effets de L’état acido-basique sur la Distribution interne du K+
la majeure partie de la teneur en K+ du corps réside dans l’espace intracellulaire du muscle squelettique.2 la Figure 2 présente un aperçu des voies de transport ionique qui interviennent directement ou indirectement dans les déplacements de K+ entre les cellules musculaires et l’espace extracellulaire en réponse aux changements acido-basiques.
de multiples voies de transport d’ions affectent directement ou indirectement le flux net de K+ dans les cellules musculaires squelettiques.,
la contraction musculaire est déclenchée par des potentiels d’action impliquant une entrée de Na+ dépolarisante à travers les canaux Na+ suivie d’une repolarisation membranaire médiée par un efflux de K+ à travers les canaux K+. Les canaux Cl jouent un rôle important dans la stabilisation du potentiel membranaire et contribuent à la repolarisation après les potentiels d’action. Les gradients électrochimiques de Na+ et de K+ sont restaurés par extrusion active de Na+ et absorption de K+ par la Na+,K+-ATPase.5 en conséquence, la teneur en ions des cellules est déterminée par l’équilibre entre la pompe et les voies de fuite pour Na+ et K+.,
cependant, les cellules musculaires ont des voies supplémentaires régulant l’homéostasie du pH intracellulaire qui peuvent affecter indirectement L’équilibre Na+ et K+ cellulaire.6 quantitativement, la voie la plus importante régulant le pH intracellulaire dans le muscle squelettique est l’échange Na+-H+ 7,comme le montre la Figure 2. L’échange Na+-H + dans le muscle squelettique dépend fortement du pH intracellulaire, avec une activation marquée par l’acidité intracellulaire et une inhibition par l’alcalinité.8 L’activité de cette voie en réponse aux perturbations acido-basiques affecte fortement la charge intracellulaire en Na+.,7 l’isoforme de l’échangeur Na + – H + NHE1 est exprimée dans le muscle squelettique et explique vraisemblablement la plupart de L’activité D’échange Na+-H+ dans ce tissu.9
une composante moindre de la régulation du pH intracellulaire dans le muscle squelettique dépend du HCO3, en raison de L’échange de Cl H HCO37,également illustré à la Figure 2. De plus, les isoformes du Cotransporteur Na+-bicarbonate, NBCe1 et NBCe2, sont exprimées dans le muscle,ce qui soulève la possibilité que le Cotransport Na+-HCO3− contribue à la régulation intracellulaire du ph10, comme l’indique également la Figure 2., Une autre voie d’importance potentielle pour l’homéostasie acide-base cellulaire est le cotransport de monocarboxylate qui Médie le flux couplé de H + avec des anions organiques tels que le lactate (Figure 2). Les cotransporteurs de MONOCARBOXYLATE, MCT1 et MCT4, sont exprimés dans le muscle squelettique.11 dans des conditions telles que l’acidose lactique, cette voie médiera l’afflux de H+ et de lactate, entraînant une diminution du pH intracellulaire. des voies de cotransport cation-chlorure sont également présentes. L’Expression des cotransporteurs K+-Cl KCC1, KCC3 et KCC4, ainsi que du Cotransporteur Na+-K+-Cl NKCC1, a été détectée dans le muscle squelettique.,12-17 L’Interaction du K + − Cl-cotransport avec le transport acide-base sera discutée plus loin.
Les effets aigus des perturbations acido-basiques sur la redistribution du K+ sont connus depuis longtemps.1,4 en général, l’acidose métabolique avec acidémie provoque un déplacement net de K + de l’espace intracellulaire vers l’espace extracellulaire. Inversement, l’absorption cellulaire nette de K+ est observée dans l’alcalose métabolique avec alcalémie., Les effets directionnels de l’acidémie et de l’alcalémie sur la redistribution du K+ sont similaires dans les troubles respiratoires acido-basiques que dans les troubles métaboliques4,mais les effets des troubles respiratoires sur la redistribution du K+ ont tendance à être plus faibles que les troubles métaboliques acido-basiques.4
comment expliquer ces effets des perturbations acido-basiques sur la redistribution du K+ en termes de mécanismes de transport cellulaire sous-jacents? L’effet général de l’acidémie sur la perte de K + des cellules est souvent attribué à l’échange membranaire de K+-H+., Cependant, l’échange K+-H+ directement couplé n’est pas détecté dans le muscle squelettique.7 néanmoins, la réduction du pH extracellulaire entraîne une perte nette de K+ même du muscle isolé18, 19, ce qui indique que ce phénomène est au moins en partie intrinsèque au muscle et indépendant des changements dans le milieu hormonal qui pourraient se produire in vivo. Qu’est-ce qui explique alors l’échange apparent K+ – H+?
