高カリウム血症

腎機能低下は高カリウム血症の主な原因です。これは特に急性腎障害で顕著であり、糸球体濾過率と尿細管流量が著しく低下し、尿量が減少します。^{[ 14 ]}細胞破壊が増加する状況では、カリウムが細胞から放出され、腎臓で排泄されないため、カリウム値が劇的に上昇する可能性があります。慢性腎臓病では、アルドステロン反応性の低下と遠位尿細管におけるナトリウムと水の供給量の減少の結果として高カリウム血症が発生します。^{[ 15 ]}

レニン・アンジオテンシン系を阻害して尿排泄を妨げる薬剤は、高カリウム血症の最も一般的な原因の 1 つです。高カリウム血症を引き起こす可能性のある薬剤の例としては、 ACE 阻害薬、アンジオテンシン受容体拮抗薬^{[ 14 ]}、非選択的β 遮断薬、シクロスポリンやタクロリムスなどのカルシニューリン阻害薬免疫抑制剤^{[ 16 ]}などがあります。アミロリドやトリアムテレンなどのカリウム保持性利尿薬の場合、これらの薬剤は集合管の上皮ナトリウムチャネル (ENaC) を遮断し、尿中へのカリウム排泄を阻止します^{[ 15 ]} 。スピロノラクトンは、アルドステロンの作用を競合的に阻害することによって作用します。^{[ 14 ]}イブプロフェン、ナプロキセン、セレコキシブなどのNSAIDはプロスタグランジン合成を阻害し、レニンとアルドステロンの産生を減少させ、カリウムの保持を引き起こします。^{[ 17 ]}抗生物質トリメトプリムと抗寄生虫薬ペンタミジンはカリウム排泄を阻害し、これはアミロリドとトリアムテレンの作用機序と同様です。^{[ 18 ]}

鉱質コルチコイド（アルドステロン）欠乏症または抵抗性も高カリウム血症を引き起こす可能性があります。原発性副腎機能不全には、アジソン病^{[ 19 ]}および先天性副腎過形成症（CAH） （ 21αヒドロキシラーゼ、17αヒドロキシラーゼ、11βヒドロキシラーゼ、または3βデヒドロゲナーゼなどの酵素欠損を含む） ^{[ 20 ]}があります。

• IV型腎尿細管性アシドーシス（腎尿細管のアルドステロン抵抗性）
• ゴードン症候群（偽性低アルドステロン症II型）（「高カリウム血症を伴う家族性高血圧」）は、チアジド感受性Na-Cl共輸送体を含む塩輸送体の調節因子の欠陥によって引き起こされるまれな遺伝性疾患です。

代謝性アシドーシスは、細胞内の水素イオン濃度の上昇によりカリウムが置換され、カリウムイオンが細胞外に放出されて血流に入るため、高カリウム血症を引き起こす可能性があります。しかし、呼吸性アシドーシスや乳酸アシドーシスなどの有機性アシドーシスでは、血清カリウムへの影響ははるかに小さく、そのメカニズムは完全には解明されていません。^{[ 15 ]}

インスリン欠乏は、ホルモンであるインスリンが細胞へのカリウムの取り込みを増加させるため、高カリウム血症を引き起こす可能性があります。高血糖もまた、細胞外液の浸透圧を高め、細胞からの水の拡散を増加させ、カリウムが水とともに細胞外に移動するため、高カリウム血症の一因となります。インスリン欠乏、高血糖、および浸透圧の共存は、糖尿病性ケトアシドーシスに罹患した人によく見られます。糖尿病性ケトアシドーシス以外にも、オクトレオチド薬の使用や絶食など、インスリンレベルを低下させる他の原因も高カリウム血症を引き起こす可能性があります。横紋筋融解症、熱傷、または腫瘍崩壊症候群を含む急速な組織壊死の原因など、組織の破壊の増加は、細胞内カリウムの血液への放出を引き起こし、高カリウム血症を引き起こす可能性があります。^{[ 14 ] [ 15 ]}

