Levensbedreigende hyperkaliëmie: de waarde van het elektrocardiogram
Open

Klinische les
19-05-2004
R.J. Trof en R.M.L. Brouwer

Dames en Heren,

Hyperkaliëmie is een potentieel levensbedreigende aandoening. Een verhoogde serumkaliumconcentratie wordt frequent gevonden bij de in het ziekenhuis opgenomen patiëntenpopulatie. De prevalentie bedraagt 5-10 per 100 patiënten.1 2 Een steekproef van alle kaliumbepalingen gedurende één week in onze eigen kliniek leverde een prevalentie van 4,4 per 100 patiënten. Een geringe hyperkaliëmie (5,3-6,5 mmol/l) is over het algemeen niet levensbedreigend, maar bij kaliumwaarden boven de 7 mmol/l kunnen levensbedreigende hartritmestoornissen optreden. De sterfte als gevolg van een ernstige hyperkaliëmie in de algemene bevolking is onbekend. Bij patiënten met een (pre)terminale nierinsufficiëntie bedraagt de sterfte ongeveer 2.3

Dat het elektrocardiogram (ECG) een diagnostisch hulpmiddel is bij het vermoeden van een ernstige hyperkaliëmie en aangeeft of directe behandeling geïndiceerd is, illustreren de drie volgende ziektegeschiedenissen.

Patiënt A, een 19-jarige jongen met een chronische nierinsufficiëntie op basis van IgA-nefropathie, werd hiervoor sinds 2 jaar behandeld met intermitterende hemodialyse. Patiënt hield zich niet aan de voorgeschreven dieetrestricties en bij routinelaboratoriumonderzoek werd vaak een hyperkaliëmie gevonden.

Op een van de niet-dialysedagen meldde patiënt zich 's nachts op de Eerste Hulp van ons ziekenhuis met algehele malaise en snel ontstane, ernstige spierzwakte van de benen. Patiënt herkende de klachten als passend bij een hyperkaliëmie. Vrijwel onmiddellijk bij binnenkomst werd hij onwel, waarbij er op de hartritmestrook brede QRS-complexen werden gezien (figuur 1). Kort daarna trad asystolie op en werd overgegaan tot reanimatie: er volgden intubatie, beademing, hartmassage, toediening van natriumwaterstofcarbonaat en herhaalde toediening van epinefrine. Vanwege het vermoeden van ernstige hyperkaliëmie werd éénmalig 10 ml calciumgluconaat 10 intraveneus toegediend en kreeg patiënt een infuus met glucose en insuline. Ondanks het inbrengen van een externe pacemaker bleef de asystolie bestaan en na circa 45 min werd de reanimatie beëindigd en overleed patiënt. Uit de laboratoriumuitslagen bleek even later een kaliumconcentratie van 8,3 mmol/l (referentiewaarde: 3,5-5,0). Toestemming voor obductie werd niet verleend.

Patiënt B, een 64-jarige man met een chronische nierinsufficiëntie ten gevolge van diabetische nefropathie, werd sinds 5 jaar behandeld met intermitterende hemodialyse. Zijn therapietrouw was slecht; met name hield hij zich niet aan de voorgeschreven kaliumbeperking.

Op een van zijn dialysedagen meldde hij zich op de afdeling Hemodialyse met algehele malaise en misselijkheid. Daarnaast was in korte tijd een ernstige spierzwakte ontstaan, waardoor hij niet meer in staat was te lopen. Wij zagen een ernstige zieke, cyanotische, transpirerende man met een verminderd bewustzijn. Hij had een bradycardie en de bloeddruk was niet te meten. In eerste instantie werd gedacht aan een acuut hartprobleem (mogelijk een infarct of hartfalen na een infarct) en er werd met spoed een ECG gemaakt. Hierop werd een nodaal ritme gezien met brede QRS-complexen en hoge spitse T-toppen (figuur 2a). Deze afwijkingen werden niet gezien op eerdere ECG's.

Verondersteld werd dat er levensbedreigende geleidingsstoornissen waren ten gevolge van een ernstige hyperkaliëmie en terstond werd 10 ml calciumgluconaat 10 intraveneus toegediend en begonnen met hemodialyse. Na 5 min werd nogmaals calciumgluconaat toegediend, waarna de QRS-complexen normaliseerden (zie figuur 2b en 2c). Later bleek uit de laboratoriumuitslagen afgenomen vóór aanvang van de dialyse een kaliumconcentratie van 8,5 mmol/l. Patiënt verliet na hemodialyse het ziekenhuis.

