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