第九章 肾脏疾病的生物化学诊断课件

第九章 肾脏疾病的 生物化学诊 断 临床生化教研室 教学内容 一. 肾脏的基本结构和功能 二. 肾脏疾病的生化实验室检查 三. 常见肾脏疾病的生物化学测定方法 四. 常见肾脏疾病的生物化学诊断 一、肾脏的基本结构 二、肾脏的基本功能 肾小球滤过功能 肾小管和集合管的转运功能 第一节 肾脏的结构和功能 一、肾脏的基本结构 l nephron是肾脏结构和功能的基本单位。 l 每侧肾脏约100万个肾单位。 l 肾单位组成： 肾小体：由肾小球和肾小囊组成。 肾小管：分近曲小管、髓袢、远曲小 管。 l 肾单位汇集于集合管，再汇入乳头管， 开口于肾盂。 肾单位结构示意图肾单位结构示意图 肾小球滤过肾小球滤过 膜膜 l 滤过膜的三层结构 内层为毛细血管的内皮细胞层 中间为非细胞性的基膜层 外层是肾小囊上皮细胞 l 两个滤过屏障 孔径屏障 1.5万自由通过，7万不能滤过 电荷屏障 带负电荷物质不易通过 肾 小 球 滤 过 膜 示 意 图 二、肾脏的基本生理功能 l l 排泄排泄功能功能 l l 内分泌内分泌功能功能 l l 维持内环境稳定维持内环境稳定 l l 参与物质代谢及调节参与物质代谢及调节 决定肾小球滤过作用的主要因素决定肾小球滤过作用的主要因素 结构基础： l滤过膜滤过面积（总滤过面积约1.6m2） l通透性（形成两个滤过屏障） 动力基础：有效滤过压 物质基础：肾血流量 （一）肾小球滤过功能 评估滤过能力的指评估滤过能力的指 标标 Glomerular Filtration Rate （GFR） 单位时间内两肾生成的滤液量。 Filtration fraction （FF） 指肾小球滤过量占流经肾小球的血流 量的比值 FF=滤过率/肾血浆流量=0.18-0.22 转运方式 重吸收和排泌。 重吸收 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。 分泌或排泌 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。 （二）肾小管和集合管的转运功能 肾小管的重吸肾小管的重吸 收收 重吸收方式 选择性主动重吸收和被动重吸收。 重吸收部位与功能 近曲小管：物质重吸收最重要的部位。 髓袢：尿液的浓缩稀释等功能。 远曲小管和集合管：主要参与体液及酸 碱等调节。 肾小管、集合管的排肾小管、集合管的排 泌泌 排泌方式 选择性主动排泌和被动排泌。 排泌部位与功能 近端小管、远端小管和集合管都有泌H+功能 ，在调节机体酸碱平衡方面起作用。 远曲小管和集合管泌钾功能：K+-Na+交换。 近端小管的排泌功能：青霉素、酚红、肌酐 和对氨基马尿酸等排泌。 返回章 第二节 肾脏疾病的生化实验室检查 一、一、肾功能的生化检查肾功能的生化检查 二、二、尿蛋白和尿酶检查尿蛋白和尿酶检查 一、肾脏功能的生化检测 肾清除功能试验 肾小球滤过功能检查 肾血流量检查 肾小管和集合管功能检查 肾清除试验肾清除试验 肾清除或肾廓清 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的过程。 肾清除值/率（C） 衡量肾脏在单位时间（min）内能清除血液（ml ）中某种物质能力的指标。 Cx = (Ux*V)/Px （ml/min） 意义 l测定肾单位功能（清除）最基本的方法之一。 