肾小球滤过功能检查
肾小球的主要功能是滤过作用,反映其功能的主要指标是肾小球滤过率GFR,GFR是指单位时间内从双肾滤过的血浆毫升数,临床上常用各种物质的清除试验来评估GFR,即单位时间内从肾排出某一物质的总量与当时血浆中这一物质的浓度之比值.目前临床上常用的方法的敏感程度不尽相同,不同患者之间差异较大,常选择校正因素.多年来,常用体表面积校正GFR,体表面积通过体重与身高由DuBois公式算出,该公式在较大年龄患者中准确性较差.从肾调节细胞外液容量平衡角度出发,人们设想用细胞外液容量校正GFR,近期研究提示,用细胞外液容量校正GFR与体表面积结果类似.其他如基础代谢率、瘦体重指数亦被用来校正GFR,但均没有体表面积应用广泛.用体表面积校正后,成年男性平均GFR为(130±18)ml/min,女性为(120±14)ml/min.许多研究证明,40岁以后GFR每年下降1%,但女性较男性为慢.
GFR水平随昼夜变化有所不同,下午最高,夜间最低,高钠饮食、高蛋白饮食、过多饮水、站立位及妊娠期、胰岛素依赖型糖尿病患者GFR明显增高,当给患者输注氨基酸GFR轻度上升,反之当患者体力活动后,如大量出汗等体液丢失可使GFR短暂降低.GFR正常水平与最大峰值间的差距为肾贮备力,有时肾损害较重,但因肾贮备能力较好,故GFR可降低不明显.因此GFR并不与肾损害程度相平行,应检查其他指标加以综合判断.
一、菊粉清除率
菊粉为从植物根茎提取的不带电荷的果糖聚合物,分子量为5.2kDa,是人体并不存在的物质.菊粉注入血管后不被分解代谢而完全被肾小球滤过,通过肾小管时既不被重吸收,也不分泌,因此符合GFR测定要求,被认为是测定GFR的金标准.测定方法为:用10%菊粉0.5ml/kg,在1～2min由静脉注入,然后用肝素泵持续静脉输注菊粉,使其血浆浓度保持在0.2g/L.约2h后插导管引流尿液,准确测定尿量,每15～30分钟采静脉血和留尿各4次.测定每次血浆中菊粉的浓度(Pin)和尿中菊粉的浓度(uin)浓度,代入公式计算.正常人按1.73m2标准体表面积计算,男性菊粉清除率为(125±10)ml/min,女性约低10%.随着年龄的增长,清除率可逐渐下降.50-60岁时,清除率可降至(85～105)ml/min.由于菊粉清除率能较准确地代表GFR,故本法为测定肾小球功能最精确的方法.慢性肾小球肾炎、肾动脉硬化晚期、慢性肾盂肾炎晚期、急性肾炎或心功能不全者,其菊粉清除率均有不同程度的降低.由于菊粉清除率操作方法烦琐,给患者造成许多不便,故本法主要用于实验研究.
二、血浆放射性核素清除率
许多用于临床组织造影和扫描的标记有放射性核素的物质亦可用作GFR的测定.虽经对比试验其精确性不如菊粉,但因其检测方法简便,测定速度较快,重复性较好,还是在许多国家被广泛用于临床.须强调的是任何物质首次用于GFR的检测前都必须同时与菊粉做对照检测,以评价其确切的应用价值.目前在国外应用较多的有下列几种.
1.乙酰氨基三碘甲基异肽酸盐(125I-ilthalamate) 其又称脑影酸盐,其钠盐是三碘苯甲酸的衍生物之一,是临床上较为广泛应用的血管或尿路的造影剂.125I-ilthalamate的分子量为614Da,经肾小球滤过后不被肾小管重吸收,且分泌量也极少.在体内与血浆蛋白质的结合率低于5%.125I半衰期为60d,因此血、尿标本可储存数日.已标记的药物则必须在45d内用完.测定前应给患者口服适量的碘剂,如Logol′s液或过饱和碘化钾,使甲状腺的碘吸收达饱和状态,从而阻止甲状腺进一步吸收进入体内的放射性碘而影响测定的精确性.为防止碘过敏反应,测定前须做碘过敏试验.单次皮下注射一般20～35μCi(1μCi=37kBq)的剂量即足够.静脉滴注时体内的有效半衰期为0.07d,肾功能减退的患者半衰期也相应延长.为增加肾排泄药物的速度,在试验期间应鼓励患者多饮水.
