Konsentrasi kalium serum kurang dari 3,5 mmol/L (atau mEq/L) dikenal sebagai hipokalemia. Penurunan konsentrasi kalium serum sering disertai dengan penurunan kalium total tubuh, selain disebabkan oleh distribusi kalium yang abnormal dalam tubuh.
(i) Penyebab dan mekanisme terjadinya
Tiga penyebab dasar hipokalemia adalah asupan kalium yang tidak adekuat, kehilangan kalium yang berlebihan, dan distribusi kalium yang tidak normal di dalam tubuh (masuknya kalium ke dalam sel secara berlebihan).
1. Asupan kalium yang tidak mencukupi
Daging, buah dan banyak sayuran kaya akan kalium dan oleh karena itu hipokalaemia tidak terjadi dengan diet normal. Pada kondisi penyakit tertentu, seperti kanker esofagus dan obstruksi pilorus lambung, ketidakmampuan untuk makan atau berpuasa dan kurangnya perhatian terhadap suplementasi kalium selama infus intravena dapat menyebabkan penurunan kalium darah.
2. Kehilangan kalium yang berlebihan
Kalium dapat hilang melalui saluran pencernaan, dalam urin atau keringat. Penyebab klinis yang paling umum dan penting dari kehilangan kalium adalah melalui saluran pencernaan dan ginjal.
(1) Kehilangan kalium melalui saluran pencernaan.
Dalam kasus muntah-muntah yang parah, diare, fistula usus atau dekompresi gastrointestinal, hilangnya kalium dapat disebabkan oleh hilangnya cairan pencernaan dalam jumlah besar. Hilangnya cairan juga dapat menyebabkan penurunan volume darah dan peningkatan sekresi aldosteron, yang juga dapat meningkatkan ekskresi kalium ginjal (catatan: jika aliran tubular distal berkurang, ekskresi kalium ginjal tidak selalu meningkat). Pada pasien dengan muntah atau diare, meskipun kalium hilang, mungkin masih dalam kisaran normal untuk sementara waktu atau tingkat hipokalemia mungkin tidak parah karena berkurangnya volume darah dan konsentrasi darah.
Apabila darah “diencerkan” setelah rehidrasi, tanda dan gejala hipokalaemia dapat menjadi jelas, yang juga dikenal sebagai “hipokalaemia dilusional”.
(2) Kehilangan kalium transrenal.
1) Kehilangan kalium ginjal yang berlebihan akibat peningkatan aliran tubulus ginjal distal.
Asetazolamida diuretik, yang menghambat aktivitas karbonat anhidrase tubulus proksimal, mengurangi produksi dan ekskresi H+ oleh epitel tubular dan reabsorpsi Na+ oleh tubulus proksimal, menghasilkan peningkatan aliran Na+ ke tubulus distal dan meningkatkan pertukaran Na+ – K+; itu menghambat aliran Cl- dan Na+ dari segmen tebal cabang menaik dari loop meduler dan awal tubulus distal. Diuretik penghilang natrium tachykinuria, asam diuretik atau diuretik klorotiazid, yang menghambat reabsorpsi Cl- dan Na+ pada asalnya, meningkatkan laju aliran distal dan pertukaran Na+ -K+ di unit ginjal distal.
2) Insufisiensi ginjal: misalnya peningkatan ekskresi urea selama poliuria pada gagal ginjal akut, yang menyebabkan diuresis osmotik dan peningkatan laju aliran distal; gangguan ginjal interstisial seperti nefritis kronis atau pielonefritis, karena gangguan reabsorpsi natrium dan air di tubulus proksimal dan loop meduler, yang mengakibatkan peningkatan laju aliran distal dan peningkatan pertukaran Na + – K +.
(ii) Peningkatan aldosteron: aldosteron adalah kortikosteroid garam utama dan meningkatkan reabsorpsi natrium dan sekresi kalium dan hidrogen, sehingga aldosteronisme primer atau sekunder dapat menyebabkan kehilangan kalium. Peningkatan sekresi kortikosteroid lain dengan efek yang sama, seperti sindrom Cushing, hiperplasia adrenal kongenital atau pada pasien dengan penggunaan kortikosteroid berat jangka panjang, juga dapat menyebabkan hipokalaemia.
