StudyMed医師国家試験

シンナーが奪うカリウム―K 1.9の先に待つ呼吸筋麻痺と致死性不整脈

第113回医師国家試験 D問題 第66問

国試問題にチャレンジ

第113回 D問題 第66問

20歳の男性。歩行困難のため救急車で搬入された。路上で倒れているところを通行人が発見し救急車を要請した。意識レベルはJCSⅠ-3。体温36.2℃。心拍数72/分,整。血圧112/80mmHg。呼吸数16/分。SpO2 94%(room air)。心音と呼吸音とに異常を認めない。四肢の筋力低下のため起き上がれない。血液生化学所見:総蛋白7.8g/dL,アルブミン3.8g/dL,尿素窒素12mg/dL,クレアチニン1.1mg/dL,Na 136mEq/L,K 1.9mEq/L,Cl 106mEq/L,Ca 8.8mg/dL,P 2.5mg/dL。動脈血ガス分析(room air):pH 7.24,PaCO2 38Torr,PaO2 88Torr,HCO3- 16.0mEq/L。遅れて来院した家族の話では以前からシンナー(有機溶剤トルエン含有)吸引の習慣があったという。  今後起こりうる可能性があるのはどれか。2つ選べ。

  1. a.下痢
  2. b.胆管癌
  3. c.呼吸筋麻痺
  4. d.腱反射亢進
  5. e.多源性心室頻拍

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は、シンナーを常用していた若い男性が四肢の脱力で倒れていた症例だ。問われているのは「これから何が起こりうるか」。カギは、著明な低カリウム血症と、血液ガスが示す酸塩基異常の読み解きにある。まずは酸塩基平衡から整理してみよう。
医学生医学生
pHもHCO3−も低いので代謝性アシドーシスですね。CBTの勉強でアニオンギャップを計算する癖をつけました。
ドクタードクター
いい習慣だね。アニオンギャップはNaからClとHCO3−を引いて14。基準の取り方によっては上限付近だけど、正常範囲と考えてよい。つまりAG正常、高Cl性の代謝性アシドーシスだ。もう一つ、呼吸性代償も確認したい。Winterの式で予測PaCO2はどうなる?
医学生医学生
1.5×16+8で32、幅を持たせて30〜34Torrです。実測は38なので、代償が足りていません。
ドクタードクター
その通り。意識障害の影響もありうるけど、低カリウム血症で呼吸筋の力が落ち始めている可能性も示唆しているんだ。ここが今回の問題の伏線になっている。
医学生医学生
シンナーで、どうしてカリウムがここまで下がるんでしょうか。
ドクタードクター
トルエンの慢性吸入は、低カリウム血症を伴うAG正常の代謝性アシドーシスを起こすことがよく知られている。機序の一つは遠位尿細管でのH+分泌障害、つまり1型の遠位尿細管性アシドーシス。もう一つは、トルエンの代謝産物である馬尿酸が尿中に速やかに排泄されるとき、NaやKを道連れにして失わせること。馬尿酸は陰イオンだけど血中に溜まりにくいので、AGは正常にとどまりやすいんだ。
医学生医学生
腎臓の講義で、1型RTAの原因にSjögren症候群やアムホテリシンBと並んでトルエンがあったのを思い出しました。
ドクタードクター
よく覚えているね。では本題。K 1.9という高度の低カリウム血症を放置すると、何が起こるだろう。
医学生医学生
今すでに手足が動かないので、その麻痺が進むことでしょうか。
ドクタードクター
そう。細胞外Kが下がると骨格筋の静止膜電位が深くなって過分極し、活動電位が起こりにくくなる。その結果が弛緩性麻痺だ。一般にKが2.5mEq/Lを下回るあたりから脱力が目立ち、さらに進むと横隔膜などの呼吸筋にまで及んで呼吸不全になりうる。さっきの代償不十分なPaCO2も、それを先取りしたサインかもしれない。だから呼吸筋麻痺は正解だ。
医学生医学生
心臓のほうはどうですか。循環器内科の実習で、低K血症の心電図はU波と教わりました。
ドクタードクター
その通り。低カリウム血症では心筋の再分極が遅れて、T波の平低化、U波、ST低下、QT(QU)延長がみられる。再分極が延びて撃発活動や自動能が亢進すると、心室期外収縮が多発し、多形性の心室頻拍、トルサード・ド・ポアンツ、さらに心室細動へ進むことがある。複数の起源から生じる多源性心室頻拍も、まさに起こりうる致死性不整脈だ。低マグネシウム血症やジギタリス内服が重なると、さらに危険になる。
医学生医学生
腱反射亢進は違いますよね。麻痺があるので反射は落ちそうです。
ドクタードクター
正しい推論だ。低カリウム血症の麻痺は筋線維そのものの興奮性低下による弛緩性麻痺なので、筋緊張は落ち、腱反射は低下から消失する。反射が亢進するのは錐体路障害や、低カルシウム血症・低マグネシウム血症で神経筋の興奮性が上がる場合だ。
医学生医学生
下痢も一見ありそうに思えましたが、低Kの原因になるほうですね。
ドクタードクター
そのとおり。下痢は消化管からKを失う原因側で、低カリウム血症の結果としては、腸管平滑筋の動きが落ちて便秘や麻痺性イレウスになる。向きが逆なんだ。
医学生医学生
胆管癌は、有機溶剤つながりのひっかけでしょうか。公衆衛生の講義で印刷工場の話を聞きました。
ドクタードクター
まさにそれ。職業性胆管癌の原因とされたのは1,2-ジクロロプロパンやジクロロメタンといった塩素系有機溶剤で、トルエンとの関連は確立していない。それに今回問われているのは、差し迫って起こりうる病態だからね。
医学生医学生
治療では、アシドーシスもあるので重炭酸ナトリウムで補正したくなります。
ドクタードクター
そこが臨床の落とし穴だ。アシドーシスを先にアルカリ化で補正すると、Kが細胞内に移動して低カリウム血症がさらに悪化し、麻痺や不整脈を誘発しかねない。心電図モニターをつけたうえで、K補充を優先するのが原則だよ。
医学生医学生
トルエン中毒ではほかにも注意する合併症はありますか。
ドクタードクター
慢性曝露では小脳失調や認知機能障害を伴う白質脳症、末梢神経障害、横紋筋融解症なども起こりうる。急性期には中枢神経抑制に加え、心筋のカテコラミン感受性が高まって不整脈を起こしやすい点も覚えておこう。曝露の指標としては尿中馬尿酸が使われる。

