Калій — натрій: заклята дружба?

Навчання 02 серпня 2022 Перегляди: 59

Підвищене споживання натрію у вигляді кухонної солі погано позначається на здоров’ї, а саме сприяє гіпертонії, про це знають усі. Однак аж ніяк не всі вважають натрій таким уже ворогом людства. Не виключено, що в усьому винен не саме натрій, а стародавній механізм регулювання в організмі, придуманий для контролю його рідного брата — калію.

Стародавній калій

Міркування про те, що калій, на відміну від натрію, повинен допомагати здоров’ю, йдуть швидше за все з ідей про повернення до дієти наших далеких предків. Дійсно, всі ссавці, в тому числі і люди, сформувалися в світі, де їжа збагачена калієм, а натрію в ній небагато (див. «Хімію і життя», 2020, № 5/6). Причина зрозуміла: калій, на відміну від натрію, — життєво важливий елемент для рослин. Тому всі їхні частини збагачені калієм на противагу натрію. Відповідно, травоїдним дістається з їжею багато калію, а потім він опиняється в організмах і всеїдних, і хижаків.

Дальні предки людей були саме травоїдними — харчувалися фруктами, втечами і листям рослин тропічного лісу. Тоді-то в цілому і сформувалися органи травлення і механізми регулювання хімічного складу тіла. Є думка, що і набагато пізніше калій в їжі людей продовжував перевершувати натрій; дослідники стародавньої дієти стверджують чоловік кам’яного століття в день з’їдав 15 грамів калію! При цьому сучасна людина споживає не більше 2 грамів калію на день при рекомендації 3,5 грама, натрію ж вона з’їдає в два рази більше: 4-5 грамів. Так співвідношення цих двох лужних металів з близькими властивостями в сучасній дієті виявилося зворотним тому, до якого спочатку був пристосований людський організм.

Калій і ВООЗ

Дослідники, які прагнуть зрозуміти хитросплетіння калій-натрієвої гри, ведуть спостереження за споживанням людьми обох елементів і намагаються пов’язати отримані дані з інформацією про здоров’я. Іноді це вдається зробити, іноді не дуже. Сьогодні можна вважати доведеним, а ВООЗ саме так і вважає, що у гіпертоніків збільшення споживання калію з гарантією знижує тиск і чим вище при цьому споживання натрію, тим сильніше діє калій. Чому тільки у гіпертоніків? А тому, що основні дослідження проведені саме за участю таких пацієнтів. Наприклад, коли в 2012 році ВООЗ готувала рекомендації щодо споживання калію, її експерти відібрали 22 дослідження, з яких тільки три були виконані за участю людей без гіпертонії.

Дивно, але в цих роботах не вдалося виявити прямий зв’язок споживання калію з ризиком розвитку серцево-судинних захворювань. Однак, як вказують експерти ВООЗ, раз зв’язок гіпертонії з ними доведено, значить, збільшення споживання калію має благотворно позначитися і на їх статистиці. А ось благотворний вплив підвищеного споживання калію на статистику інсультів доведено строго.

Наскільки велике зниження тиску від споживання калію? В середньому, при рекомендованому ВООЗ рівні, виходить 3 мм рт. ст., однак якщо споживання калію вище, тоді верхній тиск знижується на 5,8, а нижній — на 3,5 мм рт. ст. Переведення цих чисел у соціальні наслідки таке. У США зниження артеріального тиску на 2 мм зменшує на 17% ризик розвитку гіпертонії, на 6% число інфарктів і на 15% число інсультів. У Великобританії зниження тиску на 5 мм зменшує ймовірність гіпертонії в два рази.

Як показує статистика, дітям збільшення споживання калію в розумних межах теж корисне. Крім того що калій сприяє загальному зміцненню кісток і м’язів, він також злегка знижує тиск, а адже відомо, що, якщо у дитини в дитинстві є схильність до гіпертонії, вона обов’язково проявить себе в майбутньому. Щоправда, ВООЗ уточнює, що рекомендації дійсні для віку понад 24 місяці, а дозу калію треба порівнювати з вагою дитини; 3,5 грама на день — це для людей старше 16 років.

