Zakład Terapii Monitorowanej i Farmakogenetyki

Katedry Analityki Klinicznej

Mirosława Szczepańska -Konkel

Nerka

Biochemiczne wskaźniki zaburzeń funkcji nerek

Funkcja nerek:

Wydalnicza - usuwanie końcowych produktów

przemian (mocznik, kreatynina, kw. moczowy,
kw. siarkowy, kw. fosforowy), ksenobiotyków
i ich metabolitów …….

Regulacyjna – utrzymanie homeostazy

wodno- elektrolitowej i kwasowo-zasadowej

Endokrynna – produkcja i wydzielanie hormonów:

renina, 1,25(OH)

2

D

3

, erytropoetyna

3

3

Nerka w przekroju

Nerka w przekroju

4

4

Hemodynamika a funkcja nerek

Sercowy wyrzut krwi

20%

Przepływ krwi przez nerki;

RBF – 1200 ml/min

Przepływ osocza przez nerki;

RPF – 600ml/min

20%

Filtracja kłębuszkowa;

GFR ~ 120 ml/min

1%

Diureza;

V ~ 1 ml/min

0

40

80

120

160

200

240

1,0

2,0

3,0

0,2

0,4

0,6

Ciśnienie tętnicze krwi (BP)

a nerkowa hemodynamika (RPF i GFR)

R

P

F

(

m

l

·g

-1

m

in

-1

)

G

F

R

(

m

l

·g

-1

m

in

-1

)

GFR

RPF

BP (mmHg)

6

6

Regulacja przepływu krwi przez nerki

(RBF)

Ciśnienie krwi tętnicy nerkowej

RBF = ------------------------------------------------

Opór naczyń wewnątrznerkowych

Opór naczyń kontrolują:

Hormony (angiotensyna II, wazopresyna, przedsionkowy czynnik

natriuretyczny)

Nerwy nerkowe (pozazwojowe zakończenia adrenergiczne)

Wewnątrznerkowe czynniki kontrolujące (NO, Endotelina,

Prostaglandyny, ATP, Ang II, Ado)

Czynniki farmakologiczne

Mikrokrążenie w nerkach

Kłębuszek nerkowy

- unikatowy system

naczyniowy przechodzący
w system kanalikowy

8

8

NEFRON

jednostka funkcjonalna nerki

Część
korowa
nerki

Część
rdzeniowa
nerki

Produkcja/wydalanie moczu

jest wypadkową:

1) filtracji kłębuszkowej
2) wchłaniania zwrotnego
3) wydzielania - sekrecji

9

9

KŁĘBUSZEK NERKOWY

i aparat

przykłębkowy

Anatomiczna współzależność

między kanalikiem dystalnym

a kłębuszkiem

MD –

macula densa

TD – tętniczka doprowadzająca
TO – tętniczka odprowadzająca

MD

TD

TO

świat

ło

naczyń
kapilarnych

Kanalik proksymalny

*
***

*

Komórki
przykłębkowe

10

10

Kłębuszek nerkowy

w preparacie histologicznym

11

11

Filtr kłębuszkowy

– struktura, przewodność

Bariera filtracyjna:

Osocze

1.Śródb

łonek - 2%

2.B

łona

podstawowa - 50%

3.Nab

łonek - 48%

(podocyty)

Przesącz kłębuszkowy

woda, elektrolity,
drobnocząsteczkowe metabolity
końcowe produkty przemian

Filtracja kłębuszkowa (GFR)

– parametry fizyczne warunkujące tempo filtracji

EFP

Zaburzenia filtracji:

Nadciśnienie (↑Pc)

Hipoalbuminemia(↓π

π

π

πc)

Sklerowacenie błony

filtracyjnej (↓K

f

)

GFR = EFP x K

f

EFP = efektywne ciśnienie

filtracyjne

EFP = Pc - (π

π

π

πc + Pt)