物 质滤过吸收分泌清除值类型 对氨基马尿酸90%/次稳定肾血流量 肌酐、菊糖极少 稳定滤过功能 蛋白质选择选择稳定屏障功能 葡萄糖稳定Tm重吸收 酚红、PAH极少稳定 Tm分泌 水、渗透量稳定调节功能 HCO3-稳定调节功能 电解质（Na+）小重吸收功能 2-M/ALb部分稳定鉴别诊断 肾清除试验常见物质 肾小球功能检查肾小球功能检查 肾小球滤过功能检查 肾小球滤过率测定 血液中相关物质浓度的测定 肾小球屏障功能检查 血浆蛋白质清除率试验 尿微量白蛋白检测 沉渣检测 肾血流量检查 肾小球过滤功能检肾小球过滤功能检 查查 肾小球滤过率测定 菊粉、甘露糖等物质测定 内生肌酐清除率试验（CCr） 血液中相关物质浓度的测定 含氮类化合物检测 血胱抑素（cystatin C） 氨甲酰血红蛋白测定 返回 测定物质：内源性肌酐。 肌酐：肌肉中磷酸肌酸的代谢产物，严格控制 饮食后，浓度稳定。 肾排泄的特点： 主要由肾小球滤过，仅少量由近端肾小管排泌 ，不被肾小管重吸收。 计算： Ccr=(UCr*V)/PCr Endogenous Creatinine Clearance C C CrCr: :评估肾小球滤过功能及其损伤程 评估肾小球滤过功能及其损伤程 度度 80 ml/min 提示肾功能有损伤 5080 ml/min 为肾功能不全代偿期 2550 ml/min 为肾功能不全失代偿期 25 ml/min 为肾功能衰竭期（尿毒症期） 10 ml/min 为尿毒症终末期 GFRGFR与血肌酐、尿素浓度关系与血肌酐、尿素浓度关系 正常GFR百分比 100 80 60 40 20 0 血肌酐 血尿素 （mol/L） （mmol/L） 120 100 80 60 40 20 0 GFR（ml/min ） 112 98 84 70 56 42 28 14 2832 2478 2124 1770 1416 1062 708 354 返回 肌酐、尿素、尿酸的肌酐、尿素、尿酸的检检 查查 评价 Cr、Urea和UA浓度检测方法简便，仍是临床 常用的肾功能监测指标。 参考范围 血浆肌酐44133mol/L。 血清尿素1.86.8mmol/L。 血尿酸 (男性)148.7416.4mol/L (女性)89.2356.9mol/L 尿素：蛋白质的代谢产物，分子量小，为 60D，且不与血浆蛋白质结合，因此可自由 通过肾小球滤过膜。但原尿中尿素约40 50又被肾小管重吸收。 血清尿素水平在一定程度上反映了肾小球的 滤过能力。 血清尿素（urea）的测定 临床意义 1. 器质性肾功能损害导致较严重的肾小球病变时， 血清尿素浓度会升高。 2. 肾外因素的影响 肾前性因素：蛋白质分解代谢亢进、循环血量减少 引起尿素排出受阻，导致血清尿素浓度增高；而酗 酒、慢性肝病可降低血清尿素含量。 肾后性因素：肾结石、前列腺肥大、泌尿生殖系统 肿瘤等都会使尿素排泄受阻。 血清尿素的测定血清尿素的测定 肌酐：是肌酸和磷酸肌酸代谢的最终产物。 特点：由肾小球滤过，不能被肾小管重吸收，仅少量 被肾小管分泌到尿液中。 测定方法： Jaffe反应法(苦味酸法) 酶偶联速率法 血清肌酐的测定血清肌酐的测定 临床意临床意 义义 肾功能不全的代偿期 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 mmol/L21.4mmol/L)。 肌酐也中度增高 (442.0mol/L)。 尿毒症 尿素21.4mmol/L，肌酐可达1800mol/L，为尿毒 症诊断指标之一。 尿酸：嘌呤代谢的终产物。 特点：大部分经肾小球滤过，在近端小管中有 92%被重吸收。 