低カリウム血症とは.血清カリウム濃度が<3.5mmol/Lである病態生理学的状態をいい.カリウム欠乏症とは.体内から総カリウムが失われた状態をいいます。 後者は低カリウム血症の主な原因である。 逆に言えば.カリウムが欠乏していても.細胞内から細胞外.あるいは血中濃度へのカリウムの移動により.血中カリウム濃度を正常に維持したり.あるいは増加させたりすることができる。
I. 病因と病態
(a) カリウムの生理的代謝と機能
成人の場合.1日のカリウム必要量は約3〜4g（75〜100mmol）。カリウムの5％は汗と唾液から.10％は糞便から.85％は尿から排泄されます。 糸球体濾液中のカリウムのほぼ全量が近位尿細管で再吸収され.尿中に排泄されたカリウムは主にアルドステロンの調節を受けて遠位尿細管から再分泌される。 腎臓はナトリウムの保持機能は優れているが.カリウムの保持機能は有効でない。カリウムを摂取しなくても.1日に30〜50mmolのカリウムを排泄するため.カリウムの摂取量.遠位尿細管ナトリウム濃度.血漿アルドステロンやコルチゾールの濃度はすべて腎臓からのカリウムの排泄に影響を及ぼす。 細胞内のカリウムは.細胞膜のナトリウムポンプにより.細胞外液の30〜50倍に達する。 カリウムの主な生理的役割には.正常な細胞代謝の維持.細胞内容積.イオン.浸透圧.酸塩基平衡の維持.細胞膜ストレスの維持.正常な心筋機能などがあります。 カリウム代謝の障害.特に低カリウム血症は.臨床の場で非常によく見られます。 生理学的にカリウム代謝を調節する因子を理解することは.低カリウム血症の原因究明に役立ちます。
(ii) 病因と病態
1.カリウム欠乏性低カリウム血症
全身のカリウム濃度.細胞内カリウム濃度.血清カリウム濃度の低下を特徴とし.基本的にはカリウム欠乏症である。
(1) カリウムの摂取不足：長期の絶食.昏睡.消化管閉塞.神経性食欲不振.偏食などにより.カリウムの摂取が不足することがあります。 カリウムはあらゆる食品に普通に含まれており.絶食などの例外的な場合を除き.摂取不足による低カリウム血症は一般にまれである。 陽イオン生成における腎臓の役割は.主にナトリウムとカリウムの保存であり.カリウムの保存に関する体内のメカニズムは.ナトリウムの保存に関するメカニズムに比べてはるかに未発達である。 カリウムの摂取がない場合でも尿中カリウムは排泄されるが.尿中カリウム排泄量が1日5〜10mmol程度の最小値まで低下するには数日かかる。低カリウム血症は.1日のカリウム摂取量が3g未満で2週間以上続く場合にのみ発生する。
(2) 消化管からのカリウム排泄量の増加：消化液にはカリウムが多く含まれるため.胃液には14mmol/L.腸液には6.2〜7.2mmol/L含まれます。長期にわたる大量の嘔吐.下痢.消化管からの排液や瘻孔は.消化管からのカリウムの喪失を引き起こします。 腫瘍細胞から血管作動性腸ペプチドが過剰に分泌される膵神経鞘腫や.慢性下痢を特徴とする結腸・直腸の大型腫瘍である脈絡膜腺腫など.稀な疾患では消化液の喪失によりカリウムが失われることがある。 消化管を介したカリウムの損失は.臨床疾患において一般的な原因である。
(3) カリウムの腎排泄量の増加：腎疾患.副腎皮質ホルモンの作用異常.薬剤によるカリウムの尿中排泄量の増加などがこれにあたる。
1) 腎疾患 多尿を伴う急性腎不全.尿細管性アシドーシス.家族性原発性カリウム喪失性腎炎.尿路閉塞解除後の利尿.リドル症候群.ファンコニ症候群などで尿細管病変に伴うカリウムの再吸収障害により尿中カリウムの排泄が増加します。
2）副腎皮質刺激ホルモンの増加
