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肾脏疾病的生物化学诊断. 第一节 肾脏的结构和功能 一、 Structure of Kidney. 外层:皮质 cortex 内层:髓质 medulla (肾锥体). 肾脏结构和功能的基本单位: 肾单位( nephron ) 肾小体 肾小球 glomerulus 肾小囊 renal capsule 肾小管 近端小管 proximal convoluted tubule 髓袢 loop of Henle 远端小管 distal convoluted tubule. 远端小管. 近端小管. renal tubule.
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外层:皮质cortex 内层:髓质medulla (肾锥体)
肾脏结构和功能的基本单位:肾单位(nephron) 肾小体肾小球glomerulus肾小囊renal capsule肾小管 近端小管proximal convoluted tubule 髓袢loop of Henle远端小管distal convoluted tubule 远端小管 近端小管 renal tubule
肾小球glomerulus组成 毛细血管丛cluster of capillaries肾小球囊 滤过膜作用:阻止血细胞及血浆蛋白滤过。
足 细 胞 间 隙 基 膜 层(阻止蛋白) 内皮细胞层(对蛋白不阻止) 决定滤过的因素: ◆结构基础: 滤过膜通透性 裂孔 滤膜屏障 ▲机械性屏障 4~8nm 非细胞层 主要根据孔径大小和分子形状等 ▲电荷屏障 Alb 负电荷
滤过屏障起主要作用,电荷屏障主要对白蛋白等带有负电荷的物质发挥作用。滤过屏障起主要作用,电荷屏障主要对白蛋白等带有负电荷的物质发挥作用。 • < 2nm的物质一般可以自由通过 • >4nm的物质几乎不能通过
肾小管renal tubule(1)近端小管曲部:reabsorption Na+ K+ Cl- HCO3- glucose amino acidsecretion urea creatinine
(2)髓袢loop of Henle: 形成渗透压梯度osmotic gradient。(3)远端小管曲部: 在醛固酮作用下分泌H+、K+。(4)集合管collecting duct: 决定终尿渗透压。
二、Renal Function1.Excretion尿素urea体内代谢产物肌酐creatinine尿酸uric acid药物drug外来物质毒物toxin
2. RegulationRegulation of Water Balance 渗透压Acid-base Balance Regulation
3.Secretion(1)肾素renin肾小球旁细胞产生的一种酶,催化血管紧张素原产生血管紧张素I,使醛固酮合成增加。(2)促红细胞生成素erythropoietin促进血红蛋白合成。3.Secretion(1)肾素renin肾小球旁细胞产生的一种酶,催化血管紧张素原产生血管紧张素I,使醛固酮合成增加。(2)促红细胞生成素erythropoietin促进血红蛋白合成。
(3)1,25-(OH)2- VitD31,25-(OH)2-VitD3,对Ca2+、P3- 代谢有调节作用。(4)前列腺素排钠、降压作用。(5)激肽释放素促进水、钠排出 增加肾血流量 降血压
4.Formation of urine 滤过 重吸收 分泌
(1)Glomerular Filtration Function肾小球过滤膜: 微孔。 血液经肾小球的滤过作用生成的滤液为原尿。 原尿的pH、渗透压、化学成分和血浆大致相同,而蛋白质含量极少。
(2)Tubular Reabsorption Function原尿 180-200L/天 终末尿 0.5-1.5L/天 终末尿的化学成分和原尿不同
(3) Tubular Secretion Function a.血浆中含有正常代谢产物 如肌酐、K+、 H+和磷。b.某些异物和药物 如酚红、对氨基马尿酸、青霉素。c.肾小管上皮细胞合成的物质 如氨、马尿酸等。