β2アドレナリン作動薬はβ2受容体に作用してカリウムを細胞内に送り込みます。したがって、β遮断薬はβ2受容体を遮断することでカリウム値を上昇させることができます。ただし、他の併存疾患がない限り、カリウム値の上昇は顕著ではありません。血清カリウム値を上昇させる可能性のある薬剤の例としては、プロプラノロールやラベタロールなどの非選択的β遮断薬があります。メトプロロールなどのβ1選択的遮断薬は血清カリウム値を上昇させません。^{[ 15 ]}

運動は、細胞膜のカリウムチャネルの数を増やすことで、血流中にカリウムを放出させる可能性があります。カリウムの上昇の程度は運動の程度によって異なり、軽い運動では 0.3 meq/L、激しい運動では 2 meq/L までで、心電図の変化や乳酸アシドーシスを伴う場合と伴わない場合があります。ただし、ピーク時のカリウム値は事前の身体コンディショニングによって低下させることができ、カリウム値は通常、運動後数分で元に戻ります。^{[ 15 ]}アドレナリンとノルアドレナリンの高濃度は、β2 アドレナリン受容体に結合するため、心臓の電気生理学に対して保護効果があります。β2 アドレナリン受容体が活性化されると、細胞外のカリウム濃度が低下します。^{[ 21 ]}

高カリウム性周期性麻痺は、タンパク質SCN4Aの産生を調節する17q23に位置する遺伝子の変異を伴う常染色体優性遺伝疾患である。SCN4Aは骨格筋のナトリウムチャネルの重要な構成要素である。運動中、ナトリウムチャネルは通常開いてナトリウムが筋細胞に流入し、脱分極が起こる。しかし、高カリウム性周期性麻痺では、運動後にナトリウムチャネルが閉じるのが遅く、ナトリウムの過剰な流入とカリウムの細胞外への排出を引き起こす。^{[ 15 ] [ 22 ]}

高カリウム血症のまれな原因については、以下のように説明します。ジゴキシン中毒などの急性ジギタリス過剰摂取は、ナトリウム-カリウム-ATPaseポンプの阻害により高カリウム血症を引き起こす可能性があります^{[ 23 ] [ 15 ]} 。大量輸血は、特に乳幼児や糸球体濾過率（GFR、腎機能の指標）が低い患者では、保存中に赤血球からカリウムが漏出するため、高カリウム血症を引き起こす可能性があります^{[ 15 ]} 。熱傷、外傷、感染症、長期不動などの状態の人にサクシニルコリンを投与すると、特定の筋肉群ではなくアセチルコリン受容体が広範囲に活性化されるため、高カリウム血症を引き起こす可能性があります。アルギニン塩酸塩は、難治性代謝性アルカローシスの治療に使用されます。アルギニンイオンは細胞内に入り、カリウムを細胞外に置換し、高カリウム血症を引き起こします。シクロスポリン、タクロリムス、ジアゾキシド、ミノキシジルなどのカルシニューリン阻害薬は高カリウム血症を引き起こす可能性があります。^{[ 15 ]}ハコクラゲの毒も高カリウム血症を引き起こす可能性があります。^{[ 24 ]}

カリウムの過剰摂取は高カリウム血症の主な原因ではありません。腎機能が正常で、恒常性を変化させる薬剤がない場合、腎臓はカリウム濃度の上昇に反応して尿中へのカリウム排泄を増加させます。これはアルドステロンホルモンの分泌と腎尿細管内のカリウム分泌チャネル数の増加によって媒介されます。^{[ 15 ]}乳児の急性高カリウム血症は、体量が小さいにもかかわらず、カリウム塩やカリウム製剤の偶発的な摂取でもまれです。高カリウム血症は通常、低アルドステロン症や慢性腎臓病などの他の併存疾患がある場合に発症します。^{[ 15 ]}

