Funktionen
Kalium

Biochemische Funktionen des Kaliums

Da Kalium das bedeutendste Kation im Intrazellulärraum darstellt, ist es an der Tätigkeit von jeder Zelle beteiligt [5]:

  • Aufrechterhaltung der Potenzialdifferenz an den Membranen – mit dieser Funktion ist Kalium insbesondere für die Bioelektrizität der Zellmembranen beziehungsweise Zellerregbarkeit von Bedeutung, das heißt normale neuromuskuläre Reizbarkeit, Reizbildung und Reizleitung des Herzens – für diese Transportprozesse ermöglichen Ionenkanäle die rasche Bewegung von Ionen durch die hydrophobe Barriere der Zellmembran; die Rede ist von dem K+- / oder Na+-Kanal, die Nervensignale übertragen [4, 23, 29, 41, 44, 49]
  • Regulation des Zellwachstums [35, 43]
  • Transepitheliale Transportprozesse in Niere und Darm, unter anderem für Glucose, Aminosäuren [36]
  • Beeinflussung von protektiven endothelialen Gefäßfunktionen [30, 52, 53]
  • Aufrechterhaltung eines normalen Blutdrucks [47, 52]
  • Regulation des Säure-Basen-Gleichgewichtes durch Beeinflussung der renalen Netto-Säureausscheidung [14, 15, 16, 31, 38, 39, 40, 41, 42]
  • Beeinflussung der Freisetzung von Hormonen, zum Beispiel Insulin aus den Beta-Zellen [36, 41, 44]
  • Kohlenhydratverwertung und Eiweißsynthese [36, 41, 44]
  • Synthese und Abbau von energiereichen Phosphatverbindungen im Intermediärstoffwechsel [36, 44]

Da Kalium osmotisch wirksam ist, spielt der Mineralstoff auch eine Rolle bei der Hydratation. Bei dieser auf elektrostatischer Anziehung beruhenden Reaktion lagern sich Wassermoleküle mit ihrem negativen Ende an positiv geladenen Ionen und Wasserdipole mit ihrem positiven Ende an negativ geladene Ionen an. Die Hydratation ist wiederum für andere chemische Prozesse unerlässlich [4, 23, 41].

Kalium ist neben der Aufrechterhaltung des osmotischen Drucks in der Zelle für das Zellvolumen und die Regulation des Wasserhaushalts zuständig [4, 41].

Darüber hinaus sind einige Enzyme kaliumabhängig und werden durch den essentiellen Mineralstoff aktiviert. Dazu gehören einige Enzyme der Glykolyse (die Aufnahme von Glucose in Leber- und Muskelzellen zur Glykogensynthese ist an die Kaliumaufnahme gekoppelt), oxidativen Phosphorylierung und des Proteinstoffwechsels [23, 35, 41, 44]. Aufgrund der wesentlichen Funktion von Kalium, die Potenzialdifferenz an den Membranen aufrecht zu erhalten, können Störungen in der Kaliumhomöostase die neuromuskuläre Erregbarkeit und Erregungsleitung beeinflussen und unter anderem zu Herzrhythmusstörungen führen [4].

Kalium und Blutdruck

Epidemiologischen Studien zufolge besteht eine enge Korrelation zwischen der Kaliumzufuhr und dem Blutdruck beziehungsweise erhöhtem Risiko für Apoplex (Schlaganfall). Kalium hat die größte Bedeutung für die nichtpharmakologische Regulation des Blutdrucks [48].
So konnte eine ältere Metaanalyse über 19 klinische Studien diesen Zusammenhang bestätigen – der Wirkmechanismus blieb jedoch ungeklärt [8, 12].
Die erste klinisch-kontrolliert Studie von Siani und Mitarbeitern (1991), in welcher Hypertoniker – Personen mit Bluthochdruck – auf eine kaliumreiche Kost umgestiegen waren, ergab nach einem Jahr eine signifikante Reduktion der antihypertensiven Medikation [45].

