第11章肾疾病的生物化学

温州医科大学院附属第二医院医学检验中心丁红香第十一章肾疾病的生物化学教学目标与要求

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掌握肾疾病时的生物化学变化；肾清除值和肾小球滤过功能评估。

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熟悉尿钠排出量和滤过钠排泄分数；主要肾疾病的生物化学诊断。

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了解肾小管功能评估，肾小管酸中毒、急性肾损伤分级和终末期肾病的诊断。

第2页肾疾病的生物化学变化肾功能评估

常见肾疾病的生物化学诊断

主要内容第3页肾脏既是人体最重要的排泄器官，也是重要的内分泌器官生成尿液

排泄代谢废物如尿素和肌酐；调节水、电解质和酸碱平衡。合成释放和降解活性物质

参与物质代谢及调节如钙磷代谢。第4页第5页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。各种肾脏疾病均可造成机体代谢紊乱，并导致血液和尿液生物化学的改变。因此，血、尿生物化学检验是指导肾脏疾病诊断和治疗的重要指标。第6页一、血浆蛋白质变化各种肾小球疾病均可出现血浆蛋白质变化血浆Alb＜35g/L、TP＜60g/L肾病综合征Alb＜10g/L、TP＜40g/L

第一节肾疾病的生物化学变化

第7页第8页1、机械屏障——滤孔

肾小球滤过屏障从里向外由三层构成：①内层是毛细血管的内皮细胞。内皮细胞上有许多直径50-100nm的小孔，称为窗孔(fenestration)。②中层是非细胞性的基膜，基膜是肾小球防止大分子蛋白质滤过的主要屏障。③外层是肾小囊脏层上皮细胞。上皮细胞具有足突，相互交错的足突之间形成裂隙。裂隙上有一层滤过裂隙隔膜(filtrationslitmembrane)，膜上有直径4-14nm的孔，它可以阻止由内、中两层滤出的大分子蛋白通过，是滤过的最后一道屏障。第9页溶质分子半径不同，通透性不同半径：有效半径小于1.8nm的物质自由滤过；1.8nm-3.6nm部分滤过；大于3.6nm几乎不能通过。第10页物质的有效半径和肾小球滤过能力的关系

第11页2、电荷屏障——负电荷

滤过膜各层含有许多带负电荷的物质（糖蛋白），所以滤过膜的通透性还决定于被滤过物质所带的电荷。带正电荷溶质最容易通过，中性溶质次之，负电荷溶质不易通过。第12页第13页机制：肾小球滤过膜屏障损伤＞40,000的Alb、TRF、AAG、IgG等滤出损伤轻时IgM、AMG、Hp等不被滤过代偿性合成增加，α2和β球蛋白区带显著增高。第14页二、尿液蛋白质变化蛋白尿：尿液中蛋白质超过150mg/24h；

尿蛋白／肌酐比值＞200mg／g；

超过100mg/L时，尿蛋白定性试验呈阳性。

大量蛋白尿：尿蛋白＞3.5g／24h第15页（一）肾小球性蛋白尿肾小球性蛋白尿在临床上最多见。概念：由于肾小球疾病致其机械屏障和/或电荷屏障破坏，血浆蛋白质滤过增多，超过肾小管重吸收能力而现于终尿中。尿蛋白排泄量变化很大，从150mg/d到30g/d。二、尿液蛋白质变化第16页

（一）肾小球性蛋白尿尿Alb增多是敏感信号

在肾脏病早期，尿蛋白定性阴性时，尿微量蛋白的含量可发生变化。微量清蛋白尿（mAlb）：Alb

30～300mg/24h或30～300mgAlb/g肌酐

诊断早期糖尿病肾病的重要指标

美国糖尿病协会告诫初诊的糖尿病患者，应注意筛查微量蛋白尿，并应每年筛查一次。第17页选择性肾小球性蛋白尿滤过膜屏障破坏较轻，血浆的中分子蛋白质丢失为主，尿蛋白以Alb最多，约占70%～100％