偽性高カリウム血症は、測定されたカリウム値が偽って上昇した場合に発生します。^{[ 25 ]}採血中の機械的損傷により、血液サンプルの溶血により赤血球からカリウムが漏出することがあります。 ^{[ 25 ]}採血中に拳を握りしめると、採取される静脈血中のカリウム値が上昇することがあります。この差は最大で 1 mmol/L になることがあります。^{[ 26 ] [ 27 ]}このような差は、糸球体濾過率 (GFR; 腎機能の指標) が低い患者、IV 型腎尿細管性アシドーシス (RTA) の患者、または心腎リスクに対するエビデンスに基づいた薬剤 (RASi、MRA) を服用している患者にとって問題 (臨床的に重要な高カリウム血症の偽陽性結果) を引き起こします。北米の検査室で広く行われているこの方法は中止すべきです。血液サンプルの長期保存や輸送中の撹拌も、血清カリウム値を上昇させる赤血球溶解と関連しています。血小板濃度が凝固した血液サンプル（血清サンプル）で 500,000/μL を超えると、高カリウム血症が明らかになることがあります。凝固が起こると、カリウムが血小板から漏れ出します。慢性リンパ性白血病患者では、白血球数が多い（120,000/μL を超える）ため、赤血球の脆弱性が高まり、血液処理中に偽性高カリウム血症を引き起こします。この問題は、血清サンプルを処理することで回避できます。凝固形成により、処理中の溶血から細胞が保護されるためです。低温で保存された全血中の血清カリウムが増加する良性の状態である、家族性の偽性高カリウム血症も存在します。これは、赤血球のカリウム透過性の増加によるものです。^{[ 15 ]}

カリウムは細胞内で 最も豊富な陽イオンです。体内のカリウムの約98%は細胞内に存在し、残りは血液を含む細胞外液に存在します。膜電位は主に濃度勾配とカリウムに対する膜透過性によって維持され、 Na+/K+ポンプも一部寄与しています。カリウム勾配は、細胞膜電位の維持、細胞容積の恒常性、神経細胞における活動電位の伝達など、多くの生理学的プロセスにとって極めて重要です。^{[ 14 ]}

カリウムは消化管、腎臓、汗腺を通して体外に排出されます。腎臓では、カリウムの排出は受動的（糸球体を通して）であり、再吸収は近位尿細管とヘンレ係蹄の上行脚で能動的に行われます。遠位尿細管と集合管ではカリウムの能動的な排泄があり、どちらもアルドステロンによって制御されています。汗腺におけるカリウムの排出は腎臓と非常によく似ており、その排出もアルドステロンによって制御されています。^{[ 6 ]}

血清カリウムの調節は、摂取量、細胞内および細胞外コンパートメント間の適切な分布、および効果的な体内排泄の機能です。健康な人では、細胞による取り込みと腎臓からの排泄が患者の食事からのカリウム摂取量を自然に相殺するときに恒常性が維持されます。^{[ 28 ] [ 29 ]}腎機能が損なわれると、腎臓を介して血清カリウムを効果的に調節する体の能力が低下します。この機能の不足を補うために、結腸は適応反応の一部としてカリウム分泌を増加させます。しかし、結腸の代償機構が限界に達すると、血清カリウムは高いままになります。^{[ 30 ] [ 31 ]}

高カリウム血症は、カリウムの過剰産生（経口摂取、組織分解）または排泄不全によって発生します。排泄不全は、ホルモン性（アルドステロン欠乏症）または腎臓の排泄障害による場合があります。^{[ 32 ]}

細胞外カリウム濃度の上昇は、カリウムの平衡電位の上昇により、細胞の膜電位の脱分極を引き起こします。この脱分極は、一部の電位依存性ナトリウムチャネルを開きますが、同時に不活性化も増加させます。濃度変化による脱分極は緩慢であるため、それ自体では活動電位を発生させることはなく、代わりに順応を引き起こします。ある一定のカリウム濃度を超えると、脱分極はナトリウムチャネルを不活性化し、カリウムチャネルを開くため、細胞は不応期になります。これにより、神経筋系、心臓系、消化器系の器官系に障害が生じます。最も懸念されるのは心臓伝導障害であり、心室細動や異常に遅い心拍リズムを引き起こす可能性があります。^{[ 14 ]}

血清カリウムの正常値は一般的に3.5～5.3 mmol/Lであると考えられている。^{[ 3 ]} 5.5  mmol/Lを超える値は一般的に高カリウム血症を示し、3.5 mmol/L未満の値は低カリウム血症 を示す。^{[ 1 ] [ 3 ]}

