BADANIA CZYNNOŚCIOWE NEREK

BUDOWA NEFRONU I ETAPY WYTWARZANIA MOCZU

Nefron - jednostka strukturalna i czynnościowa nerek

• kłębuszek - filtracja (przesącz kłębuszkowy = mocz pierwotny)

• kanalik proksymalny i dystalny - resorpcja (wchłanianie zwrotne do krwi przefiltrowanych składników osocza) i sekrecja (wydzielanie do światła kanalików)

• pętla Henlego - zagęszczanie moczu (ramię zstępujące - część nefronu przepuszczalna dla wody na zasadzie praw osmozy; ramię wstępujące - część nefronu nieprzepuszczalna dla wody)

• kanalik zbiorczy - zagęszczanie hormonozależne (receptory dla ADH i aldosteronu)

RODZAJE BADAŃ CZYNNOŚCIOWYCH NEREK

Badania czynnościowe nerek można podzielić na 3 kategorie:

• Ocena wielkości filtracji kłębuszkowej

• Ocena ukrwienia nerek

• Ocena funkcji cewek nerkowych

W badaniach czynnościowych nerek główną role odgrywają badania klirensowe

Definicja badań klirensowych

• Klirens (współczynnik oczyszczania)

danej substancji jest zdefiniowany jako taka objętość osocza, która jest całkowicie oczyszczana przez nerki z danej substancji w jednostce czasu.

• Klirens wyraża się najczęściej w ml/min

(lub po odniesieniu do powierzchni ciała w ml/min/1.73 m2) i oblicza się z równania:

Cl = U x V / P

Cl - klirens danej substancji (ml/min)

P - jej stężenie w surowicy (mg/dl)

U - jej stężenie w moczu (mg/dl)

V - ilość moczu, diureza minutowa (ml/min)

BADANIA LABORATORYJNE służące do oceny filtracji kłębuszkowej

● Klirens endogennej kreatyniny (Clkr)

● Klirens inuliny (metoda referencyjna)

● Wyliczane wskaźniki filtracji kłębuszkowej (GFR -Glomerular Filtration Rate)

- GFR wyliczane wg wzoru Cockrofta-Gaulta

● Cystatyna C w surowicy

● Mocznik (BUN) w surowicy

● Kreatynina w surowicy

OCENA WIELKOŚCI FILTRACJI KŁĘBUSZKOWEJ

• Do wyliczenia wielkości filtracji kłębuszkowej stosowany jest pomiar klirensu substancji, która

po przefiltrowaniu do moczu pierwotnego nie ulega resorpcji zwrotnej ani sekrecji (wydzielaniu)
w kanalikach nerkowych

• Klirens takiej substancji jest równy wartości GFR (Glomerular Filtration Rate)

• Substancją spełniającą te kryteria jest polisacharyd (polimer fruktozy)inulina

• W praktyce klinicznej GFR oceniany jest przy użyciu klirensu endogennej kreatyniny (Clkr)

KLIRENS INULINY a KLIRENS ENDOGENNEJ KREATYNINY

Inulina

● substancja egzogenna

● wymaga stałego dożylnego wlewu inuliny oraz cewnikowania pęcherza moczowego

● nie stosowana rutynowo (badanie pracochłonne)

Kreatynina

● substancja endogenna

● wynik zależny od wieku, płci, masy mięśniowej, aktywności fizycznej

● podstawowe badanie czynnościowe nerek wykorzystywane w rutynowej diagnostyce klinicznej

OZNACZANIE KLIRENSU ENDOGENNEJ KREATYNINY (Clkr)

Clkr (GFR ?) = Ukr x V 1.73

--------- x -------------

Pkr x t pow. ciała

Ukr - stężenie kreatyniny w moczu w mg/dl

V - objętość dobowa moczu w ml

Pkr - stężenie kreatyniny w surowicy w mg/dl

t - 24 godz. (wstawić 1440 min)