非选择性肾小球性蛋白尿滤过膜屏障功能丧失，血浆的大分子蛋白质如IgM、AMG、Fg等也被滤过而出现于尿液第18页判断肾小球滤过膜损伤程度的方法

尿特定蛋白多项联合检测(最常用）：

Alb、TRF（77KD)、IgG(160KD)、IgM、AMG等

尿蛋白选择性指数(selectiveproteinuriaindex，SPI)

SPI=（尿IgG/血IgG）/（尿TRF/血TRF），

临床少用第19页●由于IgG和转铁蛋白（TRF）均为内源性蛋白，肾小球滤过增加时肾小管的重吸收和分解也明显增加，而且两者所带的电荷量也不同，其可靠性受到一定影响。●SPI高不能区分是由于肾小球滤过膜孔径增大原因还是由于负电荷屏障受损引起的蛋白尿。第20页尿蛋白电泳普通尿蛋白电泳.urinepritein

electrophoresis.UPE

可分离出Alb、α1、α2、β1、β2和γ球蛋白区带

能初步判断蛋白尿类型

SDS或SDS-AGE能将尿蛋白按分子量大小进行分离

能更好地判断蛋白尿类型

第21页图11－5尿普通蛋白电泳的典型图谱注：肾小管性蛋白尿各区带蛋白量均很浅，扫描曲线已人工加粗。第22页图11-6尿蛋白SDS1和4为混合性蛋白尿，2为肾小管性蛋白尿，3为清蛋白尿，5为非选择性肾小球性蛋白尿。第23页（二）肾小管性蛋白尿

临床上肾小管性蛋白尿远少于肾小球性蛋白尿常见于各种原因所致的肾小管-间质疾病，如肾盂肾炎、镇痛药肾病、抗生素肾损害、重金属(汞、镉、金等)中毒、先天性多囊肾、肾髓质囊性病、海绵肾以及各种先天性肾小管疾病(如肾小管性酸中毒、Fanconi综合征)等。第24页概念：因肾小管功能受损，使正常滤过的小分子蛋白质如α1-mG、β2-mG等被重吸收减少而从尿中排出。机制：正常滤过的小分子蛋白质（10000～40000）因重吸收减少而从尿中排出增加小分子蛋白尿是早期肾小管损伤标志物该型蛋白尿总量较少，在150mg/d～1.5g/d

Alb一般在总量的30％以下

第25页（二）肾小管性蛋白尿β2-微球蛋白（β2-microglobin，β2-mG）

分子量11800

肾小球自由滤过，99.9%被近端肾小管重吸收，尿含量＜0.1mg/L

在酸性尿中不稳定，易分解故使其检出率下降。第26页（二）肾小管性蛋白尿应注意的是，肾小管重吸收β2-mG的阈值为5mg/L，超过此阈值，可出现非重吸收功能受损的大量尿β2-mG排泄，故应同时测血β2-mG，只有血β2-mG＜5mg/L时，尿β2-mG升高才反映肾小管损伤。无肾小管损伤时，Cβ2-m多正常。肾小管损伤时，因其重吸收率只要减少10%，尿中β2-mG排泄量就要增加30倍左右。第27页（二）肾小管性蛋白尿α1-微球蛋白（α1-microglobin，α1-mG）

分子量31,000，自由透过肾小球，绝大部分被肾小管重吸收，尿含量＜5mg/L尿液α1-mG升高是反映早期肾近端小管损伤的非常特异和灵敏的指标。α1-mG产生较恒定，测定不受尿pH等因素的影响，故尿α1-mG比尿β2-mG更敏感地反映肾小管早期损害。

α1-mG稳定，较容易检测第28页（二）肾小管性蛋白尿视黄醇结合蛋白(retinol-bindingprotein，RBP)分子量21,000是视黄醇（维生素A）的转运蛋白，作用后迅速被肾小球滤过，几乎全部被近曲小管重吸收。尿含量0.1mg/L

N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(NAG)

