第十章 肾脏疾病的生物化学诊断课件

第十章 肾脏疾病 的 生物化学诊断 泌尿系统由肾脏、输尿管、膀胱和 尿道组成。肾脏是生成尿液的器官，肾 盏、肾盂以下部分主要为排尿的通路。 通过尿液检查及肾功能检查可提供许多 有关疾病和平衡失调的重要信息。 第一节 肾脏的结构和功能 一、肾脏的基本结构： 肾髓质 肾实质 肾皮质 肾 肾盂 由15-20个肾椎体组成 肾小球 肾小体 肾小囊 近曲小管 肾单位 近端小管 近直小管 肾小管 髓袢 远直小管 远端小管 远曲小管 肾单位 肾单位：肾脏的解剖单位，每个肾脏约有100 万-200万个，每个肾单位包括一个肾 小球和相应的肾小管。肾单位可按肾 小球在肾皮质的部位分为： 皮质肾单位： 肾小球体积小，与尿液生成有关。 近髓肾单位： 体积较大，尿液浓缩与稀释功能。 肾A自腹主A直接分出，进入肾脏的 血量占心博出量的20%。肾通过尿液 的分泌和排泄使机体处于相对恒定的 内环境,为细胞活力和整体生命提供必 要的最佳条件。 肾脏的血液供应 二、肾脏的基本功能： 排泄人体代谢剩余物质（尿素、尿酸、 肌酐等含氮物质）废物和毒物。同时，经重 吸收有用物质，调节体液及酸碱平衡。 l(一)、肾小球滤过功能： l l 是指血液经过肾小球毛细血管网时 l血浆中的水和小分子溶质，包括少量 l分子量较小的血浆蛋白，可以滤入肾 l小囊的囊腔而形成滤过液过程 。 l（二）、肾小管重吸收功能： l（1）近曲小管 l（2）髓袢 l（3）远曲小管和集合管 （4）肾小管重吸收的基本方式 l l（三）、肾脏的调节功能 1分泌或排泄的概念 肾小管和集合管的上皮细胞将细胞产生的或血液中已存在 的某些物质转运到管腔，这一过程称为分泌或排泄 。 2肾小管在调节机体酸碱平衡方面起着重要作用 通过分泌H+、重吸收NaHCO3,通过增加或减少体液中 的NaHCO3的浓度以调节H+的浓度。在近端小管、远 端小管和集合管都能分泌H+，发生H+-Na+交换，达到 分泌H+而重吸收NaHCO3的目的 。 三、肾功能的调节 肾小球的滤过功能调节 自身调节 小管液中溶质的浓度 球-管平衡 管-球反馈 神经调节 肾小管和集合管功能的调节 神经和体液因素 血管紧张素对尿生成的调节 醛固酮对尿生成的调节 神经调节通过下列作用影响尿生成 入球小动脉和出球小动脉收缩，而前者血管收缩比后者 更明显，因此，肾小球毛细血管的血浆流量减少和肾小球 毛细血管的血压下降，肾小球的有效滤过压下降，肾小球 滤过率减少。 刺激近球小体中的颗粒细胞释放肾素，导致循环中的血 管紧张素和醛固酮含量增加，增加肾小管对NaCI和水的 重吸收 。 增加近球小管和髓袢皮皮细胞重 吸收Na+、CI-和水 。 血管紧张素对尿生成的调节包括 刺激醛固酮的合成和分泌；醛固酮可调节远曲小管和集 合管上皮细胞的Na+和K+转运。 可直接刺激近球小管对NaCL的重吸收，使尿中排出的 NaCL减少 。 刺激垂体后叶释放抗利尿激素，因而增加远曲小管和集 合管对水的重吸收，使尿量减少。 第二节 肾脏疾病的生物化学实验室检查 概念： 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。 一、肾功能的生物化学检测 （一）、肾清除试验： （一）肾清除试验 肾脏清除试验：表示肾脏在单位时间内（每分 钟）将多少亳升血浆中的某物质清除出去 具体计算需要测量三个数值：U尿中测定物质的 浓度（mmol/L），V每分钟尿量（ml/min），P 血浆中测定物质的浓度（mmol/L）。C清除率（ ml/min），因为尿中该物质均来自血浆，所以， UVPC 亦即 CUV/P 校正后的清除值:C=UV/P1.73A 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，Cl0ml/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 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（GFR）测定： 菊粉清除率测定： 菊粉是理想的测定GFR的物质，但菊粉是外 源性物质，测定方法麻烦。 