(1) アルドステロンの増加：プロアルドステロン症.バーター症候群.レニノーマ.腎動脈狭窄症などの原発性または二次性アルドステロン症では.アルドステロンが腎尿細管上皮の塩コルチコステロイド受容体に作用してナトリウム再吸収を促進するとともにカリウムの再吸収を抑え.尿中カリウムの排泄量を増加させる。
(ii) 17-α水酸化酵素欠損によるデオキシコルチコステロンの産生亢進や甘草の摂取量増加など.アルドステロン様物質の産生亢進や摂取により.アルドステロン症の症状が出ることがある。
(iii) クッシング症候群や異所性副腎皮質刺激ホルモン（ACTH）分泌症候群など.グルココルチコイドも弱い塩分コルチコステロイド活性を持つため.グルココルチコイドの分泌が増加する。 また.外傷.手術.感染症.低酸素症は.ストレスによる副腎グルココルチコイドの過剰分泌により.尿中カリウムの排泄を増加させることがあります。
3) 薬物：フロセミド.ブメタニド.ヒドロクロロチアジド.アセタゾラミドなどのカリウム排出性利尿薬.マンニトール.ソルビトール.高張糖液などの浸透圧利尿薬.高血糖状態.ナトリウム過剰補給により尿細管のカリウム・ナトリウム交換によりカリウムの排泄が増加.ペンイシリン.ゲンタマイシン.カルベニシン.ポリミキシンBなどの特定の抗生物質は.腎尿細管の上皮内の電位差が変わるためと考えられる。 は.カリウムの排泄を促進する。 低カリウム血症の最も一般的な原因は.腎性カリウムの喪失である。
(4) その他：体液にも多量のカリウムイオンが含まれているため.大量熱傷.腹水の排出.腹膜透析.不適切な血液透析など。
2.転移性低カリウム血症
細胞外のカリウムが細胞内に移行する結果.体内の総カリウム量は正常で.細胞内カリウムが増加し.血清カリウム濃度が低下するのが特徴である。
(1) 代謝性または呼吸性アルカローシスとアシドーシスからの回復：一般にpHが0.1上昇するごとに血中カリウムは約0.7mmol/L減少する。呼吸性アルカローシスは血中カリウムへの影響が少ないが.代謝性アルカローシスでは細胞外液のH+濃度が低下して細胞内H+が放出され.細胞外液中のK+は細胞に入り.カリウムの分布異常が発生する。 また.アルカローシスでは腎尿細管上皮細胞のH+の排泄が少なくなるため.H+とNa+の交換が減少し.Na+とK+の交換が促進されて.尿中カリウムの排泄量が増加します。
(2）大量のブドウ糖液の使用：大量のブドウ糖液の点滴.特にインスリンを同時に投与した場合.低カリウム血症になることがある。 インスリンは細胞のグリコーゲン合成を促進し.それにはカリウムが必要で.血漿カリウムはグルコースと一緒に細胞に入ってグリコーゲン合成を行う。 また.インスリンは骨格筋細胞膜のNa+-K+-ATPaseを直接刺激し.筋細胞からのNa+排泄の増加と筋細胞への細胞外K+進入を増加させると考えられます。
(3)周期性麻痺：家族性周期性麻痺.周期性麻痺を伴う甲状腺機能亢進症.特発性周期性麻痺など。 病因は不明であるが.一般的には.β交感神経の過剰な興奮や.カリウムチャネル活性に異常をきたす遺伝的変異により.細胞内外のカリウムイオン濃度の変動が関与していると考えられている。
(4) 急性ストレス：脳挫傷.心肺蘇生.振戦せん妄.急性虚血性心疾患後などでは.アドレナリンの分泌が増加し.カリウムの細胞への侵入を促進することがあります。
(5) 綿実油・塩化バリウム中毒：バリウム中毒では.細胞膜上のNa+-K+-ATPaseが連続的に活性化し.細胞外液のカリウムが連続的に細胞内に入り.一方でカリウムが細胞外に出るための孔が特異的にふさがれて.低カリウム血症となります。 綿実油には低カリウム血症の発症に関連する綿花フェノールが含まれています。