Patiënt C, een 80-jarige vrouw met in de voorgeschiedenis chronisch hartfalen bij atriumfibrilleren en mitralisklepvervanging, gebruikte een aantal medicamenten, waaronder bumetanide, digoxine, losartan en spironolacton. Enkele maanden vóór opname had zij last van myoklonieën en was een hypokaliëmie vastgesteld. Wegens het ontbreken van een goede verklaring voor de myoklonieën werd patiënte behandeld met kaliumchloride per os (een preparaat met gereguleerde afgifte), waarna de klachten verdwenen.

Een paar weken later kreeg patiënte deze klachten opnieuw en had zij op eigen initiatief het kaliumchloridegebruik hervat in de veronderstelling dat de myoklonieën daardoor zouden verdwijnen. De klachten bleven echter bestaan en na enkele dagen kreeg zij last van spierzwakte van de benen. Zij werd verwezen naar de neuroloog. Behalve een dehydratie (verminderde huidturgor, lage bloeddruk en snelle pols) werden bij lichamelijk onderzoek geen afwijkingen gevonden. Bij oriënterend laboratoriumonderzoek bestond er een hyperkaliëmie (serumkaliumconcentratie: 7,2 mmol/l) en een gestoorde nierfunctie (serumcreatinineconcentratie: 124 ?mol/l (referentiewaarde: 55-90), een paar weken tevoren nog 56 ?mol/l). Vanwege de ernstige hyperkaliëmie werd een ECG vervaardigd, waarop een tachycardie werd gezien met een smal QRS-complex en spitse T-toppen in de precordiale afleidingen (figuur 3). Geconcludeerd werd dat er een niet-levensbedreigende hyperkaliëmie was ten gevolge van een verhoogde kaliuminname (door kaliumchloride), gecombineerd met een verlaagde renale kaliumexcretie (door spironolacton en losartan) bij een verminderde nierfunctie door dehydratie (door bumetanide).

Omdat er geen verbrede QRS-complexen aanwezig waren, werd geen calciumgluconaat toegediend. Patiënte werd gerehydreerd met infusie van een isotone natriumchlorideoplossing en behandeld met 3 keer (natrium)polystyreensulfonzuur 15 g per os. Het gebruik van losartan, spironolacton en bumetanide, en de kaliumsuppletie werden gestaakt. In de loop van een aantal uren nam de diurese toe en daalde de kaliumconcentratie. De volgende dag was de serumkaliumconcentratie genormaliseerd tot 4,5 mmol/l en de creatinineconcentratie gedaald naar 80 ?mol/l. Bij controle van het ECG waren de spitse T-toppen verdwenen. Na enkele dagen werd patiënte in een stabiele toestand ontslagen.

Hyperkaliëmie ontstaat als de balans tussen kaliuminname en de excretie of de verdeling tussen intra- en extracellulair kalium verstoord is.

De dagelijkse kaliuminname met de voeding bedraagt bij volwassenen 80-100 mmol, waarvan 90 door de darm wordt geresorbeerd. De kaliumvoorraad in het lichaam (3000-4000 mmol) bevindt zich vrijwel geheel intracellulair. Bij een sterk verhoogde inname van kalium wordt het lichaam beschermd tegen een sterke stijging van de kaliumconcentratie. Dit gebeurt initieel door intracellulaire opname van kalium door de werking van insuline, ?2-adrenerge receptoren en door de aanwezigheid van kalium zelf. Daarna neemt de renale kaliumexcretie toe en wordt de gehele kaliumdosis uitgescheiden.4 5

Oorzaken.

De oorzaken van hyperkaliëmie kunnen worden ondergebracht in 3 groepen (tabel 1).4-6 Ten eerste kan er een pathofysiologische verschuiving van kalium zijn van intracellulair naar extracellulair. De belangrijkste oorzaken hiervan zijn metabole acidose, hyperglykemie en/of insulinedeficiëntie. De tweede mogelijke oorzaak is een afname van de renale kaliumexcretie, hetgeen leidt tot een chronische hyperkaliëmie. Dit wordt gezien bij chronische nierinsufficiëntie of hypoaldosteronisme, soms in combinatie met medicamenten zoals NSAID's, angiotensineconverterend-enzym(ACE)-remmers, angiotensine-II-remmers, aldosteronantagonisten en kaliumsparende diuretica. De derde oorzaak is een toegenomen kaliuminname. Door de eerder beschreven snelle intercellulaire verschuiving van kalium en de toegenomen kaliumexcretie is dit alleen het geval bij een sterk verhoogde inname (bijvoorbeeld hogedosisinfusie) of in combinatie met nierfunctiestoornissen en/of metabole acidose.4 7 8

Symptomen.