内生肌酐清除率（Ccr）： 同时测定血和尿中肌酐浓度，并记录每分钟 尿量就可计算出内生肌酐清除率。 每分钟肌酐清除率： 尿肌酐浓度（mol/L）每分钟尿量(ml/min) Ccr= - 血肌酐浓度（mol/L） UcrV = - Pcr 标准体表面积(1.73 m2) 校正清除率 =Ccr - 实际体表面积 lCx某物质单位时间从尿中排出总量/某物质在 血浆中的浓度(UxV)/ Px l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) l标准化的清除值：Cx（UxV）/ Px（1.73/A） l A值计算：logA(m2)=0.425log 体重kg+0.725log 身高cm- 2.144 2血肌酐（Scr）和尿素浓度测定 反映肾 小球滤过功能的损害程度。 尿素是人体蛋白代谢的最终代谢产物，75%以上的非 蛋白氮最终是以尿素的形式排出体外。肝为尿素合 成的主要器官，尿素的合成过程即尿素循环，是在 肝细胞内特异的酶催化下合成的 。 90%以上的尿素经肾脏排泄，小部分经 胃肠道和皮肤排泄。尿素经肾小球自由滤过 。原尿中约40%-50%的尿素又被肾小管和集 合管重吸收，因此，血清尿素水平在一定程 度上反映了肾小球的滤过能力 。 l尿素的测定方法： l1）二乙酰一肟法 l原理：血清中尿素在氨基硫脲存在下，与二乙 酰一肟在强酸性溶液中混合加热，产生红色，颜色 强度与尿素含量成正比。与同样处理的尿素标准 l液比较，即可求得血清中尿素含量，进而求得 尿素氮的含量。 l2）目前多采用尿素酶偶联法： NH2 | 尿素酶 尿素 C=O 2NH3+CO2 | H2O NH2 谷氨酸脱氢酶 NH3+-酮戊二酸 -谷氨酸 NADH NAD+ 通过340nm A值的降低可计算出尿素含量， 此反应自动化分析仪上常用的测定原理。 参考值范围 血清尿素1.86.8 mmol/L。新生儿比成 人低。大于60岁老年人比年青人要高。男性比 女性高，高蛋白饮食可造成血、尿尿素增高 。 肌酐： Jaffe反应法： OH- 肌酐+碱性苦味酸 红色物质 参考值：血浆肌酐（Scr）44-130umol/L； 血清尿素1.8-6.8mmol/L,相当于尿素氮 (BUN)3.6-13.6mmol/L。 方法学评价 Jaffe反应法为测定肌酐常用的方法，适用于血、尿标本 的检测。但Jaffe反应在检测血肌酐特异性不高，受假肌 酐的干扰。 临床应用 肌酐浓度和血尿素浓度一样只有在肾脏病变较 为严重时才会升高。肌酐摄入、生成量恒定，其浓 度波动范围不大，血尿素浓度除受肾功能影响外， 还受到蛋白质分解代谢引起的变化 。故测定血肌 酐浓度较血尿素浓度更能准确地反映肾小球的功能 。 BUN、Scr测定的临床意义： 肾功能不全代偿期： BUN轻度、Cr可不或轻度 肾衰失代偿期： BUN、Cr 尿毒症： BUN21.4 mmol/L、Cr1.8 mmol/L为诊断指标之一。 3血清尿酸（SUA）测定 （1）生化生理 尿酸是嘌呤代谢的最终产物。食物中的核酸分 解产生的嘌呤直接转化成尿酸。肾处理尿酸包 括四个步骤： （1）血浆内的尿酸由肾小球完全滤过。 （2）在近端肾小管大约98-100%的尿酸被重吸收。 （3）在近端肾小管的远端分泌尿酸 。 （4）远端肾小管进一步重吸收。尿液的净尿酸排泄 量大约为滤过量的6-12%。 （2）测定方法 1）磷钨酸还原法 2）尿酸酶法 紫外分光法 酶联比色法 酶联-紫外分光法 3）HPLC法 （高效液相色谱法） 尿酸在碱性溶液中使磷钨酸还原生 成蓝色的钨蓝，可在650至700nm波 长处比色。 （2）测定方法 尿酸酶法为主： 1）紫外分光法：尿酸在282-292nm处有特异吸收 峰，当其经尿酸酶作用后，其产物在此波长无吸 收峰。