Zaburzenia elektrolitowe i wodno-elektrolitowe w kwasicy ketonowej

Zaburzenia elektrolitowe stanowią jeden z najważniejszych aspektów patogenezy cukrzycowej kwasicy ketonowej i bezpośrednio wpływają na rokowanie oraz strategię leczenia. Mechanizmy prowadzące do tych zaburzeń są złożone i wzajemnie się nasilają¹.

Osmotyczna diureza jako główny mechanizm strat

Hiperglikemia przekraczająca próg nerkowy (180-220 mg/dl) prowadzi do glikozurii z następczymi stratami płynów i elektrolitów z powodu osmotycznej diurezy². Hiperglikemia wywołuje osmotyczną diurezę, która jeśli nie jest wyrównywana wystarczającym przyjmowaniem płynów doustnie, prowadzi do odwodnienia, hiperosmolarności, utraty elektrolitów i następczego zmniejszenia filtracji kłębuszkowej³.

Wraz ze spadkiem funkcji nerek glikozuria maleje, a hiperglikemia i hiperosmolarność nasilają się³. Hiperglikemia i hiperketonemia przyczyniają się do osmotycznej diurezy, powodując odwodnienie i zmniejszoną filtrację kłębuszkową, co dodatkowo nasila hiperglikemię⁴.

Zaburzenia gospodarki potasowej

Potas jest tracony w dużych ilościach podczas osmotycznej diurezy⁵. Mimo znacznego niedoboru potasu w całym organizmie, początkowe stężenie potasu w surowicy jest zazwyczaj prawidłowe lub podwyższone z powodu pozakomórkowej migracji potasu w odpowiedzi na kwasicę⁵.

Utrata potasu jest spowodowana przesunięciem potasu z przestrzeni wewnątrzkomórkowej do pozakomórkowej w wymianie z jonami wodorowymi, które gromadzą się pozakomórkowo w kwasicy¹. Z upośledzonym działaniem insuliny i hiperosmolarnością wykorzystanie potasu przez mięśnie szkieletowe jest znacznie zmniejszone, co prowadzi do wewnątrzkomórkowego niedoboru potasu³.

Całkowity niedobór potasu w organizmie u pacjentów z kwasicą ketonową wynosi zazwyczaj 3-5 mEq/l (3-5 mmol/l)⁶. Indywidualne niedobory potasu często wynoszą 400 mmol lub więcej (35 mmol/kg masy ciała)⁷. Kwasica zwiększa stężenia potasu, a glukoza podawana z insuliną je obniża⁶.

Przesunięcia międzykomórkowe elektrolitów

Prawidłowe stężenie potasu w osoczu może wskazywać, że zapasy potasu w organizmie są poważnie zmniejszone, a rozpoczęcie terapii insulinowej i korekcja hiperglikemii doprowadzi do hipokaliemii w przyszłości³. Jeśli stężenie potasu w surowicy nie jest monitorowane i uzupełniane w razie potrzeby, może rozwinąć się zagrażająca życiu hipokaliemia⁵.

Hiperglikemia początkowo powoduje przemieszczenie wody z komórek, z następczym odwodnieniem wewnątrzkomórkowym, ekspansją płynu pozakomórkowego i hiponatremią⁸. Sód ma tendencję do bycia niski z powodu tego, że glukoza jest osmotycznie aktywna i będzie przyciągać płyny do przestrzeni pozakomórkowej⁹.

Niedobory innych elektrolitów

W wyniku opisanych powyżej mechanizmów przeciętny dorosły z kwasicą ketonową ma niedobór całkowitej wody ustrojowej około 6 litrów (lub 100 ml/kg masy ciała), oprócz znacznych niedoborów sodu, potasu, chlorków, fosforanów, magnezu i wapnia¹⁰.

