和嘔吐),正常鉀離子由糞便排除量為10 mEq/天3,腹瀉或嘔吐患者流失量可能高達30-50 mEq/L1

附帶一提的是,鎂離子和鉀離子濃度低下常常同時出現在使用利尿劑或腹瀉的患者,當兩者同時出現時,血鎂的矯正是比較重要的。

表一 誘發低血鉀的藥物及其機轉3

細胞間轉移

增加腎排除

增加胃腸排除

β2-receptor agonists

epinephrine

terbutaline

salmeterol

theophylline

caffeine

insulin overdose

利尿劑

acetazolamide

thiazides

indapamide

furosemide

高劑量penicillins

ampicillin

penicillin

其他

aminoglycosides

sodium polystyrene sulfonate phenolphthalein

sorbitol

三、低血鉀的臨床表徵

低血鉀的臨床症狀,會依血鉀濃度不同而異,輕度低血鉀(血鉀濃度3-3.5 mEq/L)是無症狀的,而中度低血鉀(血鉀濃度2.5-3 mEq/L)則會有抽筋、虛弱、不適、肌痛等症狀產生,至於嚴重低血鉀(血鉀濃度<2.5 mEq/L)則會發生低血壓、心電圖改變、心律不整、心搏過速等致命情況。

四、低血鉀症的治療

血鉀濃度在3.5 - 4 mEq/L視為初期的鉀離子流失,無需藥物治療,患者可藉由飲食攝取富含鉀的食物補充,食用這些含鉀食物時應注意熱量,避免體重過度增加。當血鉀濃度降至3 - 3.5 mEq/L,是否需藥物治療則視症狀而定,口服鉀離子補充劑可防止心律不整的產生,若患者服用digoxin更應如此,若血鉀低於3 mEq/L就要設法使血鉀回復到4 mEq/L以上。靜脈輸注的補鉀方式僅適用在流失嚴重或無法口服的病患。

表二是常用於低血鉀症治療的準則4,選用這些方法前須先就以下幾點做審慎評估及考量,方能找出最適當的治療方式:(1)患者的正常血鉀;(2)影響血鉀的藥物;(3)併用藥物對血鉀的影響;(4)患者飲食及鹽的攝取;(5)病患順從性。

表二 使用鉀補充劑的指導方針及建議4

指導方針

建議

食物療法

1. 輕微低血鉀患者適用

2. 若病患有Cl-流失情形(嘔吐、利尿劑、鼻胃抽吸)只靠食物補充是不足的

3. 注意熱量

使用口服鉀補充劑

嘔吐、腹瀉、使用利尿劑或濫用瀉劑

口服鉀補充劑,一日量應分數次投與,數天補足需要量

注射型鉀補充劑

須考量鉀在細胞間的轉移,具高危險因子的患者可監測24小時尿液排鉀量

提高服藥順從性

1. 膠囊劑型可減少苦味和不好的口感,也可增加GI耐受性

2. 選用方便服用的劑型

血鉀在3.5 mEq/L以下時,每減少1 mEq/L相當身體總鉀量減少100-400 mEq,但由於個體差異性大,所以治療需個別化。若患者服用利尿劑,每日補充40-100 mEq鉀離子,可改善輕度不足,使用利尿劑患者可能會有慢性低血鉀症,建議可併用保鉀利尿劑做治療。

市面常見口服鉀補充劑有3種鹽類,分別為chloride、phosphate及bicarbonate,不同鹽類各有其適應症狀,如potassium phosphate適用於低血鉀併有低血磷的患者,而potassium bicarbonate則適用於代謝性酸中毒造成的低血鉀,potassium chloride用於腹瀉和使用利尿劑造成的低血鉀最有效,又因為腹瀉和利尿劑會使鉀離子和氯離子流失,potassium chloride可以同時補充這兩種離子。而靜脈注射補鉀方式限於嚴重低血鉀(<2.5 mEq/L)、出現嚴重症狀(如ECG改變、抽筋)或口服無效的患者使用,且注射方式容易導致血鉀過高、血栓性靜脈炎、注射部位疼痛等不良反應,需在住院治療監控下使用才安全。

