Гомеостаз калію, хронічна хвороба нирок та збагачені рослинами дієти

Анотація

Клінічна нефрологія
Хронічна хвороба нирок
хронічні захворювання нирок
Дієта
Швидке харчування
Фрукти
Гіпертонія
Нефролітіаз
Остеопороз
Рослинні білки
калію
Інсульт
Овочі

Вступ

Калій (К +), найпоширеніший внутрішньоклітинний катіон, знаходиться у внутрішньоклітинному просторі (98%) та позаклітинному просторі (2%). Гомеостаз K + досягається шляхом узгодження прийому та виведення та забезпечення належного розподілу між відділами поза- та внутрішньоклітинної рідини. Нирка і значно менша кількість товстої кишки відповідають за підтримку загального вмісту K + в організмі (1 ⇓ –3) (рис. 1). Нормальний рівень К + у крові коливається від 3,5 до 5,0 мекв/л, хоча існує різниця між цими рівнями залежно від наявності супутніх захворювань, таких як ХХН, цукровий діабет та серцева недостатність (СН); а також м’язова маса; та/або відмінності в чутливості до інсуліну.

Огляд калію гомеостаз. У типової 70-кілограмової людини загальний вміст калію в організмі (K +) становить приблизно 3500 мекв, 98% якого знаходиться у внутрішньоклітинному просторі, а 2% - у позаклітинному. Нирка є головним органом, відповідальним за підтримку загального вмісту K + в організмі, а шлунково-кишковий тракт, насамперед товста кишка, відповідає за 10% секреції K +. Секреція K + з товстої кишки значно збільшується при прогресуванні ХХН. Найважливішими детермінантами розподілу К + між внутрішньоклітинним та позаклітинним простором є інсулін та стимуляція β-адренергічних рецепторів. Cl -, хлорид; Na +, натрій; NKCC, Na-K-Cl котранспортер.

Підвищений вміст К + у крові або гіперкаліємія може бути летальним. Фактори ризику включають похилий вік, ХХН, цукровий діабет, СН та вживання препаратів, що блокують ренін-ангіотензин-альдостеронову систему (RAAS) (4 ⇓ –6). Гіперкаліємія також пов'язана з підвищеним ризиком госпіталізації, більшим терміном перебування після прийому та більшим використанням медичних ресурсів (6 ⇓ –8). Тому важливо впровадити заходи щодо мінімізації виникнення цього розладу.

Цей огляд обговорює найпоширенішу практику, яку застосовують клініцисти, коли пацієнти страждають на гіперкаліємію, яка полягає у зменшенні споживання К + в їжі. Ми обговорюємо взаємозв'язок між дієтичним К + і сироватковим К + (що не так просто, як вважають багато), обгрунтування дієтичного обмеження К + і зосереджуємося на тому, що це обгрунтування випливає з обсерваційних досліджень, що демонструють лише слабкі зв'язки між дієтичне споживання та рівні К +. Ми робимо висновок, рекомендуючи обмеження дієтичного вмісту К + не повинно бути єдиним підходом, а має бути індивідуальним. Ми обговорюємо нові стратегії, які можуть дозволити пацієнтам із ризиком гіперкаліємії лібералізувати свій раціон та отримати користь для здоров'я, пов’язану із споживанням їжі з високим вмістом K + .

Користь для здоров’я від дієтичного споживання K +

Здорова/нормальна нирка виводить K + надзвичайно сильно, особливо при дотриманні дієт з високим вмістом K +. Ця здатність могла розвинутися від доісторичної людини, яка споживала дієти, що містять приблизно 15000 мг/добу K +, що майже в чотири рази перевищує сучасні рекомендації щодо поживлення K + (4700 mg/d) (9). Дієта в промислових товариствах не тільки нижча за K + порівняно з нашими доісторичними предками, але в даний час нижча за дієтичною K +, ніж рекомендовані рекомендації. Крім того, дієти в промисловому суспільстві перевищують рекомендації хлориду натрію (Na +) і приблизно втричі перевищують вміст Na +, ніж щоденне споживання K + на молярній основі (10). Існує гіпотеза, що відносна нестача K + у поєднанні з надмірним споживанням Na + може бути етіологічно пов'язана з підвищеним ризиком таких захворювань, як ожиріння, серцево-судинні захворювання, інсульт та ХХН (11).