140,000

在肾近曲小管上皮细胞中含量较高，排出增多反映肾小管实质细胞损害。此酶在尿中稳定第29页（三）混合性蛋白尿肾小球病变病期延长可累及肾小管损伤，临床上常见

中分子蛋白质为主，小分子蛋白质，甚至大分子蛋白质

肾小管病变长期未治愈，也可累及肾小球损伤第30页肾后性尿蛋白：

来自于肾后的泌尿道，通常由炎症、出血和肿瘤溢出性蛋白尿：

血浆低分子量蛋白质异常增多而溢出

如多发性骨髓瘤轻链蛋白、血红蛋白、肌红蛋白等（四）肾外性蛋白尿第31页三、血浆非蛋白含氮化合物潴留

反映肾小球滤过功能

1.肌酐（creatinine，Cr）从肾小球滤过，肾小管不重吸收，基本上没有分泌

血浆Cr能特异地反映肾小球滤过功能

测定方便，最常用的反映GFR指标能很好地反映肾疾病的严重程度

敏感性不很高，GFR下降一半时才出现血浆Cr增高Cr133～450、451～707、＞707μmol／L曾分别表示氮质血症期、肾衰竭期、肾衰竭末期第32页

2.尿素（urea）

血浆滤出的尿素，50%被肾小管重吸收

灵敏度较高：肾小球滤过下降，尿素增高比肌酐

更明显

特异性稍差：许多原因使尿素合成明显增加

高蛋白饮食消化道出血机体创伤感染等三、血浆非蛋白含氮化合物潴留第33页四、电解质和酸碱平衡紊乱（一）电解质平衡紊乱

1．钠平衡紊乱

肾功能衰竭时主要为低钠血症（低钠血症多为稀释性低钠血症）2．钾平衡紊乱（1）高钾血症：急、慢性肾衰（原因主要是排出减少、内生和摄入增加所致）（2）低钾血症：急肾衰多尿期（大量钾离子随尿排出，补充不足）

第34页（一）电解质平衡紊乱

3．钙、磷和镁平衡紊乱

急肾衰：少尿或无尿期，高磷血症，低钙血症，高镁血症。

慢肾衰：体内钙缺乏和磷过多

高磷血症，血钙正常，晚期低钙血症

（三高，三低，三毒）第35页（二）酸碱平衡紊乱肾功能衰竭酸性代谢产物如磷酸、硫酸等因肾排泄障碍而潴留

正氯性高阴离子间隙性代谢性酸中毒

肾小管酸中毒

高氯性正常阴离子间隙性代谢性酸中毒

第36页五、高脂血症肾病综合征：高脂血症是主要临床表现

TC、LDL显著或明显升高，有时VLDL和TG升高

慢性肾炎、肾衰：

高脂血症也很常见

轻.中度高TG血症，高TC血症，或二者兼有

机制：高脂血症常与血清Alb浓度成反比与肝合成脂蛋白增加和脂蛋白分解减弱相关

第37页六、高凝状态和贫血肾病综合征：

高凝状态是其临床表现，可由此并发静脉血栓形成

晚期慢肾衰：

有出血倾向，与血小板功能降低有关

慢肾衰：大多数有轻、中度贫血，因红细胞生成素缺乏所致第38页一、肾清除功能试验

肾清除是指血浆中的物质通过肾小球滤过和/或肾小管转运而排出体外的过程。（一）肾清除值

肾在单位时间内(min)将某物质(x)从血浆中全部清除并由尿排出时被处理的血浆量(ml)。

Cx＝（Ux×V）/Px单位：ml/min标准化Cx＝[（Ux×V）/Px]×（1.73/A）第二节肾功能评估第39页（二）肾清除试验种类物质肾对物质的清除方式清除值作用滤过重吸收分泌菊粉全部无无反映肾小球滤过功能—金标准肌酐全部无极少反映肾小球滤过功能葡萄糖全部全部无反映肾小管重吸收功能Na+全部大部分无反映肾小管重吸收功能HCO3-全部大部分无反映肾小管酸化尿液功能对氨基马尿酸部分无部分反映肾血流量和肾小管排泌功能第40页第41页二、肾小球滤过功能评估肾小球滤过率