參、高血鉀症(Hyperkalemia)

一、定義:血鉀濃度大於5.5 mEq/L

依程度可分為:(1)輕度(mild)是指血鉀濃度在5.5-6 mEq/L之間;(2)中度(mderate)是指血鉀濃度在6.1-6.9 mEq/L之間;(3)嚴重(severe)則是血鉀濃度大於7 mEq/L。

二、高血鉀症的成因

會造成體內血鉀過高的原因有,鉀離子的攝取量大於排除量(身體總量上升),或是鉀離子的分布出了問題。

高血鉀症與腎功能不全有相關性,這點由洗腎中心發現夏天洗腎患者會增加可以印證,特別是在洗腎患者攝取過多蔬菜水果時,血鉀的控制便出了狀況。有些洗腎病患會用代鹽降低鈉的攝取,卻反而造成高血鉀症,這是因為這些鹽代用品裡,每公克約含10-15 mEq的鉀離子,或每匙含有200 mEq的鉀離子,使用這些代用品雖然控制了鈉的攝取量,卻反而攝取了過多的鉀離子,所以教育慢性腎病變患者,哪些食物、草藥甚至營養品含有鉀離子是很必要的課題。

造成高血鉀另一個更重要的成因是排除過少,人體攝取的鉀離子有80%是由腎臟負責排除的,雖然慢性腎病變患者會因腎功能不全而導致高血鉀,但急性腎衰竭的患者,卻是比慢性腎病變患者更易產生高血鉀症,這是由於攝入鉀排泄減少及受損組織釋放造成5,在少尿和無尿的患者,血鉀以每天0.5 mmol/L的速度升高5。此外,判斷血中鉀離子濃度一定要搭配血液酸鹼值做為參考,一般而言,血液酸鹼值變動0.1,血鉀濃度會反向變動0.4-0.5 mmol/L6

三、高血鉀的臨床表徵

鉀離子濃度過高的臨床症狀,以心臟症狀為主,如心悸或心搏過慢、甚至出現心室性心律不整。

四、高血鉀症的治療

由於高血鉀會對心臟產生致命性臨床症狀,因此最初的治療是以細胞膜功能的抑制劑(calcium)來穩定細胞,避免心肌危害發生,再來就是減少細胞外的鉀離子濃度,如注射給予葡萄糖溶液、胰島素、β2-擬交感神經作用劑,或是碳酸氫鈉(sodium bicarbonate),最後藉由洗腎、離子交換樹脂等方式將多餘的鉀離子移出,表三列出這些方法的作用機轉及預期結果。

表三 高血鉀症治療法8

高血鉀症療法

劑量

使用方法

起始時間/作用時間

作用機轉

預期結果

calcium

1公克

靜脈注射5-10分鐘以上

1-2分鐘/10-30分鐘

提高心肌的動作電位

逆轉心電圖

furosemide

20-40 mg

靜脈注射

5-15分鐘/4-6小時

抑制腎臟重吸收鈉

減少鉀自尿液流失

Regular insulin

5-10 units

靜脈注射或皮下注射

30分鐘/2-6小時

促進鉀回至細胞內

鉀在細胞間重分布

Dextrose 10%

1公升(100公克)

靜脈注射1-2小時以上

30分鐘/2-6小時

刺激insulin分泌

鉀在細胞間重分布

Dextrose 50%

50毫升(25公克)

靜脈注射5分鐘以上

30分鐘/2-6小時

刺激insulin分泌

鉀在細胞間重分布

Sodium bicarbonate

50-100 mEq

靜脈注射2-5分鐘以上

30分鐘/2-6小時

提升血漿PH

鉀在細胞間重分布

albuterol

10-20 mg

吸入方式10分鐘以上

30分鐘/1-2小時

促進鉀回至細胞內

鉀在細胞間重分布

hemodialysis

4小時

 