WARUNKI OZNACZENIA KLIRENSU KREATYNINY

● nawodnić pacjenta

● nie podawać środków moczopędnych

● zbierać mocz przez całą dobę, zmierzyć jego objętość

● pobrać krew żylną i oznaczyć stężenie kreatyniny

● oznaczyć stężenie kreatyniny w próbce dobowego moczu

● odczytać powierzchnię ciała z tabeli

Niedogodności: badanie bardzo uciążliwe i obarczone błędem

GŁÓWNE PRZYCZYNY BŁĘDNEGO OZNACZANIA KLIRENSU KREATYNINY

● nieprawidłowości w zbiórce moczu - pominięcie jednej z porcji moczu, złe obliczenie czasu

badania, znaczna retencja moczu w drogach moczowych badanego

● znaczny wysiłek fizyczny - w dniu poprzedzającym badanie lub w dniu badania

● niewystarczające nawodnienie badanego (produkcja moczu < 1 ml/min)

Ważne: nie wykonywać Clkr

- przy wzroście stężenia kreatyniny w surowicy > 2-3 mg/dl (sekrecja kanalikowa !!!)

- przy masywnym białkomoczu (> 3.0 g/dobę) chorzy z cukrzycą - we wczesnym stadium wzrost

perfuzji nerkowej, wzrost klirensu

WARTOŚCI KLIRENSU KREATYNINY W ZALEŻNOŚCI OD WIEKU

WYLICZANE WSPÓŁCZYNNIKI PRZESĄCZANIA KŁĘBUSZKOWEGO

Przyczyny matematycznego wyliczania GFR zamiast oznaczania Clkr

• Trudności z prawidłowym wykonaniem dobowej zbiórki moczu

• Zawyżanie Clkr na skutek sekrecji kanalikowej kreatyniny w schyłkowej niewydolności nerek

♦ Klirens kreatyniny jest odpowiednim miernikiem GFR jeżeli jego wartości są

>10 ml/min

♦ Gdy klirens jest < 10 ml/min (np. w schyłkowej niewydolności nerek) błąd pomiaru  związany z możliwością przedostawania się kreatyniny do moczu drogą wydzielania kanalikowego  może sięgać nawet 100%

Sekrecja kanalikowa w schyłkowej niewydolności nerek nasila się w miarę spadku GFR - trzeba zastosować wzór matematyczny pomijający stężenie kreatyniny w moczu dobowym (wzór Cockrofta-Gaulta)

WYLICZANE WSKAŹNIKI FILTRACJI KŁĘBUSZKOWEJ (GFR) wg wzoru Cockcrofta-Graulta

Istnieje możliwość oznaczenia przybliżonej wartości GFR na podstawie stężenia kreatyniny w surowicy.

GFR (ml/min) = 140 - wiek (lata) x masa ciała (kg)

------------------------------------------

72 x stężenie kr w surowicv (mg/dl)

U kobiet wartość tę należy dodatkowo pomnożyć przez 0.85

Ograniczenia wyliczania GFR wg Cockrofta-Gaulta -GFR może być zawyżone u osób z nadwagą

Zalecenia wyliczania GFR wg Cockrofta-Gaulta - dla ustalenia dawkowania leków wydalanych

przez nerki

WYLICZANE WSKAŹNIKI FILTRACJI KŁĘBUSZKOWEJ (GFR) wg wzoru MDRD

W ostatnich latach został wprowadzony termin eGFR, czyli tzw. „wartość szacunkowa przesączania kłębuszkowego” wyliczana wg wzoru MDRD, który uwzględnia

1. stężenie kreatyniny w surowicy

2. wiek, płeć

3. współczynniki empiryczne

MDRD nie uwzględnia masy ciała, ponieważ wyniki są znormalizowane do powierzchni ciała 1.73m2 (średnia powierzchnia ciała osób dorosłych)

eGFR (ml/min/1.73m2) wyliczane wg wzoru MDRD

1. Dla metod nierekalibrowanych wg IDMS (Instructional Data Management System, Zintegrowany System Zarządzania Bazami Danych)

eGFR = 1.86 x sCr -1.154 x wiek -0.203 x C

2. Dla metod rekalibrowanych (standaryzowanych) wg IDMS

eGFR = 1.75 x sCr -1.154 x wiek -0.203 x C

sCr - stężenie kreatyniny w surowicy

C - współczynnik wg płci i rasy

kobiety - 0.742

mężczyźni - 1.00

Afroamerykanie - 1.21

Ograniczenia, zalecenia i sposób wyrażania wyników eGFR wg MDRD:

• Ograniczenia

- wiek < 18 r.ż

- osoby starsze > 70 r.ż ze skrajnie niską lub monstrualnie wysoką masą ciała

• Zalecenia

- identyfikacja osób z przewlekłą chorobą nerek (przewlekła niewydolność nerek)

• Sposoby wyrażania wyników eGFR (zalecenia międzynarodowe NKDEP, National Kidney Disease Education Program)

- dla wartości powyżej 60 ml/min, jako >60 ml/min

- dla wartości niższych, jako liczby całkowite np. 54 ml/min

OSZACOWANIE WIELKOŚCI GFR POPRZEZ OZNACZANIE CYSTATYNY C

Pełnoprawna metoda służąca do oszacowania GFR, ponieważ cystatyna C ulega filtracji w kłębkach nerkowych, a nie ulega ani resorpcji zwrotnej ani sekrecji kanalikowej.

Cystatyna C jest lepszym, niż GFR oznaczany poprzez Clkr, parametrem u chorych z zaawansowaną niewydolnością nerek, gdyż u tych chorych nie następuje jej wzmożone wydzielanie kanalikowe (kreatynina ulega wówczas sekrecji kanalikowej).

• Przy spadku GFR wzrost stężenia cystatyny C następuje szybciej niż kreatyniny

Wzrost cystatyny C w osoczu (surowicy) występuje już przy spadku GFR do ok. 90 ml/min/1.73 m2

Wzrost stężenia kreatyniny występuje dopiero przy spadku GFR do ok. 70 -75 ml/min/1.73 m2

- stężenie cystatyny C nie zależy od masy ciała, płci i wieku; do 50 rż. pozostaje na tym samym poziomie, potem nieco wzrasta z równoczesnym spadkiem GFR (dobra korelacja z GFR)

- łatwość oznaczania w osoczu lub surowicy (osocze heparynowe lub EDTA)

- brak zbiórki dobowej moczu ; oznaczanie w moczu na ten czas trudne ponieważ jej stężenie jest w moczu b. niskie (rzędu 0.1 mg/l), głównie z powodu biodegradacji przez kanaliki proksymalne nerek

Ograniczenia: stosunkowo wysoka cena związana z metodami oznaczeń.

OZNACZANIE W SUROWICY STĘŻENIA SUBSTANCJI WYDALANYCH PRZEZ NERKI

● Kreatynina

● Mocznik

● Kwas moczowy

KREATYNINA W SUROWICY

• Kreatynina jest bezwodnikiem kreatyny mięśniowej; 1 - 2 % kreatyny jest dziennie degradowana do kreatyniny

• Stężenie kreatyniny w surowicy zależy od całkowitej masy mięśniowej, płci ( u mężczyzn wyższa niż u kobiet), a także od diety bogatomięsnej

• Zastosowanie w diagnostyce chorób nerek wynika stąd, że wydalana jest z organizmu wyłącznie przez nerki, co więcej - praktycznie nie jest ona reabsorbowana zwrotnie ani sekrecjonowana przez kanaliki nerek

• Stężenie kreatyniny ujemnie koreluje z GFR (użyteczny marker funkcji filtracyjnej nerek)

Norma : mężczyźni 0.7 - 1.2 mg/dl (60 - 106 μmol/l)

kobiety 0.6 - 1.1 mg/dl (53 - 97 μmol/l)

Ograniczenia: stężenie kreatyniny a GFR

● używając stężenia kreatyniny w surowicy do monitorowania funkcji nerek należy pamiętać, iż

do znamiennego wzrostu kreatyniny (1.5 mg/dl) dochodzi dopiero gdy GFR obniży się do 50

% wartości prawidłowej.

● w zaawansowanej patologii nerek gdy pojawia się znaczny białkomocz, a GFR jest znacznie obniżone (np.schyłkowa niewydolność nerek w nefropatii cukrzycowej) - kreatynina może być wydzielana przez cewki nerkowe i przestaje być użytecznym parametrem oceny filtracji kłębuszkowej.