测量酶作用前后A 值之差经标准品，待测样 品同时处理，可计算尿酸含量。 2）酶联比色法： 尿酸酶 尿酸+O2+2 H2O - 尿囊素+CO2+H2O2 偶联过氧化酶（POD） H2O2+酚+4-氨基安替比林 -醌亚胺（红色） 醌亚类化合物在500nm处有Amax ，进行比色测定A值 的与样品中尿酸含量呈成正比。 3）酶联-紫外分光法 参考值 血尿酸：男性 148.7-416.4mol/L, 女性 89.2- 356.9mol/L 方法学评价 磷钨酸法试剂易得、价格低廉，但灵敏度低。特异性不高， 受多种因素干扰 。尿酸酶紫外分光法，该法灵敏度高，特异 性好，易于自动化，具有简单、快速的优点，但需要精密仪 器，标本中蛋白会提高空白管的吸光度。酶联比色法敏感， 反应所产生的颜色比用酚作色素原时产生的颜色强度大4倍， 可用血清直接测定。酶联-紫外分光法易于自动化，适合自动 化分析但由于体内有许多脱氢酶反应，因此后两步氧化还原 反应易受干扰，导致结果偏高。 临床意义 血清尿酸浓度升高见于 肾功能减低：血清尿酸比血清肌酐和尿素更能反映肾小 球滤过功能损伤，但血清尿酸测定易受肾外因素的影响， 故临床上比血清肌酐和尿素少用 。 体内尿酸生成增多，常见于遗传性酶缺乏导致的原发性 痛风，核酸代谢增加的白血病， 多发性骨髓瘤等。 l长期服用噻嗪类利尿药物后由于抑制肾 小管分泌尿酸，引起血清尿酸水平升高，长 期禁食、酒精中毒、肿瘤放化疗和妊娠中毒 症等 。 血清尿酸浓度降低见于 各种原因引起肾小管重吸收功能损害,这种 重吸收障碍可以是先天性的，如Fanconis 综合症（胱氨酸贮积病），或继发性的。 肝功能严重损伤伴有嘌呤合成减少或次黄嘌呤 氧化酶活性减低 。 大剂量使用糖皮质激素丙磺舒等药后 （三）、肾血流量（RBF）测定： RBF是指单位时间内流经肾脏的全血或血浆量 。 测定对氨基马尿酸（PAH）清除率或碘锐特清除 率均可反映肾血流量： 肾血浆流量RPF=（UPAH V）/ PPAH 肾全血流量RBF=RPF/（1-RBC比积） 放射性核素肾图较敏感反映肾的血液量。 （四）、肾小管功能检查： 1近端小管功能检查： 酚红排泄率（LYS） 测定尿-微球蛋白及溶菌酶等（BMG） 2肾浓缩稀释试验： 正常或特定饮食条件下观察病人尿量和比重的变化 3尿渗透压测定： 多采用尿液冰点下降法 测得溶液冰点下降度（） 渗透压(Osm/KgH2O) =- 1.858 测定尿渗透压方法： 1）直接测尿渗透 2）测定尿、血浆渗透压的比值 3）自由水清除率 尿渗透压血浆渗透压尿已浓缩高渗尿 尿渗透压40 mmol/L 当尿钠在20-40 mmol/L之间病人正在由肾前性氮 质血症向急性肾衰发展。 l滤过钠排泄分数(FeNa)定义：肾小球滤过的 钠经肾小管重吸收后，由肾排出的百分率。 lFeNa对鉴别肾前性氮质血症和急性肾衰有特 别意义。 lFeNa（%）=尿钠排出量/滤过钠总量=（尿钠/血 钠）/（尿肌 酐/血肌酐）100% 尿钠/血钠（mmol/L） FeNa（%）= - 100% 尿肌酐/血肌酐（umol/L） l临床意义:鉴别肾前性氮质血症和急性肾衰 急性肾衰时：FeNa1 肾前性氮质血症：FeNa0.2-非选择性蛋白尿 测定尿中两种大小悬殊的蛋白质： TRF与IgM或2-MG 临床意义 蛋白尿选择性可反映肾小球滤过膜的通透性，在某种程度 上与肾小球疾病的病理组织学改变有一定关系。可预测治 疗和估计预后，选择性高者预后好，反之预后好差。 SPI0.2 非选择性蛋白尿，提示肾小球滤过 膜受损严重，见于急进性肾炎、慢性肾炎、糖 尿病性肾炎、系统性红斑狼疮、膜增生性肾炎 等。 lSPI介于0.1-0.2之间为中度选择性蛋白尿 2.Alb、Ig测定： 用ELISA法测定，检出量达到ng/ml水平。 肾小球轻度病变时，尿中Alb肾小球进 一步受损 IgG、IgA肾小球严重病变时， 尿中IgM。 