立即有效/不定

自血液中移除鉀

增加鉀排除

Sodium polystyrene sulfonate

15-60公克

口服或直腸投予

1小時/不定

以樹脂中的鈉交換鉀

增加鉀排除

對於有症狀或嚴重高血鉀患者需緊急處理,開始可靜脈注射含鈣溶液,保護心臟免於發生心律不整,注射劑作用時間約30-60分鐘。

其他可快速校正鉀離子濃度的藥物,如胰島素、葡萄糖溶液、碳酸氫鈉、β2-擬交感神經作用劑,則應依病患狀況做適當選擇。若患者同時有高血鉀及代謝性酸中毒症狀時,靜脈注射碳酸氫鈉,可以提升細胞外的PH值,使鉀離子往細胞內移,降低血鉀。當高血鉀症非代謝性酸中毒引起時,使用碳酸氫鈉效果就不顯著,末期腎疾病患者使用碳酸氫鈉效果也不好,而且會使病患體內過多鈉離子和體液滯留,此時可選用注射胰島素(5-10μ)和葡萄糖溶液(10%或50%)的方式來降低血鉀,常用治療方法為,每升10%葡萄糖溶液加入25-30 IU短效胰島素,或每50毫升50%葡萄糖溶液加入10 IU短效胰島素,因為胰島素會刺激Na+-K+ ATPase pump,促使細胞回收鉀離子。

β2-擬交感神經作用劑也是藉由相同的機轉來降低血鉀濃度,但因有心悸的副作用,臨床使用上並不普遍。

當危急症狀受到控制後,必須移除體內多餘的鉀離子,才能免於因分布使血鉀再度升高。可使用利尿劑或是給予陽離子交換樹脂來排除鉀離子,sodium polystyrene sulfonate (SPS)是一種藥用的陽離子交換樹脂,可透過腸道內的離子交換,而達到降低血鉀的目的,使用方法口服比灌腸有效,耐受性也比較好,1克的sodium polystyrene sulfonate可移除1 mmol鉀離子且加入2到3 mmol的鈉7。透析是除去鉀離子最有效的方法,當利尿劑或交換樹脂使用無效時,會使用透析方式。

肆、結論

促使血鉀異常的原因很多,除了攝取排除的失衡、分布不正常以外,還需就血液酸鹼值、藥物的使用、患者自身其他疾病、血液樣本保存情形,加上臨床表徵、心電圖、實驗室檢驗數據等,特別要小心假性低血鉀或假性高血鉀造成的誤判,藉由全方面的評估,才能做出正確的診斷。

參考資料:

1. Lee CAB, Barrett CA, Ignatavicius DD. Fluids and Electrolytes: A Practical Approach, 4th ed. Philadelphia, FA Davis, 1996: 57-71.

2. Weiner ID. Wingo CS. Hypokalemia-Consequences, causes, and correction J Am Soc Nephrol 1997; 8: 1179-1188.

3. Gennari FJ. Hypokalemia. N Engl J Med 1998; 339: 451-458.

4. Cohn JN, Kowey PR, Whelton PK, Prisant LM. New guidelines for potassium replacement in clinical practice: A contemporary review by the National Council on Potassium in Clinical Practice. Arch Intern Med 2000;160:2429-2436.

5. Braunwald, Fauci, Kasper, Hauser, Longo, Jameson: 急性腎衰竭。Harrisons Principles of Internal Medicine (下), 2007:1935-1945。

6. 黃泰中:水、電解質和酸鹼平衡。重症醫學手冊2006: 383-385。

7. 呂孟哲:液體和電解質治療與酸鹼平衡。臨床藥學與治療學2006:155-156

8. Donald F.Brophy, Todd W.B.Gehr: Disorders of potassium and magnesium homeostasis. Pharmacotherapy 2005: 967-980.