Користь для здоров’я, пов’язана з продуктами, збагаченими K +, можна простежити за їх лужністю, клітковиною, мікроелементами (вітамінами та мінералами, включаючи K +) та вмістом фітохіміків (12,13). Вживання їжі з високим вмістом К + зменшує ризик серцево-судинних захворювань, інсульту, утворення каменів у нирках та покращує кислотно-лужний баланс, про все це буде детально розглянуто нижче (14,15) (Таблиця 1). І навпаки, недостатнє споживання K + збільшує ризик серцево-судинних захворювань та інсульту (16).

Переваги збільшення споживання калію в їжі

Серцево-ниркові переваги та зниження АТ

У дослідженні 17 000 дорослих, які брали участь в опитуванні NHANES III, споживання К + в їжі було пов'язано з нижчим АТ (17). Подібні висновки були повідомлені у дослідженні "Дієтичні підходи до зупинки гіпертонії" (DASH), в якому порівнювали дієти, що складалися з 3,5 порцій на день фруктів та овочів та містять 1700 мг/добу K +, з дієтою DASH, яка включала 8,5 порцій на день фруктів та овочами і містив 4100 мг/день K + (18). Дієта з високим вмістом К + асоціювалась із зниженням АТ в середньому на 2,8/1,1 мм рт. Ст. У всіх суб’єктів та на 7,2/2,8 мм рт. Ст. У пацієнтів з гіпертонією. У додатковому мета-аналізі 33 рандомізованих контрольованих досліджень, включаючи 2609 осіб, збільшення споживання К + (2300–3900 мг/добу) суттєво знизило АТ в середньому на 1,8/1,0 мм рт.ст. у нормотензивних пацієнтів, тоді як АТ знизився на 4,4/2,5 мм рт.ст. у пацієнтів з гіпертонічною хворобою (19). На ефекти зниження АТ при дієтах з високим вмістом К + впливає раса, оскільки ефект більш виражений у чорношкірих особин, особливо тих, хто вживає більшу кількість Na + .

Зниження ризику інсульту

Кілька великих епідеміологічних досліджень вказують на зворотну залежність між споживанням їжі К + та ризиком інсульту. Зокрема, в одному дослідженні 43 000 чоловіків спостерігали протягом 8 років, а ті, у кого було найбільше споживання дієтичного К + (середнє споживання, 4300 мг/день), мали знижений ризик (62%) інсульту порівняно з суб’єктами з найнижчим Споживання K + (середнє споживання, 2400 мг/добу) (20). Крім того, було проведено аналіз 11 когортних досліджень 127 038 учасників, де споживання К + знову було зосередженим. У цьому звіті люди з найвищим споживанням K + (90–120 ммоль/добу) знову мали найменший відносний ризик інсульту (відносний ризик - 0,79; 95% ДІ, 0,68 - 0,93) (20,21). Навпаки, люди, які вживають дієти з низьким вмістом К + (+ споживання асоціювалося з меншим ризиком розвитку ішемічного інсульту (23). Таким чином, ці епідеміологічні дані вказують на дієти, збагачені К +, зменшують ризик інсульту, особливо у тих, хто страждає на гіпертонію та/або у тих, хто харчується дієтами з меншим вмістом К +. Показано, що користь К + у дієті зменшує утворення атеросклеротичних вогнищ, зменшує утворення вільнорадикалів та агрегацію тромбоцитів, а також зменшує проліферацію та міграцію клітин гладких м’язів судин (24).

Зниження ризику розвитку нефролітіазу та сприятливий вплив на кислотно-лужний баланс

Їжа, багата на K +, містить попередники бікарбонату, які буферизують кислоти в організмі. Сучасна західна дієта має відносно мало джерел лугу (їжа з високим вмістом К +, таких як фрукти та овочі), тоді як вона містить багато кислот (риба, м’ясо та сири). Коли кількість основи недостатня для підтримання нормального рН, організм мобілізує лужні солі кальцію з кістки, щоб нейтралізувати кислоти, що споживаються в раціоні та утворюються внаслідок метаболізму. Високі дієтичні кислотні навантаження можуть сприяти метаболічному ацидозу та спричиняти шкідливі наслідки, включаючи демінералізацію кісток, деградацію білка та утворення каменів у нирках (25, 26). Збільшене споживання фруктів та овочів зменшує вміст кислоти в раціоні та може зберігати кальцій у кістках, який в іншому випадку може бути мобілізований для підтримки нормального кислотно-лужного балансу (27 ⇓ –29). Крім того, дієти, багаті фруктами та овочами, підвищують рівень цитрату в сечі та знижують екскрецію кальцію з сечею, що зменшує ризик утворення каменів оксалатів кальцію (28).