(iii) Kehilangan kalium akibat peningkatan potensial transmembran negatif dalam tubulus ginjal.
1) Penggunaan berat antimikroba tertentu (gentamisin, karbenisilin, dll.) meningkatkan ion negatif yang tidak mudah diserap di tubulus distal dan meningkatkan ekskresi kalium.
2) Pada asidosis tubulointerstitial tipe II, reabsorpsi HCO3- oleh tubulus proksimal terganggu dan ion negatif (HCO3-) di tubulus distal meningkat, meningkatkan ekskresi sekresi K+.
Inaktivasi Na+ -K+ -ATPase dalam sel epitel cabang-cabang menaik dari loop meduler menyebabkan gangguan reabsorpsi kalium dan kehilangan kalium. Diperkirakan juga bahwa hipomagnesaemia meningkatkan ekskresi kalium oleh sekresi aldosteron. Jika hipokalaemia dan hipokalsemia hadir bersamaan, defisiensi magnesium sering diindikasikan.
(5) Lain-lain: Pada asidosis tubular tipe I, sekresi H+ tubular distal terganggu, mengakibatkan peningkatan pertukaran Na+ – K+ dan peningkatan ekskresi kalium ginjal.
(3) Kehilangan kalium transdermal: kerja fisik yang kuat di lingkungan yang panas, yang mengakibatkan keringat yang banyak, dapat menyebabkan hipokalemia jika elektrolit tidak diisi ulang dengan benar.
3. Transfer kalium intraseluler
(1) Alkalosis: Pada alkalosis, sebagai mekanisme kompensasi untuk gangguan keseimbangan asam-basa, H+ ditransfer dari intraseluler ke ekstraseluler, dan K+ masuk ke dalam sel, menyebabkan penurunan kalium darah; pada saat ini, pertukaran Na+-H+ tubular ginjal melemah dan Na+-K+ ditingkatkan, sehingga ekskresi kalium ginjal juga meningkat.
(2) Penggunaan insulin: Pada diabetes mellitus, pemanfaatan glukosa seluler terganggu, sintesis glikogen berkurang dan isogenesis glikogen ditingkatkan, pemecahan makromolekul intraseluler menyebabkan kalium ditransfer ke cairan ekstraseluler, dan hilangnya kalium meningkat melalui diuresis diabetik, meninggalkan tubuh dalam keadaan kalium total berkurang. Pada saat yang sama, insulin memiliki efek meningkatkan aktivitas enzim Na+-K+-ATP, yang mendorong masuknya kalium ke dalam sel. Jika potasium tidak diganti, dapat terjadi hipokalaemia.
(3) Kelumpuhan periodik hipokalaemik: transfer kalium ke dalam sel dianggap sebagai mekanisme untuk kondisi ini, yang dapat ditandai dengan kelumpuhan anggota tubuh sementara, berkurangnya kalium darah dan berkurangnya kalium urin. Faktor-faktor yang mendorong masuknya kalium ke dalam sel (misalnya, setelah berolahraga, diet tinggi gula, pelepasan adrenalin oleh kondisi stres) dapat memicu kelumpuhan periodik.
(4) Keracunan barium: misalnya keracunan barium klorida, barium karbonat, barium hidroksida, dll. Pada keracunan barium, aktivitas enzim Na+-K+-ATP ditingkatkan dan kalium masuk ke dalam sel secara terus-menerus, yang bersama dengan penyumbatan saluran kalium dalam membran sel yang mengarah dari intraseluler ke ekstraseluler, menurunkan kalium serum.