K

f

=

współczynnik filtracyjny

opisuje:

powierzchnię filtracyjną
przewodność hydrauliczną

13

13

Gdy dla danej substancji x

ładunek filtracyjny

= ładunek wydalany

[GFR ● P

x

= V ● U

x

]

to

GFR = U

x

● V / P

x

Klirens kreatyniny,

Klirens inuliny

lub klirens związków

znakowanych:

Trytem

3

H

Technetem

99m

Tc

Chromem

51

Cr

Jodem

125

J

Filtracja kłębuszkowa (GFR

)

)

- pomiar w badaniach klirensowych

EFP

14

14

Osoczowe wskaźniki niewydolności nerek

Stężenie w osoczu/surowicy:

Kreatynina

> 1,5 mg/dl (gdy GFR < 40 ml/min)

Mocznik

> 50 mg/dl (gdy GFR < 10 ml/min)

Kw. moczowy > 10 mg/dl (gdy GFR < 10 ml/min)

Cystatyna C

> 1,4 mg/L (gdy GFR < 60 ml/min)

β

-proteina

Cystatyna C w osoczu

–

bardziej czuły i specyficzny

test diagnostyczny niż kreatynina w osoczu

15

15

Cystatyna C (metoda immunoturbidymetryczna

)

dorośli (19-49lat) 0,53-0,92 mg/l
dorośli (>50 lat) 0,58-1,02 mg/l
dzieci (1-17lat) 0,50-1,27 mg/l

Kreatynina (metoda oparta na reakcji Jaffe’go)

dorośli

- kobiety

0,7-1,25 mg/dl

- mężczyźni

0,9-1,45 mg/dl

dzieci

- do 2 lat

0,2– 0,5 mg/dl

- od 2-9 lat

0,3- 0,9 mg/dl

- od 10-18 lat

0,6– 1,2 mg/dl

[Badanie i Diagnoza 2002, 8(11)]

Cystatyna C i kreatynina

- stężenie w osoczu ludzi zdrowych

16

16

Białko - 122 AA - 13 kDa

Inhibitor proteazy cysteinowej

Synteza cystatyny C:

- w komórkach jądrzastych ze stałą prędkością

Stężenie w osoczu dzieci (n = 309): 0,51 ÷ 0,98 mg/L

Metody analizy ilościowej:

RIA, EIA, fluoroscencyjne

Obecnie:

zautomatyzowane metody

turbidymetryczne i nefelometryczne

z użyciem lateksu i specyficznych przeciwciał

Cystatyna C

- Osoczowy wskaźnik filtracji kłębuszkowej

17

17

Przes

Przes

ą

ą

czanie:

czanie:

ograniczone

ograniczone

albumina ~0,36 g/dob

albumina ~0,36 g/dob

ę

ę

swobodne

swobodne

bia

bia

ł

ł

ka o

ka o

m.cz

m.cz

.< 60

.< 60

kD

kD

Np.:

Np.:

β

β

2

2

-

-

mikroglobulina

mikroglobulina

bia

bia

ł

ł

ko wi

ko wi

ążą

ążą

ce retinol (RBP)

ce retinol (RBP)

β

β

-

-

proteina (BTP)

proteina (BTP)

cystatyna

cystatyna

C

C

lizozym i inne

lizozym i inne

Wydalanie:

Wydalanie:

< 30mg/dob

< 30mg/dob

ę

ę

Uszkodzenie filtru

przepuszczalność dla białek

o m.cz. ≥ 60 kDa

-

Białkomocz pochodzenia

kłębkowego

-

Mikroalbuminuria

30 – 300 mg/dobę

Proteinuria

> 500 mg/dobę

Bia

Bia

ł

ł

ko w moczu

ko w moczu

–

–

pochodzenia k

pochodzenia k

łę

łę

buszkowego

buszkowego

EFP

18

18

Fizjologia

Endocytoza

białek

Patologia

Zaburzenie
transportu białek

Umiarkowana proteinuria
Mikroalbuminuria

Białko w moczu

-pochodzenia kanalikowego

Alb ±

β2MG

BTP

19

19

Laboratoryjne wskaźniki zaburzonej

funkcji kanalików proksymalnych

W wyniku obniżenia kanalikowego transportu maksymalnego (Tm):

