肾脏疾病的生物化学诊断

1第十章肾脏疾病的生物化学诊断肾脏（kidney）不仅是机体内最重要的排泄器官，还是重要的内分泌器官，肾脏在维持机体内环境的稳定和平衡方面起着极为重要的作用。第一节肾脏的结构和功能肾脏最基本的功能是泌尿功能，泌尿过程包括肾小球滤过、肾小管选择性重吸收和排泌。肾脏泌尿功能的结构基础是肾单位和肾血管。一、肾脏的基本结构肾实质分为皮质和髓质两部分。皮质在外层，主要由肾小体和肾小管构成；髓质在内层，由20～28个锥体组成，主要含髓袢的降支及升支、集合管及乳头管。肾锥体开口于肾小盏，肾小盏合成肾盂，肾盂向下逐渐缩小续于输尿管。（一）肾单位肾单位(nephron)是肾脏结构和功能的基本单位。每个肾单位由肾小体和肾小管组成。可把集合管视为肾小管的终末部分。1．肾小体肾小体由中央部的肾小球(glomerulus)和包绕其外的肾小囊(renalcapsule)组成。肾小球是由入球小动脉反复分支形成的一团蟠曲的毛细血管网。肾小球毛细血管小叶间的轴心组织为肾小球系膜。肾小囊分内外两层上皮细胞，内层紧贴毛细血管壁，外层与肾小管壁相连，两层之间的腔隙称囊腔，与肾小管管腔相通。2．肾小管和集合管肾小管(renaltubule)长而弯曲，分为三段：①近端小管，包括近曲小管和髓袢降支粗段，前者与肾小囊相连。②髓袢细段，分降支和升支两部分。③远端小管，包括髓袢升支粗段和远曲小管，其远端与集合管相连。多个肾单位汇集于一支集合管（collectingduct），多支集合管汇入一乳头管，而后开口于肾盂。（二）肾的血管肾的血管系统有其特点。肾动脉由腹主动脉分出后，经叶间动脉、弓形动脉、小叶间动脉和入球小动脉进入肾小体，形成肾小球毛细血管袢，再汇集成出球小动脉。离开肾小体以后又分支成二级毛细血管网，包绕于肾小管和集合管（既起营养作用，由有转运物质的功能），然后汇合成静脉，经小叶间静脉、弓形静脉、2叶间静脉和肾静脉进入体循环。二、肾脏的基本功能1．泌尿功能肾脏最重要的功能是泌尿。肾脏通过生成尿液不仅可以排泄机体代谢的终产物；还可将摄入量超过机体需要的物质排出体外；而且同时精确调节体内水、电解质、酸碱和渗透压平衡等，维持机体内环境质和量的相对稳定，保证生命活动的正常进行。2．内分泌功能肾脏分泌的激素包括血管活性物质和非血管活性物质。前者包括肾素、前列腺素、缓激肽等，参与全身血压和水、电解质代谢的调节。后者包括1，25-二羟基维生素D3、促红细胞生成素等。此外，肾脏是许多的肽类激素和内源性活性物质的降解场所。3．参与氨基酸和糖代谢4．维持血压三、肾小球滤过功能肾小球滤过（glomerularfiltration）是指当血液流过肾小球毛细血管网时，血浆中的水和小分子溶质，包括分子量较小的血浆蛋白，通过滤过膜滤入肾小囊形成原尿的过程。此过程是一种超滤过程。原尿除了不含血细胞和部分血浆蛋白质外，其余成分和血浆相同。（一）肾小球滤液的生成机理及影响因素肾小球滤液的生成与细胞外液的生成相似。决定肾小球滤过作用的主要因素有：①结构基础：滤过膜滤过面积和通透性;②动力基础：有效滤过压;③物质基础：肾血流量。1．肾小球滤过膜滤过面积和通透性人体两侧肾脏的肾单位总数达200万个，总滤过面积约1.5m2，十分有利于滤过。滤过膜通透性大小由其结构决定，同时受肾小球系膜的调节。2．有效滤过压有效滤过压(effectivefiltrationpressure)由三种力组成，根据三种力作用方向的不同，可列出下式：肾小球有效滤过压＝肾小球毛细血管血压－(血浆胶体渗透压＋囊内压)3．肾血流量(renalbloodflow，RBF)肾脏的血液供应十分丰富。RBF中94%左右的血液分布在肾皮质。通常所说的RBF主要指的是肾皮质血流量，肾3血流量中的血浆部分称肾血浆流量(renalplasmaflow，RPF)。（二）肾小球滤过功能评价指标1．肾小球滤过率与滤过分数单位时间内两肾生成的滤液量称为肾小球滤过率(glomerularfiltrationrate，GFR)。