(ii) Efek hipokalaemia pada organisme
Perubahan fungsional dan metabolik yang disebabkan oleh hipokalaemia dan tingkat keparahannya terkait dengan kecepatan, besarnya dan durasi pengurangan kalium darah. Semakin cepat kalium darah menurun, semakin rendah konsentrasi kalium darah dan semakin besar dampaknya pada tubuh. Manifestasi klinis yang lebih jelas biasanya terlihat ketika kalium serum turun di bawah 3,0 mmol/L atau 2,5 mmol/L. Dalam kasus kehilangan kalium kronis, gejala klinis kurang terasa, meskipun konsentrasi kalium darah rendah. Namun demikian, efek ini sangat bervariasi dari satu individu ke individu lainnya.
Gejala klinis hipokalaemia terutama neuromuskular dan jantung. Gejala neuromuskular utama adalah kelemahan otot, kelumpuhan otot, distensi abdomen dan obstruksi usus yang melumpuhkan. Gejala jantung terutama aritmia dan kecenderungan untuk menginduksi toksisitas digitalis dengan kelainan EKG yang sesuai. Selain itu, hipokalaemia juga dapat menyebabkan gangguan keseimbangan asam-basa, kerusakan ginjal dan gangguan metabolisme seluler.
1. Efek pada saraf dan otot
Hipokalaemia memiliki efek yang signifikan pada rangsangan dan konduktivitas jaringan saraf dan otot. Pada hipokalaemia akut, konsentrasi kalium cairan ekstraseluler ([K+]e) menurun, sementara konsentrasi kalium cairan intraseluler ([K+]i) tetap tidak berubah, sehingga terjadi peningkatan rasio [K+]i/[K+]e. Hal ini menyebabkan penurunan rangsangan sel neuromuskular, dan dalam kasus yang parah, rangsangan bahkan menghilang, yang juga disebut blok hiperpolarisasi.
Pada saat yang sama, kemiringan kurva depolarisasi fase 0 menjadi lebih besar dan potensial frontal menurun karena jarak Em-Et menurun dan perubahan potensial sebelum potensial aksi lebih kecil dari normal, sehingga konduktansi neuromuskuler juga berkurang.
Manifestasi hipokalaemia yang paling mencolok adalah kelemahan relaksasi otot rangka, yang bahkan dapat menyebabkan kelumpuhan lembek. Secara umum, ketika kalium serum turun di bawah 3,0 mmol/L, gejala kelemahan anggota tubuh dapat diamati, sering kali mempengaruhi anggota tubuh bagian bawah terlebih dahulu dan kemudian anggota tubuh bagian atas dan otot batang tubuh. Di bawah 2,5 mmol/L, kelumpuhan lembek dapat terjadi, dan dalam kasus yang parah, kematian dapat terjadi akibat kelumpuhan otot pernapasan.
Kelemahan otot polos dimanifestasikan oleh berkurangnya motilitas gastrointestinal, berkurangnya atau tidak adanya bunyi usus, distensi abdomen (perut kembung) dan bahkan obstruksi usus paralitik.
Keterlibatan neurologis dimanifestasikan oleh nyeri otot dan nyeri atau sensasi abnormal, berkurangnya tonus otot, dan refleks tendon yang melemah atau tidak ada. Beberapa pasien mungkin mengalami tanda dan gejala sistem saraf pusat seperti depresi mental, tidak responsif, disorientasi, mengantuk atau bahkan koma.
Pada hipokalaemia kronis, rasio [K+]i/[K+]e berubah lebih sedikit karena konsentrasi kalium cairan ekstraseluler menurun perlahan-lahan dan kalium ekstraseluler diisi kembali oleh keluarnya kalium intraseluler, sehingga tanda-tanda klinis berkurangnya rangsangan otot kurang jelas. Hipokalaemia kronis menyebabkan defisiensi kalium intraseluler yang signifikan, yang mengakibatkan gangguan metabolisme seluler dan pembengkakan sel otot.
