高钾血症会改变心肌电生理特性,影响静息膜电位和动作电位,抑制心肌收缩功能,还会影响心肌传导性,导致传导速度减慢甚至传导阻滞,对不同年龄及有基础疾病的人群影响各有特点,严重影响心脏正常功能。
一、心肌电生理特性改变
1.对静息膜电位的影响
正常情况下,心肌细胞内钾离子浓度远高于细胞外。当发生高钾血症时,细胞外钾离子浓度升高,根据能斯特方程,心肌细胞静息膜电位(Em)会降低。例如,正常心肌细胞静息膜电位约为-90mV,高钾血症时细胞外钾离子浓度升高,使得细胞内外钾离子浓度差减小,Em可降至-50~-60mV左右。这种静息膜电位的降低会影响心肌细胞的兴奋性等电生理特性。
对于儿童患者,由于其心肌细胞的生理特性与成人有一定差异,但高钾血症同样会导致细胞外钾离子浓度升高对静息膜电位产生影响。儿童心肌细胞的离子通道特性在不同年龄段可能有所不同,但基本的离子浓度梯度变化对静息膜电位的影响机制是相似的。在有基础心脏疾病病史的儿童中,高钾血症对静息膜电位的影响可能更为显著,因为基础心脏疾病可能已经改变了心肌细胞的离子环境和电生理基础。
2.对动作电位的影响
0期去极化:高钾血症时,细胞外钾离子浓度升高,会抑制钠离子内流,导致心肌细胞0期去极化速度减慢、幅度减小。正常情况下,0期去极化主要依赖钠离子快速内流,使膜电位迅速从静息电位上升到阈电位水平。而高钾血症时,细胞外高钾抑制了钠离子通道的开放,使得0期去极化过程受阻。这会影响心肌细胞的传导速度,导致心肌兴奋的传导减慢。
复极过程:高钾血症对心肌细胞复极过程也有影响。在动作电位复极早期,钾离子外流是主要的复极电流。高钾血症时细胞外钾离子浓度升高,会抑制钾离子外流,使动作电位时程缩短。对于不同年龄的人群,这种影响可能有所不同。成人心肌细胞在高钾血症时动作电位时程缩短较为明显,而儿童心肌细胞由于其自身的电生理特点,动作电位时程的变化可能相对成人有一定差异,但总体趋势是复极过程受到钾离子浓度变化的干扰。有先天性心脏病病史的患儿,其心肌细胞的复极过程可能已经存在异常,高钾血症会进一步加重这种复极异常,增加心律失常的发生风险。
二、对心肌收缩功能的影响
1.直接抑制心肌收缩
高钾血症可直接抑制心肌的收缩蛋白功能。细胞外高钾会干扰心肌细胞内钙离子的转运,影响心肌的收缩过程。正常情况下,心肌细胞内钙离子的浓度变化是心肌收缩的关键因素。高钾血症时,细胞外高钾会抑制心肌细胞L型钙通道的开放,使进入细胞内的钙离子减少。同时,高钾血症还会影响肌浆网对钙离子的摄取和释放。例如,肌浆网释放钙离子是心肌收缩时的重要环节,高钾血症会干扰肌浆网中钙泵的功能,导致肌浆网释放钙离子减少,从而使心肌收缩力减弱。
对于老年人,由于其心肌细胞的功能随年龄增长而逐渐减退,高钾血症对心肌收缩功能的抑制作用可能更为明显。老年人本身可能存在心肌细胞线粒体功能下降等情况,高钾血症进一步影响钙离子转运,会加重心肌收缩功能的减退。有慢性心力衰竭病史的老年人,在发生高钾血症时,心肌收缩功能的下降可能会导致心力衰竭症状的加重,如出现呼吸困难、水肿等症状加重的情况。
2.通过心律失常间接影响收缩功能
高钾血症引起的心肌电生理特性改变可导致心律失常,而心律失常又会间接影响心肌的收缩功能。例如,严重的高钾血症可引起室性心动过速、心室颤动等严重心律失常。当发生室性心动过速时,心肌的收缩节律变得紊乱,心室不能有效地收缩和舒张,心输出量急剧下降,进而影响全身的血液灌注。对于儿童患者,心律失常的发生可能会对其生长发育产生不良影响,因为心脏泵血功能的异常会影响全身各器官的供血,包括脑部、肺部等重要器官的供血,长期的供血不足可能会影响儿童的智力发育、呼吸功能等。有先天性心律失常病史的儿童,在高钾血症时更容易诱发严重的心律失常,从而进一步加重对心肌收缩功能的影响。
三、对心肌传导性的影响
1.传导速度减慢
高钾血症导致心肌细胞0期去极化减慢、幅度减小,从而使心肌的传导速度减慢。在心脏传导系统中,如房室结、浦肯野纤维等部位的传导都会受到影响。当传导速度减慢时,心肌兴奋的传导时间延长,可能导致心脏各部分的收缩不同步。对于患有冠心病等基础疾病的患者,心肌传导速度减慢会进一步加重心肌缺血的情况,因为心肌缺血区域的心肌细胞本身就存在功能异常,传导速度减慢会使心肌的电活动和机械活动更加不协调,加重心肌的损伤。在儿童中,如果存在先天性心脏传导系统发育异常的情况,高钾血症会使原本就存在异常的传导系统功能进一步恶化,影响心脏的正常节律和泵血功能。
2.传导阻滞
严重的高钾血症可引起心肌传导阻滞,包括房室传导阻滞等。房室传导阻滞时,心房的激动不能正常传导至心室,导致心室率减慢,心输出量减少。对于老年人,本身心脏传导系统就有一定程度的老化,高钾血症更容易诱发房室传导阻滞等心律失常。有心脏传导系统退行性病变病史的老年人,在高钾血症时发生传导阻滞的风险更高,会严重影响心脏的正常功能,导致头晕、乏力等症状,甚至可能发展为阿-斯综合征等严重情况。儿童患者如果存在先天性房室传导系统发育问题,高钾血症会加重传导阻滞的程度,影响心脏的正常节律和血液供应,需要密切监测心脏传导情况并及时处理高钾血症。