肾脏病变早期，血中尿酸浓度首先增加，有助 于早期诊断。 增高也可见于原发性或继发性痛风。 血清尿酸血清尿酸（uric aciduric acid）测定测定 临床意义 严格禁食含丰富嘌呤类的食物3天，测定 血清尿酸水平有意义。 浓度升高：原发性或继发性痛风，核酸代 谢增加的白血病，多发性骨髓瘤等。 浓度降低：肾小管重吸收功能损害； 肝功能严重受损；使用大剂量糖皮质 激素等药物后以及慢性镉中毒。 血清尿酸血清尿酸（uric aciduric acid）测定）测定 返回 血胱抑素血胱抑素C C测定测定 胱抑素（cystatin C） 非糖基化的碱性蛋白质，分子量约13kD。 机体内几乎所有的有核细胞均能产生，且其产 生率多处在相对衡定状态。 完全经由肾小球滤过并几乎全部被近曲小管重 吸收和分解。 方法：乳胶颗粒增强浊度法。 临床意义：血cystatin C是反映肾小球滤过功能的 较为理想的内源性物质。 氨甲酰血红蛋白测氨甲酰血红蛋白测 定定 代谢 血液中的尿素较易进人红细胞内而被分解成铵 (NH4+)和氰酸盐，Hb在氰酸盐的作用下可形成氨 甲酰血红蛋白。 反应为不可逆反应。 意义 血CarHb浓度是患者近4周期间尿素的平均水平 。 在鉴别急、慢性肾衰和评估血透析疗效上，较单 次血尿素、肌酐测定更有价值。 返回 对氨基马尿酸清除试验对氨基马尿酸清除试验 计算 肾血浆流量RPF(ml/min)=UV/P 肾全血流量RBF(ml/min)=RPF/（1-HCT） 参考范围 RPF 600800ml/min RBF 12001400ml/min 意义 RPF降低：慢性肾炎、晚期肾盂肾炎、高血压 肾功能不全、急性心肌梗塞、心功能不全、休 克等。 PPF升高：甲亢、妊娠等。 肾小管和集合管功能检测肾小管和集合管功能检测 肾（近曲）小管重吸收功能检查 肾（近曲）小管排泌功能检查 肾（远曲）小管和集合管水、电解质调节功能检查 肾（远曲）小管和集合管酸碱调节功能检查 近曲近曲小管重吸收功能检小管重吸收功能检 查查 尿中物质排出量测定 尿2-微球蛋白、葡萄糖、氨基酸、钠等 重吸收率（TRS）测定 通常测定磷的重吸收率 排泄分数(Fe)测定 通常测定钠的排泄分数 最大重吸收量测定 葡萄糖最大重吸收量试验（TmG） 酚红排泄试验（酚红排泄试验（PSPPSP） 标本采集 试验前2h饮水300400ml，30min后排尿弃之。试验时 注射6g/L的酚红1ml，测定2h内尿酚红量。 参考范围 15min25%，120min55% 临床意义 反映肾血流量和近曲小管功能的简易实验；若 120min排出率降低表明肾小管排泌功能受损。 近曲近曲小管小管排泌排泌功能检查功能检查 对氨基马尿酸最大排泄率 标本采集 静脉滴注PAH，当达到约600mg/L时，收集2h尿 量，并采血。测定血、尿中PAH的含量。 参考范围 成人6090mg/min 临床意义 反映有功能的肾小管的数量和质量。 近曲近曲小管小管排泌排泌功能检查功能检查 肾小管、集合管水和电解质调节功能检肾小管、集合管水和电解质调节功能检 查查 尿量测定 10002000ml/d 昼:夜=34:1（肾小管浓缩功能） 尿比重测定 Dmax1.025表示肾小管浓缩功能正常 Dmin1.003表示肾小管稀释功能正常 尿渗透量测定 血 280310 mOsm/KgH2O 尿 401400mOsm/KgH2O(24h) 尿:血=24:1（肾小管浓缩指数） uu 自由水清除自由水清除率测定率测定 自由水清除值自由水清除值（C CH2O H2O ） 定义：单位时间内，使尿液达到等渗时需从尿液 中减少或加入的纯水量。 