2.99mTc-DTPA 2-乙三胺戊乙酸(DTPA)分子量为393Da,放射性核素标记的DTPA在临床上常被用来作为组织扫描的制剂.用于临床的DTPA核素标记物有90Yt、113mIn、140La、169Yb及99mTc,这些都是常用于肾扫描的放射性试剂,其中应用最多的是99mTc-DTPA,DTPA的蛋白质结合率为4%～10%.对照试验发现DTPA的测定值略低于菊粉的肾清除率.血、尿标本的放射性强度取决于所用的99mTc-DTPA的剂量,据报道静脉注射0.5～1.0μCi常能获得较为满意的结果.
3.51Cr-EDTA 乙二胺四乙酸(EDTA)标记51Cr作为肾小球滤过的标志性物质已被广泛用于GFR的测定.EDTA的分子量为292Da,与血浆蛋白质的结合率较低,可自由地经肾小球滤过,且肾小管对其既不吸收亦不分泌.经对照试验研究,EDTA的肾清除率与菊粉极为接近;但也有少数学者报道EDTA的肾清除率较菊粉低5%～15%,其原因尚未明了.可能由于注射方法和测定的时间控制不同,使部分EDTA与血浆蛋白质发生结合,以及部分EDTA与51Cr发生解离所致.51Cr-EDTA在欧洲应用较为广泛,并已有商品化试剂销售.51Cr的生物半衰期为27d,用于肾清除率的测定的常用剂量是0.5～1.0μCi/kg.
三、血清尿素氮含量的测定
尿素氮(BUN)是反映GFR的第一个标志物,但它不是一个理想的标志物,不能准确地反映肾小球滤过功能,敏感性亦较差.机体BUN生成变化很大,主要受蛋白摄入量影响,尽管约25% BUN在肠道代谢,但生成的铵可又转化为BUN,因而BUN主要在肾排泄,BUN的分子量是60Da,能自由地经肾小球滤过,但肾小管能重吸收BUN,且吸收的数量变化很大.特别在髓质集合管BUN重吸收与水重吸收相耦联.在利尿和抗利尿激素不足情况下髓质集合管对BUN不通透.当在有效循环血容量不足、肾小管尿流较低及抗利尿激素增加状态,BUN重吸收是相当可观的.
除GFR外,许多因素可影响BUN测定.如上所述,给予利尿药后有效循环血容量减少、尿流率降低的情况下,BUN水平可增加;充血性心力衰竭亦是通过同样机制导致BUN水平增加.其他如高蛋白饮食、消化道出血、应用四环素可引起BUN增加;相反,酗酒及慢性肝病时BUN水平减少.
一些物质可干扰BUN测定结果,引起BUN假性升高的物质有醋磺乙脲、尿囊素、氨基水杨酸、胆红素、水合氯醛、右旋糖酐、游离血红蛋白、乙内酰脲衍生物、脂质、磺胺、四环素、硫脲及尿酸.引起BUN假性降低的物质包括维生素C、左旋多巴、链佐星.