Лужний вміст дієт, збагачених К +, може бути особливо корисним для пацієнтів із ХХН, оскільки вони мають знижену здатність до чистого виведення кислоти та схильні до розвитку метаболічного ацидозу. Сучасні рекомендації пропонують лікувати метаболічний ацидоз, а найпоширенішою терапією є пероральний бікарбонат натрію (NaHCO3). Потенційним недоліком цього лікування є навантаження Na +, яка може призвести до об'ємного перевантаження та гіпертонії. Альтернативний підхід полягає у забезпеченні лугу, отриманого внаслідок збільшення прийому фруктів та овочів. В одному дослідженні 71 пацієнт із ХХН 4 стадії та бікарбонатом сироватки + ≤4,6 мЕкв/л був залучений до дослідження.

Поліпшення фосфорного гомеостазу

Деякі продукти, що містять K +, включаючи горіхи, бобові, квасоля та молочні продукти - також містять фосфор. Фосфор зустрічається у двох формах: органічній (у вигляді фосфатів) та неорганічній (у вигляді солей). Органічний фосфор природним чином міститься в продуктах харчування, тоді як неорганічні фосфорні солі додають у їжу з метою збереження вологи, більш тривалого терміну зберігання та посиленого смаку (30 ⇓ –32). Органічний фосфор у харчових продуктах рослинного походження здебільшого відбувається у формі зберігання фітатів або фітинової кислоти, а у людини немає ферменту, необхідного для розкладання фітатів або фітинової кислоти. Таким чином, біодоступність фосфору з рослинних джерел становить +, у цьому дослідженні не було випадків гіперкаліємії.

Уповільнює прогресування ХХН

Кілька досліджень вказують на те, що ризик ХХН та швидкість зниження функції нирок нижча при прийомі їжі, багатої рослинами. Дотримання дієти в середземноморському стилі (з високим вмістом бобових, фруктів, овочів, круп і риби) або дієти, яка використовується в дослідженні DASH, може призвести до зниження ризику інфікування ХХН (34,35). Подібна перевага дієти, збагаченої рослинами, на ризик ХХН була нещодавно продемонстрована в когорті дорослих людей у Сполучених Штатах, що припускає, що ця користь є узагальненою для населення (36). Оскільки дієти, багаті рослинами, збагачені К +, дослідження використовували вимірювання екскреції К + із сечею як сурогат для прийому дієти, багатої рослинами, щоб подолати обмеження пригадування дієти. Ще раз виявляється, що вища екскреція K + із сечею пов'язана з повільнішою кумулятивною частотою прогресування ХХН, а також меншою частотою серцево-судинних ускладнень (37).

Механізм, за допомогою якого дієти, багаті рослинами, сприятливо впливають на захворювання нирок та серцево-судинні захворювання, є багатофакторним. Багаті рослинами дієти, як правило, містять багато клітковини та мікроелементів і забезпечують набагато менший вміст кислоти в порівнянні з раціонами, що містять більше м’яса. У 14-річному спостереженні 1468 дорослих хворих на ХХН у дослідженні NHANES III вищі навантаження кислотою з їжею були сильним предиктором ESKD (38). Існує зворотна залежність між споживанням клітковини та інфікованою ХХН, що свідчить про те, що вміст клітковини в багатих рослинами раціонах може сприяти захисному впливу на функцію нирок (39). Високе споживання клітковини пов’язане з покращеним контролем глікемії, сприятливим впливом на контроль АТ та зменшенням маси тіла. Мікроелементи, що містяться в дієтах, багатих рослинами, можуть захищати нирки, надаючи сприятливий вплив на функцію ендотелію, зменшуючи запалення та зменшуючи окислювальний стрес.