Umiarkowana proteinuria

Aminoaciduria uogólniona – w zatruciach miedzią, kadmem

- wybiórcza

,

np.: cystynuria

(Aminoaciduria pozanerkowa , np.: fenyloketonuria)

Glikozuria – gdy stężenie GLU we krwi < 10 mmol/L

Dwuwęglanuria – kwasica kanalikowa II rzędu

W wyniku uszkodzenia integralności komórek kanalików:

Enzymuria – LDH, GGTP, N-acetyloglukozoaminidaza (NAG)

20

20

H

2

O

Na

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

Dobowy

ładunek filtracyjny

150 L

21 moli

ładunek wydalany

1,5 L

0,2 mol

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

wchłanianie zwrotne:

~99%

~99%

Regulacja:

ADH

Aldosteron

angiotensyna II

ANF, noradrenalina

Nerkowa gospodarka sodu i wody

21

21

Na ca

Na ca

ł

ł

ej d

ej d

ł

ł

ugo

ugo

ś

ś

ci nefronu, z wyj

ci nefronu, z wyj

ą

ą

tkiem ramienia

tkiem ramienia

zst

zst

ę

ę

puj

puj

ą

ą

cego p

cego p

ę

ę

tli

tli

-

-

dla sodu

dla sodu

i wst

i wst

ę

ę

puj

puj

ą

ą

cego

cego

-

-

dla wody

dla wody

Mechanizm wchłaniania zwrotnego:

Aktywny transport sodu

Aktywny transport sodu

–

– przy udziale pompy sodowej,

oraz pośrednio aktywny transport wymienny z H

+

i ko-transport z anionami, GLU.

Transport bierny wody

Transport bierny wody

–

–

warunkowany gradientem

warunkowany gradientem

osmotycznym i kontrolowany przez ADH

osmotycznym i kontrolowany przez ADH

Kanalikowy transport jonów sodu i wody

2 K

+

3 Na

+

∆ [Na

+

] 130 mM

∆ V 60 – 90 mV

ATP

ADP

Na

+

/K

+

-ATPaza – pompa sodowa

+ + + + + +

+ + + +

- - - - - - - - -

- - - -

α

α

β

β

Błona
komórkowa

Wnętrze
komórki

23

3 Na

+

/ 2 K

+

ATP = ADP + Pi

Aktywny transport sodu :

~

18 moli Na

+

/ dobę

18 moli Na

+

/ 6 moli ATP

6 moli ATP /~ 1 mol O

2

≈

22,4 L tlenu

Niedokrwienie i niedotlenienie nerki

zaburzenie kanalikowego transportu

głównie w rdzeniu nerki

Reabsorpcja sodu w nerkach a zużycie tlenu

24

24

Wydalanie osmolitów z moczem

Przeciętne dobowe wydalanie:

600 mmoli (~15 g) w 1-2 litrach wody

w tym:

Mocznik

~250,

Na

+

~100,

K

+

~ 50 ,

A

-

~200

Wydalanie osmolitów w objętości wody ok. 0,5 L
– mocz maksymalnie zagęszczony (c.wł. 1030 g/L)

25

25

Zagęszczanie moczu

w dystalnych odcinkach nefronu

Warunki:

Odpowiedni ładunek NaCl dopływający do pętli
Sprawny system transportu aktywnego w pętli
Transport mocznika do rdzenia wewnętrznego nerki
Wydzielanie ADH
Wrażliwość nefronów na ADH
Odpowiedni przepływ krwi w części rdzeniowej nerki

Zaburzenie jednego z powyższych = upośledzenie

zagęszczania moczu, (np. furosemid)

26

26

Kobiety

Mężczyźni

(n = 46)

(n=36)

Objętość dobowa moczu (ml)

10

00 ÷ 1612

1224 ÷ 2400

Filtracja kłębuszkowa (GFR)

Kreatynina w sur. (µ

µ

µ

µmol/l)