四、尿素清除率
由于肾小管可重吸收尿素,尿素清除率常使GFR评估过低.有时尿素清除率仅相当于GFR的50%,如同BUN测定一样,脱水状态可明显影响尿素清除率,但是,在肾功能明显受损的患者,GFR评估过低程度及脱水时尿素清除率变化趋势变化不大.另外,由于肌酐清除率使GFR评估过高,有学者认为可用尿素清除率和肌酐清除率平均值来评估肾功能明显损害患者的GFR.大多数情况下,肾小管重吸收尿素所致误差抵消肾小管分泌尿素误差,因而,尿素清除率和肌酐清除率平均值可较准确地反映GFR.然而,由于影响肌酐重分泌和尿素重吸收的因素是不同的,在某些情况下两种误差并不能抵消.尿素清除率测定要求测量肾尿素排泄量,尿标本收集准确时间直接影响其结果.应指导患者排空膀胱,准确计算时间,收集24h尿标本,24h尿标本收集准确性可通过肌酐清除率来检验.
五、血清肌酐测定
肌酐(Scr)是肌肉组织中肌酸和磷酸肌酸分解产物,与肌肉量呈正相关,短期内变化很小,年龄与性别因素可因肌肉量不同致Scr有所波动.男性由于肌肉总量略高于女性,Scr可比女性高10%,老年人由于肌肉量减少,Scr亦相应下降.饮食因素对肌酐影响较小,但确实是肌酐的另一来源,肉食中肌酸可转化为肌酐,可占肌酐排泄量的30%,烹调时肌酸可转化为肌酐,又肌酐可很快从肠道吸收,进食大量煮熟肉食可致Scr很快上升.
肌酐分子量为113Da,在体内不与蛋白质结合,能自由地滤过肾小球,但肾小管可分泌肌酐,其分泌呈饱和形式,主要通过有机阴离子途径,某些药物如西咪替丁、甲氧苄啶、乙胺嘧啶、氨苯砜可竞争性地抑制肾小管分泌肌酐,致测定值上升.在肾小管分泌量稳定的情况下,Scr可反映GFR.但同一人不同时间和不同人之间分泌量也有所改变.此外,当肾功能受损时,肾小管可代偿性地增强肌酐的分泌作用,因此在GFR下降后的相当大的范围内血肌酐仍可保持不变,依然维持在正常水平.同时,由于GFR下降,肾外肌酐降解增加,亦会使Scr过低评估GFR.不同的检测方法使得正常值也有所不同.由于Scr测定方便且廉价,Scr已广泛地用来评估CFR,但Scr不是一项敏感的方法.GFR下降至50%以上,Scr含量才可能超过正常范围.临床上正确解释血肌酐非常重要,不能考虑到肌肉量对Scr影响往往导致误解,正常值范围仅是相对的,Scr水平正常范围在年轻人往往反映GFR正常,在老年人往往出现GFR下降2倍情况.
六、肌酐清除率(https://www.daowen.com)
测定肌酐清除率(Ccr)可以避免应用血清肌酐作为GRF指标所导致的误差.由于肌肉量对肌酐产生的影响并不影响Ccr,肌酐的肾外清除对Ccr作为GFR的影响很小.然而,Ccr可靠性为肾小管分泌及准确收集尿标本大大降低.肾小管肌酐分泌可使Ccr过高评估GFR,但如果利用Joffe方法测定血清和尿液肌酐可减少这一误差.血浆成分可使Joffe方法测定值假性升高,但不影响尿标本测定值.因而,利用Joffe方法测定的尿和血清肌酐值计算出来的Ccr误差率很小,较真实反映GFR,然而,这两种误差是独立的,相抵消情况完全是偶然的.因而,利用Ccr评估GFR准确性,可变性并没减少,有时因两种误差相累及反而增加,确实在30例患者利用比色法测定的Ccr仅比菊粉清除率高9%,而实际高达31%.与实际Ccr相比,前者测定值与菊粉清除率相关系数达0.96,而后者测定值与菊粉清除率仅为0.86,说明后者比较适用,但准确性差.
尿标本储存时间过长可干扰尿肌酐水平,高温和尿pH可增加尿中肌酸转化为肌酐,在这种情况下储存尿标本可使尿肌酐增加20%.尿标本冰箱中保存可避免这一误差.解决肾小管分泌肌酐影响难度不大,如果肾小管分泌稳定,测得的Ccr减去校正因子可比较准确反映GFR.但是同一患者不同时间及不同患者之间肾小管分泌量变化较大,随着肾功能下降,分泌量逐渐增加,其准确性逐渐下降.