Пацієнти з ХХН зазвичай перебувають на дієтах, обмежених K +

Чи піддають ці обмеження на K + пацієнтів з ХХН ризику через відсутність необхідних вітамінів та мінералів, які зазвичай містяться в збагачених K + джерелах їжі, та позбавляють їх серцево-судинних переваг, які забезпечує така дієта? У дослідженні 9757 пацієнтів з європейських та південноамериканських країн у дослідженні дієтичного прийому, смерті та госпіталізації дорослих з ESKD, які отримували лікування HD, автори виявили більше споживання фруктів та овочів (17 порцій щотижня або 2-3 на день) було пов'язано з меншою смертністю від усіх причин та зменшенням смертності через несерцево-судинні причини (50). Беручи до уваги нестачу доказів, що свідчать про пряму залежність між споживанням їжі К + та рівнями сироватки крові у популяції ЛЖ, звичайні дієтичні рекомендації щодо обмеження споживання фруктів та овочів з метою запобігання гіперкаліємії можуть бути невиправданими, а насправді можуть позбавити цю популяцію. потенційні переваги для здоров’я від споживання продуктів, збагачених K +. Необхідні рандомізовані дослідження, що оцінюють потенційну користь та шкоду збільшення споживання фруктів та овочів у популяції ХХН, щоб надати чіткіші дієві рекомендації на основі фактичних даних.

Продукти, збагачені K +, відрізняються здатністю збільшувати сироватку K +

Поширені продукти з високим вмістом K + включають листяну зелень (капуста, капуста, шпинат), плоди рослин на основі винограду (огірки, баклажани, гарбуз, помідори, кабачки), коренеплоди (морква, цибуля, редис), квасоля та горох (нут)., зелена квасоля, квасоля, горох, соя), плоди дерев (апельсини, банани, виноград, полуниця), бульби (картопля, солодка картопля, ямс), молоко та йогурт. Можливо, недооцінено те, що білки тваринного походження також мають високий вміст K +, особливо ті, що містяться в м’ясах органів та великої рогатої худоби.

Характеристика дієти, збагаченої фруктами та овочами, яка мінімізує гіперкаліємію

Перероблена їжа є прихованим джерелом К. +

Перехід від сирої до обробленої їжі розпочався приблизно 10 000 років тому з початком сільського господарства. Переробка продуктів харчування збільшила кількість Na +, а в деяких випадках і зменшила кількість споживання K +. Як вже обговорювалося, неадекватне споживання K + у поєднанні з надмірним споживанням Na +, як вважають, сприяє патофізіології ряду хронічних захворювань, таких як ожиріння, гіпертонія, діабет, камені в нирках та захворювання кісток. Оскільки споживачі та агентства охорони здоров’я домагаються зменшення кількості Na + у харчових продуктах, що переробляються, харчова промисловість почала використовувати харчові добавки та консерванти, які є прихованими джерелами K +. Ці добавки можуть суттєво сприяти загальному щоденному вмісту K + у продуктах, оскільки деякі консерванти в м’ясі можуть додавати 300–575 мг K + на 100 г споживання (52 ⇓ ⇓ –55). Крім того, існують продукти, що використовуються для посилення смаку на основі KCl і включають замінники солі, де 20% солі замінюється KCl, який додає приблизно 12 ммоль/добу (0,45 г/д) до звичайного споживання K + (56). У багатьох випадках продукти з низьким вмістом K + можуть мати високий вміст Na +, що ускладнює пацієнтам із ХХН одночасне дотримання вибору їжі з низьким вмістом K + та низьким вмістом Na + на хронічній основі (57).

Альтернативи м’яса на рослинній основі (PBMA) стають все більш доступними та популярними на продовольчому ринку. Ці продукти не містять м’яса і мають тверду користь для здоров’я, як і натуральні фрукти та овочі. В даний час точні результати для здоров'я недостатньо вивчені, щоб визначити, чи є РВМА насправді еквівалентом вживання фруктів та овочів, чи навіть вони надають довгострокові переваги для здоров'я при заміні споживання м'яса. PBMA є обробленою їжею і містять натрій Na +, що не підходить для пацієнтів, які харчуються з низьким вмістом солі. Вміст K + не був повністю перевірений у всіх PBMA, що робить офіційні рекомендації щодо споживання пацієнтам із недоношеною ХХН (58).