(6) 葉酸とビタミンB12による貧血治療：新生児赤血球によるカリウムの利用が増加するため.低カリウム血症になることがある。
(7) 低温保存した洗浄赤血球の反復投入と低体温：赤血球は低温保存中に約50％のカリウムを失うため.体内に投入後.細胞外のカリウムが急速に入り込み.細胞外低カリウム血症を引き起こす。 低体温のため.カリウムが細胞に入り込む。
3.希釈性低カリウム血症
細胞外液貯留により血中カリウム濃度が相対的に低下し.全身のカリウム量と細胞内カリウム量が正常であることが特徴である。 過剰な水分や水中毒.あるいは適時のカリウム補給を行わずに過度かつ急激な水分補給を行った場合に見られる。
II. 診断の考え方
低カリウム血症は.主に生化学検査によって診断されます。 意識があっても四肢の麻痺がある場合は.低カリウム血症に注意する必要があります。 これらの症状がなくとも.カリウムが失われる原因がある場合は.速やかに血中カリウム濃度を測定する必要があります。 血中カリウムの測定結果を待って.心電図検査が診断に役立ちます。
(i) 病歴をとる
1.カリウムが失われるあらゆる原因
摂取量の不足.嘔吐.下痢.投薬.バセドウ病などの内分泌疾患.関連する家族歴があるかどうかを調べる。
2.低カリウム血症の症状について
四肢の麻痺.動悸.腹部膨満感.夜間頻尿の増加などの症状。
3.併発する病気の症状について
暑がりで汗っかき.食欲不振.下痢.だるさ.イライラ.動悸などの症状がある場合は.甲状腺機能検査を行って甲状腺機能亢進症であるかどうかを判断する必要があります。 高血圧がある場合は.アルドステロン症を考慮する必要があります。
(ii) 身体検査
低カリウム血症そのものによる筋力低下や不整脈に加えて.特異的な臨床症状の有無にも注意が必要である。 例えば.求心性肥満.紫色の皮膚縞.高血圧はコルチゾル症を示唆している。 心拍数が早く.甲状腺が大きく.眼球が突出している場合は.バセドウ病が疑われます。 副腎水酸化酵素欠損症は.二次性徴がない場合に考慮する必要があります。
(iii) 付帯的調査
詳細な病歴と身体検査は.必要な検査の的を絞るのに役立ちます。
1.血清カリウム・塩化ナトリウム測定
血清カリウムは低カリウム血症の患者では＜3.5mmol/Lであり.カリウムが欠乏しているアシドーシスや脱水症の患者では低くならないことがある。 高ナトリウム血症や高血中ナトリウムは.アルドステロン症やクッシング症候群と関連していることが多い。 腎尿細管性アシドーシスは高クロル血症を示すことがある。
2.尿中カリウムの測定
測定方法は以下の3種類です。 最後の評価方法は.シンプルで簡単に行え.低カリウム血症の原因を特定するのに重要な方法です。
(1) 24時間尿中カリウム排泄量：血中カリウムが3.5mmol/L以下のとき.尿中カリウムが25mmol/24h以上であれば.腎性カリウムの喪失を示唆する。
(2) 尿中カリウム濃度：血中カリウムが3.5mmol/L以下のときに尿中カリウムが20mmol/L以上残っていれば.腎性カリウム喪失の可能性が高いが.特にナトリウム取り込み量の少ない患者やカリウム除去利尿薬を使用したばかりの患者では20mmol/L以下でも完全に腎性カリウム喪失を否定することはできない。
(3) 無作為尿中の尿中カリウム/尿中ミオヘパシー比（K/C）：比が1.5（mmol/mmol）未満または15mmol/g未満の場合.カリウムの非腎喪失を示唆し.カリウムの摂取減少.カリウムの消化管喪失またはカリウムの細胞内移動の可能性が高くなります。
3.定期的な尿検査