MOCZNIK (BUN) W SUROWICY

• Główny azotowy produkt metaboliczny rozpadu białek (hepatocyty - cykl mocznikowy)

• Swobodnie filtrowany w kłębkach nerkowych, ulegający również resorpcji zwrotnej i sekrecji kanalikowej, i wydalany z moczem

• Procesy resorpcji i sekrecji kanalikowej pozostają w dynamicznej równowadze; można zatem wykazać, że wydalenie mocznika z moczem jest wprost proporcjonalne do wielkości przesączania kłębuszkowego (historycznie już stosowany wskaźnik GFR)

• Stężenie mocznika zastępowane jest czasami tzw. wielkością BUN (blood urea nitrea - ilość azotu zawarta w moczniku krwi)

BUN = mocznik x 0.46

(norma: 10 - 20 mg/dl)

Mocznik = BUN x 2.14

(norma: 20 - 45 mg/dl) (przeliczenia dla mg/dl)

Stężenie mocznika we krwi uzależnione jest od wielu czynników zarówno nerkowych

jak i pozanerkowych nie może być zatem bezkrytycznie używany do oceny

przesączania kłębuszkowego.

Czynniki powodujące wzrost stężenia mocznika:

• Odwodnienie

• Obniżenie perfuzji nerkowej

• Wzmożony katabolizm białkowy

- dieta wysokobiałkowa

- utrata masy

mięśniowej

- resorpcja białek po krwawieniu do przewodu pokarmowego,

- nadczynność tarczycy

Czynniki powodujące spadek stężenia mocznika:

• Przewodnienie

• Stany anaboliczne

- stosowanie androgenów

• Dieta niskobiałkowa

KWAS MOCZOWY

• Kwas moczowy jest produktem katabolizmu puryn zachodzącej w hepatocytach

• Jest eliminowany z ustroju w 30% przez przewód pokarmowy, a w 70% drogą nerek (ulega filtracji, resorpcji i sekrecji), przy czym tylko 10% przefiltrowanego do pramoczu kwasu moczowego ulega wydaleniu z moczem

• Stężenie kwasu moczowego w surowicy zależy od wielkości przesączania kłębuszkowego i może służyć do monitorowania funkcji nerek

• Zakwaszenie moczu zmniejsza resorpcję moczanów w cewkach dalszych, co sprzyja wytrącaniu się kryształów i tworzeniu kamieni moczowych

Norma: mężczyźni 3.5 - 8.0 mg/dl

kobiety 2.5 - 7.0 mg/dl

Hiperurykemia (wzrost stężenia kwasu moczowego)

● zwiększony katabolizm kwasów nukleinowych

- choroby nowotworowe (zespoły mieloproliferacyjne)

- chemioterapia (masywny rozpad tkanki nowotworowej)

● zmniejszone wydalanie nerkowe

- kłębuszkowe zapalenie nerek

- kwasice organiczne

- po leczeniu diuretykami tiazydowymi

● nasilona biosynteza zasad purynowych (pierwotne zaburzenia przemian kwasu moczowego)

- hiperurykemia rodzinna

- dna moczanowa (zmiany stawowe)

Hipourykemia (spadek stężenia kwasu moczowego)

● ciężkie schorzenia wątroby

● zespół Fanconiego (upośledzenie resorpcji przez kanaliki nerkowe)

● wysokie dawki salicylanów

● wrodzony blok metaboliczny, spowodowany niedoborem oksydazy ksantynowej

ROLA BADAŃ KLIRENSOWYCH w ocenie ukrwienia nerek

• Są substancje, które bardzo szybko są wydalane przez kanaliki nerkowe (sekrecja kanalikowa) i przy jednokrotnym kontakcie z miąższem nerek przechodzą w całości z krwi do moczu

• Klirens takiej substancji odpowiada ilości osocza przepływającego w ciągu minuty przez czynny miąższ nerkowy (effective renal plasma flow - ERPF)

Do substancji spełniających kryteria ERPF należy:

- paraaminohipuran sodowy (PAH)

ClPAH = ERPF

OZNACZANIE WARTOŚCI ERPF W OPARCIU O POMIAR KLIRENSU PAH

ERPF (ClPAH)= UPAH x V / PPAH

U - stężenie PAH w moczu

V - objętość moczu

P - stężenie PAH w surowicy

OZNACZANIE WARTOŚCI ERBF W OPARCIU O POMIAR KLIRENSU PAH

● ERBF - przepływ krwi przez czynny miąższ nerkowy, czyli tzw.