Selama berolahraga, peningkatan pelepasan kalium dari otot rangka yang terlibat dalam latihan meningkatkan konsentrasi lokal kalium dalam pembuluh darah, yang merangsang vasodilatasi lokal dan meningkatkan aliran darah sebagai respons fisiologis normal. Pada pasien dengan hipokalaemia, pelepasan kalium dari otot rangka yang sedang berolahraga berkurang dan vasodilatasi lokal serta peningkatan aliran darah tidak memadai, sehingga menyebabkan perubahan patologis seperti kontraktur otot dan nekrosis iskemik serta rhabdomyolysis.
Penting untuk dicatat bahwa selain [K+]e, perubahan cairan ekstraseluler [Ca2+] dan [H+] juga memiliki dampak signifikan pada rangsangan neuromuskuler. Peningkatan cairan ekstraseluler [Ca2+] menghambat aliran ke dalam Na+ fase 0, yaitu mempengaruhi proses depolarisasi, sehingga meningkatkan Et (menurunkan nilai negatifnya).
Hasilnya mirip dengan hipokalaemia, karena jarak Em – Et meningkat, menyebabkan penurunan rangsangan otot. Penurunan darah [Ca2+] menekan nilai Et (meningkatkan nilai negatif), dan stimulus kecil dapat menyebabkan membran sel otot untuk mendepolarisasi ke tingkat Et, menghasilkan potensial aksi, sehingga meningkatkan rangsangan otot dan menyebabkan gejala klinis seperti tangan dan kaki berkedut.
2. Efek pada jantung
Efek utama hipokalaemia pada jantung adalah menyebabkan aritmia dan, dalam kasus yang parah, fibrilasi ventrikel, yang menyebabkan gagal jantung. Hal ini terkait dengan perubahan abnormal pada elektrofisiologi miokard yang disebabkan oleh penurunan yang signifikan dalam kalium darah.
Efek perubahan konsentrasi kalium darah pada elektrofisiologi miokardium.
(1) Potensial membran: menurut persamaan Nernst, potensial istirahat membran seharusnya: Em = -59,5 log([K+]i/[K+]e), sehingga kalium darah yang tidak normal dapat menyebabkan perubahan Em.
Permeabilitas membran kardiomiosit terhadap K+: Membran secara maksimal permeabel terhadap kalium ketika membran kardiomiosit berada pada potensial istirahat normal.
Jika [K+]e menurun, meskipun perbedaan antara konsentrasi ion kalium intraseluler dan ekstraseluler meningkat, yaitu gradien konsentrasi meningkat, yang memfasilitasi aliran keluar kalium dan dapat menyebabkan peningkatan nilai absolut Em dan jarak antara Em dan Et. Namun, karena permeabilitas membran terhadap kalium menurun secara lebih signifikan, aliran kalium sebenarnya melambat pada fase 3 repolarisasi karena penurunan permeabilitas kalium. Ini berarti bahwa interval Em-Et menurun dan rangsangan miokard meningkat.
(iii) Efek [K+]e pada aliran Ca2+ ke dalam: [K+]e dan Ca2+ dianggap bersaing dalam perjalanannya melalui membran sel, dan juga diperkirakan bahwa penurunan [K+]e pada hipokalaemia mempercepat repolarisasi fase 2 Ca2+ aliran ke dalam, sedangkan dataran tinggi fase 2 yang normal dipersingkat atau hilang. Aliran Ca2+ ke dalam yang dipercepat menghasilkan peningkatan cepat konsentrasi kalsium intraseluler ([Ca2+]i ), yang meningkatkan kontraktilitas miokard melalui kopling eksitasi-sistol. Pada hiperkalemia, [K+]e meningkat, yang memperlambat aliran masuk Ca2+ fase 2 yang repolarisasi, sehingga fase 2 plateau dapat diperpanjang. [Ca2+]i tidak cenderung naik dengan cepat, sehingga kontraktilitas miokard berkurang.