遠位尿細管性アシドーシスやアルドステロン症では.尿pHはアルカリ性または中性であることが多い。 重度の近位尿細管性アシドーシスでは.尿pHが5.5以下になり.尿糖やアミノ酸も陽性になることがあります。 カリウム喪失性腎症では.蛋白尿や尿細管性尿を認めることがある。
4.血液pHの測定
単純な低カリウム血症の患者では.血液のpHはしばしば上昇するか正常である。 アルドステロン症.アルドステロン様物質またはグルココルチコイドの産生または摂取の増加.激しい嘔吐などの状態では.しばしば代謝性アルカローシスが認められる。 しかし.腎尿細管性アシドーシス.重症下痢.糖尿病性ケトアシドーシスなどでは.低カリウム血症を伴う代謝性アシドーシスがしばしば見られる。 遠位尿細管性アシドーシスでは.血液のpHが低下し.尿のpHが上昇することが多い。
5.血中カルシウム.リン.マグネシウムの測定
低カリウム血症は.低カルシウム血症や低マグネシウム血症によって悪化することがある。ファンコニ症候群は.しばしば顕著な低リン酸血症を伴い.高カルシウム血症を伴うこともある。
6.血漿中レニン活性及びアルドステロンの測定
血漿アルドステロン値が上昇し.レニン活性が低下している患者は.原発性アルドステロン症であると考える必要がある。 両方が上昇している場合は.腎動脈狭窄症やレニノーマなどの二次性アルドステロン症を考慮する必要があります。 両者の減少は.17-α水酸化酵素の欠乏やグリチルリチン酸の摂取量の増加によるものと思われます。 血漿アルドステロン（ng/dl）/血漿レニン活性（ng/ml/h）比の増加は.通常.自律神経系アルドステロン分泌の最も早い指標と考えられている。 原発性アルドステロン症のスクリーニング指標として.比率が20以上で血漿アルドステロン値が15ng/dl以上の場合.原発性アルドステロン症の可能性を強く示唆し.さらなる調査が必要であるとしている。
7）甲状腺刺激ホルモン（TSH）.T3.T4の測定
血中T3.T4値の上昇とTSHの低下は.原発性甲状腺機能亢進症の診断になることがあります。
8.血中ACTHおよびコルチゾールの測定
血中コルチゾール濃度の上昇は.クッシング症候群を示唆するものである。 血中ACTH値からコルチゾール増加の原因をさらに分析する。
9.心電図
初期の低カリウム血症では.心電図はT波の拡大と平坦化.次いでU波.重症の低カリウム血症では逆T波とSTセグメントの減少を示します。 心電図の変化は臨床症状より早く.信頼性が高いことが多い。 心電図の変化は.低カリウム血症の証拠として用いることができる。
鑑別診断
(i) 原発性アルドステロン症
副腎皮質過形成.腺腫.腺癌からアルドステロンが過剰に分泌されることにより.非レニン-アンジオテンシン依存性の塩分副腎皮質ホルモンが分泌され.体内にナトリウムを保持しカリウムを排泄し.体液量を膨張させてレニン-アンジオテンシン系を抑制する疾患である。 臨床症状としては.多尿.夜間頻尿.口渇.過飲.筋力低下または周期性麻痺.高血圧.低カリウム血症.高ナトリウム血症.アルカリ尿.血漿アルドステロン濃度上昇.血漿レニン活性低下.血漿アルドステロン（ng/dl）/血漿レニン活性（ng/ml）比20以上などがよくみられます。 びまん性肥大。
(ii) 二次性アルドステロン症
1.レニノーマ
この疾患は通常.若年者に見られ.重度の高血圧.低カリウム血症.血漿レニン活性およびアルドステロン濃度の上昇を特徴とする。
2.様々な原因による腎虚血
悪性高血圧.腎動脈狭窄.腎萎縮は.腎臓への血液供給不足を招き.血漿レニン活性やアルドステロン濃度を上昇させる。 患者はしばしば重篤な高血圧を呈し.一部は低カリウム血症を示し.しばしば高窒素血症や尿毒症を伴う。
(iii) クッシング症候群