3.FDP测定（纤维蛋白降解产物）： 尿FDP出现意味着肾内有凝血和纤溶现象，可用来鉴 别肾炎和肾病: 肾炎患者尿FDP的含量与尿蛋白成正比（免疫性的 损伤） 肾病患者尿FDP阴性约占80%，尿FDP与尿蛋白 无明显关系。 动态观察尿FDP的变化，对肾移植后排斥反应 的诊断有一定意义。肾移植后尿FDP持续升高 -出现排斥反应。 （二）尿低分子蛋白： 一组能自由通过肾小球滤过膜而在肾近曲小管全部吸 收的蛋白质，包括： RBP、1m、2m、THP-近曲小管受损的标志。 （三）尿酶的检测： 正常尿酶量极少，肾脏疾病时，尿酶活性改变 主要有： 反映代谢的酶- LDH、 ALP(AKP) 、LAP(亮氨酸氨基肽 酶) 反映近端肾小管刷状缘功能的酶- LYS、-Glu(-葡萄糖 苷酸酶)、NAG 反映近端肾小管的损伤的酶- LYS、NAG、-Glu 主要反映重吸收功能的酶- LYS 反映其肾性损伤的酶- NAG 第三节 常见肾脏疾病的生物化学诊断 一、急性肾小球肾炎（Acute glomerulonephritis） 简称急性肾炎，常有少尿、血尿、蛋白尿、水肿、 常伴有高血压、肾功能减退等临床表现。 发病急，以血尿、蛋白尿、高血压、水肿、肾小球滤 过率降低为特点的肾小球疾病 。典型的临床病例表现为：70 病例有水肿，是因肾小球滤过率减低，水钠潴留引起；约半 数病人有网眼血尿，同时伴有程度不同的蛋白尿，但多数每日 3.0g；大多数病人有高血压，除水肿外，它是最主要的临床 表现，为水钠潴留、血容量扩大所致. 实验室检查： 血尿（肉眼或镜下血尿）； 尿蛋白定量1-3g/d； 尿渗透压350mOsm/KgH2O。 血液和尿液中出现FDP-正确反映肾血管内凝血。 FDP升高，肾小球滤过通透性升高。 急性期肾小球滤过率（GFR），肌酐清除率，肾 血流量多数正常。 Alb，-球蛋白。早期补体及C3，其后逐渐恢复 。 可视为急性肾炎病情活动的指标。 治愈标准：C3正常、FDP正常、血沉正常。 二、肾病综合征：nephrotic syndrome 概念：由多种不同病理类型的肾小球病引起， 具有共同的临床表现，最基本的特征是：大 量蛋白尿，重度水肿，低清蛋白血症及高脂 血症。 原发性：原始病变发生在肾小球的疾病 急、慢性肾炎等。 肾病综合征: 继发性：系统性红斑狼疮、糖尿病、 过敏性紫癜等。 肾病综合征（凡能引起肾小球毛细血管滤过膜损伤 的各种病） 1大量蛋白尿肾病综合征的标志 原因：肾小球毛细血管壁对蛋白质的通透性， 肾小球滤过屏障发生异常。 蛋白尿的选择性：常用IgG清除率与转铁蛋白清 除率之比表示，即： CIgG/CTRF 0.1提示高选择性 CIgG/CTRF 0.2提示非选择性 醋纤薄膜电泳呈特征图谱： 清蛋白至50%以下，-球蛋白，2-球蛋白和 -球蛋白比例明显两端下陷，中间增高的 图谱。 2血清清蛋白浓度400ml/日，即进入多尿期，尿量通常可 达4000-6000ml/日。 此时，肾功能已有恢复，能排出尿 液。在多尿期的早期，肾单位功能仍未完全恢复，不能 充分地排出血中的氮质代谢废物、钾和磷。血中上述物 质仍可继续上升，所谓多尿早期是以血清肌酐及尿素氮 持续增高为标志。此期在少尿期后7-10天 （三）恢复期： l 经过多尿期后，尿量逐渐恢复正常，此时，血BUN 、Cr基本正常，但肾小管功能（特别是浓缩功能）仍未恢 复。 l 多尿期过后，肾功能已显著改善，尿量逐渐恢复 正常。血肌酐、尿素氮此时基本恢复正常水平，但肾小管 尚有轻度障碍。一般在发病一月后进入恢复期 . 实验室检查 1. 肾单位功能试验:内生肌酐清除率下降。肾小管排泌、重 吸收功能下降 . 2. 血液检测 : 氮质血症：少尿期尿毒症症状的严重程度与血尿素及肌 酐增高的 浓度相一致。血肌酐和尿素一般分别每日上升 44.288.4umol/L和3.577.14mmol/L。肾前性者血尿素升高更 显著 . 