Sekarang diperkirakan bahwa repolarisasi fase 1 yang cepat dan sementara disebabkan terutama oleh aliran keluar K+ daripada aliran Cl- ke dalam. Dataran tinggi fase repolarisasi 2 disebabkan oleh aliran Ca2+ ke dalam dan aliran K+ ke luar dengan muatan pertukaran yang sebanding di dalam dan di luar membran, diikuti oleh penurunan tegangan yang lebih cepat pada fase repolarisasi 3 karena inaktivasi saluran Ca2+, terutama membentuk aliran ion kalium ke luar. Seperti disebutkan sebelumnya, tingkat [K+]e selama fase repolarisasi 2 dan 3 juga berperan dalam permeabilitas membran sel terhadap K+.
Pada hipokalaemia, aliran keluar kalium diperlambat dan aliran Ca2 + ke dalam dipercepat, sehingga dataran tinggi fase 2 memendek atau menghilang, sedangkan fase 3 diperpanjang dalam kondisi aliran kalium yang melambat; pada hiperkalaemia, permeabilitas membran terhadap K + meningkat dan aliran keluar K + dipercepat, yang juga dapat memperpendek dataran tinggi, tetapi peningkatan [K +]e menghambat aliran Ca2 + ke dalam dan memperlambat laju aliran Ca2 +, sehingga dataran tinggi tidak secara signifikan diperpendek, tetapi fase 3 secara signifikan diperpendek.
(1) Perubahan elektrofisiologi miokard selama hipokalaemia ditandai oleh
(1) Autoregulasi: Autoregulasi tergantung pada kecepatan depolarisasi otomatis dari sel-sel autoregulator pada fase 4. Penurunan [K+]e pada hipokalaemia mengurangi permeabilitas membran sel miokard terhadap kalium dan mengurangi aliran keluar K+ dan meningkatkan aliran masuk Na+ atau Ca2+ selama fase 4 depolarisasi otomatis sel autoregulatori, menghasilkan depolarisasi yang lebih cepat dan peningkatan autoregulasi.
(ii) Eksitabilitas: Menurut persamaan Nernst, pada hipokalaemia akut, rasio [K+]i/[K+]e meningkat dan nilai absolut Em harus meningkat. Namun, karena [K +] e menurun, permeabilitas membran sel miokard terhadap kalium menurun dan aliran kalium intraseluler menurun, menghasilkan penurunan nilai absolut Em dan penurunan jarak Em-Et, sehingga meningkatkan rangsangan sel miokard.
(3) Konduktivitas: Penurunan nilai absolut Em dan jarak Em-Et dalam miosit jantung menghasilkan depolarisasi fase 0 yang lebih lambat dan kurang diperkuat, perbedaan potensial yang lebih sempit antara situs eksitasi dan pinggiran, dan penyebaran eksitasi yang lebih lambat, yang mengarah ke penurunan konduktivitas.
Kontraktilitas: Kontraktilitas kardiomiosit terkait dengan laju aliran Ca2+ ke dalam selama fase 2 dari potensial aksi. Pada hipokalaemia, [K+]e menurun dan efek penghambatannya pada repolarisasi fase 2 Ca2+ aliran ke dalam berkurang, dan repolarisasi fase 2 Ca2+ aliran ke dalam dipercepat, menghasilkan peningkatan yang lebih cepat dalam [Ca2+]i dan proses kopling eksitasi-kontraksi yang lebih kuat di miokardium, yang mengakibatkan peningkatan kontraktilitas. Namun, pada hipokalaemia yang parah atau kronis, kontraktilitas miokard berkurang karena defisiensi kalium intraseluler, yang memengaruhi metabolisme seluler dan menyebabkan kerusakan struktural pada miokardium.
(2) Perubahan elektrokardiogram (EKG).
(1) Penurunan konduksi dapat menyebabkan perpanjangan interval P-R EKG dan pelebaran gelombang kompleks QRS, yang masing-masing mencerminkan blok konduksi atrioventrikular dan intraventrikular.
(2) Percepatan fase 2 Ca2+ aliran ke dalam mendorong aliran keluar K+ sementara, menghasilkan repolarisasi yang dipercepat pada fase 2, yang tercermin dari depresi segmen S-T pada EKG.