クッシング症候群は.クッシング病や異所性ACTH症候群など様々な病因により.副腎からグルココルチコイドが過剰に分泌されることで発症します。 主な症状は求心性肥満.満月様顔貌.多血症.紫斑.にきび.男性化で.高血圧.低カリウム性アルカローシス.概日リズムのない血中コルチゾール濃度の上昇.低用量デキサメタゾン抑制試験による非抑制.血中ACTH濃度の上昇（ACTH依存性）と低下（非ACTH依存性）が調べられることがあります。 画像診断では.副腎部位の占拠性病変や両側のびまん性腫大を認めます。
(先天性副腎過形成症
本疾患は.より一般的な常染色体劣性遺伝性疾患の一つであり.副腎皮質ホルモンの合成に必要な酵素の先天的な欠陥に起因するものです。 11-β-水酸化酵素.17α-水酸化酵素のいずれの欠損も.11-デオキシコルチコステロンなどの塩類副腎皮質ホルモンの過剰産生を引き起こす。このとき.アルドステロン産生は増加しないものの.前者はナトリウム保持やカリウムの排泄にも関わるため.患者はしばしば高血圧.高ナトリウム血症.低カリウム血症を示すことがある。 同時に.副腎のアンドロゲンの産生が増加または減少し.女性の男性化.男性の偽性思春期.男性の女性化.女性の原発性無月経を示すこともあります。 このような患者の性的分化の異常は.病因として重要な意味を持っている。
(v) リドル症候群
ナトリウムチャネルの異常を伴う常染色体優性遺伝の腎尿細管上皮細胞機能障害で.遠位尿細管でのナトリウム再吸収が亢進している。 高血圧.低カリウム血症.レニンの抑制.血中アルドステロンの低下を呈し.スピロノラクトンによる治療が有効でない。 アミロライドやアミノプテリンなど.ナトリウムの再吸収を阻害し.腎尿細管上皮からカリウムを排泄する薬剤は.低カリウム血症を改善し.血圧を低下させることが可能です。
(vi) 表在性塩類副腎皮質ホルモン過剰症候群
これは先天性の11β-ヒドロキシステロイドデヒドロゲナーゼの欠損により.コルチゾールのコルチコトロピンへの変換が妨げられ.そのクリアランスが遅くなり.塩コルチコステロイド受容体が活性化し.重度の高血圧.低カリウム性アルカローシス.尿中17-ヒドロキシおよびフリーコルチゾール排泄量の減少.尿中コルチコトロピン代謝物/コルチゾール代謝物比の減少として現れます。 しかし.血漿コルチゾールは1日の分泌量も減少しているため.正常です。 小児および若年者に多く見られる。 スピロノラクトンやデキサメタゾンによる治療が有効な場合があります。
(七 バルター症候群
先天性型は遺伝子が関係しており.後天性型は慢性腎臓病で多く見られます。 本疾患の患者の糸球体頭頂部には.顆粒球性の過形成が認められる。 ギテルマン症候群は.低尿酸カルシウムと低血中マグネシウムを伴うバルター症候群とも呼ばれるバルター症候群の変種である。 前者は常染色体劣性遺伝の腎尿細管疾患で.臨床的には低血中カリウム.低血中マグネシウム.低尿中カルシウム.代謝性アルカローシス.高レニン.高アルドステロンを特徴とし.血圧は正常である。 尿中カルシウム／尿中クレアチニン比（尿中カルシウム／尿中クレアチニン）は0.2以下であるが.バーター症候群の患者では尿中カルシウム／クレアチニン＞0.2である。ギテルマン症候群の患者の100％は.血中マグネシウムが低く.尿中マグネシウムが増加する。
(ix) 腎尿細管性アシドーシス
4つのタイプがあり.そのうち? 型（遠位尿細管性アシドーシス）.Π型（近位尿細管性アシドーシス）では.低カリウム血症.代謝性アシドーシス.アルカリ尿（後者は重症例では酸性の場合もある）が多く.腎機能は正常で血漿レニン活性.アルドステロン値は正常である。