尿液=等渗尿+纯水 计算：CH2O=V（1-Uosm/Posm） 意义 判断肾远曲小管的浓缩和稀释功能的灵敏指标 。 急性肾功能不全时，CH2O持续等于或接近于0 则表示肾不能浓缩和稀释尿液，排等渗尿，是 肾功能严重损害的表现。 肾小管和集合管酸碱调节功能检查肾小管和集合管酸碱调节功能检查 氯化铵负荷试验（酸负荷试验氯化铵负荷试验（酸负荷试验） HCOHCO 3 3 - - 负荷试验负荷试验（碱负荷试验）（碱负荷试验） 返回 二、尿蛋白和尿酶检 查 尿蛋白检查 尿酶检查 尿蛋白和尿酶检查选择 蛋白尿蛋白尿 (proteinuria) 蛋白尿 由于肾损伤或全身性疾病引起尿中蛋白质排泄量 增加，尿液中蛋白质含量100mg/L或 150mg/24h尿，尿蛋白定性试验呈阳性反应。 根据病理生理机理不同分为： 肾小球性蛋白尿 肾小管性蛋白尿 混合性蛋白尿 溢出性蛋白尿 组织蛋白尿 尿蛋白检查尿蛋白检查 定性、定量检查 尿蛋白电泳检测 肾小球性蛋白尿检查（屏障功能） 尿蛋白选择性检测 分子大小和电荷选择性检测 尿微量蛋白及免疫球蛋白测定 肾小管性尿蛋白检查 TH糖蛋白 纤维蛋白原降解产物 尿蛋白类型分子量范围主要尿蛋白尿蛋白特征临床意义 低分子蛋白1万7万1.5万4万白蛋白以下肾小管性蛋白尿 中分子蛋白5万20万5万7万白蛋白上下肾小球性蛋白尿 高分子蛋白5万100万6万50万白蛋白及以上同上 混合性蛋白1万100万5万7万 白蛋白为主， 但上下均有 肾小球、肾小管 同时受损 尿蛋白电泳检查 肾小球性蛋白尿检肾小球性蛋白尿检 查查 肾小球性蛋白尿 肾小球滤过屏障损伤而产生的蛋白尿。 中高分子量蛋白的出现或增多。 检查方法 尿蛋白选择性检测 尿微量蛋白及免疫球蛋白测定 尿蛋白选择性检测尿蛋白选择性检测 尿蛋白选择性 选择性指数（选择性指数（SPISPI） SPI=（尿IgG/血IgG）/（尿Tf/血Tf） 肾小球性蛋白尿分类 选择性蛋白尿 非选择性蛋白尿 意义：反映肾小球滤过膜的通透性， SPI0.2 表明为非选择性蛋白尿 尿微量蛋白及免疫球蛋白测尿微量蛋白及免疫球蛋白测 定定 尿微量蛋白 常规定性或定量难以检出的一些尿 蛋白。 免疫法测定尿Alb及IgG、IgA、 IgM，检出量可达到ng/ml水平。 临床意义 有助于肾小球病变的早期诊断 。 可推测肾小球病变的严重性。 肾小管性尿蛋白检肾小管性尿蛋白检 查查 肾小管性蛋白尿 当近曲小管上皮细胞受损，对正常滤过的蛋白 质重吸收障碍，尿中低分子量蛋白质排泄增 加。 尿低分子量蛋白 能自由通过肾小球滤过膜而在肾近曲小管全 部吸收。 肾近曲小管受损的标志。 主要有1-微球蛋白（1-m）、2-微球蛋白(2 -m)、溶菌酶 (LYS)、视黄醇结合蛋白(RBP) 和尿蛋白。 2 2 - -微球蛋白测定微球蛋白测定 2-m代谢 MW11 800。主要由淋巴细胞产生，但肿瘤细胞 合成能力非常强。 肾小球可滤过，但约99.9%在近端小管重吸收降 解。 检测：放射免疫分析RIA、酶免疫分析EIA 临床意义： 尿2-m是近端小管受损的非常灵敏和特异的指标 。 血清2-m是肾小球滤过功能的指标。 恶性肿瘤及各种炎症时，血和尿2-m升高。 1 1 - -微球蛋白微球蛋白( 1 1 -microglobulin-microglobulin， 1 1 -MG)-MG)测定测定 1-MG 代谢 MW26-33kD。由肝细胞和淋巴细胞产生 。 肾小球滤过，绝大部分在近端小管重吸收 。 