評估腎臟排鉀反應的工具
TTKG ( Trans-tubular potassium gradient，腎小管兩側鉀梯度差 ) 在筆者醫學生時代至主治醫師初期，是在病人產生高低血鉀時，用來評估腎臟排鉀反應是否適當、鑑別發生原因的重要工具。
由加拿大 Mitchell L. Halperin 醫師團隊提出、催生，理論即是高血鉀時，腎臟正常反應應該是排出更多鉀，反之，人體處於低血鉀時，腎臟應該是排出較少的鉀。
TTKG假定及適用情況
人體腎臟排出鉀的部位，主要在腎小管遠曲小管後段 ( DCT ) 和皮質集尿管( CCD )。藉由鈉離子通道 ( ENaC ) 回收 Na，使腎小管管腔呈負電的驅動力，由鉀離子通道 ( ROMK，renal outer medulla K channel ) 排出鉀。
而要正常排鉀運作基本需滿足幾個條件，即
(1) 通道基本上要可正常運作
沒有基因突變或藥物影響阻斷
(2) 管腔流速要足夠
想像如同水車一樣，管腔內有足夠的流量，有相當濃度的 Na 才會驅動回收鈉、排出鉀。
若因體液缺損、有效循環容積不足，導致在前端已大量回收，後端的灌流不足，基本就不會驅動作用。
而 TTKG 則是另外假定，當有抗利尿激素作用時，於 CCD 段水通道是暢通的，水分會回收至管腔與腎小管週邊血管滲透壓趨近一致。
此時可比較血液內鉀和管腔內鉀的濃度梯度差，評定排鉀的傾向。而另外當時認為，在 CCD 之後，僅在抗利尿激素 ( ADH ) 的作用下，僅會開啟水通道回收水分，而極少或沒有溶質的回收。
因此藉由濃縮後尿液的滲透壓 ( Uosm ) 和還未濃縮前 CCD 的滲透壓 (在抗利尿激素作用下，即等於血液滲透壓 ( Posm )，可由尿液中的 K ( Uk ) 來回推 CCD中的 K ( CCDk )。
TTKG = CCDk/Pk = Uk x (Posm/Uosm)/Pk = Uk x Posm/Pk x Uosm
TTKG 應用條件
因此再回顧整理一下TTKG ”曾經 ” 認為適用的狀況
(1) 流量足夠
尿液至CCD有足夠的流量，才能驅動ENaC通道作用，反應出來的是尿鈉 > 25 meq/L
(2) 濃尿作用
抗利尿激素有作用，CCD中的滲透壓才會和血液一致，因此後段我們收得的尿液滲透壓應 > 300 mosm/kg
(3) 後段停收
CCD 之後僅水分回收而無溶質或電解質回收，所以由尿液濃縮後的 Uosm和管腔內滲透壓 ( 即等同血液滲透壓Posm )直接回推於CCD 中的鉀。
應用十數年，生死同一人
當低血鉀時，TTKG 應極低 ; 而高血鉀時，TTKG 應昇高，在發表後的十數年間一直用於評估腎臟反應是否恰當。
但同樣是 Mitchell L. Halperin 醫師和其團隊，之後又發現在 CCD 之後，除了水分的回收，還有尿素的回收再循環利用，以致於原先計算 TTKG 時後端僅水分回收濃縮的假定被推翻。
在 CCD 後段，有一大部分的尿素，因為抗利尿激素的作用，尿素通道被打開而回收至間質，而於前段亨耳氏套的下降枝再釋放至管腔內，在對尿素不通透的段落，以昇高有效滲透壓幫助 Na、水分的回收、K 的排出。
因為有尿素的回收再循環利用，CCD 後段溶質和水分都有減少，尿液滲透壓比原先假定僅水分回收的狀況來得低，因此用尿鉀來回推CCD中的鉀會比實際來得高。
因此即使符合尿鈉 25 meq/L， > 尿液滲透壓 > 300 mosm / kg，計算出的 TTKG 亦會普遍高估排鉀傾向 / 能力。
所以該團隊自已推翻自已過去發展出的公式，建議不要用 TTKG 來評估排鉀傾向，特別是高血鉀病人。
( 因為 TTKG 會高估排鉀能力/傾向，若低血鉀時 TTKG 又低，那的確腎臟已儘量在留住鉀。但若高血鉀時，TTKG 昇高，有可能是計算高估，不見得是腎臟有正確的反應。)
應用了十數年的公式，被同一組人馬所建立和推翻。所以有人說 TTKG
「生死皆由 Halperin 之手」“ Discovered by Halperin and killed by Halperin.”