まとめ

トルエン(シンナー)の慢性吸入は、遠位尿細管性アシドーシスや馬尿酸の尿中排泄に伴うK喪失により、低カリウム血症を伴うAG正常の代謝性アシドーシスを引き起こします。高度の低カリウム血症では骨格筋が過分極して弛緩性麻痺が進み、呼吸筋麻痺に至りうるほか、再分極遅延によるQT(QU)延長から多源性・多形性心室頻拍や心室細動などの致死性不整脈が起こりえます。一方で腱反射は低下し、消化管では下痢ではなく便秘や麻痺性イレウスとなり、胆管癌は塩素系有機溶剤との関連が知られる疾患でトルエンとは結びつきません。治療では心電図モニター下でK補充を優先し、アルカリ化を先行させないことが重要です。酸塩基平衡と電解質異常を結びつけて先の危険を予測する力は、救急外来での初期対応に直結します。

解答・解説

正解はc, eです

所見の整理

・20歳の男性。路上で倒れているところを発見され、四肢の筋力低下のために起き上がれない。意識レベルはJCS I-3(覚醒しているが、自分の名前や生年月日が言えない程度)。 ・バイタルサインは大きな異常はないが、SpO2 94%とやや低め。心音・呼吸音に異常はない。 ・血液検査: K 1.9mEq/L と著明な低カリウム血症(基準3.5〜5.0mEq/L)。Na 136、Cl 106mEq/L。腎機能(尿素窒素12mg/dL、クレアチニン1.1mg/dL)はほぼ正常。P 2.5mg/dLは基準下限付近。 ・動脈血ガス: pH 7.24(基準7.35〜7.45)、HCO3− 16.0mEq/L(基準22〜26)であり、HCO3−の低下が主体の代謝性アシドーシスである。 ・シンナー(トルエン含有)吸引の習慣がある。