滤过分数(filtrationfraction,FF)指肾小球滤过量占流经肾小球的血流量的比值。GFR和FF是衡量肾小球滤过功能的两个重要指标。2．过筛系数与选择指数滤过膜的通透性或屏障作用大小，可以用它允许通过物质的分子量大小来衡量。通常以肾小囊中原尿的蛋白成分和浓度与血浆蛋白成分和浓度的比较来表明肾小球毛细血管壁通透选择性。对一特定的体内大分子物质，其在肾小囊腔与血浆浓度的比值称为过筛系数（θ）；两个分子量或所带电荷不同的蛋白过筛系数或清除率之比值称尿蛋白选择指数(selectiveurineproteinindex，SPI)。（三）肾小球滤过功能的调节肾小球的滤过功能主要受肾血流量及肾小球有效滤过压的调节。四、肾小管和集合管的转运功能在泌尿过程中，肾小球滤过生成的原尿需经肾小管和集合管进行物质转运，最后形成终尿。物质转运过程包括重吸收和排泌。重吸收是肾小管上皮细胞将原尿中的水和某些溶质，部分或全部转运回血液的过程。肾小管和集合管的上皮细胞将其产生的或血液中的某些物质转运到肾小管腔中的过程称为分泌或排泌。（一）肾小管的重吸收1．重吸收方式与物质肾小管重吸收的方式可分为主动重吸收和被动重吸收两类。主动重吸收是指肾小管上皮细胞将小管液中的溶质逆浓度差或电位差转运到管周组织液的过程。被动重吸收是指肾小管液中的溶质顺浓度差或电位差进行扩散，以及水在渗透压差作用下进行渗透，从管腔转移至管周组织液的过程。2．重吸收部位与功能（1）近曲小管：是物质重吸收最重要的部位。原尿中的葡萄糖、氨基酸、维生素及微量蛋白质等，几乎全部在近曲小管重吸收，Na+、K+、Cl-、HCO3-等也绝大部分在此段重吸收。（2）髓袢：主要吸收一部分水和氯化钠。在降支内渗透压变化的过程称为4“逆流倍增”，在尿液的浓缩稀释等功能中起重要作用。（3）远曲小管和集合管：可继续重吸收部分水和Na+等，此段的重吸收量受抗利尿激素和醛固酮的调节，在决定尿量和终尿质的方面起着十分重要的作用。其主要功能为参与机体对体液及酸碱等的调节，在维持机体内环境稳定中起主要作用。3．重吸收效率与阈值成人每天生成的原尿量约有180L。但终尿量每天只有1.5L左右，表明肾小管的重吸收量达99%。肾小管和集合管的重吸收是有选择性的，原尿中葡萄糖、氨基酸和少量蛋白质全部被肾小管重吸收，水和电解质大部分被吸收，尿素只有部分被重吸收，肌酐则完全不被重吸收。肾小管对许多物质的重吸收作用有一定限度，称最大重吸收量（maximumreabsorption）或阈值。如当尿糖浓度超过l0mol/L后，重吸收量不再增加，尿中出现葡萄糖，这个浓度界限称为肾糖阈。（二）肾小管、集合管的排泌1.排泌方式与物质排泌有主动和被动两个过程。2．排泌部位与功能(1)近端小管、远端小管和集合管都有泌H+功能：通过H+-Na+交换，达到重吸收NaHCO3的目的，在调节机体酸碱平衡方面起着重要作用。(2)远曲小管和集合管泌钾功能：一般当有Na+的主动吸收时，才会有K+的分泌，两者转运方向相反，称为K+-Na+交换。K+-Na+交换和H+-Na+交换有相互抑制现象，即H+-Na+交换增多时，K+-Na+交换将减少，导致酸中毒时血钾升高的原因之一。原尿中的钾几乎全部在近端小管被重吸收，故尿中排出的K+主要来源于钾的排泌。(3)近端小管的排泌功能：肌酐和对氨基马尿酸等，既能从肾小球滤过，又能由肾小管排泌。进入体内的某些物质，如青霉素、酚红等，则主要通过近端小管的排泌排泄。2．排泌限量排泌作用也有一定限度，称排泌极限量，通常以Tm表示。（三）肾小管转运功能的调节肾小管和集合管转运功能的调节，主要是神经和体液因素(主要是抗利尿激素和醛固酮)对肾小管上皮细胞重吸收水分和无机离子的影响，这在保证体内水5和电解质的动态平衡、血浆渗透压及细胞外容量等的相对恒定均有重要意义。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）肾清除试验当血液流经肾脏时，血浆中的某些物质通过肾小球滤过或肾小管处理而排出体外，这一过程称肾脏对血浆中某些物质的清除或廓清。