第二节肾脏疾病的生物化学实验室检查一、肾脏功能的生物化学检测(一)Renal Clearance Test
1.肾清除率renal clearance(1)定义: 肾脏在单位时间内(每分钟)将多少毫升血浆中的某物质清除出去。(ml/min)。(2)表示方法U VC= ———— PC:清除率(ml/min) V:每分钟尿量(ml/min)U: 尿中测定物质的浓度(mmol/L)P: 血中测定物质的浓度(mmol/L)
UV 1.73C= ———— x ———— P AA—个体的体表面积2.肾清除率试验应用
物质经肾排出的方式: • 全部由肾小球滤出,肾小管不吸收、不分泌,如菊粉; • 全部由肾小球滤过,不被肾小管重吸收,很少被肾小管排泌,如肌酐; • 全部由肾小球滤过后又被肾小管全部吸收,如葡萄糖; • 除肾小球滤出外,大部分通过肾小管周围毛细血管向肾小管分泌后排出,如对氨马尿酸。
(二)Glomerular Filtration Function1.肾小球滤过率(glomerular filtration rate,GFR) • 某种物质由肾小球过滤,在肾小管中既不分泌,也不吸收。利用它求出的清除率可以代表肾小球滤过率。
Ccr Test(1)原理:①肌酸的代谢产物 ②成人体内含肌酐约100g(98%存在于肌肉) ③内、外源性两种 ④血浆肌酐的生成量和尿的排出量较恒定, 其变化受内源性肌酐的影响 ⑤从肾小球滤过,不被肾小管吸收肾单位时间内,把若干毫升血浆中的内生肌酐全部清除出去,称为内生肌酐清除率(endogenous creatinine clearance rate,Ccr)
(2)表示方法尿肌酐浓度(mol/L)每分钟尿量(ml/min)Ccr =————————————————血浆肌酐浓度(mol/L) Ucr V = —————— Pcr校正:Ucr V 1.73 Ccr= ———————— Pcr A[正常值] 80-120ml/min
(3)Clinical Significance①判断肾小球损害的敏感指标急性肾小球肾炎Ccr 减低至正常的80%以下,血清尿 素、肌酐仍为正常。②初步估价肾功能的损害程度轻度损害:70-51ml/min中度损害:50-31ml/min重度损害:< 30ml/min
③指导治疗<30-40ml/min限制蛋白摄入<30ml/min 利尿剂治疗无效<10ml/min 透析治疗④慢性肾炎临床分型的参考
菊粉(inulin)清除率 菊粉的特点: 不被机体分解、结合、破坏 自由通过肾小球 不被肾小管分泌和重吸收 因此可以较好反映肾小球的滤过率 是目前GFR检测的“金标准”
2.血液中物质浓度测定(1)血清肌酐(serum creatinine,SCr)血清尿素(serum Urea,Urea)测定
血清尿素(Urea)测定[原理] 氨基酸代谢 终产物 血清尿素测定可观察肾小球的滤过功能 血液循环 胃肠道 皮肤 肾脏 肾小球 [正常参考值]1.78-7.14mmol/L 尿液
尿素与肌酐的临床意义 肾功能不全代偿期: Urea轻度增高 >7mmol/L Cr正常或轻度增高 肾功能衰竭失代偿期: Urea中度增高17.9-21.4mmol/L Cr中度增高442μmol/L 尿毒症: Urea > 21.4mmol/L Cr 可达1.8mmol/L
(2)血清尿酸( serum uric acid,SUA) • 来源:嘌呤代谢产物 外源:食物(20%) 内源:核酸分解(80%) • 途径: 肾小球滤过,近端小管重吸收 • 血尿酸增高的原因: 尿酸生成的酶缺陷、肾小管转运障碍 摄取过多的富含嘌呤的食物 • 增高 1、原发性高尿酸血症:原发性痛风 2、继发性高尿酸血症: 慢性肾病及肾衰竭、白血病和肿瘤 长期禁食和糖尿病、子痫
(3)血胱抑素C(cystatin C,cys C) 特点: 有核细胞表达、分泌的一种碱性非糖基 蛋白,每日分泌量恒定。 分子量13kD,自由通过肾小球滤膜 途径: cystainC被近曲小管上皮细胞摄取、分解,不回到血液中,尿中仅微量排出。