菊粉清除率：金标准，但需注入外源性物质，少用

内生肌酐清除值：常用，好，较麻烦估算肾小球滤过率：常用，准确度稍差血浆代谢终产物

肌酐：常用尿素：常用血浆小分子蛋白质

胱抑素C：好，逐渐多用常同时测定第42页（一）内生肌酐清除值

（endogenouscreatinineclearance，Ccr）

肾脏在单位时间内将肌酐从血浆中全部清除而由尿排出时被处理的血浆量。Ccr能灵敏反映肾小球滤过功能下降当GFR下降50%时，血浆尿素和肌酐浓度才开始增高。＜80ml/min肾小球功能下降50～80ml/min肾功能不全代偿期＜50ml/min肾功能不全失代偿期＜25ml/min肾功能衰竭期≤10ml/min肾衰竭末期第43页（二）估算肾小球滤过率

(estimatedglomerularfiltrationrate，eGFR)

采用血清肌酐浓度，结合患者年龄、性别、身高、体重、种族等因素，可计算出eGFR。

MDRD简化方程：GFR[ml/（min·1.73m2）]

=186×血肌酐（μmol/L）-1.154×年龄（岁）-0.203×0.742（女性）×1.233（中国）eGFR评估GFR的敏感性优于Cr，准确性接近Ccr

近年来认为其eGFR并不十分准确临床常规中仍以Ccr为准第44页（三）血浆胱抑素C

（CystatinC，CysC）半胱氨酸蛋白酶抑制蛋白C的简称血浆CysC能反映肾小球滤过率分子量约13000，产生率及释放入血速率衡定可自由透过肾小球滤过膜，在近曲小管全部重吸收血浆浓度不受炎症、感染、肿瘤及肝功能等影响与性别、饮食、体表面积、肌肉量无关反映GFR敏感性高于Cr，与GFR呈良好的线性关系

第45页三、肾小管功能评估肾小管葡萄糖最高重吸收量测定肾小管酚红排泄试验对氨基马尿酸最大排泄率试验肾小管性蛋白尿和尿NAG尿钠排泄量和滤过钠排泄分数尿液浓缩稀释试验方法麻烦临床少用目前最常用肾前性急肾衰急性肾小管坏死评估远曲小管和集合管功能

鉴别第46页第47页（一）尿钠排出量和滤过钠排泄分数(FeNa)FeNa指尿钠排出部分占肾小球滤过钠总量的比率

FeNa（%）=尿钠排出量/滤过钠总量=[(尿钠/血钠)/(尿肌酐/血肌酐)]×100

肾前性急肾衰：尿钠浓度＜20mmol/L，FeNa＜l因肾小管对钠的重吸收相对增高

急性肾小管坏死：尿钠浓度＞40mmol/L，FeNa＞2肾小管不能重吸收Na+，尿Na+排出明显增多第48页（二）尿液浓缩稀释试验1.尿比重与尿渗量（Uosm）

尿比重.Uosm.Uosm:Posm下降，肾小管浓缩功能减退

2.渗透清除率(Cosm)

表示单位时间内肾脏能将多少血浆中的渗透性溶质清除出去Cosm=（Uosm×V）/PosmCosm降低，说明远端肾小管清除渗透性溶质能力降低。

3.自由水清除率（CH2O）

指单位时间从血浆中清除到尿中不含溶质的水量CH2O为负值，负值变小近于0表示肾浓缩和稀释尿液能力下降第49页四、肾小管酸中毒的评估尿H+三种形式

极少量：游离H+

主要：磷酸根、硫酸根等

NH4+H+总排泄量(UH)为：

UH＝UTA＋UNH4++UHCO3-

机体每排泄lmmolHCO3-，必回收lmmolH+

因TA测定方法繁琐，故UTA与UH在临床上少用可滴定酸度

(TitrableAcidity，TA)第50页四、肾小管酸中毒的评估尿pH

正常尿pH多为5.0～7.0，排酸障碍时尿pH多＞5.5。2.HCO3-重吸收(负荷)试验口服或静滴碳酸氢钠，增加肾小管重吸收HCO3-负荷HCO3-排泄分数＝[(尿HCO3-/血HCO3-)/(尿肌酐/血肌酐)]×100%近端肾小管重吸收约85%HCO3-