comme illustré à la Figure 3, les multiples voies de transport acide-base mentionnées ci-dessus peuvent donner lieu à un échange K+ – H+ apparent., Dans le cas de la voie régulatrice prédominante du pH, l’échange Na+-H+, Na+ qui entre par cette voie doit être extrudé par la Na+,K+-ATPase (Figure 3A). En conséquence,l’absorption de K+ par la Na+, K+-ATPase sera plus grande lorsque L’activité D’échange de Na+-H+ est stimulée et sera diminuée lorsque le taux d’échange de Na+-H+ est réduit. Dans le cas d’acidose avec acidémie, la baisse du pH extracellulaire entraînerait une inhibition du taux d’échange Na+-H+, conduisant à l’accumulation de H+ intracellulaire et à une diminution du Na+intracellulaire., Ce dernier entraînerait une réduction de L’activité Na+,K+-ATPase, conduisant à une diminution de l’absorption cellulaire active de K+ pour contrer l’efflux passif de K+ à travers les canaux K+.20 le résultat final serait comme si H + était entré dans la cellule en échange de K+.
de même, comme illustré à la Figure 3b, Na+-HCO3− cotransport fonctionnant en parallèle avec Na+,K+-ATPase peut entraîner K+-HCO3− cotransport, ce qui équivaut à l’échange K+-H+., Par exemple, dans le cas d’acidose métabolique avec acidémie, la chute du HCO3− extracellulaire entraîne une inhibition du taux de Cotransport de Na+-bicarbonate vers l’intérieur,entraînant une chute du Na+ intracellulaire et une réduction de L’activité Na+, K+-ATPase. Une activité Na+,K+-ATPase plus faible entraînerait une perte nette de K + cellulaire. Encore une fois, le résultat serait comme si H+ était entré dans la cellule en échange de K+.
enfin, l’échange Cl–HCO3 peut également contribuer à l’échange K+-H+ apparent s’il fonctionne en parallèle avec le cotransport K+-Cl, comme le montre la Figure 3C., L’acidose métabolique avec une baisse de HCO3-extracellulaire augmenterait le mouvement vers l’intérieur de Cl− par échange Cl–HCO3−. L’augmentation résultante du Cl-intracellulaire favoriserait alors l’efflux de K + par le cotransport de K + – Cl. Le résultat net serait K + efflux avec HCO3 -, qui est un processus équivalent à l’échange de K+ intracellulaire pour H+extracellulaire.
Une observation frappante a été que l’acidose métabolique causée par l’acide minéral (hyperchlorémique, acidose nongap) provoque un déplacement beaucoup plus important de K+ dans le liquide extracellulaire que l’acidose organique (acidose lactique).,21 l’effet de l’acide chlorhydrique mais pas des acides organiques pour libérer du K+ dans l’espace extracellulaire a été observé en utilisant des préparations musculaires isolées, indiquant que ce phénomène peut se produire indépendamment des facteurs systémiques.22 dans le cas d’une acidémie causée par une acidose organique comme l’acidose lactique, il y aurait à nouveau l’effet d’un pH extracellulaire bas et de L’HCO3− tendant à inhiber L’échange Na+-H+ et le Cotransport Na+-bicarbonate., Ceci est illustré pour le cas de L’échange Na+-H+ dans la Figure 4, mais contrairement à la situation de l’acidose hyperchlorémique, il y aurait également un fort flux vers l’intérieur de lactate et H+ à travers le transporteur monocarboxylate, entraînant une chute plus importante du pH intracellulaire et de HCO3−. La diminution du pH intracellulaire et du HCO3− aurait tendance à stimuler L’entrée de Na+ par l’échange de Na+-H+ et le Cotransport de Na+-HCO3, stimulant L’activité de Na+,K+− ATPase. L’effet net serait de stimuler l’absorption cellulaire nette de K+.,
Les effets opposés du pH extracellulaire et intracellulaire modifient l’influence de l’acidose organique sur le K+plasmatique.