血液 非糖基化碱性蛋白质 有核细胞 肾小管重吸收 分解 极少尿排(0.03-0.3mg/L) cys C 特点: 1.在血浆中稳定,很少受到其他物质的干扰,临床上使用较多 2.与肾小球滤过率相关性好,指标优于肌酐 肾小球滤膜
(4)氨甲酰血红蛋白 (carbamylated hemoglobulin,CarHb) 血液 红细胞 尿素 铵+ 氰酸盐 Hb 不可逆 氨甲酰血红蛋白 反映近4星期左右期间尿素的平均水平
(三)renal plasma flows test • 在一定单位时间内流经双侧肾的血流量,称肾血流量(renal plasma flow,RPF)。 • 酚红、马尿酸盐在岁血流经肾循环时,几乎完全被肾清除,其肾的最大清除率即相当于肾有效血浆流量(effective renal plasma flows,ERPF)。 • 目前临床多采用放射性核素或其标记物的肾清除能力反映ERPF。
对氨基马尿酸盐清除试验[原理]对氨基马尿酸(PAH)静脉注入体内20%由肾小球滤过80%由近端肾小管排泌但不重吸收PAH的清除率代表肾血流量。UPAHCPAH=—————VPPAH对氨基马尿酸盐清除试验[原理]对氨基马尿酸(PAH)静脉注入体内20%由肾小球滤过80%由近端肾小管排泌但不重吸收PAH的清除率代表肾血流量。UPAHCPAH=—————VPPAH
Proximal Convoluted Tubular Function Tests1.reabsorption function tublar maximal glucose reabsorption capacity,TmG)[原理]滤液中的葡萄糖在近端肾小管内全部被重吸收 如血浆葡萄糖浓度不断提高 重吸收值液随之增加, 血糖浓度升高到肾糖阈 部分葡萄糖从尿液排出 血糖浓度再高,重吸收值也不再增加
2、 excretion functionphenol sulfonphthalein excretion test[原理]酚红(PSP)经静脉注射 大部分与血浆白蛋白结合20%由肝清除 其余的94%由近端肾小管上皮细胞排泌 尿液中排出的量 作为判断近端小管排泌功能的指标 影响因素较多
Distal Convoluted Tubular Function Tests功能:浓缩和稀释尿液 当肾脏病变时,远端小管和集合管受损,对水、钠、氯的重吸收发生变化,髓质部的渗透压梯度遭到破坏,影响尿的浓缩和稀释功能。
1、Concentration Dilution Test(1)3h尿比重试验[方法]病人按正常饮食和活动 上午8时排尿弃去 每隔3h留尿1次,直至次晨8时 分装8个容器 测定尿量及比重
(2)昼夜尿比重试验[方法]正常进食,每餐含水量不宜超过600ml上午8时排尿弃去自上午10时、12时、下午2、4、6、8时及次 晨8时各留尿1次 分别测定尿量及比重
2、尿渗量测定(urine osmol,Uosm)(1)定义:指尿内全部溶质的微粒总数而言,它可反映溶质和水相对排泄速度。(2)方法晚饭后禁饮8h清晨一次送尿检查 静脉取血后分离血清 测定渗量
(3)意义Uosm >Posm 尿已浓缩 高渗尿Uosm<Posm 尿已稀释 低渗尿Uosm=Posm 等渗尿
3、渗透溶质清除率(Cosm)测定Concept: 表示单位时间内肾脏能够将多少血浆中的渗透性溶质清除出去。也称渗量清除率。Uosm × VCosm=———————— Posm
4、free water clearance,CH2O(1)定义: 指单位时间内使尿液达到等渗,而应从尿中减去或加入的纯水量。
(2)方法CH2O=V(尿量ml/min)—Cosm(ml/min)=(1-Uosm/Posm)V(3)参考值:-25~+100ml/h(4)意义 正值示肾脏排水量多,肾稀释能力; 负值代表肾脏潴留水分,肾浓缩能力。 CH2O为0,表示尿液为等渗,如持续为0,示肾脏浓缩稀释功能严重减退。
Acid-base balance regulate founction test1、氯化铵负荷试验 • 正常: 口服NH4Cl,产生酸血症 远端肾小管排泌H+,与NH3结合,形成NH4+ 与Cl-形成NH4Cl 尿液明显酸化,血液pH正常 • 异常 血液pH下降,尿液pH不下降 对鉴别I型RTA