衡量肾脏清除能力的指标为肾清除率，其大小主要由肾小球、肾小管功能和肾血流量决定。测定方法称肾清除试验（renalclearancetest,C）或肾廓清试验，是测定肾单位功能最基本的方法之一。1.肾清除率（1）肾清除率：肾清除率表示肾脏在单位时间内(min)将多少量（ml）血浆中的某物质全部清除而由尿排出。以公式表示如下：Cx＝某物质单位时间从尿中排出总量/某物质在血浆中的浓度＝(Ux×V)/Px式中：Cx为某物质清除率(ml/min)、V为每分钟尿量（ml/min）、Ux为尿中测定物质的浓度(mmol/L)、Px为血浆(清)中该物质的浓度(mmoI/L)（2）标准化：标准化的清除值：Cx‘＝[（Ux×V）/Px]×（1.73/A）A值计算：logA(m2)=0.425log[体重kg]+0.725log[身高cm]-2.1442.肾清除试验应用肾清除试验是反映肾功能最直接、最敏感的试验。肾清除试验及其临床意义参见表10-1。表10-1肾清除试验及其临床意义物质肾脏对物质的清除方式清除值临床意义滤过重吸收排泌肌酐、菊粉、甘露醇√××或极少反映肾小球滤过功能蛋白质选择滤过×或部分×计算过筛系数或选择指数，反映肾小球屏障功能尿素√部分×清除值变异较大。尿量影响重吸收（尿量减少，重吸收增加），不是理想的肾功能试验各种电解质√大部分×清除值很低，C＜l0ml/min；滤过钠排泄分数能反映肾小管重吸收功能葡萄糖、氨基酸√全部×清除值为0，接近阈值时反映肾小管重吸收功能6对氨基马尿酸、酚红、碘锐特√或部分×＞90%/次循环反映肾小管排泌功能、代表肾血流量钾离子√√√清除值无意义注：√表示能进行；×表示不能进行；（二）肾小球滤过功能检测1．肾小球滤过率测定GFR尚不能直接测定，必须通过某物质清除率的方法间接反映。菊粉最适合，为目前测定GFR的“金标准”。其清除率(125ml/min)可准确反映肾小球滤过率。但菊粉是外源性物质，测定方法繁杂。临床上多测定内生肌酐清除率，它具有简便易行的优点。（1）内生肌酐清除率(CCr)测定：肌酐为肌肉中磷酸肌酸的代谢产物，人体肌肉以lmg/min速度将肌酐排入血中，严格控制饮食后，血浆内生肌酐浓度比较稳定。肌酐主要从肾小球滤过，仅少量由近端小管排泌，不被肾小管重吸收，只要同时测定血和尿中肌酐浓度，并根据每分钟尿量就可按下式计算出内生肌酐清除率。CCr=（UCr×V）/PCr参考值：根据体表面积标准化后为80～120ml/min/l.73m2。临床意义：评估肾小球滤过功能。CCr＜80ml/min时，提示肾功能有损伤。CCr50～80ml/min为肾功能不全代偿期，CCr25～50ml/min为肾功能不全失代偿期，CCr＜25ml/min为肾功能衰竭期（尿毒症期），CCr10ml/min为尿毒症终末期。测定肾小球滤过率比测定血浆尿素和肌酐含量更为灵敏可靠。（2）蛋白质负荷试验：本试验是在负荷后做CCr来确定储备能力的试验，有助于早期诊断肾功能的减退。正常人在清晨顿服大量（0.8g/kg体重）鸡蛋清蛋白后可使GFR升高20%～30%。2．血肌酐和尿素浓度测定SCr和Urea浓度在一定程度上可反映肾小球滤过功能。因检测方法简便，仍是临床常用的肾功能指标。尿素与尿素氮：尿素测定用血清或血浆，体液中尿素的浓度曾用尿素中含有的氮来表示，称为尿素氮。可根据1分子尿素含有2个氮原子换算，即1摩尔尿素相当于2摩尔尿素氮。7参考值：血浆肌酐44～133μmol/L。血清尿素1.8～6.8mmol/L，相当于尿素氮3.6～13.6mmol/L。临床意义：肾功能不全的代偿期可见尿素轻度增高(＞7.0mmol/L)，肌酐可不增高或轻度增高；肾功能衰竭失代偿期，尿素中度增高(17.9～21.4mmol/L)，肌酐也中度增高(442.0μmol/L)；尿毒症时尿素＞21.4mmol/L，肌酐可达1.8mmol/L