efektywne ukrwienie nerek (effective renal blood flow)

● Znając wartość ERPF i wartość hematokrytu (HCT) łatwo można obliczyć wartość ERBF

ERBF = ERPF x 100 / 100 - HCT

BADANIA FUNKCJI CEWEK NERKOWYCH

TESTY CZYNNOŚCIOWE i BADANIA LABORATORYJNE W OCENIE FUNKCJI CEWEK NERKOWYCH

• Testy do oceny homeostazy wodnej (zdolności wydalania i/lub konserwowania wody przez nerki)

• Testy do oceny funkcji wydzielniczej (sekrecyjnej)

• Testy do oceny funkcji resorpcyjnej

• Testy do oceny zdolności zakwaszania moczu

HOMEOSTAZA WODNA ;OCENA HOMEOSTAZY WODNEJ

• Nerki regulują ilość zawartej wody i rozpuszczonych w niej substancji, tak aby osmolalność osocza oscylowała wokół wartości fizjologicznych, tj.

280 - 295 mOsm/kg H20

• Nerki funkcję tę spełniają dzięki zdolności produkowania w zależności od potrzeb, moczu o osmolalności tak niskiej jak 50 mOsm (rozcieńczanie do 1.001) lub tak wysokiej jak 1200 mOsm (zagęszczanie do 1.036). Ilość produkowanego moczu (i wody w nim wydalanej) może wahać się od 400 ml do nawet 20-25 l na dobę

• W sytuacji przewodnienia organizmu - nerki wydalają nadmiar wody (wydalanie wody do światła kanalików, rozcieńczanie moczu i obniżenie jego osmolalności)

• W sytuacji odwodnienia organizmu - nerki oszczędzają wodę

(resorpcja wody z płynu cewkowego, zagęszczanie moczu, podwyższenie jego osmolalności)

● Ocena wydalania i oszczędzania (konserwowania) wody przez nerki może być przeprowadzona w oparciu o koncepcję klirensu osmotycznego oraz dodatniego (tzw. klirensu wolnej wody) i ujemnego = negatywnego klirensu wolnej wody

Ocena zachodzących w nerkach procesów wydalania i oszczędzania (konserwowania)

wody może być przeprowadzona na podstawie oznaczania tzw. klirensu osmotycznego,

jak niżej

CLosm = Uosm x V / Posm

Uosm - osmolalność moczu

V - objętość moczu (ml/min)

Posm - osmolalność osocza

Ocena homeostazy wodnej w praktyce laboratoryjnej:

• W praktyce laboratoryjnej do oceny zdolności zagęszczania moczu przez nerki używa się metod prostszych aniżeli dodatniego klirensu wolnej wody (mocz hipotoniczny = hipomolarny) oraz negatywnego klirensu wolnej wody (mocz hipertoniczny = hipermolarny), czyli

• pomiaru ciężaru właściwego moczu

• pomiaru osmolalności moczu

POMIAR MAKSYMALNEJ OSMOLALNOŚCI i GĘSTOŚCI w teście zagęszczania

• Brak przyjmowania płynów przez 16 godzin

• Zbieranie moczu od godziny 16; godziny zbiórki moczu: 18, 21, 6, 8

Norma: osmolalność 950

ciężar właściwy 1.028

Izostenuria: osmolalność 280 - 350

ciężar własciwy 1.010 - 1.012

Izostenuria: brak zdolności nerek do zagęszczania

POMIAR MAKSYMALNEJ OSMOLALNOŚCI i GĘSTOŚCI w teście rozcieńczania

• Nawodnienie organizmu-podanie badanej osobie w krótkim czasie wody w ilości 20 ml/kg m.c.

• Pomiar ilości moczu oraz osmolalności i gęstości moczu

Norma: w ciągu pierwszych 3 godzin po nawodnieniu pacjent powinien wydalić z moczem co najmniej połowę przyswojonej wody

osmolalność 50 - 100

ciężar właściwy poniżej 1.004

FUNKCJA RESORPCYJNA CEWEK

● maksymalny transport glukozy (TmG)

● β2-mikroglobulina

Maksymalny transport glukozy

• Zdolność transportu glukozy (TmG) - jest to maksymalna ilość glukozy , która może być wchłonięta zwrotnie z moczu przez komórki kanalików nerkowych w jednostce czasu.