軽度から中等度の高カリウム血症では、PR間隔の延長と尖ったT波の出現が見られることがあります。^{[ 14 ]}検査室での高カリウム血症を予測したり、高カリウム血症の状況下でより重篤な不整脈を予測したりするためのECGの測定特性（感度と特異度）は不明です。重度の高カリウム血症はQRS複合体の幅を広げ、ECG複合体は正弦波状に変化することがあります。^{[ 33 ]}カリウム濃度の上昇は、カリウムチャネルの一部に直接作用し、その活性を高め、膜の再分極を速めるようです。また、（前述のように）高カリウム血症は、多くのナトリウムチャネルを不活性化する全体的な膜脱分極を引き起こします。心臓活動電位の再分極が速くなるとT波がテント状になり、ナトリウムチャネルの不活性化によって心臓周囲の電気波の伝導が遅くなり、P波が小さくなり、QRS複合体の幅が広がります。カリウム電流の一部は、よく理解されていない理由で細胞外カリウム濃度に敏感です。細胞外カリウム濃度が上昇すると、カリウムコンダクタンスが増加し、一定期間に心筋細胞からより多くのカリウムが流出します。^{[ 34 ]}要約すると、高カリウム血症に関連する典型的な心電図変化は、次の進行で見られます。尖ったT波、QT間隔の短縮、PR間隔の延長、QRS持続時間の増加、そして最終的にはP波の消失とQRS複合体が正弦波になります。徐脈、接合部調律、およびQRS幅の拡大は、特に有害事象のリスク増加と関連しています^{[ 35 ]}

心電図変化が現れる血清カリウム濃度は、多少変動する。血清カリウム濃度が心臓電気生理に及ぼす影響を左右する要因は完全には解明されていないが、他の電解質濃度やカテコールアミン濃度が重要な役割を果たしている。

高カリウム血症において、心電図所見は信頼できる所見とは言えません。ある後向き研究では、盲検化された心臓専門医が、高カリウム血症の心電図90例のうち、尖ったT波を記録したのはわずか3例でした。尖ったT波の判定基準によって、高カリウム血症に対する尖ったT波の感度は0.18から0.52の範囲でした。

カルシウム（塩化カルシウムまたはグルコン酸カルシウム）は、正常な伝導速度を回復させることにより、高カリウム血症の心臓毒性を軽減します。従来の説明では、カルシウムが 閾値電位を上昇させ、高カリウム血症で上昇している閾値電位と静止膜電位の間の勾配を回復させると考えられていました。しかし、2024年の実験研究では、カルシウムは静止膜電位を回復させることなく心臓の伝導速度を回復させ、QRS複合体を正常化することがわかり、そのメカニズムは膜電位の安定化ではなく、L型カルシウムチャネル依存性の伝播に関係していることが示唆されました。 ^{[ 39 ]} これらの知見は、ECGの変化が再分極の変化（尖ったT波）だけではなく、伝導異常（QRS幅の拡大）を反映している場合にカルシウムが最も効果的であるという臨床観察のメカニズム的根拠を提供します。

10%塩化カルシウムの標準アンプルは10 mLで、カルシウム 6.8 mmolを含有しています。10%グルコン酸カルシウムの標準アンプルも10 mLですが、カルシウムは2.26 mmolしか含まれていません。臨床診療ガイドラインでは、典型的な高カリウム血症の心電図所見に対して6.8 mmolを投与することを推奨しています。^{[ 14 ]} これは10%塩化カルシウム10 mLまたは10%グルコン酸カルシウム30 mLに相当します。^{[ 14 ]}塩化カルシウムは濃度が高いですが、静脈に腐食性があるため、通常は中心静脈ラインを介して投与する必要があります。安定した患者の末梢静脈アクセスにはグルコン酸カルシウムが推奨されます。^{[ 14 ]}血行動態が不安定な患者または心停止の場合、中心静脈アクセスがすぐに利用できない場合は、大きな末梢静脈を介して塩化カルシウムを投与しても問題ありません。^{[ 40 ]}作用発現は1～3分以内で、約30～60分持続します。^{[ 14 ]}治療の目標は心電図を正常化することであり、数分以内に心電図が改善しない場合は投与を繰り返すことができる。^{[ 14 ]}      