尿鉀 / 肌酸酐 比取代 TTKG
取而代之，Halperin 團隊建議用 尿鉀/尿肌酸酐比 ( 姑且稱之為 KCR ) 來取代 TTKG，概念等同單次蛋白尿的評估工具 ACR、PCR ( 見 一次搞定-單次蛋白尿 PCR 和 ACR )。
每人每日排出的肌酸酐量應在一穩定質，男性 20mg / 每公斤體重，女性 15mg / 每公斤體重，方便計算，假設趨近於 1000 mg ( 1g )，藉由尿的鉀和肌酸酐，可計算出排出 1g ( 1000mg ) 的肌酸酐時，約排出多少的 K。
與 ACR、PCR 的公式相同，肌肉量多的病人KCR可能會低估排鉀量，而肌肉量少的病人 KCR則可能會高估排鉀量。
在低血鉀時，腎臟應一日排出 < 15 mmol/天 的鉀。所以 Uk/Ucr 應 < 15mmol K/g Cr 或 1.5 mmol K/mmol Cr。
而在高血鉀時腎臟應一日排出 > 200 mmol/天的鉀，所以 Uk/Ucr 應 > 200 mmol K/g Cr 或 20 mmol K/mmol Cr，但實際直接套用 Uk/Ucr ，可能會有盲點。
鉀離子排出有晝夜變化
鉀離子於人體腎臟的排泄速率，並不是平均恒定的速度，而是即使在前一日的晚間攝取較多的鉀離子，60% 的排泄量會集中在隔日中午的4-5個小時，而其他的時間再排泄剩下的 40%。
因此，高鉀的病人用單次的 尿鉀 / 尿肌酸酐比 評估腎臟排鉀傾向可能就不是那麼適合，需考慮晝夜變化，此次 24 小時尿液的總排鉀量會比單次尿鉀/尿肌酸酐比來得準確。
結論
Halperin 團隊一手催生和結束 TTKG 公式的時代，建議應該改用尿鉀/肌酸酐比來取代評估。
低血鉀的狀況，腎臟應一日排出 < 15 mmol/天 的鉀。所以 Uk/Ucr 應 < 15mmol K/g Cr 或 1.5 mmol K/mmol Cr。
而在高血鉀時腎臟應一日排出 > 200 mmol/天的鉀，所以 Uk/Ucr 應 > 200 mmol K/g Cr 或 20 mmol K/mmol Cr 。
但因腎臟排出鉀的負荷有晝夜的變化，高血鉀時收集24小時尿液的總排鉀量會比單次尿鉀 / 尿肌酸酐比來得可靠。
參考資料
1. Kamel S kamel, Mitchell L. Halperin, Fluid, electrolyte, and acid-base physiology, a problem based approach, fifth edition.
2. ASN staff. Detective nephron Jan 2014
3. Ethier JH, Kamel KS, Magner PO, Lemann J, Halperin ML (April 1990). "The transtubular potassium concentration in patients with hypokalemia and hyperkalemia". Am. J. Kidney Dis. 15 (4): 309–15.
4. Mitchell L Halperin, Editorial review, Assessing the renal response in patients with potassium disorders : a shift in emphasis from the TTKG to the urine K+/creatinine ratio
African Journal of Nephrology Volume 20, No 1, 2017, 22-24
