Kalium
Hipokalemia, kekurangan kalium dalam plasma, bisa berakibat fatal jika parah. Penyebab umum peningkatan gastrintestinal loss (muntah, diare), dan peningkatan renal loss (diuresis). Gejala defisiensi meliputi kelemahan otot, ileus paralitik, kelainan EKG, penurunan respon refleks; dan pada kasus yang parah, kelumpuhan pernapasan, alkalosis, dan aritmia jantung.
Kandungan kalium dalam plasma dikendalikan secara ketat oleh empat mekanisme dasar, yang memiliki berbagai nama dan klasifikasi. Keempatnya adalah 1) sistem umpan balik negatif reaktif, 2) sistem umpan maju reaktif, 3) sistem prediktif atau sirkadian, dan 4) sistem transport internal atau membran sel. Secara kolektif, tiga yang pertama kadang-kadang disebut "sistem homeostasis kalium eksternal"; dan dua yang pertama disebut "sistem homeostasis kalium reaktif".
Sistem umpan balik negatif reaktif mengacu pada sistem yang menginduksi sekresi kalium melalui ginjal sebagai respons terhadap peningkatan kalium plasma (konsumsi kalium, pergeseran ke luar sel, atau infus intravena). Sistem umpan maju reaktif mengacu pada sistem yang tidak diketahui secara lengkap yang menginduksi sekresi kalium ginjal sebagai respons terhadap konsumsi kalium sebelum terjadi
kenaikan kalium plasma. Ini mungkin diinisiasi oleh reseptor kalium pada sel usus yang mendeteksi kalium yang dicerna dan memicu sinyal aferen vagal ke kelenjar pituitari. Sistem prediktif atau sirkadian meningkatkan sekresi kalium melalui ginjal selama waktu makan (misalnya siang hari untuk manusia, malam hari untuk hewan pengerat) terlepas dari keberadaan, jumlah, atau
ketiadaan konsumsi kalium. Ini dimediasi oleh osilator sirkadian dalam inti suprakiasmatik otak (jam pusat), yang menyebabkan ginjal (jam perifer) mensekresikan kalium dalam sirkadian berirama ini.
Sistem transport ion memindahkan kalium melintasi membran sel dengan menggunakan dua mekanisme. Mekanisme yang satu aktif dan memompa natrium keluar dari, dan kalium masuk ke dalam, sel. Mekanisme lainnya pasif dan memungkinkan kalium merembes keluar dari sel. Kation kalium dan natrium mempengaruhi distribusi cairan antara kompartemen intraselular dan ekstraselular melalui gaya osmotik. Pergerakan
kalium dan natrium melalui membran sel dimediasi oleh pompa Na+/K+-ATPase. Pompa ion ini menggunakan ATP untuk memompa tiga ion natrium keluar dari sel dan dua ion kalium ke dalam sel, menciptakan gradien elektrokimia dan gaya gerak listrik melintasi membran sel. Saluran kalium yang sangat selektif (yang berupa tetramer) sangat penting untuk hiperpolarisasi di
dalam neuron setelah aksi potensial dipicu. Saluran ion kalium yang paling baru ditemukan adalah KirBac3.1, yang membuat total lima saluran ion kalium (KcsA, KirBac1.1, KirBac3.1, KvAP, dan MthK) dengan struktur yang ditentukan. Kelima berasal dari spesies prokariotik.
Penanganan kalium oleh ginjal berhubungan erat dengan penanganan natrium. Kalium adalah kation utama (ion positif) di dalam sel hewan [150mmol/L, (4.8 g)], sedangkan natrium adalah kation utama cairan ekstraselular [150mmol/L, (3.345 g)]. Di dalam ginjal, sekitar 180 liter plasma per hari disaring melalui glomerulus dan masuk ke tubulus ginjal. Penyaringan ini melibatkan
sekitar 600 g natrium dan 33 g kalium. Oleh karena hanya 1-10 g natrium dan 1-4 g kalium yang cenderung diganti melalui makanan, penyaringan ginjal harus secara efisien menyerap kembali yang tersisa dari plasma.