Wylicza się ją z równania:

TmG = PG x CLin - UG x V

V - diureza minutowa (ml/min)

UG - stężenie glukozy w moczu

PG - stężenie glukozy w surowicy

PG x CLin (ilość glukozy przesączonej)

Norma TmG = ok. 350 mg/min.

Uwaga: w praktyce wykonujemy Clkr zamiast ClIn

Β2 - mikroglobulina

Upośledzona funkcja resorpcyjna cewek cechuje się upośledzonym wchłanianiem białek drobnocząsteczkowych, co przejawia się ich wydalaniem z moczem (tzw. białkomocz nerkowopochodny cewkowy). Do białek tych należą:

• β2-mikroglobulina

• α1- mikroglobulina

• łańcuchy lekkie immunoglobulin

OCENA FUNKCJI WYDZIELNICZEJ CEWEK NERKOWYCH

• Maksymalna zdolność transportu PAH (TmPAH) - badanie rzadko wykonywane

TmPAH = UPAH x V - PPAH x CLin

V - diureza minutowa (ml/min)

UPAH - stężenie PAH w moczu

PPAH - stężenie PAH w surowicy

CLin - klirens inuliny

Norma TmPAH = 79 ± 13 mg/min

OCENA ZDOLNOŚCI ZAKWASZANIA MOCZU

• NERKI - rola w regulacji równowagi kwasowo-zasadowej

Na regulację tę składają się 4 procesy:

1. wydalanie H+ pochodzących z dysocjacji kwasów innych niż węglowy wytwarzanych w procesach metabolicznych na jony Na+ (rola transportera Na+ - +H, tzw. NHE-3)

2. produkcja amoniaku - amoniogeneza

3. wydalanie H+ w postaci H2PO4-

- kwaśność miareczkowa moczu

4. reabsorpcja zwrotna przefiltrowanych w kłębkach nerek HCO3-

• Zaburzenia wydalania H+ przez nerkę
  → zaburzenia resorpcji HCO3-
  → utrata z moczem

1.Zaburzenie wynikające z nieprawidłowego wydalania H+ przez kanaliki nerkowe (sekrecja kanalikowa) prowadzi do nerkowej kwasicy kanalikowej

2. Ponad 98% H+ sekrecjonowanych przez kanaliki służy do zobojetniania ( i wchłaniania zwrotnego) przesączonych wodorowęglanów

3. Zatem każde obniżenie sekrecji H+ prowadzi do utraty HCO3 z moczem i zatrzymywania H+

Kanaliki bliższe (85-90% resorpcji HCO3 - i wydalania nadmiaru jonów H)

Kanaliki dalsze (10 - 15 % resorpcji HCO3 - i wydalania nadmiaru jonów H)

- chloremia

BADANIE ZDOLNOŚCI ZAKWASZANIA MOCZU

Szczególnie przydatne w diagnostyce kwasic cewkowych i zaburzeń resorbcji cewkowej

1. Krótki test zakwaszania Wronga i Daviesa - najprostsze i najbardziej rozpowszechnione badanie czynnościowe

- pomiar pH moczu oraz pomiar wydalania jonu H+ w postaci kwaśności miareczkowej i amoniaku z moczem w 2-8 godzin po doustnym podaniu chlorku amonowego w dawce 0.1 g/kg m.c.

Norma: pH moczu < 5.3

wydalanie H+ > 60 mmol/min

amoniak 30 mmol/min

Nieprawidłowe wyniki testu Wronga i Daviesa (upośledzenie zakwaszania moczu) obligują do przeprowadzenia dokładniejszej diagnozy, w której wykorzystywane są takie parametry jak:

- pomiar pH moczu

- wydalanie amoniaku

- wydalanie wodorowęglanów z moczem

- kaliemia

OSTRA NIEWYDOLNOŚĆ NEREK (ONN) a PRZEWLEKŁA NIEWYDOLNOŚĆ

NEREK (PNN). DIAGNOSTYKA RÓŻNICOWA ONN

13

---