前几天发了一个丁香园论坛的求助，一名医学生对于教材中低镁血症导致低钾血症的机制不清楚，由此引发了一场讨论。问题详见：低血镁使得肾小管上皮细胞钠泵失活，为啥会导致低血钾？
第八版的病理生理教科书上所给的解释是：低镁使得肾小管上皮细胞的 Na+-K+-ATP 酶失活，钾重吸收障碍所致。
在网上简单的查找了一些资料，发现也是如下的类似解释：
然而，这样的解释经不起深究，因为钠-钾-ATP 酶分布实在是太广泛了，如果说低镁血症引起钠-钾-ATP 酶活性减低，那么由此导致的后果绝对不仅仅只有低钾血症。
在通过查找资料以及同行的帮助下，发现了这个问题有了新的理解。我们结合 JASN 上的文章对这个问题进行一些深入的探讨。
首先要了解一下，在远端肾单位（远曲小管后段、连接小管以及皮质集合管）分泌钾的主要原理：
K+通过基底膜侧的钠-钾-ATP 酶（图中蓝色椭圆形）进入肾小管上皮细胞，然后通过上皮细胞的管腔侧 ROMK 通道（图中黄色圆柱体）进入小管液（即泌 K+）。
这个 ROMK，即 the renal outer-medullary K+ channel，是今天要说的一个重要结构，有个很拗口的中文名称：肾脏外髓钾通道。也有称之为 KIR1.1，学名应该是：potassium voltage-gated channel subfamily J member 1，感兴趣的可以看看这方面更多的文献。
Na+通过 ENaC（绿色圆柱体）从小管液中进入上皮细胞，使上皮细胞管腔侧去极化，这是泌 K+的动力。这里其实 ENaC 也是一个非常有意思的结构，即 epithelial sodium channel，中文称之为：上皮钠通道。这个和肾科的日常联系更紧密，有兴趣也可以参看相关的文献。
因此，得出结论：Na+向细胞内转移会刺激 K+的分泌
这里还可以解释醛固酮作为利尿剂作用靶点的一个很重要特性：保钠排钾。即 醛固酮通过 ENaC 增加 Na+的重吸收，也使得 K+的分泌增加（图中红色箭头所示）。
接下来该看看真正的解释了！
如图所示，每幅图中的上下两个深蓝色椭圆形即表示 ROMK。右侧为基底膜侧，淡黄色弧形区域表示远端肾单位肾小管上皮细胞，可以看到，ROMK 位于上皮细胞的顶端。左侧淡蓝色为肾小管管腔侧。
上皮细胞内 Mg2+浓度为 0 时，K+在驱动力（见上）的作用下，可以自由在细胞膜的两侧移动。如 图 A、图 B
我们再来看看这个时候 K+的转移受哪些因素影响：
第一、细胞内外的 K+浓度差：细胞内 K+浓度能高到 140 mmol/L，而细胞外仅仅只有 5 mmol/L，因此化学浓度梯度会促使 K+外流。
第二、电荷：细胞膜负电荷又促使 K+内流。
内流和外流的力量，在膜电位-86mV 时达到平衡（即平衡电位 Ek）。
当细胞膜电位比平衡电位更负的时候，（比如 -100mV，但实际上生理情况下在远端肾单位上皮侧很少会出现这么「负」的电位），钾离子是表现为内流的。如图 A 所示。同样的，当膜电位比平衡电位更「正」的时候，（比如-50mV，这种情况其实在生理情况下更常见），钾离子表现为向外流。如图 B 所示。
当细胞内 Mg2+为生理浓度（如 1 mmol/L）时，ROMK 会让 K+内流超过外流（即：内向性整流），这是因为细胞内 Mg2+是和 ROMK 绑定在一起的，这种绑定阻碍了 K+的外流（见图 D）。
因此，一旦出现低镁血症，上皮细胞内 Mg2+也会减少，这种阻碍作用就弱化了，细胞内的 K+就哗啦啦的外流到小管液中了（这个时候更多的类似 B 图所示，因 A 图不是常态。），这么多 K+分泌到管腔中随尿排出体外，低钾血症也就随之而来咯。有报道，低镁血症中低钾血症的发生率约 40% ～ 60%。
通过对这个机制的了解，我们还能明白另外一个临床上的问题，对于有些难治性低钾血症，为什么需要补镁？如果把补钾比喻成往桶里倒水的话，水桶下面有一个漏水的孔（ROMK），而镁就是能够堵住这个孔的阀门，不把阀门关上，光往桶里倒水，很难倒满。
当然，还有其他情况导致低镁血症同时合并低钾血症，比如使用利尿剂、腹泻、Bartter 综合征、Gitelman 综合征、肾毒性物质损伤了肾小管等等。
最后还看到一张有意思的图，也和大家分享下，如果缺镁的同时盐摄入过多或伴有醛固酮升高，低钾就更明显啦！后果你们自己看：
个人理解难免不足之处，还请大家不吝赐教！
真心希望教科书能够与时俱进！
参考文献：
1. Huang CL, Kuo E.Mechanism of hypokalemia in magnesium deficiency.J Am Soc Nephrol. 2007 Oct;18(10):2649-52.
2. Yang L, Frindt G, Palmer LG.Magnesium modulates ROMK channel-mediated potassium secretion.J Am Soc Nephrol. 2010 Dec;21(12):2109-16.
特别鸣谢：麻省总院布莱根妇女医院 李嘉华