Калій збільшує відтік рідин з організму, тому у лікарів були побоювання, що через зменшення обсягу крові в ній може піднятися концентрація холестерину. Це побоювання не підтвердилося. Також не було виявлено негативного впливу підвищеного споживання калію на нирки здорової людини. Причому пошкодити не можуть навіть величезні дози калію, порівняні з палеодієтою; принаймні дослідження тривалістю в кілька тижнів не виявили шкоди. Загалом, як вважає ВООЗ, якщо джерелом калію служить їжа, а не харчові добавки, переборщити з цим елементом не можна, на відміну від натрію. Однак саме калій може виявитися дуже дієвим засобом проти натрію. Більше того, не виключено, що благотворний вплив калію на серце і судини пов’язаний саме з протидією руйнівній дії натрію на них.

Калій і людина

У середньому організмі людини міститься 140 мг калію.

Всередині клітин знаходиться в тридцять разів більше калію, ніж у міжклітинних рідинах. Це створює трансмембранний електричний градієнт, який підтримується за рахунок регулювання співвідношення натрію і калію в крові. Це градієнт забезпечує тонус клітин, передачу нервових сигналів, скорочення м’язів і роботу нирок.

Незалежно від споживання нирки виводять з сечею 195 мг калію на день. Враховуючи інші обов’язкові втрати цього елемента, виходить, що людина для підтримки калієвого балансу повинна з’їдати не менше 400-800 мг калію на день. Пронос, блювота, порушення роботи нирок і прийом деяких препаратів можуть порушувати калієвий баланс і призводити як до нестачі, так і до надлишку калію в організмі.

Брак калію можна заповнювати не тільки горіхами, сирими овочами та іншими продуктами, багатими калієм, а й харчовими добавками, вітамінами і мінеральними препаратами. У США заборонені таблетки, які містять понад 99 мг калію. Причина в тому, що при більшому вмісті цього елемента можуть виникати ураження тонкого кишечника.

У різних замінниках солі доза калію може сильно змінюватися: від 440 до 2800 мг у чайній ложці.

Людина, що з’їдає в день 4 г калію, має на третину менший ризик отримати каміння в нирках, ніж людина, що з’їдає 2,4 г.

Трохи фізіології

На відміну від натрію, іони якого в основному знаходяться в рідинах організму, іони калію головним чином зосереджені у внутрішньоклітинних рідинах. У клітинах знаходиться 90% калію організму, причому основне його сховище — клітини м’язів. Решта калій циркулює в плазмі крові, і його концентрація там повинна бути суворо постійна. Однак надходження калію в організм людини протягом дня змінюється дуже сильно: від нуля в період спокою до грамів на годину під час їжі. Організм з такими сплесками змушений боротися, для цього у нього є кілька механізмів.

Калій всмоктується в кишечнику безпосередньо, за рахунок дифузії, тобто не використовуючи якісь клітинні канали. Значить, його всмоктування організм регулювати не може. Тому він регулює виведення, і, по суті, весь з’їдений калій повинен незабаром вийти: 90% з сечею і 10% з калом. Схоже, що організм вважає калій вкрай небажаним елементом і прагне позбутися його якомога швидше. Так, якимось незбагненним поки для фізіологів чином, як тільки калій починає надходити в кишечник, нирки відразу ж приймаються посилено відганяти його з плазми крові в сечу, ніби знаючи, що потрібно готувати вільне місце для нових надходжень.

Одночасно з поглинанням їжі включається і незалежний механізм утилізації калію, інсуліновий. Так, цей гормон сприяє засвоєнню глюкози, але, дивно, він же активує і канал перекачування калію всередину м’язових клітин, забезпечуючи його тимчасове зберігання. Причому так виходить, навіть якщо калію в їжі мало і нирки цілком можуть з ним впоратися: активується інсулін не калієм, а глюкозою. Що відбувається з калієм у клітинах м’язів, до історії з натрієм особливого відношення не має. Тому звернемося до нирок, які виводять свіжоз’їдений калій в сечу.