Hyperkaliëmie gaat meestal niet gepaard met specifieke symptomen. Alleen bij een sterk verhoogde kaliumconcentratie kunnen algehele malaise en spierzwakte optreden.9 Deze spierzwakte manifesteert zich meestal in de benen, maar soms ook in de armen. In enkele gevallen kan er zelfs een volledige paralyse bestaan. De ademhalingsspieren zijn hier meestal niet bij betrokken.4 6 10 Klachten treden doorgaans pas op bij een serumkaliumconcentratie van > 7,0 mmol/l. Spierzwakte is niet specifiek voor een ernstige hyperkaliëmie, want ook hypokaliëmie, hypercalciëmie en andere niet-elektrolytgebonden stoornissen kunnen leiden tot spierzwakte. Het gelijktijdig vóórkomen van een metabole acidose en/of hypocalciëmie kan de toxiciteit van een geringe hyperkaliëmie versterken en daarmee spierzwakte induceren.4

Het gevaarlijkste gevolg van ernstige hyperkaliëmie is een levensbedreigende hartritmestoornis. Deze geleidingsstoornissen worden veroorzaakt door veranderingen in de repolarisatie en depolarisatie van de hartspiercel.4 11 Spitse T-toppen ontstaan door een abnormaal snelle repolarisatie ten gevolge van een toegenomen kaliumpermeabiliteit van de celmembraan door stijging van de serumkaliumconcentratie. Indien de serumkaliumconcentratie verder stijgt, gaat de hartspiercel partieel depolariseren. Aanhoudende depolarisatie leidt tot inactivatie van natriumkanalen in de celmembraan, waardoor een verminderde exciteerbaarheid ontstaat en daarmee de depolarisatie wordt vertraagd.11-13 Dit uit zich op het ECG in een verlengd PR-interval (atrioventriculaire (AV-)geleiding), verlies van P-toppen (atriale depolarisatie) en verbreding van het QRS-complex (ventriculaire depolarisatie). Deze ECG-afwijkingen worden manifest bij een serumkaliumconcentratie van circa 7,0 mmol/l. De relatie tussen de hoogte van de serumkaliumconcentratie en de afwijkingen op het ECG kent echter een aanzienlijke variatie.14 15 Patiënt B had een serumkaliumconcentratie van 8,5 mmol/l met op het ECG verlies van P-toppen en verbrede QRS-complexen. De ritmestrook van patiënt A toonde een sinusachtig patroon met ernstige bradycardie bij een serumkaliumconcentratie van 8,3 mmol/l. Patiënt C had bij een serumkaliumconcentratie van 7,2 mmol/l slechts spitse T-toppen op het ECG.

De oorzaak van deze interpersoonlijke variatie is multifactorieel. Ten eerste kan een geringe hyperkaliëmie ernstige geleidingsstoornissen veroorzaken wanneer gelijktijdig ook hypocalciëmie, metabole acidose of hyponatriëmie bestaat, omdat deze factoren de cardiotoxiciteit van een hyperkaliëmie versterken.16-18 Daarnaast is de snelheid waarmee hyperkaliëmie ontstaat van belang voor de ernst van de ECG-afwijkingen.6

De progressie van ongevaarlijke naar letale aritmieën is onvoorspelbaar, zodat alle ECG-afwijkingen die passen bij hyperkaliëmie serieuze aandacht vereisen.6

Soms is de waarde van het ECG bij een hyperkaliëmie van minder betekenis. Verlies van P-toppen of een verlengd PR-interval kan preëxistent zijn, zoals bij een nodaal ritme, atriumfibrilleren of een eerstegraads AV-blok. Bij een linkerbundeltakblok is het QRS-complex reeds verbreed. Daarnaast zijn er zeldzamere ECG-afwijkingen die het beeld van ernstige hyperkaliëmie kunnen simuleren, onder andere het Brugada-teken, zoals wordt gezien bij het Brugada-syndroom. Deze zeldzame aandoening hangt samen met acute hartdood bij schijnbaar gezonde jonge volwassenen en wordt gekenmerkt door typische ECG-afwijkingen (het Brugada-teken), namelijk een pseudo-rechterbundeltakblok in combinatie met ST-segmentelevaties in de precordiale afleidingen V1-V3.19 In bovenstaande gevallen kan een eerder verricht ECG nuttig zijn bij de diagnostische overwegingen.

