Калий

Калий (Kalium, К) — химический элемент главной подгруппы I группы периодической системы элементов Д.И. Менделеева, один из основных внутриклеточных катионов, присутствует также во внеклеточной среде всех живых организмов, принимает участие в образовании и поддержании потенциала на клеточных мембранах.

    Атомный номер калия 19, атомная масса 39,102. В природе существуют изотопы калия ³⁹К, ⁴⁰К, ⁴¹К. Изотоп ⁴⁰К слабо радиоактивен, около 90% естественной радиоактивности организмов млекопитающих обеспечивается именно этим изотопом.

    Калий — мягкий металл, его свежий срез имеет серебристо-белый цвет. Относительная плотность 0,862 г/см³ t°_пл. 63,5°, t°_кип. 760°. Химически активен, сильный восстановитель, бурно реагирует с водой. Валентность + 1. В свободном виде К. в природе не встречается ввиду его высокой химической реактивности. В основном в природе К. присутствует в виде солей. В организме человека и животных 98% всего К. находится внутри клеток, главным образом в ионизированной форме в виде катиона К⁺ Содержание К. в тканях животных составляет 6—10 мэкв/100 г сырой ткани. В организме человека содержится 160—250 г (4000—9000 мэкв) калия. Концентрация К. в разных тканях человека составляет (в мэкв/кг массы ткани): в костях — 15, зубах — 17, скелетных мышцах — 100, миокарде — 64, легких — 38, головном мозге — 84, печени — 55, почках — 45, эритроцитах — 115. Концентрация К. (в ммоль/л) в сыворотке крови составляет 4,5 (3,4—5,3), в цереброспинальной жидкости — 3,0, лимфе — 2,2.

    Суточная потребность в К. для взрослых людей составляет 2—3 г (50—75 мэкв), для ребенка 16—30 мг/кг массы тела; необходимый минимум поступления К. в организм взрослого человека равен около 1 г/сут. Высоким содержанием К. отличаются абрикосы, персики, апельсины, бананы, ананасы, картофель, капуста, морковь, помидоры, салат, шпинат, редька и др. Недостаток калия в рационе ведет к дистрофии даже при нормальном потреблении белка.

    Полученный с пищей К. всасывается в кишечнике, с кровью поступает в печень, а затем в периферический кровоток. Скорость обмена ионов К⁺ между клетками и внеклеточной жидкостью максимальна в почках, легких и кишечнике, несколько ниже она в печени, селезенке и мышцах, наиболее низкую величину такого обмена отмечаю; в эритроцитах, головном мозге, костях. около 80—90% поступившего с пищей К. выводится с мочой. В норме 1 л мочи содержит 42,8—85,6 мэкв калия, за сутки с мочой выводится 2—4 г калия. Значительно меньшее количество К. экскретируется с калом, немного К. выводится с потом.

    В почках происходят фильтрация К. из плазмы крови, реабсорбция его в проксимальных отделах почечных канальцев и активная секреция калия клетками дистальных отделов почечных канальцев. Регуляция калийуреза осуществляется гипоталамическими нейрогормонами и гипофизарными гормонами, стероидными гормонами коры надпочечников, в первую очередь альдостероном, а также ц.н.с. (см. Водно-солевой обмен). Интенсивность выведения К. зависит от кислотно-щелочного состояния. Содержание К. в плазме крови находится в обратной зависимости от величины рН крови (см. Водородный показатель)

    Концентрация ионов К⁺ существенно влияет на осмотическое давление в клетках. Одной из важнейших функций К является поддержание потенциала, образующегося на клеточной мембране. В возбудимых клетках содержание К. во много раз выше, а содержание натрия во много раз ниже, чем во внеклеточной жидкости. Мембранный потенциал покоя — разность потенциалов между клеточным содержимым и окружающей клетку средой — определяется градиентом концентрации ионов К⁺ снаружи и внутри мембраны (см. Мембраны биологические). Асимметричное распределение ионов К⁺ и Na⁺ обеспечивается и поддерживается работой Na⁺, К⁺-зависимой АТФ-азы (так называемого Na⁺, К⁺-ионного насоса) — фермента, локализованного в плазматической мембране и осуществляющего выведение из клетки трех ионов Na⁺ и аккумуляцию двух ионов К⁺. При возбуждении клетки происходит образование мембранного потенциала действия, проницаемость мембраны резко увеличивается сначала для ионов Na⁺, а затем и для ионов К⁺. После деполяризации мембраны ее исходный потенциал восстанавливается за счет активной работы Na⁺, К⁺-ионного насоса

    Наличие конкурентных взаимоотношений между ионами К⁺ и Na⁺ и ионами К⁺ и Н⁺ обусловливает участие К. в регуляции кислотно-щелочного равновесия в организме. Нарушения гомеостаза ведут к патологическим нарушениям обмена К. Недостаток К. в пище вызывает его дефицит в организме, а затем и снижение концентрации в крови ниже 4 мэкв/л — гипокалиемию. Гипокалиемию отмечают также в результате неправильного применения салуретиков, при поражении почечных канальцев при нефропатиях и гиперальдостеронизме. Недостаточность К. ведет к нарушениям функции нервно-мышечной и сердечно-сосудистой систем и проявляется дискоординацией движений, сонливостью, спутанностью сознания, болью в мышцах, тремором конечностей, брадикардией, артериальной гипотензией. характерными изменениями на ЭКГ. При нарушении функции почек снижение общего содержания К. в организме может сопровождаться повышением его концентрации в крови — гиперкалиемией (концентрация ионов К⁺ в сыворотке крови превышает 6 мэкв/л), которую отмечают также при метаболическом ацидозе, печеночной недостаточности, передозировке некоторых лекарственных средств. Избыток К. встречается реже, чем его дефицит, клинически он проявляется (например, при интоксикациях соединениями калия) параличами конечностей, характерными для гиперкалиемии изменениями на ЭКГ (уменьшение вольтажа и уширение зубца Р при возможном сочетании с синоаурикулярной блокадой и признаками атриовентрикулярной блокады разной степени, а также замедление внутрижелудочковой проводимости — уширение интервала QRS— и ускорение конечной фазы реполяризации со значительным увеличением зубца Т, особенно в правых грудных отведениях; выраженность этих изменений в большой степени зависит от скорости развития гиперкалиемии) и др.

    Различные соединения К. используются в качестве лекарственных средств. Это главным образом органические соли К. (калия оротат, калия аспарагинат, калия ацетат) и неорганические соли К. (калия хлорид), которые являются мочегонными средствами и противоаритмическими средствами.

    Библиогр.: Крю Ж. Биохимия, Медицинские и биологические аспекты, пер. с франц., с. 46, М., 1979; Лабораторные методы исследования в клинике, под ред. В.В. Меньшикова, с.261, 263, М., 1987.