检测：放射免疫分析RIA、酶免疫分析EIA 临床意义： 比2-MG更能反映肾小管早期损伤； 1-MG的测定不受恶性肿瘤和尿PH的影响。 尿酶的检测尿酶的检测 特性 活力不稳定，用酶活力/mg肌酐表示 来源 血浆（少）、肾小管及尿路系统 应用 肾疾病、肾移植、肿瘤、药物损伤 常见的有诊断价值的尿酶 LDH、LYS、NAG、AAP GRS、-GT、LAP、ALP 返回章 第三节 常见肾脏疾病的生物化学测定方法和评价 一、一、尿素浓度测定尿素浓度测定 二、二、肌酐浓度测定肌酐浓度测定 三、三、尿酸浓度测定尿酸浓度测定 二乙酰-肟法：尿素与二乙酰-肟在强酸、加热的 条件下反应，生成粉红色的二嗪化合物(Fearon 反应)，在540nm处吸收强度与标本中尿素含量 成正比。 脲酶法：首先利用脲酶催化尿素水解生成铵盐 ，铵盐在碱性条件下释放出氨。然后再用各种 方法测定铵盐或氨。 参考范围 血清3.07.2mmolL (速率法) 尿液357535mmol24h (速率法) 一、血清尿素的测定方法一、血清尿素的测定方法 方 法 类型 原 理 应用及评注 1.间接法： Urea 脲酶 (NH4)2CO3 NH4+ CO2 酶促偶联法 定量 NH4+ 酮戊二酸 常用、特异快速 动力 NADH （340nm） Urease/GLDH法 比色 谷氨酸 + NAD+ 靛酚法 同上 NH4+ 苯酚、碱性次氯酸 易用，但不特异 亚硝基铁氰化钠 反应时间长 吲哚酚（兰色、630nm） 试剂稳定性差 （Berthelot反应） 尿素分析方法比较尿素分析方法比较 尿素分析方法比较尿素分析方法比较 方 法 类型 原 理 应用及评注 纳氏法 同上 NH4+ 有历史意义， 纳氏试剂 易用，但不特异 碘化双汞铵（橙黄色、410nm） 反应时间长 （Nesselers 反应） 2.直接法： 二乙酰肟法 定量 Urea H+ 常用于实验室 终点 硫胺脲 二乙酰二乙酰肟 可自动化检测 比色 色素原二嗪（红色、540nm） 简便快速线性好 （Fedron氏反应） 但不很特异 试剂腐蚀性强 Jaffe反应法(苦味酸法)：肌酐与碱性苦味酸作用， 生成黄红色化合物，在510nm处比色分析。 酶偶联速率法：肌酐在肌酐水合酶催化下生成肌酸 ，然后在肌酸激酶、丙酮酸激酶、乳酸脱氢酶偶联 作用下，NADH氧化成NAD+，在340nm处监测吸 光度值降低。 二、血清肌酐的测定方法二、血清肌酐的测定方法 肌酐分析方法比较肌酐分析方法比较 方 法 类型 原 理 应用及评注 Jaffe 定量 CER 血尿标本检测 氏法 终点 OH- 苦味酸 非特异性反应 分光 肌酐苦味酸（桔红色、520nm） 需去干扰 Jaffe 同上 同上 ，先用漂白土或阳离子 血尿标本检测 -吸附法 树脂吸附肌酐（92%），去除 参考方法 干扰物质后再分析 Jaffe 定量 同上，动力学监测 血尿标本检测 -动力学法 动力 （快反应假肌酐反应20s 准确、精密 分光 慢反应假肌酐反应80s 自动化检测 肌酐反应显色时间25-60s) 常规方法 方 法 类型 原 理 应用及评注 HPLC 定量 同上，或测肌酐吸收峰200nm 血尿标本检测 终点 先用阳离子树脂或逆向层析分 特异性高准确 分光 离肌酐，去除干扰 可能参考方法 肌酐酰氨 定量 磷酸肌酸 肌酸 CER 血清监测 水解酶法 酶法 ADP ATP （340nm） 特异、准确 （全酶法） PEP 丙酮酸 NADH 应用不广 NAD+ 乳酸 肌酐分析方法比较肌酐分析方法比较 测定方法 磷钨酸法：无蛋白滤液中的尿酸在碱性条件下使 磷钨酸还原生成蓝色的钨蓝，可在650700nm波 长下进行比色测定。 