Behandeling.

Onmiddellijke behandeling van hyperkaliëmie is vereist wanneer er levensbedreigende geleidingsstoornissen bestaan (figuur 4). Dit is het geval als op het ECG verbreding van de QRS-complexen wordt gezien in combinatie met spitse T-toppen en afwezigheid van P-toppen. De behandeling van eerste keus is intraveneuze toediening van calciumgluconaat.4 6 Toediening heeft geen effect op de hoogte van de kaliumconcentratie, maar verlaagt de drempelpotentiaal van exciteerbare cellen waardoor het kwantitatieve verschil tussen de membraanpotentiaal en de drempelpotentiaal hersteld wordt (figuur 5).20 Hierdoor neutraliseert toediening direct het effect van hyperkaliëmie op de rustpotentiaal. Hoe dit mechanisme precies werkt, is niet helemaal duidelijk.

Het beschermend effect van een calciumzout werkt binnen 2-5 min en houdt 30-60 min aan (Rose BD. Treatment of hyperkalemia. UpToDate 2003; www.uptodate.com).6 De dosering is 10 ml (1 ampul) van een calciumgluconaat-10-oplossing, die in 2-3 min wordt gegeven onder ECG-bewaking. De dosis dient rechtstreeks intraveneus toegediend te worden en niet opgelost te worden in bicarbonaathoudende oplossingen, aangezien deze combinatie leidt tot de vorming van onoplosbaar calciumcarbonaat.4 6 Toediening kan worden herhaald na 5 min indien de ECG-afwijkingen persisteren. Bij patiënt A is geen tweede dosis calciumgluconaat toegediend ondanks het uitblijven van herstel van de QRS-complexen. Wellicht had een herhaalde toediening van calciumgluconaat tot herstel van het hartritme geleid.

Voorzichtigheid bij de toediening van calciumgluconaat is geboden bij patiënten die tevens digoxine gebruiken, aangezien hypercalciëmie digoxinetoxiciteit kan induceren. In die gevallen dient de toediening van calciumgluconaat langzaam plaats te vinden, in 20-30 min, om hypercalciëmie te voorkomen.6

Indien er geen ernstige geleidingsstoornissen bestaan of wanneer versmalling van de QRS-complexen is opgetreden na toediening van calciumgluconaat, moeten andere maatregelen worden genomen om de kaliumconcentratie te verlagen (tabel 2).6 21 22 De gekozen therapie is medeafhankelijk van de onderliggende oorzaak. Bij patiënten met een chronische of acute nierinsufficiëntie is hemodialyse de aangewezen behandeling (patiënt A en B). Bij patiënt C werd geen calciumgluconaat toegediend, gezien het ontbreken van ernstige geleidingsstoornissen. De serumkaliumconcentratie werd met name verlaagd door vochttoediening, waardoor de renale kaliumexcretie zich herstelde. Daarnaast werd polystyreensulfonzuur toegediend om het enterale kalium te binden en de uitscheiding te bevorderen. Ook toediening van geconcentreerde glucose eventueel in combinatie met insuline is effectief voor de verlaging van de serumkaliumconcentratie. Salbutamol bevordert de intracellulaire opname van kalium door stimulatie van ?2-adrenerge receptoren, maar bijwerkingen als tachycardieën en angina pectoris zijn een potentieel gevaar. Derhalve moet dit middel vermeden worden bij patiënten met coronaire hartziekten. Toediening van natriumwaterstofcarbonaat is vooral effectief bij een gelijktijdig bestaande hyperchloremische metabole acidose en minder effectief bij een lactaatacidose. Wel moet men bedacht zijn op een forse volumebelasting, die mogelijk leidt tot acuut congestief hartfalen. Derhalve moet toediening van natriumwaterstofcarbonaat niet routinematig gebeuren bij de behandeling van hyperkaliëmie (Rose BD. Treatment of hyperkalemia. UpToDate 2003; www.uptodate.com).4 6

Dames en Heren, bovenstaande ziektegeschiedenissen illustreren dat het ECG een belangrijk hulpmiddel kan zijn bij het vermoeden van een levensbedreigende hyperkaliëmie. Wanneer er een vermoeden bestaat van een ernstige hyperkaliëmie of wanneer er snel spierzwakte is ontstaan als mogelijke uiting hiervan, is het raadzaam met spoed een ECG te vervaardigen. In geval van levensbedreigende geleidingsstoornissen die passen bij een ernstige hyperkaliëmie is intraveneuze toediening van calciumgluconaat geïndiceerd om het cardiotoxisch effect van een hoge kaliumconcentratie te antagoneren. Nadat normalisering van de QRS-complexen is opgetreden of wanneer er geen ernstige geleidingsstoornissen bestaan, kan overgegaan worden op middelen om de serumkaliumconcentratie te verlagen.