Natrium direabsorpsi untuk mempertahankan volume ekstraselular, tekanan osmotik, dan konsentrasi natrium serum dalam batas sempit; kalium direabsorpsi untuk mempertahankan konsentrasi kalium serum dalam batas yang sempit. Pompa natrium di dalam tubulus ginjal beroperasi untuk menyerap kembali natrium. Kalium harus dipertahankan juga, tapi, karena jumlah kalium di dalam plasma darah
sangat kecil dan kumpulan kalium dalam sel kira-kira tiga puluh kali lebih besar, situasinya tidak begitu kritis untuk kalium. Oleh karena kalium dipindahkan secara pasif dengan arah aliran kebalikan dari natrium sebagai respons terhadap kesetimbangan Donnan nyata (namun tidak aktual), kalium urin tidak dapat di bawah konsentrasi kalium dalam serum kecuali
kadang-kadang melalui sekresi air secara aktif pada akhir pengolahan. Kalium diekskresikan dua kali dan diserap kembali tiga kali sebelum urin mencapai tubulus pengumpul. Pada titik tersebut, urin biasanya memiliki konsentrasi kalium yang sama dengan plasma. Pada akhir pengolahan, kalium disekresikan satu kali lagi jika kadar dalam serum terlalu tinggi.
Tanpa adanya asupan, kalium diekskresikan sekitar 200 mg per hari sampai, dalam waktu sekitar seminggu, kalium dalam serum menurun ke tingkat defisiensi ringan 3.0-3.5mmol/L. Jika masih belum ada asupan, konsentrasinya terus menurun sampai terjadi defisiensi parah yang berujung pada kematian.
Kalium bergerak secara pasif melalui pori-pori membran sel. Ketika ion bergerak melalui pompa, ada sebuah gerbang pada pompa di kedua sisi selaput sel dan hanya satu gerbang yang dapat dibuka sekaligus. Akibatnya, sekitar 100 ion per detik dipaksa melaluinya. Pori-pori hanya memiliki satu gerbang, dan hanya ada satu jenis ion yang dapat mengalir
melaluinya, pada 10 juta sampai 100 juta ion per detik. Pori-pori memerlukan kalsium untuk membuka meskipun diperkirakan kalsium bekerja terbalik dengan menghalangi setidaknya satu pori-pori. Gugus karbonil di dalam pori-pori asam amino meniru hidrasi air yang terjadi dalam larutan air melalui sifat muatan elektrostatik pada empat gugus karbonil di dalam pori-pori.
Kalium dapat dideteksi berdasarkan rasanya karena memicu tiga dari lima jenis sensasi rasa, sesuai konsentrasinya. Larutan encer ion kalium terasa manis, memungkinkan konsentrasi sedang dalam susu dan jus, sementara konsentrasi yang lebih tinggi menjadi semakin pahit/basa, dan akhirnya juga berasa asin. Gabungan rasa pahit dan asin larutan tinggi kalium membuat suplementasi kalium dosis tinggi melalui minuman cair merupakan tantangan dalam penyajian rasa.
Asupan kalium yang mencukupi bisa diperoleh dengan mengonsumsi berbagai macam makanan. Kalium hadir di semua buah, sayuran, daging dan ikan. Makanan dengan konsentrasi kalium tinggi meliputi ubi jalar, peterseli, aprikot kering, susu, cokelat, semua kacang (terutama kacang almond dan pistacio), kentang, rebung, pisang, alpukat, air kelapa, kedelai, dan bekatul. Aprikot kering memiliki konsentrasi kalium paling tinggi dari makanan apapun. Banyak makanan olahan tidak mengandung kalium.
USDA mencantumkan pasta tomat, jus jeruk, sayuran bit, buncis putih (white bean), kentang, pisang dan banyak sumber makanan kalium lainnya, diurutkan menurut urutan sesuai kandungan kalium mulai dari yang tertinggi hingga terendah.
Pedoman 2004 dari National Academy of Medicine menentukan asupan yang memadai sebesar 4.700 mg kalium (100 mEq). Kebanyakan orang Amerika hanya mengkonsumsi setengah dari jumlah tersebut per harinya. Demikian juga, di Uni Eropa, khususnya di Jerman dan Italia, asupan kalium yang tidak mencukupi agak umum terjadi. Namun, British National Health Service merekomendasikan asupan yang lebih rendah, dengan mengatakan bahwa orang
dewasa membutuhkan 3.500 mg per hari dan lebih dari jumlah tersebut dapat menyebabkan masalah kesehatan seperti sakit perut dan diare.
Sebuah meta-analisis menyimpulkan bahwa peningkatan 1640 mg dalam asupan kalium harian dikaitkan dengan penurunan risiko stroke sebesar 21%. Kalium klorida dan kalium bikarbonat berguna untuk mengendalikan hipertensi ringan.
Suplemen kalium paling banyak digunakan bersamaan dengan diuretik yang menghalangi reabsorpsi natrium dan air hulu dari tubulus distal (tiazida dan diuretik lengkung), karena ini mendorong peningkatan sekresi kalium tubulus distal, yang berakibat pada peningkatan ekskresi kalium. Tersedia berbagai resep dan suplemen bebas (over the counter, OTC). Kalium klorida dapat dilarutkan dalam air, namun rasa