In einer weiteren Metaanalyse sowohl mit hypertensiven als auch normotensiven Personen wurde der Einfluss von Kaliumsupplementen (60 bis 200 mmol/Tag, das heißt einer Menge von 2.346-7.820 mg) auf den Blutdruck untersucht. Das Ergebnis war eine eindeutige Senkung des Blutdrucks (systolisch im Durchschnitt um 3,11 mmHg und diastolisch im Durchschnitt um 1,97 mmHg). Bei den normotensiven Probanden – Personen mit normalem Blutdruck – fiel der Effekt jedoch geringer aus, als bei den hypertensiven Patienten. In den Studien, bei denen die Personen zugleich eine hohe Natriumaufnahme hatte, war der Behandlungserfolg größer [50].

Eine neue randomisierte kontrollierte Interventionsstudie zeigte, dass auch aus einer niedrig dosierten Supplementierung von 24 mmol Kalium/Tag (das heißt 938 mg Kalium – diese Menge entspricht etwa dem Gehalt in 5 Portionen frischem Obst und Gemüse) über 6 Wochen eine Abnahme des durchschnittlich arteriellen Blutdrucks um 7,01 mmHg, des systolischen Blutdrucks um 7,60 mmHg und des diastolischen Blutdrucks um 6,46 mmHg resultierte [34].
Eine Metaregressionsanalyse von insgesamt 67 klinisch kontrollierten Studien kam zu dem Schluss, dass eine Natriumreduktion und vermehrte Kaliumzufuhr einen wesentlichen Beitrag zur Prävention der Hypertonie (Bluthochdruck) leisten kann [17].

Andere Studien, die den Einfluss der Kalium- und Natriumzufuhr auf den Blutdruck untersuchten, führten allerdings zu nicht überzeugenden oder widersprüchlichen Ergebnissen [50]. Diese Untersuchungen ergaben, dass eine erhöhte Kaliumaufnahme weder präventive Effekte gegenüber Hypertonie (Bluthochdruck) aufweist, noch effektiv zur Senkung eines erhöhten Blutdrucks beiträgt [6, 7].
Eine größere klinische Interventionsstudie mit hypertonen Männern, die mit antihypertensiven Medikamenten behandelt wurden und täglich 3754 mg Kalium sowie nur sehr geringfügige Mengen an Natrium aufnahmen, zeigte keinen Zusammenhang zwischen Kalium- und Natriumaufnahme und erhöhtem Blutdruck [19, 20]. Die Höhe der Dosis der antihypertensiven Medikation konnte damit nicht reduziert werden.
Obwohl die protektive Wirkung von Kalium gegenüber erhöhtem Blutdruck in einigen Studien ausblieb, wird eine tägliche Kaliumaufnahme von 60 mmol (2.340 mg) empfohlen, um das Risiko eines tödlichen Apoplex (Schlaganfall) zu reduzieren [6, 7].

Die Höhe der Kaliumaufnahme beeinflusst darüber hinaus die Salzsensitivität (Synonyme: Salzempfindlichkeit; Kochsalzsensitivität; Kochsalzempfindlichkeit). Eine niedrige Kaliumzufuhr geht mit einer hohen Empfindlichkeit gegenüber Kochsalz einher. Umgekehrt wird diese dosisabhängig unterdrückt, wenn die Kaliumzufuhr über die Nahrung erhöht wird. Schließlich kann durch eine kaliumreiche Ernährung, vor allem bei Personen mit marginaler Kaliumaufnahme, die Salzsensitivität reduziert und damit das Auftreten von Bluthochdruck verhindert beziehungsweise verzögert werden [10]. 

