Transtubulär kaliumgradient (TTKG)

Klinisk bakgrund

När en patient presenterar med dyskalemi är den centrala differentialdiagnostiska frågan om njurarna hanterar kalium på rätt sätt: sekreterar för mycket vid hypokalemi, eller för lite vid hyperkalemi. Enbart U-kalium i spoturin räcker inte som mått, eftersom koncentrationen beror lika mycket på urinflödet som på den tubulära kaliumsekretionen. Vid låg flödeshastighet kan U-kalium vara hög trots att njuren konserverar kalium adekvat, och vice versa.

Transtubulär kaliumgradient (TTKG) togs fram för att särskilja kaliumsekretionen i kortikala samlingsröret från flödeseffekten. Indexet är semikvantitativt och uppskattar kaliumkoncentrationen i tubularvätskan vid slutet av det kortikala samlingsröret, korrigerat för vattenåterabsorptionen distalt därom [1]. Poängen är alltså inte ett riskstratifieringsinstrument, utan ett fysiologiskt resonemangspel som ska svara på om njurens kaliumhantering är ändamålsenlig i relation till serumkaliumnivån.

Beräkning av transtubulär kaliumgradient

TTKG beräknas enligt:

$$\text{TTKG} = \frac{U\text{-kalium} \times S\text{-osmolalitet}}{S\text{-kalium} \times U\text{-osmolalitet}}$$

Variablerna är U-kalium och S-kalium i mEq/L samt U-osmolalitet och S-osmolalitet i mOsm/kg. Den matematiska idén är att U-osmolalitet dividerat med S-osmolalitet uppskattar graden av vattenåterabsorption i samlingsröret. Genom att multiplicera U-kalium med kvoten mellan S-osmolalitet och U-osmolalitet "korrigeras" U-kalium för denna vattenåterabsorption, och resultatet ska avspegla kaliumkoncentrationen i tubularvätskan vid den corticala samlingsrörets slutpunkt.

Härledningsstudien utfördes av Ethier och medarbetare vid University of Toronto och publicerades 1990 [1]. Studien omfattade friska försökspersoner hos vilka man inducerade hypokalemi (genom kaliumdepletion av icke-renal orsak) respektive hyperkalemi (genom peroral kaliumkloridbelastning, 50 mmol). Man undersökte också patienter med hyperaldosteronism och gav friska försökspersoner fludrokortison för att stimulera kaliumsekretionen maximalt. Utfallet som modellerades var TTKG vid känd, fysiologiskt definierad kaliumstatus.

Tolkning i praktiken

TTKG måste alltid tolkas i relation till S-kalium: samma absoluta värde har olika betydelse vid hypo- respektive hyperkalemi. De referensvärden som Ethier m.fl. etablerade utgör fortfarande grundvalen för tolkningen [1].

Vid hypokalemi av icke-renal orsak uppmättes TTKG till 0,9 ± 0,2, medan patienter med hyperaldosteronisminducerad hypokalemi hade TTKG 6,7 ± 1,3 [1]. Efter peroral kaliumbelastning hos normokalemiska personer steg TTKG till 13,1 ± 3,8, och efter fludrokortisonstimulering till 11,8 ± 3,6 [1]. Detta bekräftar att en njure som sekreterar kalium aktivt bör ha ett TTKG över cirka 10 vid hyperkalemi, och att ett värde under 5 vid hyperkalemi tyder på att den tubulära kaliumsekretionen är otillräcklig.

Validering och prestanda

TTKG har inte genomgått formell extern validering i modern mening med rapporterad c-statistik eller kalibreringsanalys. Det är ett fysiologiskt härlett index, inte en prediktionsmodell, och dess prestanda har bedömts genom kliniska kohortstudier snarare än genom diskriminationsmått.

Wu och medarbetare utvärderade TTKG i en prospektiv kohort om 99 patienter med kronisk normotensiv hypokalemi vid ett tertiärt medicinskt centrum [2]. TTKG över 3 användes som tröskel för att definiera hög urinär kaliumexkretion. Denna tröskel var universellt uppfylld hos patienter med renal tubulopati (Gitelmans syndrom, Bartters syndrom, distal renal tubulär acidos), vilket bekräftar att TTKG identifierar renal kaliumförlust när sådan föreligger. Dock hade över hälften av patienterna med gastrointestinala orsaker (anorexi/bulimi, laxermedelsmissbruk) också TTKG över 3, vilket innebär att ett förhöjt värde inte säkert skiljer renal från extrarenal kaliumförlust [2]. Författarna fann att U-natrium/U-klorid-kvoten var ett mer differentierande mått i denna population.

Begränsningar

TTKG vilar på två fysiologiska antaganden som måste vara uppfyllda för att indexet ska vara meningsfullt. För det första förutsätter beräkningen att U-osmolalitet reflekterar osmolaliteten i tubularvätskan vid slutet av det kortikala samlingsröret. Detta gäller endast när ADH verkar och vattenåterabsorptionen i samlingsröret är aktiv, vilket i praktiken kräver att U-osmolalitet överstiger S-osmolalitet. Vid vatten-diures, när U-osmolalitet är lägre än S-osmolalitet, bryter antagandet samman och TTKG blir otolkbart. Ethier m.fl. påvisade redan i härledningsstudien att TTKG var lågt trots hyperaldosteronism under vatten-diures [1].

För det andra förutsätter indexet att natriumåterabsorptionen distalt om det kortikala samlingsröret är försumbar. Om U-natrium är lågt (under 25 mEq/L) har en betydande andel natrium redan återabsorberats i samlingsröret, och U-osmolalitet speglar då inte längre förhållandena vid den corticala mätpunkten. Kalkylatorn ska därför endast användas när U-natrium överstiger 25 mEq/L.

Ytterligare en begränsning är att TTKG inte tar hänsyn till kaliumreabsorption i den medullära samlingskanalen, vilket kan inträffa vid kaliumdepletion. Under sådana omständigheter kan TTKG underskatta den faktiska sekretionen i det kortikala samlingsröret. Ethier m.fl. noterade att redan existerande hypokalemi kunde sänka TTKG trots hög aldosteronaktivitet [1].

Sammanfattningsvis har TTKG:s validitet ifrågasatts i den nefrologiska litteraturen, och instrumentet bör inte användas som ensamt beslutsunderlag. Det ska tolkas tillsammans med U-natrium, U-klorid, syra-bas-status och klinisk kontext. Alternativa mått som U-kalium/kreatininkvot kan övervägas, särskilt när förutsättningarna för TTKG inte är uppfyllda.

Källor

1. Ethier JH, Kamel KS, Magner PO, Lemann J Jr, Halperin ML. The transtubular potassium concentration in patients with hypokalemia and hyperkalemia. Am J Kidney Dis. 1990;15(4):309-15. PMID: 2321642
2. Wu KL, Cheng CJ, Sung CC, m.fl. Identification of the Causes for Chronic Hypokalemia: Importance of Urinary Sodium and Chloride Excretion. Am J Med. 2017;130(7):846-855. PMID: 28213045