如同尿素清除率,尿标本收集准确性对Ccr测定较为重要.原则上,肾肌酐清除率计算应用尿肌酐排泄量除以同一时间血浆肌酐水平-时间曲线下面积,但实际上,Ccr测定仅是通过尿肌酐排泄量和随机血浆肌酐值,因而,血浆肌酐值应该恒定,如果饮食摄入和运动量恒定24h血浆肌酐值应该稳定,但实际上24h血浆肌酐变化较大,临床上应予注意,每日血清肌酐变异系数约8%,由于需测定血尿肌酐值计算Ccr,Ccr变异系数大于血清肌酐变异系数,事实上,Ccr系数达11.3%,有学者报道达27%.
七、BUN与Scr比值的测定
一些临床医师常常仅根据BUN测得值判断肾功能,因而往往得出与实际肾功能状况不相符的结论.正确的方法是结合Scr值,通过计算BUN与Scr的比例判断肾功能.正常情况下两者的比值约为10∶1,因肾衰竭造成的氮质血症患者,通常其BUN和Scr成比例地增高,否认则需摒除肾外因素.
八、计算Ccr与GFR
由于Ccr的测定相对较复杂,获得结果的时间相对较长,因而,临床医师为了较快捷地获得结果,迅速判断肾小球滤过功能受损程度,常利用较简便的方法,根据Scr推算Ccr.另外,由于正常人与肾病患者肾小管肌酐分泌存在差异,利用公式法估计Ccr并不能准确反映GFR,文献报道准确性仅达71%.
九、测定GFR的其他方法
由于外源性肌酐摄入不恒定,内生肌酐与肌肉量的多少有关,使得肾病专家们致力于其他方法的研究,以便以更好的测定方法评价GFR.其中,近年来研究得较多的新方法有血β2-微球蛋白、胱氨素A、胱氨素C、Creatol的测定.最近,对急、慢性肾衰竭有一定鉴别意义的测定方法有氨甲酰血红蛋白、指甲肌酐等测定.
1.血β2-微球蛋白测定 β2-微球蛋白(β2-microglobulin,β2-MG)分子量11kDa,为99个氨基酸组成的单链氨基酸,其直径为2.1nm.它能自由地通过肾小球,99.9%以上由肾小管重吸收,并在肾小管内降解,由于β2-MG很容易从肾小球滤过,因此,正常人血中β2-MG浓度很低(<2mg/L,平均1.5mg/L).在终末期尿毒症患者,随着GFR的下降,血中β2-MG的浓度可高达40mg/L.而且,血浆中β2-MG浓度的对数值与GFR的对数值呈线性关系.因而许多学者提出β2-MG是评价肾功能障碍的极好的指标,而且β2-MG不受机体肌肉质量的多少以及性别的影响.但是β2-MG测定在临床应用方面有许多缺点,近年来多采用酶免疫吸收法或激光比浊法,技术要求高,设备条件要好,不适于普及.另外干扰因素多,如各种肿瘤(尤其是淋巴系统的肿瘤)、炎症性疾患(如SLE、干燥综合征、类风湿关节炎)、肝病(急慢性肝炎、肝硬化、肝肾综合征)以及获得性免疫缺陷综合征(AIDS)等可因β2-MG产生增多而使血浆中浓度升高,此时并不表示肾对β2-MG清除功能下降.正常人血β2-MG<2.0mg/L.临床测定血β2-MG意义如:①估计GFR,当GFR<80ml/(min.1.73m2),血β2-MG已开始上升,较Scr敏感.②反映糖尿病和高血压病肾损害的早期指标,糖尿病患者GFR下降至80ml/min时,血β2-MG已开始升高,且与血糖控制情况及病程非常平行,与糖尿病微血管病变关系密切.在Ⅰ级高血压病患者,BUN、Scr虽在正常范围,但血β2-MG已明显升高,与疾病严重程度有关.③反映长期血液透析患者淀粉样变性的指标.长期血液透析患者,血β2-MG显著升高,高水平的血β2-MG与淀粉样变性、淀粉样骨关节病及腕管综合征的发生相关.为防止血β2-MG过高尽量使用生物相容性好的透析器,减少透析器复用次数并调整透析方式均很重要.④反映移植肾功能、预测排斥反应的指标.肾移植后2～3d,此β2-MG开始升高,随后逐渐下降,其下降速度比Scr快.当发生排斥反应时,血β2-MG突然再次上升.因此,血β2-MG有助于动态观察及早期诊断肾移植排斥反应.