(3) Aliran kalium fase 3 melambat dan memperpanjang repolarisasi fase 3, menghasilkan fase hiperaktivitas miokard yang berkepanjangan, menyebabkan perubahan EKG seperti gelombang T yang rendah, melebar, dan terbalik, gelombang U yang diucapkan, dan interval Q-T yang berkepanjangan.
Di antara perubahan EKG di atas, depresi segmen S-T dan adanya gelombang U yang berbeda setelah gelombang T adalah perubahan yang paling khas pada hipokalemia.
(3) Manifestasi aritmia pada hipokalaemia.
Pada hipokalaemia, rangsangan miokard meningkat, periode supernormal berkepanjangan dan autoregulasi titik mondar-mandir ektopik meningkat, sementara konduksi diperlambat oleh konduktivitas yang berkurang dan periode induksi efektif diperpendek, yang dapat dengan mudah menyebabkan eksitasi lipat. Oleh karena itu, hipokalaemia rentan terhadap denyut prematur, blok atrioventrikular, fibrilasi ventrikel dan aritmia jantung lainnya.
3. Efek pada keseimbangan asam-basa
Hipokalaemia dapat menyebabkan alkalosis dengan mekanisme berikut ini.
(1) Selain hipokalaemia yang disebabkan oleh distribusi kalium yang tidak normal, hipokalaemia menyebabkan asidosis intraseluler dan alkalosis ekstraseluler karena pertukaran K+-H+ intra dan ekstraseluler;
Ketika kalium darah berkurang, sel epitel intraseluler tubulus ginjal [K+ ] menurun, sekresi K+ menurun dan pertukaran H+ – Na+ meningkat. Pada saat yang sama, sekresi amonia oleh tubulus ginjal meningkat dan diekskresikan dengan H+ dalam bentuk NH4+ dalam urin; defisiensi kalium juga mengurangi reabsorpsi klorin oleh tubulus distal, menyebabkan defisiensi klorin dalam tubuh. Pada alkalosis yang disebabkan oleh hipokalemia, urin bersifat asam akibat peningkatan H+, yang berbeda dari urin alkali pada alkalosis umum, dan oleh karena itu disebut “urin asam paradoks”.
4. Efek pada pembuluh darah
Penurunan kalium darah dapat menyebabkan diastol langsung dari arteri kecil, dan juga dapat menyebabkan penurunan resistensi pembuluh darah perifer karena peningkatan vasodilator PGE. Oleh karena itu, pasien dengan hipokalaemia rentan terhadap gejala seperti pusing dan hipotensi.
5. Efek pada ginjal
Hipokalaemia kronis dapat menyebabkan penurunan aliran darah ginjal dan laju filtrasi glomerulus, serta perubahan struktural dan fungsional pada tubulus, seperti berkurangnya responsif terhadap ADH dan gangguan reabsorpsi NaCl di bagian tebal ascending dari loop meduler, yang mengakibatkan gangguan konsentrasi ginjal, poliuria, nokturia dan bahkan enuresis nefrogenik. Ada juga kemungkinan apa yang disebut “nefropati penipisan kalium”, dengan kerusakan histologis yang jelas pada tubulus ginjal dan fibrosis interstisial.
6. Aspek-aspek lain dari tubuh
Pada hipokalaemia, selain peningkatan glukosa darah akibat penurunan sekresi insulin, sintesis protein dalam sel jaringan berkurang. Tergantung pada tingkat pengurangan kalium darah, mungkin ada gejala sistem saraf pusat yang berbeda seperti ketidakmampuan mental, apatis, tidak responsif, mengantuk atau koma. Hal ini terkait dengan faktor-faktor seperti berkurangnya rangsangan sel saraf, gangguan metabolisme glukosa dan disfungsi pompa natrium membran sel.
(c) Prinsip-prinsip pencegahan dan pengobatan hipokalaemia
1 . Secara oral terlebih dahulu dan kemudian secara intravena
2.Lihat urin untuk suplementasi kalium
3. Kontrol jumlah dan kecepatan, injeksi intravena sangat dilarang.