Literatur

  1. Agarwal R, Afzalpurkar R, Fordtran JS: Pathophysiology of potassium absorption and secretion by the human intestine. Gastroenterology. 1994 Aug;107(2):548-71.
  2. Anke M, Bergmann K, Lösch E, Müller R: Potassium intake, balance and requirement of adults. 9th Symposium Vitamins and Additives in Nutrition of Man and Animal. Jena/Thuringia, Germany, 2003 Abstracts, p. 28
  3. Bia MJ, DeFronzo RA: Extrarenal potassium homeostasis. Am J Physiol. 1981 Apr;240(4):F257-68.
  4. Biesalski HK, Fürst P, Kasper H, Kluthe R, Pölert W, Puchstein Ch, Stähelin HB: Ernährungsmedizin. 161-162. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1999
  5. Bundesinstitut für Risikobewertung: Domke A, Großklaus R, Niemann B, Przyrembel H, Richter K, Schmidt E, Weißenborn A, Wörner B, Ziegenhagen R (Hrsg.) Verwendung von Mineralstoffen in Lebensmitteln – Toxikologische und ernährungsphysiologische Aspekte, Teil 2, BfR-Hausdruckerei Dahlem, 2004
  6. Burgess E, Lewanczuk R, Bolli P, Chockalingam A, Cutler H, Taylor G, Hamet P: Lifestyle modifications to prevent and control hypertension & Recommendations on potassium, magnesium and calcium. Canadian Coalition for High Blood Pressure Prevention and Control, Laboratory Centre for Disease Control at Health Canada, Heart and Stroke Foundation of Canada.CMAJ. 1999 May 4;160(9 Suppl):S35-45
  7. Burgess E, Lewanczuk R, Bolli P, Chockalingam A, Cutler H, Taylor G, Hamet P: Lifestyle modifications to prevent and control hypertension. 6. Recommendations on potassium, magnesium and calcium. Canadian Hypertension Society, Canadian Coalition for High Blood Pressure Prevention and Control, Laboratory Centre for Disease Control an Health Canada, Heart and Stroke Foundation of Canada. CMAJ. 1999 May 4;160(9 Suppl):S35-45.
  8. Cappuccio P, MacGregor A: Does potassium supplementation lower blood pressure? A meta-analysis of published trials. J Hypertens. 1991 May;9(5):465-73.
  9. Clark BA, Brown RS: Potassium homeostasis and hyperkalemic syndromes. Endocrinol Metab Clin North Am. 1995 Sep;24(3):573-91.
  10. Corruzzi P, Brambilla L, Brambilla V et al.: Potassium depletion and salt sensitivity in essential hypertension. J Clin Endocrinol Metab. 2001 Jun;86(6):2857-62.
  11. Deutsche Gesellschaft für Ernährung, Österreichische Gesellschaft für Ernährung, Schweizerische Gesellschaft für Ernährungsforschung, Schweizerische Vereinigung für Ernährung: Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr. 5. Auflage. In: DGE/ÖGE/SGE/SVE. Umschau- Braus-Verlag, Frankfurt/Main (2013)
  12. Elmadfa I, Leitzmann C: Ernährung des Menschen. 3. Auflage. Eugen Ulmer, Stuttgart 1998
  13. Ensminger AH, Ensminger ME, Konlande JE, Robson JRK: Potassium. In: The Consise Encyclopedia of Foods and Nutrition. CRC Press, London, p. 865-866 1995
  14. Frassetto L, Morris RCJR, Sebastian A: Potassium bicarbonate reduces urinary nitrogen excretion in postmenopausal women. J Clin Endocrinol Metab. 1997 Jan;82(1):254-9.
  15. Frassetto L, Morris RCJR, Sellmeyer DE, Todd K, Sebastian A: Diet, evolution and aging: The pathophysiologic effects of the post-agricultural inversion of the potassium-to-sodium and base-to-chloride ratios in the human diet. Eur J Nutr. 2001 Oct;40(5):200-13.
  16. Frassetto L, Morris RCJR, Sellmeyer DE, Todd K, Sebastian A: Estimation of net endogenous noncarbonic acid production in humans from diet potassium and protein contents. Am J Clin Nutr. 1998 Sep;68(3):576-83.