2.胱氨素A(eystatin A)的测定 cystatinA分子量13kDa,是血清蛋白酶抑制剂胱氨素家族中非糖基化蛋白质,它与β2-MG不同,因其结构基因启动子属“看家型”,由有核细胞以稳定的速率产生,能维持稳定的血浓度,不受炎症状态和恶性肿瘤的影响.由于分子量小,等电点高,能自由地通过肾小球基膜,目前临床上采用快速自动免疫比浊法测定,能在临床上常规应用.临床测定结果变异系数小于1%,当GFR下降50%时,所有患者胱氨素A的浓度就已升高,而此时测Scr,有25%～30%的患者仍在正常范围,说明此法比测Scr敏感,可作为估计GFR的指标.
3.胱氨素C(eystatin C)的测定 胱氨素C为一种非糖基化的碱性蛋白质,分子量约13kDa,属半胱氨素蛋白酶抑制胱氨素超家属.机体内几乎所有的有核细胞均能产生胱氨素C,且细胞胱氨素C的产生率多处在相对恒定状态.它的启动基因及基因结构均已经鉴定.研究证明胱氨素C完全经由肾小球滤过而排出体外,血浓度与GFR呈良好的线性关系.目前所采用的乳胶颗粒增强浊度法可快速检测血胱氨素C的浓度,在欧洲已有商品胱氨素C检测试剂盒.血胱氨素C浓度的检测重复性良好,变异系数低于3%,且血清中胆红素、血红蛋白等物质均对测定无干扰作用,因此适用于在临床上常规应用.经对照研究发现胱氨素C与菊粉清除率的线性关系显著优于Scr,因而能更精确地反映GFR,特别是在肾功能仅轻度减退时,血胱氨素C的敏感性远非Scr所能比.
(1)血胱氨素C的正常值:1组12例健康成年人血胱氨素C结果为(0.65±0.05)mg/L;另一组52例成年人,平均值为0.80mg/L.
(2)临床测定血胱氨素C的意义:评价非胰岛素依赖型糖尿病患者GFR.Harnoinen等对47例非胰岛素依赖型糖尿病患者同时检测胱氨素C、Ccr及51Ccr-EDTA清除率发现,所有患者胱氨素C均升高,其倒数与51Ccr-EDTA清除率平行,其诊断敏感性92%、特异性100%.
(3)监测肾移植后肾功能变化:Brieon等观察30例肾移植患者,移植术后第1天胱氨素C下降62%,而Scr下降25%;Bokenkamp等观察24例肾移植患儿胱氨素C变化;移植后1h胱氨素C由(6.69±0.45)mg/L降至(3.69±0.38)mg/L,而发生排斥的9例,其指标升高且与Scr平行,认为胱氨素C是监测移植肾功能的敏感指标.