尿酸酶法：尿酸可在尿酸酶的作用下氧化生成尿 囊素、C02、及H202。然后再根据底物（尿酸） 的消耗或产物（H202）的氧化性质进行检测。 三、血清尿酸（三、血清尿酸（uric aciduric acid）测定）测定 尿酸分析方法比较尿酸分析方法比较 方 法 类型 原 理 应用评注 磷钨酸 定量 UA OH- 尿囊素+CO2 血尿标本检测 还原法 终点 非特异性反应 （PTA法） 分光 磷钨酸 钨蓝（660nm） 需做无蛋白滤液 灵敏度低 紫外分光 同上 UA 尿素酶 尿囊素+CO2 血尿标本检测 光度法 O2 H2O2 自动化分析 尿酸有吸收峰282-293nm 特异简单 参考方法候选 方 法 类型 原 理 应用评注 酶偶联法 定量 4氨基安替比林+二氯羟苯磺胺 同上 终点或 醌亚胺化合物（红色、520nm） 动力学 H2O2 CH3CH2OH 分光 乙醛 乙酸 NAD+ NADH（340nm） 氧电极法 定量 UA 尿素酶 尿囊素+CO2 血尿标本检测 终点 O2 H2O2 未广泛应用 电化学 测定O2消耗速度 HPLC法 定量 逆向层析或离子交换分离后，采 特异准确快速 用分光光度法或电化学法测定 可作参考方法 尿酸分析方法比较尿酸分析方法比较 返回章 第四节 常见肾脏疾病的生物化学诊断 一、急性肾小球肾炎 二、肾病综合征（NS） 三、糖尿病肾病 四、肾小管性酸中毒 五、急性肾功能衰竭 六、慢性肾功能衰竭和尿毒症 七、全身性疾病的肾脏损害 一、Acute Glomerulonephritis 简称急性肾炎，以血尿、蛋白尿、高 血压、水肿、肾小球滤过率降低为主 要表现，并可有一过性氮质血症的肾 小球疾病。 常急性起病，多数为急性链球菌感染1 3周后，因变态反应而引起双侧肾弥 漫性的肾小球损害。 实验室检查实验室检查 尿常规检查：血尿、尿蛋白、尿渗量。 电解质、血浆蛋白测定：尿钠减少，轻度高钾 血症；血清Alb降低，球蛋白增高。 肾功能检查：肾小球滤过功能受损，渗血流量 正常，肾小管功能相对良好 免疫学和其他检查：总补体和C3下降，6-8周恢 复正常。 二、二、 NephroticNephrotic Syndrome (NS) Syndrome (NS) 以大量蛋白尿、低清蛋白血症、严重 水肿和高脂血症为特点的综合征。 不是一独立的疾病，而是许多疾病过 程中损伤了肾小球毛细血管滤过膜的 通透性而产生的一组症候。 实验室检查实验室检查 尿蛋白测定：肾小球性蛋白尿 纤维蛋白原降解产物检测。 血浆清蛋白、血浆免疫球蛋白、脂 质测定对诊断和治疗亦有价值。 三、Diabetic Nephropathy（DN） 由糖尿病引起的肾小球硬化症，是糖尿病 全身性微血管并发症之一。 DN的发病机制，仍未完全清楚。遗传因素 和代谢紊乱是发病的主要病因。 肾损害的临床表现轻重与肾小球硬化程度 相关。 实验室检查实验室检查 尿微量清蛋白测定：尿清蛋白排出率（ UAER）200g/min为糖尿病肾病的诊 断依据之一。 肾功能和形态检查 糖尿病视网膜病变检查 肾活检 四、肾小管性酸中毒 renal tubular acidosis, RTA 指各种原因所致肾小管泌H+和（或）重吸 收HCO3-功能障碍产生的代谢性酸中毒。 根据发病部位及功能障碍特点，可分为四 种临床类型。 近端肾小管性酸中毒 远端肾小管性酸中毒 混合型肾小管性酸中毒