Stężenie fosforanów często jest niskie u pacjentów z kwasicą ketonową, ale wysokiej jakości badania wykazały, że rutynowe uzupełnianie fosforanów nie poprawia wyników w kwasicy ketonowej, a nadmierne uzupełnianie może prowadzić do hipokalcemii⁶. Niedobory jonów, takich jak potas i fosforany, wpływają na mięśnie oddechowe, prowadząc do ostrej niewydolności oddechowej¹¹.

Wpływ ketonów na równowagę elektrolitową

Aby utrzymać elektryczną neutralność surowicy, ujemnie naładowane ciała ketonowe są wydalane w nerkach wraz z dodatnimi jonami, powodując osmotyczną diurezę i niedobory elektrolitów¹². Ketony/ketokwasy/kwasy hydroksylowe, szczególnie beta-hydroksymasłan, wywołują nudności i wymioty, które w konsekwencji pogarszają utratę płynów i elektrolitów już istniejącą w kwasicy ketonowej¹.

Potas jest zmienny w zależności od stopnia kwasicy i czasu wystąpienia kwasicy ketonowej⁹. Całkowity potas ustrojowy jest generalnie zmniejszony w kwasicy ketonowej, ale poziomy mogą się różnić między pacjentami, a chociaż nie tak często jak w medycynie człowieka, może występować hiperkaliemia¹³.

Kompensacyjne mechanizmy nerkowe

Zmniejszony przepływ osocza nerkowego powoduje wtórny hiperaldosteronizm i dodatkowe straty potasu⁷. Pętle dodatniego sprzężenia zwrotnego spowodowane odwodnieniem pogarszają hipokaliemię i hiperglikemię i są ważne w rozwoju kwasicy ketonowej⁷.

Nadmierna utrata elektrolitów i wody prowadzi do dalszego zmniejszenia objętości, niedokrwienia tkanek, spadku współczynnika filtracji kłębuszkowej i pogorszenia przednerkowo uwarunkowanej azotemi i odwodnienia¹⁴. Wzrost stężenia glukozy we krwi podnosi osmolarność osocza, a wynikająca z tego osmotyczna diureza dodatkowo pogarsza wzrost osmolarności osocza poprzez powodowanie strat wody przewyższających straty soli¹⁴.

Konsekwencje kliniczne zaburzeń elektrolitowych

Po leczeniu insuliną (przesunięcie potasu) i terapii płynowej (efekt rozcieńczający, korekcja kwasicy) prawdziwa hipokaliemia staje się oczywista¹⁵. Niewydolność oddechowa w kwasicy ketonowej jest spowodowana kilkoma zaburzeniami elektrolitowymi, metabolicznymi oraz uszkodzeniami narządów końcowych serca i płuc¹¹.

Rozwijająca się niewydolność oddechowa podczas wystąpienia kwasicy ketonowej lub leczenia wiąże się z wysoką śmiertelności¹¹. Wczesne rozpoznanie i leczenie czynników ryzyka rozwoju niewydolności oddechowej ma potencjał zmniejszenia zachorowalności i śmiertelności pacjentów z kwasicą ketonową¹¹.

Monitorowanie i korekta zaburzeń

Insulina jest niezbędna do zmniejszenia glukoneogenezy, poprawy wykorzystania glukozy oraz zmniejszenia produkcji ciał ketonowych i zwiększenia metabolizmu ciał ketonowych¹⁵. Zmniejszając hiperglikemię (a tym samym osmolarność), insulina sprzyja przesunięciu płynów z przestrzeni pozakomórkowej do wewnątrzkomórkowej, pogarszając hipowolemię¹⁵.

Powoduje również przesunięcia elektrolitów, ujawniając niedobory, dlatego insulina jest rozpoczynana po skorygowaniu tych niedoborów elektrolitów (szczególnie hipokaliemii) i hipowolemii¹⁵. Kontrolowanie poziomów glukozy we krwi insuliną oraz podawanie płynów i uzupełnianie elektrolitów zazwyczaj pozwala organizmowi przywrócić normalną równowagę kwasowo-zasadową¹⁶.