カリウムの体内動態とTTKG

急性調節（分～時間）	細胞内外シフト
慢性調節（半日～）	尿中へのK排泄

　インスリンはNa/H交換輸送体（Na/H exchanger)を活性化させ、流入したNaを外に出すためにNa/KATPaseを活性化する。また、インスリンはNa/K ATPaseの数も上昇させる。結果としてブドウ糖と関係なくカリウムを細胞内に取り込む

甲状腺ホルモンやβ2カテコラミンは細胞膜のNa/K ATPaseを活性化して、Kの細胞内移動を促進する。甲状腺ホルモンはNa/K ATPaseの数も上昇させる

　細胞内から細胞外への[H+]の移行→[K+]が細胞内に取り込まれる。

Cl-は細胞内に入りにくいため、H+が細胞内に入るときにKが細胞外へ出て行く。対して有機酸アシドーシスの場合はH+と共に陰イオンも細胞内に入りやすいため、Kの放出が起こりにくい。呼吸性アシドーシスの場合もKは上昇しない。

　　　PCT（proximal convoluted tubule：近位尿細管）、TAL,（thick ascending limb：（ヘンレの）太い上行脚）

　　　CCT（cortical collecting tubule：皮質集合管）、DCT（distal convoluted tubule：遠位尿細管）

　　　S（secretion：分泌）、R（reabsorption：再吸収）

　　　ALDO（aldosterone）、ADH（antidiuretic hormone：抗利尿ホルモン）

　　　MCD（medullary collecting duct：髄質集合管）、ICT（initial connecting tubule：接合尿細管）

≪腎臓でのK排泄≫

糸球体でろ過されたKは近位尿細管（PCT）で約65％等張性に再吸収される。
Henleループの太い上行脚（TAL）では輸送体により約25％再吸収される。
腎でのK排泄調整はアルドステロンの作用により遠位尿細管～集合管の主細胞で行われる。K欠乏状態ではK排泄は15mEq/日まで低下できる。（Na再吸収のため0には出来ない）またK過剰状態では>200mEq/日まで排泄可能となる。
集合管のK排泄は、主細胞の尿細管腔側にあるアミロライド感受性上皮型チャンネル　　(ENaC)を介したNa再吸収と吸収されない陰イオン（図中の“X-“）による電気勾配により行われる。
アルドステロンは細胞内のアルドステロンレセプターに結合し以下に作用する
- 　ENaCの開口頻度と、チャンネルの数を増やす。
- 　集合管腔側のKチャンネルの発現を増加させる
- 　血管側のNaKATPaseの発現を上昇させる
X-に当たるのは代謝性アルカローシスのHCO3-や糖尿病でのケト陰イオン（βヒドロキシ酪酸イオン）であり、代謝性アルカローシスや高血糖による多尿ではK喪失の原因になる。

≪皮質集合管でのK排泄に影響を与える重要な因子≫

①	Na（尿流）の皮質集合管への十分な到達	脱水で減少（←塩分制限を厳しくするとK上昇する）、利尿薬や多尿で促進
②	尿細管腔内陰性荷電の形成	重炭酸イオン、馬尿酸イオン（トルエン中毒）などの陰イオンの尿中増加
③	アルドステロン作用の増強

　　　　　(1)髄質集合管ではKの分泌および再吸収は起こらない

　　　　　(2)皮質集合管終末部での尿浸透圧が血漿浸透圧とほぼ等しい（ADHが正常に働いている）

（1）仮定が成り立つならば、髄質集合管で自由水の再吸収が起こるとき、最終尿中のK濃度は皮質集合管のK濃度よりも高くなる。また(2)の仮定に基づくと、この濃縮の効果は、最終尿と血漿の浸透圧比に反映される。
尿中K濃度を尿中／血漿浸透圧の比で割った値が、間接的に皮質集合管腔のK濃度を示すことになる。
例えば尿中浸透圧と血漿浸透圧の比が3の場合、皮質集合管を通過した尿量の2/3にあたる自由水が再吸収され、最終尿中K濃度は皮質集合管腔の3倍になっていると考える。
TTKGの意味するところは皮質集合管終末部のK濃度と血清K濃度の比である。

TTKG＝｛尿中K濃度÷（尿浸透圧／血漿浸透圧）｝÷血漿K濃度

　　　＝（尿中K濃度×血漿浸透圧）／（血漿K濃度×尿浸透圧）

註）この式は尿中浸透圧が血漿浸透圧よりも高く（低浸透圧尿の場合は(2)の前提が成り立たない）、また尿Na濃度＞25mEq/lであるときにのみ利用可能。つまり、脱水と多尿（薄い尿）の時には使えない。

≪高K血症の場合≫

通常の食事を摂っている成人ではTTKGは8～9である。
過剰なK負荷がある場合は、尿中のK分泌増加を反映してTTKGは11程度まで上昇する。従って、高K血症があるにもかかわらず、TTKGが7以下、特に5以下に低下している場合は、アルドステロン作用の低下が強く疑われる。（アルドステロン濃度測定、診断的治療としてミネラルコルチコイド投与が有用）
有効循環血液量低下による高K血症ではアルドステロン分泌は亢進しており、TTKGは7～9程度に保たれる。但し、腎血流が低下しているため総K排泄量は減少する。

≪低K血症の場合≫

注）

TTKGの概念は1986年にHalperinらにより提唱された（Miner Electrolyte Metab.1986;12:234)

が、2011年には同じ著者により否定された（Curr Opin Nephrol Hypertens.2011;20:547）。したがって、今後は使わないほうがよいようである。