4.血清5-羟基肌酐(creatol)测定 5-羟基肌酐为肌酐的氧化代谢产物.从尿毒症患者的尿液中分离获得,并曾被视为尿毒症毒素之一.体内肌酐在分解代谢过程中先转变成5-羟基肌酐,而后5-羟基肌酐又可被水解而形成甲基胍.甲基胍是目前研究较多且较为肯定的尿毒症毒素.CRF时由于Scr和甲基胍的浓度均显著增高,因此作为肌酐和甲基胍的代谢中间产物血清5-羟基肌酐的浓度也必定增加.5-羟基肌酐和肌酐的分子结构及理化特性基本相似,因此同一患者5-羟基肌酐和肌酐的清除率也是一致的.不同的是正常人尿液中肌酐的浓度较高,随着肾功能的减退尿肌酐的排出量逐渐减少,致使Scr浓度逐步增高.相反,正常人因Scr浓度较低,5-羟基肌酐的产生较少,尿液中几乎无5-羟基肌酐排出;而随着肾功能减退,尿5-羟基肌酐浓度却逐步增加.因此血和尿5-羟基肌酐含量增多是提示肾小球滤过功能减退的指标.氧自由基参与的肾组织氧化损害在肾病发展中的重要作用已越来越受到人们的重视.曾经有人把血清甲基胍和肌酐的比例作为判断体内氧化应激程度的指标.实际上5-羟基肌酐形成甲基胍的过程仅仅是水解过程,而肌酐转变成5-羟基肌酐是氧化过程,受机体氧自由基活性,主要受OH控制.5-羟基肌酐产生除了与肌酐浓度有关外,更受体内氧自由基作用强弱的影响.因此测定血清5-羟基肌酐与肌酐克分子浓度比,则可用来反映患者体内氧化应激的程度,是临床上研究、诊断氧化性损害及指导抗氧化治疗的极为有价值的生化检测指标.
5.氨甲酰血红蛋白(Carhb)测定 血液中的尿素较易进入红细胞内而被分解成氨和氨酸盐(NCO),血红蛋白在NCO的作用下可形成氨甲酰血红蛋白(Carhb),此种羧基化的反应为不可逆反应.因此随着氨甲酰血红蛋白在红细胞内不断形成,其浓度逐渐增高.氨甲酰血红蛋白α和β链的N终端的缬氨酸残基的酸水解时释放,并环化形成缬氨酸乙酰内服.后者用乙酰醋酸盐抽提后可用气相层析或高效液相(HPLC)的方法定量测定,可间接反映氨甲酰血红蛋白的含量.
急性肾衰竭患者随着BUN进行性增高,氨甲酰血红蛋白亦明显增高,且与BUN呈显著的线性关系.但是在慢性肾衰竭患者BUN和氨甲酰血红蛋白虽然也有一定的相关性,因受多种因素影响却未必呈显著的线性关系.慢性肾衰竭患者当BUN>28.56mmol/L(80mg/dl)时,血清氨甲酰血红蛋白浓度主要取决于患者血清浓度尿素水平的持续时间,而并不完全取决于BUN的绝对含量.CRF患者如出现血清氨甲酰血红蛋白进行性增高则大多意味着患者在前3～4个月BUN以每周0.714mmol/L(2mg/dl)的速度进行性升高.换而言之,相同水平BUN的急性肾衰竭患者血清中氨甲酰血红蛋白的浓度要比慢性肾衰竭患者低得多.鉴于血清中氨甲酰血红蛋白的含量不仅取决于BUN的绝对浓度,更与患者较长时间以来的平均BUN水平相关,因此当遇到患者肾小球滤过功能突然下降,而又无既往病史,血清氨甲酰血红蛋白可用来作为鉴别急性肾衰竭、慢性肾功能不全、肾功能急剧恶化,还是慢性进行性肾衰竭发展至最后阶段.对于长期维持血液透析的患者,血清氨甲酰血红蛋白还可作为反映透析充分与否的指标.
6.指甲肌酐测定 1965年Levitt等发现肌酐进入指甲量与血肌酐呈正相关,在指甲长成后既不会增加,亦不会减少.由于指甲生长缓慢,Scr水平增加引起指甲肌酐上升需几个月时间,因而急性肾衰竭患者指甲肌酐水平应该正常,慢性肾衰竭患者指甲肌酐水平升高.