  17. Geleijnse JM, Kok FJ, Grobbee DE: Blood pressure response to changes in sodium and potassium intake: a metregression analysis of randomised trials. J Hum Hypertens. 2003 Jul;17(7):471-80.
  18. Gennari FJ, Segal AS: Hyperkalemia: An adaptive response in chronic renal insufficiency. Kidney Int. 2002 Jul;62(1):1-9.
  19. Grimm RHJR, Neaton JD, Elmer PJ, Svendsen KH, Levin J, Segal M, Holland L, Witte LJ, Clearman DR, Kofron P, LaBounty RK, Crow R, Prineas RJ: The influence of oral potassium chloride on blood pressure in hypertensive men on a low-sodium diet.N Engl J Med 1990; 322:569-574 March 1, 1990 doi: 10.1056/NEJM199003013220901
  20. Grimm RHJR, Kofron P, Neaton JD, Svendsen KH, Elmer PJ, Holland L, Witte LJ, Clearman DR, Prineas RJ: Effect of potassium supplementation combined with dietary sodium reduction on blood pressure in men taking antihypertensive medication. J Hypertens Suppl. 1988 Dec;6(4):S591-3.
  21. Gross P, Pistrosch F: Keine Seltenheit unter gängiger Medikamentenkombination. Wie klinisch relevante Hyperkaliämien erkennen und behandeln. CARDIOVASC; 6: 32-36 2003
  22. Grossklaus R: Vorkommen, Bedeutung und Bestimmung von Kalium. In: Die Trinkwasserverordnung. Einführung und Erläuterungen für Wasserversorgungsunternehmen und Überwachungsbehörden. Aurand K, Hässelbarth U, Lange-Asschenfeldt H, Steuer W (Hrsg.). 3., neubearbeitete Auflage.
    Erich Schmidt Verlag, S. 387-392. 1991
  23. Hahn A: Nahrungsergänzungsmittel. 164-165. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart 2001
  24. Hartig W: Moderne Infusionstherapie. Künstliche Ernährung. 7. Auflage. W Zuckerschwerdt Verlag, S. 15-17, 85-95 1994
  25. Hay E, Derazon H, Bukish N et al.: Fatal hyperkalemia related to combined therapy with a COX-2 inhibitor, ACE inhibitor and potassium rich diet. J Emerg Med 2002 May;22(4):349-52.2.
  26. He Q, Heo M, Heshka S et al.: Total body potassium differs by sex and race across adult age span. Am J Clin Nutr July 2003 vol. 78 no. 1 72-77
  27. Hené RJ, Koomans HA, Boer P, Dorhout Mees EJ: Adaptation to chronic potassium loading in normal man. Miner Electrolyte Metab. 1986;12(3):165-72.
  28. Jarman PR, Mather HM: Diabetes may be independent risk factor for hyperkalemia. BMJ. 2003 Oct 4;327(7418):812.
  29. Leitzmann C, Müller C, Michel P, Brehme U, Hahn A, Laube H: Ernährung in Prävention und Therapie. 61-62. Hippokrates Verlag in MVS Medizinverlage Stuttgart GmbH & Co. KG 2005
  30. Ma G, Mason DP, Young DB: Inhibition of vascular smooth muscle cell migration by elevation of extracellular potassium concentration. Hypertension. 2000 Apr;35(4):948-51.
  31. Manz F: History of nutrition and acid-base physiology. Eur J Nutr. 2001 Oct;40(5):189-99.
  32. Mathialahan T, Sandle GI: Dietary potassium and laxatives as regulators of colonic secretion in end-stage renal disease. Nephrol Dial Transplant. 2003 Feb;18(2):341-7.
  33. Mennitt PA, Frindt G, Silver RB, Palmer LG: Potassium restriction downregulates ROMK expression in rat kidney. Am J Physiol Renal Physiol. 2000 Jun;278(6):F916-24.
  34. Naismith DJ, Braschi A: The effect of low-dose potassium supplementation on blood pressure in apparently healthy volunteers. Br J Nutr. 2003 Jul;90(1):53-60.
  35. Niemeyer MI, Cid LP, Barros F, Sepulveda FV: Modulation of the two-pore domain acid-sensitive K+ channel TASK-2 (KCNK5) by changes in cell volume. J Biol Chem. 2001 Nov 16;276(46):43166-74