80 ÷ 110

95 ÷ 140

Mocznik w sur. (mmol/l)

2,2 ÷ 6,1

3,1 ÷ 7,5

Klirens kreatyniny (ml/min)

68 ÷ 115

89 ÷ 138

Wydalanie moczu

Diureza; V (ml/min)

0,70 ÷ 1,12

0,85 ÷ 1,67

FEv (%)

0,9 ÷ 1

1 ÷ 1,2

Wydalanie osmolitów (mmol/min)

0,58 ÷ 0,96

0,75 ÷ 1,14

Klirens osmotyczny (ml/min)

2,0 ÷ 3,2

2,5 ÷ 3,8

FEosm (%)

3

3

Zagęszczanie moczu

Ciężar wł. moczu (g/l)

1015 ÷ 1022

1018 ÷1025

Współczynnik zagęszczania moczu

(Uosm/Posm)

2 ÷ 3

2,5 ÷ 3,5

Klirens wolnej wody;

C

H20

= V - Cosm (ml/min)

(-)1,3 ÷ (-)3.2

(-)1.9 ÷ (-)3,4

Ocena funkcji nerek u ludzi zdrowych

w wieku 24 -25 lat

27

27

Nerki uczestniczą w utrzymaniu równowagi

kwasowo-zasadowej ustroju

Tkanki

Reabsorpcja wodorowęglanu w kanalikach

Produkcja wodorowęglanu i transport do krwi

Wydalanie jonów wodorowych i anionów kwasów

nieorganicznych i organicznych

O

2

płuca

erytrocyty

H

+

+ HCO

3

-

H

2

CO

3

CO

2

+ H

2

O

Nerki

H

+

osocze

CO

2

O

2

CO

2

Hb

x

H

+

28

Reabsorpcja HCO

3

-

w nerce

Komórka kanalika

proksymalnego

HCO

3

-

H

2

CO

3

H

2

CO

3

HCO

3

-

CO

2

H

2

O

H

+

Filtracja kłębuszkowa

Krew

CA

CO

2

H

2

O

29

Wydalanie H+ z moczem i produkcja wodorowęglanu

Komórka kanalika

dystalnego

glutamina

NH

4

+

H

2

PO

4

-

Mocz

NH

3

HCO

3

-

+

H

+

H

+

Krew

CO

2

+ H

2

O

Wątroba

glutaminian

AC

α

ketoglutaran

H

2

CO

3

NH

3

HCO

3

-

HPO

4

-2

Filtracja kłębuszkowa

30

Zaburzenia równowagi kwasowo-zasadowej

pochodzenia nerkowego

• Kwasica mocznicowa
• Kwasica kanalikowa

- dystalna (I rzędu)
- proksymalna (II rzędu)

• Alkaloza metaboliczna

-

- hipereraldosteronizm
- inhibitory anhydrazy węglanowej

31

Laboratoryjne wskaźniki zaburzonej funkcji

dystalnej części nefronu

•

Ciężar właściwy moczu w badaniu ogólnym (pierwsza

poranna porcja)

< 1015 g/L

oraz

•

Ujemny test zagęszczania moczu

•

Ujemny test rozcieńczania moczu

•

Ujemny test zakwaszania moczu

32

Kluczowe zagadnienia:

1.

Badanie ogólne moczu w ocenie funkcji nerek

2.

Badania klirensowe w ocenie funkcji nerek

3.

Laboratoryjne wskaźniki niewydolności nerek z uwzględnieniem
czułości i specyficzności diagnostycznej

4.

Białko w moczu, przyczyny i sposób ich różnicowania

5.

Aminoaciduria pochodzenia nerkowego i pozanerkowego

6.

Glikozuria pochodzenia nerkowego i pozanerkowego

7.

Laboratoryjne wskaźniki zaburzenia funkcji bliższej części nefronu

8.

Czynniki warunkujące prawidłowe zagęszczanie moczu

9.

Czynniki warunkujące prawidłowe zakwaszanie moczu

10. Laboratoryjne wskaźniki zaburzonej funkcji dalszej części nefronu