ainsi, comme illustré à la Figure 4, on prévoit que l’acidose extracellulaire et intracellulaire aura des effets opposés sur la distribution du K+ en raison de leurs effets différents sur la charge cellulaire en Na+. Pendant l’acidose organique, il y aura une acidification cellulaire et une entrée de Na+ plus importantes que pendant l’acidose hyperchlorémique, entraînant une activité Na+,K+-ATPase plus élevée par rapport à l’acidose hyperchlorémique., Cependant, dans plusieurs tissus,L’activité Na+, K+-ATPase est affectée par le pH intracellulaire, avec une activité réduite lorsque le pH intracellulaire est inférieur à la normale.23-25 pour que l’acidification intracellulaire stimule l’absorption nette de K+, il faudrait que l’effet d’un faible pH intracellulaire pour inhiber L’activité de la Na+,K+-ATPase soit moins significatif que l’effet d’une charge intracellulaire de Na+ pour stimuler l’activité de la pompe.,
Les mécanismes acido-basiques illustrés aux Figures 2 et 33 fournissent également une explication possible de l’observation selon laquelle le bicarbonate peut affecter la redistribution du K+ indépendamment de l’effet du pH extracellulaire.26,27 L’entrée du Na+ par le Cotransport du Na+-HCO3− serait améliorée chaque fois que le HCO3− extracellulaire est augmenté, ce qui entraînerait une augmentation de l’absorption du Na+ cellulaire, une stimulation de L’activité de la Na+,De La K+-ATPase et une absorption nette du K+ cellulaire (Figure 3b). Inversement, l’inhibition du Na + – HCO3-cotransport lorsque le HCO3 extracellulaire est réduit conduit à une perte nette de la cellule K+., De manière analogue, le taux D’entrée de Cl par échange de CL–HCO3 serait plus élevé lorsque le HCO3 extracellulaire-est réduit, augmentant le Cl-cellulaire et augmentant la sortie de K + par K+-Cl− cotransport (Figure 3C). Inversement, L’entrée de Cl par échange de CL–HCO3 serait plus faible lorsque le HCO3 extracellulaire est augmenté, conduisant à une réduction de l’efflux de K+par le cotransport de K + -Cl.
des considérations similaires peuvent également expliquer les changements plus faibles de K+ observés avec l’acidose respiratoire par rapport à l’acidose métabolique.4 dans l’acidose respiratoire, il y a une chute du pH extracellulaire, mais le bicarbonate extracellulaire est élevé., On pourrait donc s’attendre à ce que L’échange Na+-H+ soit inhibé comme dans l’acidose métabolique avec une acidémie équivalente, mais le Cotransport Na+-bicarbonate ne serait pas réduit. Par conséquent, par rapport à l’acidose métabolique, l’acidose respiratoire serait associée à une diminution plus faible du Na+ intracellulaire, à une inhibition moindre de L’activité de la Na+,De La K+-ATPase et à une perte nette réduite de K+ de la cellule. En outre, pendant l’acidose respiratoire avec le pCO2 élevé, l’entrée rapide de cellule du CO2 acidifiera le pH intracellulaire., Comme discuté ci-dessus pour le cas de l’acidose organique, l’acidification du pH intracellulaire, en stimulant L’entrée de Na+ par l’échange de Na+-H+ tend à augmenter L’activité de Na+,K+ – ATPase et à s’opposer à une perte nette de K+intracellulaire.
compte tenu des observations de longue date discutées ci-dessus sur la redistribution de K+ dans les troubles acido− basiques, on pourrait s’attendre à ce que l’alcalinisation par administration de HCO3-soit une modalité efficace pour le traitement aigu de l’hyperkaliémie. Cependant, certains chercheurs n’ont pas trouvé d’effet de l’administration de HCO3 pour abaisser le K+ plasmatique chez les patients hyperkaliémiques.,28-30 un effet de l’administration de HCO3 – pour réduire le K + plasmatique a été plus frappant chez les patients présentant des degrés d’acidose préexistante plus sévères que chez ceux présentant des réductions minimes de HCO3−plasmatique.31 un facteur possible modifiant l’effet du HCO3− extracellulaire et du pH sur la distribution K+ est le niveau du pH intracellulaire et du HCO3−. À n’importe quel pH extracellulaire et HCO3− donné, L’entrée de Na+ par échange de Na+-H+ et Cotransport de Na+-bicarbonate est plus grande lorsque le pH intracellulaire et HCO3− sont réduits, comme discuté précédemment., Les Patients présentant une acidose métabolique préexistante appréciable devraient avoir un pH intracellulaire et un HCO3-inférieurs. Cela peut expliquer le fait que l’effet de L’administration de HCO3− pour réduire le K+ plasmatique a été plus frappant chez les patients présentant une acidose préexistante.31
Les effets du pH et du HCO3− sur la distribution interne du K+ peuvent être modifiés par les systèmes hormonaux qui affectent l’absorption et la libération cellulaires du K+. Par exemple,l’absorption cellulaire nette de K+ est fortement stimulée par l’insuline en raison de L’augmentation de L’activité Na+, K+-ATPase.,3,2 il existe des preuves que la stimulation de la sécrétion d’insuline par l’acidose diminue l’hyperkaliémie résultant autrement de l’acidose.32 de plus, les effets différentiels de l’acidose organique par rapport à l’acidose hyperchlorémique sur la sécrétion d’insuline et de glucagon peuvent contribuer aux effets différents de ces formes d’acidose sur le K+ plasmatique, comme indiqué précédemment.33 bien que le muscle squelettique soit la source prédominante de la teneur en K+ intracellulaire, il existe des preuves que l’effet de la sécrétion d’insuline induite par l’acide organique sur le K+ plasmatique est médié au moins en partie par l’absorption hépatique de K+.,33 les interactions des perturbations acido-basiques avec d’autres systèmes hormonaux sont actuellement incomplètement définies.