  36. Preuss HG: Sodium, Chloride, and Potassium. In: Present Knowledge in Nutrition. Bowman BA, Russell RM (Eds.). Eighth Edition. ILSI Press, Washington, DC, p. 306-310. 2001
  37. Rabinowitz L: Homeostatic regulation of potassium excretion. J Hypertens. 1989 Jun;7(6):433-42.
  38. Remer T: Influence of diet on acid-base balance. Semin Dial. 2000 Jul-Aug;13(4):221-6.
  39. Remer T: Influence of nutrition on acid-base balance - metabolic aspects. Eur J Nutr. 2001 Oct;40(5):214-20.
  40. Remer T, Dimitriou T, Manz F: Dietary potential renal acid load and renal net acid excretion in healthy, free-living children and adolescents. Am J Clin Nutr. 2003 May;77(5):1255-60.
  41. Schmidt E, Schmidt N: Leitfaden Mikronährstoffe. 234-238. Urban & Fischer Verlag; München, Februar 2000
  42. Sebastian A, Frassetto LA, Sellmeyer DE, Merriam RL, Morris RCJR: Estimation of the net acid load of the diet ancestral preagricultural Homo sapiens and their hominid ancestors. Am J Clin Nutr. 2002 Dec;76(6):1308-16.
  43. Shen MR, Chou CY, Hsu KF, Liu HS, Dunham PB, Holtzman EJ, Ellory JC: The KCL cotransporter isoform KCC3 can play an important role in cell growth regulation. Proc Natl Acad Sci U S A. 2001 Dec 4;98(25):14714-9.
  44. Shieh CC, Coghlan M, Sullivan JP, Gopalakrishnan M: Potassium channels: Molecular defects, diseases, and therapeutic opportunities. Pharmacol Rev. 2000 Dec;52(4):557-94.
  45. Siani A, Strazzullo P, Giacco A, Pacioni D, Celentano E, Mancini M: Increasing the dietary potassium intake reduces the need for antihypertensive medication. Ann Intern Med. 1991 Nov 15;115(10):753-9.
  46. Stühlinger HG: Magnesium und Kalium in der Notfallmedizin. J Miner Stoffwechs 2003; 10: 8-17
  47. Suter PM: Potassium and hypertension. Nutr Rev. 1998 May;56(5 Pt 1):151-3.
  48. Suter PM, Sierro C, Vetter W: Nutritional factors in the control of blood pressure and hypertension. Nutr Clin Care. 2002 Jan-Feb;5(1):9-19.
  49. Tamargo J, Caballero R. Gomez R, Valenzuela C, Delpon E: Pharmacology of cardiac potassium channels. doi.org/10.1016/j.cardiores.2003.12.026
  50. Whelton PK, He J, Cutler JA, Brancati FL, Appel LJ, Follmann D, Klag MJ: Effects of oral potassium on blood pressure. Meta-analysis of randomized controlled clinical trials. JAMA. 1997 May 28;277(20):1624-32.
  51. Young DB: Quantitative analysis of aldosterone´s role in potassium regulation. Am. J. Physiol. 255: F811-F837 (1988)
  52. Young DB, Lin H, McCabe RD: Potassium´s cardiovascular protective mechanisms. Am J Physiol. 1995 Apr;268(4 Pt 2):R825-37.
  53. Young DB, Ma G: Vascular protective effects of potassium. Semin Nephrol. 1999 Sep;19(5):477-86.
     
Die auf unserer Homepage für Sie bereitgestellten Gesundheits- und Medizininformationen ersetzen nicht die professionelle Beratung oder Behandlung durch einen approbierten Arzt.

DocMedicus Suche

.
ArztOnline.jpg
 

DocMedicus          
Gesundheitsportal

DocMedicus Gesundheitslexikon - Gesundheitsportal zu den Themen Gesundheit, Prävention, Impfen, Labordiagnostik, Medizingerätediagnostik,medikamentöse Therapie, Operationen und Gesundheitsleistungen DocMedicus Zahnlexikon - Gesundheitsportal zu den Themen Zahngesundheit und Zahnästhetik etc. DocMedicus Beautylexikon - Gesundheitsportal zu den Themen Haut, Pflege, Hautveränderungen, Ästhetische Medizin, Lasertherapie, Ernährung und Vitalstoffe etc.

 

Unsere Partner DocMedicus Verlag