Настав час зміни парадигми щодо дієт, обмежених K +, при ХХН

Обмежувальний характер діючої дієти для пацієнтів з ХХН та на діалізі не є ідеальним, його важко підтримувати, і невідповідність таким пацієнтам є поширеною. Якщо додати до того, що бракує ясності та обгрунтування серйозного обмеження K +, накладеного на пацієнтів з ХХН та тих, хто перебуває на діалізі, є все більші дані, які свідчать про те, що діючі дієтичні рецепти можуть мати шкоду для здоров'я в цілому та серцево-судинні результати. Цілком правдоподібно припустити, що більш лібералізована дієта, багата рослинами, призведе до кращого дотримання та загального поліпшення стану здоров'я (59,60).

Однією зі стратегій корекції хронічної гіперкаліємії було використання K + -зв'язуючих засобів (табл. 3). Протягом> 50 років клініцисти залежали виключно від гострого та хронічного застосування полістиролсульфонату натрію як єдиного методу лікування гіперкаліємії. Полістиролсульфонат натрію пов'язує K + у шлунково-кишковому тракті та сприяє негайному виснаженню кишечника за допомогою сорбіту. Ця терапія погано переноситься довгостроково і пов’язана з токсичністю шлунково-кишкового тракту, включаючи рідкі випадки некрозу кишечника.

Підхід до мінімізації ризику гіперкаліємії при вживанні дієти з високим вмістом калію

Існують нові сполуки для прийому всередину, патиромер та циклосилікат цирконію натрію (SZC), які є K + -зв'язуючими сполуками, як показано, ефективно для корекції гіперкаліємії. Обидва препарати мають гарну переносимість шлунково-кишкового тракту і не пов’язані з серйозними побічними ефектами. Патиромер - це неабсорбований полімер на основі кальцію, який пов'язує K + у шлунково-кишковому тракті, переважно в товстій кишці. Патіромер ефективно знижує концентрацію К + у сироватці крові у пацієнтів із високим ризиком, які отримують блокатори РААС, включаючи пацієнтів із СН, ХХН та діабетичною нефропатією (61). SZC пов'язує K + в шлунково-кишковому тракті завдяки своїй неасорбованій мікропористій структурі. Ця сполука має розмір пір, що дозволяє їй бути високоселективним щодо іона K +. SZC залежно від дози знижує вміст К + у плазмі крові та є найбільш ефективним у пацієнтів з найвищими рівнями К + у сироватці крові (62,63). SZC може спричиняти набряк у більш високих дозах у деяких осіб, хоча цей ефект не змінює АТ.

Дієтичне споживання K + не контролювалось у клінічних випробуваннях. Цікаво припустити, чи можуть ці нові зв’язуючі речовини дозволити пацієнтам із ризиком гіперкаліємії збільшити споживання фруктових та овочевих продуктів, що містять K +, без розвитку цього ускладнення. Ця перевага, по суті, забезпечить пацієнтам із високим ризиком користь для здоров'я, яку дає дієта, багата фруктами та овочами.

Короткий зміст та висновок

Обмежувальний характер нинішньої дієти для пацієнтів із ХХН та хворих на ХД не є ідеальним, і їх важко підтримувати. Крім того, існує розрив між обмежувальним призначенням дієти з приводу ХХН та HD та тим, що насправді споживають пацієнти. Крім того, дієти, багаті рослинами, рекомендуються для їх здорового впливу на серце. Ми стверджуємо, що бракує даних для підтвердження тяжкості обмеження K +, яке зараз використовується у багатьох пацієнтів з ХХН. Чинний дієтичний рецепт може позбавити або, що ще гірше, сприяти розвитку серцево-судинних захворювань у пацієнтів із ХХН. У пацієнтів з гіперкаліємією не слід рефлекторно встановлювати дієтичні обмеження для фруктів та овочів. Навпаки, слід спочатку врахувати недержавні фактори, такі як метаболічний ацидоз, гіпертонічні стани, такі як погано контрольований цукровий діабет, підвищений катаболізм, розпад тканин, запор та ліки. Безумовно, дієтичне консультування все ще потрібне людям, які вживають велику кількість видів їжі, збагачених добавками K + та/або тих, що забезпечують велику кількість натрію.

Розкриття інформації

Г. Колбер повідомляє про особисті гонорари від Astra Zeneca та особисті гонорари від Relypsa поза поданою роботою. Д. Клеггу та Б. Палмеру нічого розголошувати.

Внески автора

Б. Палмер виконав формальний аналіз і написав оригінальний проект; Б. Палмер, Г. Колберт і Д. Клегг написали рецензію та відредагували рукопис.