Геть з нирок!

Організм розлучитися зі з’їденим калієм все-таки не поспішає — раптом треба поповнити запаси в клітинах? Тому не весь калій відразу відправляється в сечу — більшу його частину, до 80%, нирки повертають у кров. А той, що не повернувся, треба відправити на виділення, і тут починається партія натрію. Ключовим елементом при цьому виявився спеціальний білок, так званий Na + —^Cl ‑ котранспортер (NCC). Як видно з його назви, він працює зовсім не з калієм, а з натрієм, а завдання цього білка — повернення натрію з нирок у кров. Коли білок активується, він відправляє натрій у кров, а коли дезактивується, то відкриває ворота на шляху натрію в сечу.

Цей білок відомий давно, і відомості про його роль допомагають створювати, наприклад, сечогінні препарати. Однак майже півстоліття біохіміки не здогадувалися, що з цим білком активно працює калій. У 2009 році Волкер Валлон і його колеги з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго (American Journal Physiology. Renal Physiology, 297, 3) встановили, що включенням/відключенням NCC завідує аж ніяк не натрій, а калій: малий вміст калію в плазмі крові його активує, а великий — дезактивує. Виходить, що, коли калію мало, організм, всупереч логіці, перестає виводити в сечу насамперед натрій! Зроблено так тому, що калій потрапляє в сечу з відповідних клітин нирок в обмін на всмоктування іонів свого брата. Щоб заблокувати дію цього механізму, і потрібно знизити вміст натрію в сечі: не стане там натрію, і калій туди не потрапить. Це розумно — навіщо виводити калій, коли його і так мало?

Однак співучасть у цій операції натрію псує всю справу: виходить, що натрій повертається в кров незалежно від своєї концентрації, але залежно від вмісту калію. Отже, при нестачі калію концентрація натрію в крові буде неминуче підвищуватися, скільки б натрію не було в їжі. А в організму не так вже й багато способів боротися з таким зростом, і головний з них — додавати воду в кров: тоді концентрація натрію знизиться, адже переважна його частина знаходиться саме в крові. Збільшення обсягу рідини в замкненій системі неминуче веде до зростання тиску. Якщо ж калія багато, білок NCC дезактивується, натрій йде в сечу, захоплюючи за собою як калій, так і зайву воду. Обсяг рідини в організмі зменшується, і тиск падає. Причина цих складних взаємин двох елементів, мабуть, в тому, що організму треба підтримувати постійний рівень калію в крові, але він не може це робити за рахунок маніпуляції з об’ємом рідини, як виходить з натрієм. Адже в крові знаходиться нікчемна частка всього калію організму.

Коли наші предки жили в тропічному лісі і харчувалися фруктами та зеленими втечами, калію в їжі було свідомо більше, ніж натрію. В таких умовах натрій треба було економити, і викладений механізм прекрасно працював: виводити або зберігати обидва лужних елементи в організмі можна було, орієнтуючись на концентрацію одного з них, більш поширеного. При сучасній дієті з перевищенням натрію над калієм цей механізм виглядає анахронізмом, тому і працює зі збоями. Однак виправити його неможливо. Значить, треба це прийняти і відповідним чином змінювати звички людини, щоб довести співвідношення калію з натрієм у їжі до 1:1, а то й більше. ВООЗ вважає, що, якщо дотримуватися її рекомендацій і є 3,5 грама калію і 2,5 грама натрію на день, — так воно і вийде.

Підготовлено з використанням оглядів:

1. Naohiro Nomura E. A. Clinical importance of potassium intake and molecular mechanism of potassium regulation // Clinical and Experimental Nephrology, 2019, 23.

2. Alicia A. McDonough E. A. Potassium Homeostasis: The Knowns, the Unknowns, and the Health Benefits // Physiology (Bethesda), 2017, 32, 2.