Kalium pada umumnya dipertahankan dalam batas normal dengan kisaran yang sempit melalui mekanisme homeostasis yang secara bergantian dan efisien mengatur distribusi kalium antara kompartemen intrasel-ekstrasel dan ekskresi kalium. Pada kondisi fisiologis, konsentrasi kalium intrasel mencapai 140 meq/L, sedangkan pada ekstrasel 4-5 meq/L. Distribusi kation ini diregulasi oleh Na-K-ATPase yang memompa K+ ke dalam sel dan Na+ keluar sel dengan rasio 2:3 untuk mempertahankan potensi membran istirahat yang berperan penting dalam pembentukan aksi potensial sel-sel otot.

Kalium terutama diekskresikan di ginjal (90%) dan hanya sebanyak 10% diekskresikan pada saluran gastrointestinal. Gangguan pada distribusi kalium intrasel-ekstrasel atau ekskresi kalium dapat menyebabkan hiperkalemia.[5,7,8]

Gangguan Distribusi Kalium Intrasel dan Ekstrasel

Ada beberapa hal yang dapat menyebabkan gangguan distribusi internal kalium, yaitu insufisiensi insulin, asidosis, katekolamin, dan hiperosmolaritas.

Insufisiensi insulin

Pada saat makan, insulin dikeluarkan untuk meregulasi glukosa. Setelah mengikat reseptor pada permukaan sel, insulin menyebabkan penyisipan GLUT4 (transporter glukosa tipe 4) yang memfasilitasi pengambilan glukosa dalam jaringan yang responsif terhadap insulin dan juga meningkatkan aktivitas pompa Na-K-ATPase yang meningkatkan pengambilan K ke dalam sel. Pada kondisi insufisiensi insulin, terjadi penurunan aktivitas Na-K-ATPase, sehingga K akan lebih banyak di ekstrasel.[1,7]

Katekolamin

Katekolamin dapat berperan juga dalam regulasi kalium internal. Katekolamin bekerja pada reseptor beta 2 adrenergik dan alfa adrenergik.

Katekolamin yang bekerja pada reseptor beta 2 adrenergik akan meningkatkan aktivitas Na-K-ATPase untuk mencegah konsentrasi kalium berlebih di ekstrasel. Penggunaan obat yang menginhibisi reseptor ini, seperti penyekat beta, dapat meningkatkan konsentrasi kalium ekstrasel.

Katekolamin yang menstimulasi reseptor alfa adrenergik akan memicu pengeluaran kalium ke ekstrasel. Oleh karena itu, obat golongan agonis alfa adrenergik dapat juga meningkatkan konsentrasi kalium dalam darah.[4,7]

Asidosis

Pada asidosis metabolik yang disebabkan oleh anion anorganik (asidosis mineral), penurunan pH ekstraseluler akan menurunkan laju pertukaran ion natrium dan hidrogen, dan menghambat laju masuknya kotransport natrium dan bikarbonat.

Penurunan Na+ intrasel akan mengurangi aktivitas Na-K-ATPase, menyebabkan hilangnya K+ intrasel. Selain itu, penurunan konsentrasi bikarbonat ekstrasel akan meningkatkan pemasukan ion klorida (Cl−) ke dalam sel, yang selanjutnya meningkatkan effluks K+.[5,9]

Hiperosmolaritas

Ketika osmolaritas ekstrasel meningkat akibat akumulasi dari osmoles, seperti glukosa, mannitol, dan sukrosa, terjadi perpindahan komponen air dari kompartemen intrasel ke kompartemen ekstrasel. Ketika air keluar, maka volume sel akan menurun dan kalium menjadi lebih terkonsentrasi. Konsentrasi K⁺ intrasel yang lebih tinggi memicu untuk terjadinya effluks ion kalium keluar sel menuruni gradien konsentrasi melalui kanal yang permeabel.[4,9]

Lisis sel

Pada kondisi terdapat kerusakan sel atau lisis sel yang ekstensif, seperti pada luka bakar berat, rhabdomyolisis, lisis tumor, atau hemolisis, maka substansi yang ada di dalam sel akan keluar, termasuk juga ion kalium. Akibat lisis sel ini, akan ada lebih banyak ion kalium yang terdapat pada kompartemen ekstrasel.[8,10]

Gangguan Ekskresi Kalium

Kalium difiltrasi di glomerulus, kemudian direabsorbsi oleh tubulus proksimal dan lengkung Henle. Hanya sekitar 10% kalium yang mencapai distal nefron. Pada tubulus konvoltus distal dan duktus kolektivus, kalium dapat diabsorbsi ataupun disekresi sesuai dengan kebutuhan tubuh. Proses reabsorbsi diregulasi oleh alpha intercalated cell, sedangkan proses sekresi diregulasi oleh sel prinsipal.

Kondisi yang meningkatkan konsentrasi K+ intrasel, menurunkan konsentrasi K+ lumen, membuat lumen lebih elektronegatif, serta kondisi yang meningkatkan permeabilitas membran luminal untuk K+, akan meningkatkan kecepatan sekresi K+. Dua penentu utama sekresi K+ adalah aktivitas mineralokortikoid dan perpindahan Na+ dan air di distal.[5,9]

Aldosteron

Aldosteron merupakan mineralokortikoid yang banyak di dalam tubuh. Aldosteron meningkatkan konsentrasi K+ intrasel dengan menstimulasi aktivitas Na-K-ATPase di membran basolateral, menstimulasi reabsorpsi Na+ melintasi membran luminal, yang meningkatkan elektronegativitas lumen, sehingga meningkatkan gradien listrik yang mendukung sekresi K+. Aldosteron memiliki efek langsung pada membran lumen untuk meningkatkan permeabilitas terhadap K⁺. Pada kondisi hipoaldosteronisme, sekresi kalium menjadi terganggu sehingga dapat menyebabkan hiperkalemia.

Selain itu, beberapa obat obatan yang dapat menginhibisi aldosterone, seperti captopril, ramipril, candesartan, mineralocorticoid receptor antagonist (MRA), dan selective aldosterone inhibitor dapat menginduksi hiperkalemia.[3,7]

Gangguan Ginjal

Pasien gagal ginjal akut, seperti yang terjadi pada nekrosis tubular akut atau nefritis interstitial, juga cenderung mengalami hiperkalemia. Tubulus distal dan duktus kolektivus mengalami kerusakan sehingga tidak dapat mensekresi kalium.[9,11]