歴史的に、動物モデルや細胞内カルシウム濃度の上昇が不可逆的な心筋収縮を引き起こす可能性があるという理論的な懸念（「石の心臓」仮説）に基づき、ジゴキシン中毒におけるカルシウム投与を推奨しないガイドラインがいくつか存在した。ジゴキシン中毒患者159人を対象とした後向きコホート研究では、静脈内カルシウム投与後1時間以内に生命を脅かす不整脈は認められず、カルシウム投与群と非投与群の死亡率は同程度であった。^{[ 41 ]}当初の懸念の根拠となった動物モデルでは、臨床的に達成される濃度よりもかなり高い血清カルシウム濃度が用いられていた。ジゴキシン中毒が確定した場合、現在のガイドラインでは、高カリウム血症の治療には、 入手可能な場合はジゴキシン特異的抗体断片（Fab）を第一に用い、Fabがすぐに利用できない場合は生命を脅かす心電図変化に対してカルシウムを温存することを推奨している。

いくつかの医療処置では、カリウムイオンを血流から細胞内区画に移動させることで、合併症のリスクを軽減します。これらの処置の効果は一時的なものですが、カリウムが体から除去されるまでの間、一時的に問題を緩和することができます。^{[ 42 ]}

• インスリン（例えば、血糖値が低くなりすぎないように、50%ブドウ糖50mLとともにレギュラーインスリン10単位を静脈注射する）は、ナトリウム-カリウムATPaseの活性増加に伴ってカリウムイオンを細胞内に移動させる。^{[ 43 ]}その効果は数時間持続するため、カリウム濃度をより永続的に抑制するための他の対策を講じながら、インスリンを繰り返す必要がある場合がある。インスリン投与後の低血糖を防ぐために、通常は適切な量のブドウ糖とともにインスリンが投与されるが、特に急性または慢性の腎機能障害の状況では低血糖は依然として一般的であり^{[ 44 ]}、これを特定するために投与後に毛細血管血糖値を定期的に測定する必要がある。
• サルブタモール（アルブテロール）はβ2_選択的カテコールアミンであり、ネブライザーで投与されます（例：10～ 20mg）。この薬剤は、K ⁺の細胞内への移動を促進することで血中K+濃度を低下させ、30分以内に効果が現れます。^{[ 43 ]}カリウム低下効果を最大にするには20mgの使用が推奨されます が、頻脈または虚血性心疾患のある患者には低用量を使用してください。12～40%の患者は、特にβ遮断薬を服用している場合、理由は不明ですがサルブタモール療法に反応しないため、単剤療法として使用すべきではありません。^{[ 45 ]}
• 代謝性アシドーシスであると考えられる場合は、上記の処置と併せて重炭酸ナトリウムを使用することもできますが、^{[ 3 ]}効果が出るまでに時間がかかり、その使用には議論があります。

重症例では血液透析が必要であり、これは体からカリウムを除去する最も迅速な方法である。^{[ 43 ]}これらは通常、一時的な措置が実施されている間に根本原因を迅速に修正できない場合、またはこれらの措置に反応がない場合に使用される。

ループ利尿薬（フロセミド、ブメタニド、トラセミド）およびチアジド系利尿薬（例：クロルタリドン、ヒドロクロロチアジド、またはクロロチアジド）は、腎機能が正常な人において腎臓からのカリウム排泄を増加させる可能性がある。^{[ 43 ]}

カリウムは消化管内の多くの物質と結合することができます。^{[ 46 ] [ 29 ]}ポリスチレンスルホン酸ナトリウム（カイエキサレート）は数十年前からこの用途で承認されており、経口または直腸投与が可能です。^{[ 43 ]}ソルビトールと併用したポリスチレンスルホン酸ナトリウムはまれではありますが、結腸壊死との関連性が確実視されており、この併用は現在では使用されていません。^{[ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]}

パチロマーは経口投与され、消化管内の遊離カリウムイオンに結合し、カルシウムイオンを放出して交換することで作用し、血流への吸収に利用できるカリウムの量を減らし、糞便を介して失われる量を増やします。^{[ 14 ] [ 50 ]}最終的な効果は、血清中のカリウムレベルの低下です。^{[ 14 ]}

ジルコニウムシクロケイ酸ナトリウムは、消化管内でナトリウムイオンと水素イオンと交換してカリウムと結合する薬剤です。 ^{[ 14 ]}効果の発現は1～6時間です。^{[ 51 ]}経口投与されます。^{[ 51 ]}