Nefronets håndtering av kalium

Nyrene er viktig i opprettholdelse av kaliumhomeostase i kroppen. Kalium er i all hovedsak et intracellulært ion. 98 % av kroppens kalium er intracellulært. Det daglige inntaket må utskilles for at kroppens kaliuminnhold skal holdes konstant. I proksimale tubulus reabsorberes K+ først og fremst ved paracellulær transport, og i ascenderende Henles sløyfe transporteres K+ inn i cellene via Na+/K+/2Cl- kotransport (se animasjon). Nesten all K+ er reabsorbert når filtratet når distale tubulus.

Regulering av kaliumutskillelsen i urinen er dermed avgrenset til K+ sekresjon i de distale delene av nefronet. I disse nefronavsnitt finner vi dels epitelceller som er sensitive for aldosteron (hovedceller) og dels spesialiserte celler som skiller ut H+ i urinen i bytte mot K+ (interkalerte celler). Tallrike mekansimer bidrar til nyrenes regulering av K+. Dette medvirker til en robust og presis reguering (f.eks. kan kroppen spare Na+ etter et blodtap uten samtidig å tape K+). En vesentlig regulator av kaliumutskillelse er aldosteron(se animasjon) . Hyperkalemi stimulerer selvstendig aldosteronsekresjon fra binyrene i tillegg til at aldosteronutskillelse er endeproduktet av renin-angiotensin-systemet. Aldosteron virker på hovedcellene i samlerørene ved å øke antall Na+/K+-ATPaser basoletaralt og og ved å øke antall natrium- og kalium-kanaler luminalt. Netto effekten av dette er natriumreabsorbsjon og kaliumsekresjon. Plasmakonsentrasjonen av K+ påvirker også kaliumsekresjonen i hovedcellene uavhengig av aldosteron, ved mekanismer som er ufullstendig forstått. Plasmakonsentrasjon av kalium påvirker også H+/K+ ATPaser luminalt i interkalerte celler i det distale nefronet. Ved lave kaliumkonsentrasjoner i plasma vil aktiviteten i H+/K+ ATPasene øke og medføre en netto kaliumreabsorbsjon på bekostning av H+-utskillelse, og gir systemisk alkalose. Den angitte ATPasen er også regulert av ekstracellulær pH, så kaliumekskresjonen vil minke ved acidose og øke ved alkalose.

Kaliumutskillelsen blir påvirket av urinvolum og flow i de distale deler av nefronet. Høy flow i disse segmentene vil favorisere kaliumsekresjon da væsken som kommer fra proksimale avsnitt har lav konsentrasjon av kalium og opprettholder en gradient som favoriserer sekresjon av kalium. Patologisk opphopning av uresorberbare anioner i tubulusvæsken bidrar til kaliumtap ved diabetisk ketoacidose. Nyrenes regulering av konsentrasjonen av K+ i plasma foregår relativt langsomt (i løpet av timer). På kort sikt (minutter) vil et overskudd (eller underskudd) av K+ i plasma bli buffret ved at K+ diffunderer inn i (eller ut av) kroppens celler. Insulin stimulerer opptak av K+ inn i celler etter et måltid. Rask buffring av K+ er viktig for å beskytte hjertet mot arrytmier.