Belangenconflict: geen gemeld. Financiële ondersteuning: geen gemeld.

Literatuur

  1. Moore ML, Baily RR. Hyperkalaemia in patients in hospital.N Z Med J 1989;102:557-8.

  2. Paice B, Gray JMB, McBride D, Donelly T, Lawson DH.Hyperkalaemia in patients in hospital. BMJ 1983;286:1189-92.

  3. US Renal Data System. 1996 annual data report. Bethesda:National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases; 1996. p.87.

  4. Rose BD, Post TW. Clinical physiology of acid-base andelectrolyte disorders. 5th ed. New York: McGraw-Hill; 2001.

  5. Jong PE de, Koomans HA, Weening JJ. Klinische nefrologie.2e herz. dr. Bunge: Utrecht; 1996.

  6. Weiner ID, Wingo CS. Hyperkalemia: a potential silentkiller. J Am Soc Nephrol 1998;9:1535-43.

  7. Rabelink TJ, Koomans HA, Hené RJ, Dorhout Mees EL.Early and late adjustment to potassium loading in humans. Kidney Int 1990;38:942-7.

  8. Garg LC, Narang N. Renal adaptation to potassium in theadrenalectomized rabbit. Role of distal sodium-potassium adenosinetriphosphatase. J Clin Invest 1985;76:1065-70.

  9. Maury E, Lemant J, Dussaule J-C, Penicaud Vedrine A,Offenstadt G. A reversible paralysis. Lancet 2002;360:1660.

  10. Berne RM, Levy MN. Cardiovascular physiology. 4th ed. StLouis: Mosby; 1981.

  11. Arnsdorf MF. The cellular basis of cardiac arrhytmias: amatrical perspective. Ann N Y Acad Sci 1990;601:263-80.

  12. Surawicz B. Relationship between electrocardiogram andelectrolytes. Am Heart J 1967;73:814-34.

  13. Surawicz B, Chlebus H, Mazzoleni A. Hemodynamic andelectrocardiographic effects of hyperpotassemia: differences in respons toslow and rapid increases in concentration of plasma potassium. Am Heart J1967;73:647-64.

  14. Szerlip H, Weiss J, Singer I. Profound hyperkalemiawithout electrocardiographic changes. Am J Kidney Dis 1986;7:461-5.

  15. Aslam S, Friedman EA, Ifudu O. Electrocardiography isunreliable in detecting potentially lethal hyperkalemia in haemodialysispatients. Nephrol Dial Transplant 2002;17:1639-42.

  16. Braun HA, Horne R van, Bettinger C, Bellet S. Theinfluence of hypocalcemia induced by sodium ethylenediamine acetate ontoxicity of potassium: an experimental study. J Lab Clin Med1955;46:544.

  17. Garcia-Palmieri MR. Reversal of hyperkalemiccardiotoxicity with hypertonic saline. Am Heart J 1962;64:483.

  18. Abrams WB, Lewis DW, Bellet S. The effect of acidosis andalkalosis on the plasma potassium concentration and electrocardiogram innormal and potassium depleted dogs. Am J Med Sci 1951;222:506.

  19. Littmann L, Monroe MH, Kerns 2nd WP, Svenson RH,Gallagher JJ. Brugada syndrome and ‘Brugada sign’: clinicalspectrum with a guide for the clinician. Am Heart J2003;145:768-78.

  20. Winkler AW, Hoff HE, Smith PK. Factors affecting thetoxicity of potassium. Am J Physiol 1939;127:430.

  21. Kemper MJ, Harps E, Müller-Wieffel DE. Hyperkalemia:therapeutic options in acute and chronic renal failure. Clin Nephrol 1996;46:67-9.

  22. Blumberg A, Weidmann P, Shaw S, Gnadiger M. Effect onvarious therapeutic approaches on plasma potassium and major regulatingfactors in terminal renal failure. Am J Med1988;85:507-12.