酸塩基平衡の評価

①アニオンギャップ(AG)=Na −(Cl + HCO3−)=136 −(106 + 16)=14mEq/L。基準(12±2〜4程度)の範囲内〜上限付近であり、AG正常(高Cl性)の代謝性アシドーシスと判断できる。 ②呼吸性代償の評価: 代謝性アシドーシスでは過換気によりPaCO2が下がるはずである。Winterの式(予測PaCO2=1.5×HCO3− + 8 ±2)で計算すると 1.5×16+8=32(30〜34Torr)となる。実測38Torrはこれより高く、呼吸による代償が不十分である。意識障害の影響もありうるが、低カリウム血症による呼吸筋の筋力低下で換気が落ち始めている可能性を示唆する所見でもある。

病態の解釈

トルエンの慢性吸入は、低カリウム血症を伴うAG正常の代謝性アシドーシスを起こすことがよく知られている。機序として、①遠位尿細管でのH+分泌障害による遠位尿細管性アシドーシス(1型RTA)、②トルエンの代謝産物である馬尿酸(陰イオン)が尿中に速やかに排泄され、その際にNa+やK+などの陽イオンを伴って失われること、が挙げられている。馬尿酸自体は陰イオンだが腎から速やかに排泄されるため血中に蓄積しにくく、結果としてAGは正常にとどまることが多い。こうして尿中へのK喪失が進み、高度の低カリウム血症をきたす。 本例の四肢筋力低下(低カリウム性の弛緩性麻痺)や意識障害は、この低カリウム血症・アシドーシスとトルエン自体の中枢神経抑制作用によって説明できる。

設問の考え方

「今後起こりうること」とは、K 1.9mEq/Lという生命に関わる低カリウム血症を放置した場合に生じる合併症を問うている。低カリウム血症では骨格筋・平滑筋・心筋の興奮性が障害されるため、骨格筋麻痺の進行(呼吸筋麻痺)と致死性不整脈を想定し、心電図モニター下でのK補充を急ぐ必要がある。

選択肢考察

  1. ×a.  下痢

    低カリウム血症では消化管平滑筋の収縮力が低下するため、腸蠕動が弱まり、便秘や麻痺性イレウス(腸の動きが止まることによる腸閉塞)をきたす。下痢は消化管からKが失われる原因として低カリウム血症を引き起こす側であり、低カリウム血症の結果として生じる症状ではない。

  2. ×b.  胆管癌

    有機溶剤のうち胆管癌との関連が明らかにされたのは、印刷工場の校正印刷作業で使用された1,2-ジクロロプロパンやジクロロメタンなどの塩素系有機溶剤であり、職業性胆管癌として労災認定されている。トルエンの吸引と胆管癌の関連は確立していない。また本問で問われているのは低カリウム血症・アシドーシスから差し迫って起こりうる病態であり、長期的な発癌は文脈にも合わない。

  3. ○c.  呼吸筋麻痺

    細胞外Kが著しく低下すると、骨格筋の静止膜電位が深くなる(過分極する)ため活動電位が発生しにくくなり、筋の興奮性が低下して弛緩性麻痺が生じる。一般に血清Kが2.5mEq/L未満程度になると筋力低下が目立ち、さらに低下すると横隔膜などの呼吸筋にまで麻痺が及び、呼吸不全に至りうる。本例はすでに四肢の筋力低下で起き上がれず、K 1.9mEq/Lと高度である。さらに血液ガスでは代謝性アシドーシスに対する呼吸性代償が不十分(予測PaCO2 30〜34Torrに対し実測38Torr)で、換気低下が始まりつつある可能性もある。