代谢性酸中毒：碳酸氢根浓度下降，二氧化碳结合力降 至1318mmol/L . 低钠血症：少尿期水中毒时，可发生稀释性低钠血症， 血钠浓度常低于125mmol/L . 高钾血症：常出现于少尿数日后，通常血钾每日递增约 0.3mmol/L,血钾可高达7mmol/L. 高磷血症和低钙血症：血磷可高达1.92.6mmol/L。钙明 显下降（1mmol/L）. 血镁升高 3.尿液检测 尿比重：少尿期为1.0101.015，多尿期1.010 尿渗量：少尿期为280mOsm/L300mOsm/L,多尿期350mOsm/L，尿渗量/ 血浆渗透压1.1 尿钠：少尿期常30mmol/L多尿期常40mmol/L。FeNa1,一般认为对于 诊断有价值 管型：少尿期有血尿、蛋白尿、红细胞管型和颗粒管型，多尿期出现大量 肾衰竭管型 自由水清除值：多尿期-1ml/min，被认为是肾小管功能恢复的敏感指标 肾小管损害的尿标记：2微球蛋白、LDH、NAG、LYS、THP等均有增高 ，但这些指标都是非特异性的 四、慢性肾功能衰竭 常发生在各种慢性肾脏疾病的基础上，临床上以肾功 能减退、代谢产物潴留，水电解质及酸碱平衡失调为主 要表现。 慢性肾功能衰竭（chronic renal failure，CRF简称 慢性肾衰）是发生在各种慢性肾脏疾病基础上，缓慢出 现的肾功能减退以至不可逆转的肾功能衰竭。其临床主 要表现为肾功能减退，水、电解质和酸碱平衡失调，以 致于不能维持机体内环境的稳定的临床综合征 。CRF不 是独立的疾病，而是一种临床综合征 . 慢性肾小球肾炎 慢性肾盂肾炎 肾功能不全尿毒症 肾动脉硬化 肾功能减退分四个阶段： 肾贮备能力丧失期氮质血症期肾功能衰 竭期尿毒症期 实验室生化检查 1.肾小球滤过测定 2.血尿素、肌酐测定 3.水、电解质、酸碱物质和内分泌物质测定 4.血液透析需随时了解透析效率、水分、贫血状态和早期 发现并发症。透析效率评定指标包括：血尿素、肌酐、尿酸、 K、2-m、中分子物质等；水分评定指标有尿量、体重、血压 、TP等；贫血状态评定指标包括RBC、Ht、Fe、TIBC、UIBC 、和TP等。具体应用需结合病情变化和临床表现选择 . 病例分析 l病例1 男性 ，35岁，主诉腰痛，实验室检查 血清 肌酐为150 umol/L，24小时尿量为2160ml。尿肌酐浓 度为7500 umol/L l1.计算肌酐清除率并评价其结果。 l2.尿量收集时间有错误，收集时间为17小时，对结 果有何影响，如何解释？ l肌酐清除率可用公式计算：U为尿肌酐浓度，V为每 分钟尿量，P为血浆或血清肌酐浓度。一天有1440分钟 ，每分钟尿量=2160/1440=1.5ml/min,尿肌酐与血清肌酐 单位必须相同。 l尿肌酐浓度U=7.5mmol/L=7500mol/L, l血清肌酐：P=150mol/L。因此： UV/P=75001.5/150=75ml/min。低于正常值。 l 尿液收集为17小时而非24小时，每分钟尿量（ 2160/1020）：V=2.1ml/minute l重新计算他的肌酐清除率： l UV/P=75002.1/150=105ml/minute l在正常值范围内。因此尿液的收集时间显著影响 肌酐清除率的计算。由尿液收集时间不当造成的计算 错误是肌酐清除率测定中最普通和严重的错误。 l病例2女性，30岁，因事故造成的骨折，无重大损伤，无大 量失血，血液循环稳定，事故后昏迷2天，第四天就诊，主诉 多尿和口渴，生化检查结果： lNa+ 150mmol/L , K+ 3.6 mmol/L , Cl-106 mmol/L , HCO3 - 25 mmol/L ; lUrea (尿肌酐)5.5 mmol/L, Creatinine80umol/L, Glucose5.4umol/L; l血渗透压 310mmol/kg，尿渗透压110mmol/kg，尿量8 L/24h。 l是否需要做禁水实验来诊断？并说明理由？ l对这个患者进行禁水试验是不必要的，甚至是