  4. ×d.  腱反射亢進

    低カリウム血症による麻痺は、筋線維そのものの興奮性低下による下位運動ニューロン型(弛緩性)の麻痺に近い像をとるため、筋緊張は低下し、腱反射は低下〜消失する。腱反射亢進は錐体路障害(上位運動ニューロン障害)や、低カルシウム血症・低マグネシウム血症などによる神経筋の興奮性亢進でみられる所見であり、本例の病態とは逆である。

  5. ○e.  多源性心室頻拍

    低カリウム血症では心筋の再分極が遅れ、心電図でT波の平低化、U波の出現、ST低下、QT(QU)間隔の延長がみられる。再分極の延長と心筋の自動能・撃発活動の亢進により、心室期外収縮が多発し、心室頻拍、トルサード・ド・ポアンツ(QT延長に伴う多形性心室頻拍)、心室細動などの致死性不整脈が起こりうる。複数の起源から生じる多源性(多形性)の心室頻拍はその代表であり、ジギタリス服用中や低マグネシウム血症の合併があるとさらに起こりやすい。

トルエン(シンナー)中毒

・トルエンは塗料の溶剤・シンナー・接着剤などに含まれる有機溶剤で、乱用薬物として吸入されることがある。 ・急性作用: 中枢神経抑制(酩酊、意識障害、けいれん)、不整脈(心筋のカテコラミン感受性亢進)。 ・慢性作用: 小脳失調・認知機能障害などの白質脳症、視神経障害、末梢神経障害、腎障害(遠位尿細管性アシドーシス、ファンコニ症候群など)、低カリウム血症、横紋筋融解症。 ・代謝: 大部分が肝臓で安息香酸に酸化され、グリシン抱合を受けて馬尿酸となり尿中に排泄される。尿中馬尿酸はトルエン曝露の生物学的モニタリング指標として用いられる。

尿細管性アシドーシス(RTA)の整理

・1型(遠位型): 集合管でのH+分泌障害。尿をpH 5.5未満に酸性化できない。低カリウム血症、高カルシウム尿症、腎結石・腎石灰化を伴いやすい。原因にシェーグレン症候群、トルエン、アムホテリシンBなど。 ・2型(近位型): 近位尿細管でのHCO3−再吸収障害。ファンコニ症候群(糖・アミノ酸・リン酸の尿中喪失)に伴うことが多い。低カリウム血症を伴う。 ・4型: アルドステロン作用の不足または抵抗性。高カリウム血症を伴うのが特徴で、糖尿病性腎症などでみられる。 ・いずれもAG正常(高Cl性)の代謝性アシドーシスを呈する。

低カリウム血症の主な症状

・骨格筋: 脱力、弛緩性麻痺、腱反射低下、重症では呼吸筋麻痺、横紋筋融解症。 ・平滑筋: 便秘、麻痺性イレウス。 ・心臓: T波平低化、U波、ST低下、QT(QU)延長、期外収縮、心室頻拍・心室細動。ジギタリス中毒を起こしやすくする。 ・腎: 尿濃縮力障害による多尿(腎性尿崩症様)。 ・治療: 心電図モニター下でKを補充する。アシドーシスを伴う場合、先にアルカリ化剤(炭酸水素ナトリウム)でアシドーシスを補正するとKが細胞内へ移動して低カリウム血症がさらに悪化するため、K補充を優先する。

POINT

・トルエン(シンナー)吸入は、低カリウム血症を伴うAG正常の代謝性アシドーシス(遠位尿細管性アシドーシスや馬尿酸の尿中排泄による)をきたす。 ・AG=Na −(Cl + HCO3−)。本例は14mEq/Lで正常範囲。 ・高度の低カリウム血症で起こりうる重篤な合併症は、呼吸筋麻痺と致死性心室性不整脈(多形性心室頻拍、心室細動)である。 ・低カリウム血症では腱反射は低下し、腸管運動の低下で便秘・麻痺性イレウスとなる(下痢ではない)。 ・アシドーシスを伴う低カリウム血症では、アルカリ化より先にK補充を行う。 ・職業性胆管癌の原因は1,2-ジクロロプロパン・ジクロロメタンであり、トルエンではない。

※問題・正答は厚生労働省の公開資料をもとに掲載しています。