，余由远端肾小管重吸收

近端肾小管酸中毒：HCO3-排泄分数＞15%远端肾小管酸中毒：HCO3-排泄分数＜10%

第51页四、肾小管酸中毒的评估3.氯化铵负荷(酸负荷)试验服用酸性药物氯化铵，增加远端肾小管H+排泌量则尿pH值应下降若尿pH＞5.5，提示为远端肾小管酸中毒常为I型肾小管酸中毒。对已有明显代谢性酸中毒者，不宜做此试验。第52页第三节常见肾疾病的生物化学诊断

一、急性肾小球肾炎1.尿形态：均有肾小球源性血尿，30％肉眼血尿。

2.蛋白质：蛋白尿1～3g/24h，少数＞3.5g/24h

血浆Alb可轻度下降3.肾功能：可一过性受损，Ccr降低、血清肌酐和尿素轻度增高。4.其他：初期C3及总补体下降；抗“O”可升高。二、慢性肾小球肾炎凡尿检验异常（蛋白尿、血尿、管型尿）、水肿及高血压病史达一年以上，无论有无肾功能损害均应考虑此病。实验室表现：

尿红细胞增多，可见管型

尿蛋白常在1～3g／d

Ccr、血清肌酐和尿素正常或轻度异常

这种情况可持续数年，甚至数十年，之后进入尿毒症。

第54页三、肾病综合征诊断标准：①尿蛋白＞3.5g／d；②血浆＜Alb30g／L；③水肿；④血脂升高。其中①②两项为必需。1.尿蛋白：定性≥3+，定量＞3.5g/d，为肾小球性蛋白尿严重者为非选择性蛋白尿，有时为混合性蛋白尿2.血清蛋白：TP下降，Alb＜30g/L，严重时＜10g/L血浆蛋白电泳表现为肾病型图谱特征血清IgG可明显下降，IgA、IgM和IgE正常或升高第55页三、肾病综合征3.血脂：TC和LDL显著增高，TG常明显增高，LP(a)可增高4.凝血指标：血浆Fg增高、PT缩短，D二聚体增加，尿FDP增加。

第56页四、肾小管酸中毒

(renaltubularacidosis,RTA)

（一）低血钾型远端肾小管酸中毒I型RTA，远端肾小管细胞H+泵衰竭，泌H+入管腔减少所致

1.高血氯性代谢性酸中毒：尿液pH＞5.5，血pH下降，血HCO3-下降，AG正常。

2．低钾血症：肾小管腔内H+减少，K+替代H+与Na+交换。

3．低钙血症和低磷血症：酸中毒能抑制肾小管对钙重吸收，1，25（OH）2VitD3生成减少，出现高尿钙、低血钙，进而继发甲状旁腺功能亢进而导致低血磷。

第57页第58页四、肾小管酸中毒（二）近端肾小管酸中毒Ⅱ型RTA，主要为近端肾小管对HCO3-重吸收障碍所致。

1.高血氯性代谢性酸中毒：AG正常，血HCO3-和pH下降，血清Cl-增高。2.尿可滴定酸及NH4+正常：尿pH常在5.5以下，尿HCO3-增多，HCO3-负荷试验见HCO3-排泄分数＞15%。3.低钾血症：常较明显，重碳酸盐尿引起失钾和失钠。4.低钙血症及低磷血症：远比远端RTA轻。第59页五、急性肾损伤

（acutekidneyinjury，AKI）

AKI概念已取代急性肾衰竭(acuterenalfailure，ARF)（一）AKI定义由导致肾结构或功能变化的损伤引起的肾功能突然(48h内)下降表现为血浆Cr绝对值增加≥26.4μmol/L或者Cr增加≥50%（达基线值1.5倍）

或者尿量＜0.5ml/(kg.h)持续超过6h第60页（二）AKI分级AKIN的AKI分级诊断标准分级Cr或GFR尿量AKI1期AKI2期AKI3期Cr升高至基线值的1.5，或增加≥26.4μmol/LCr升高至基线值的2倍Cr升高至基线值的3倍或Cr在＞354μmol/L基础上急性增加≥44μmol/L＜0.5ml/(kg·h)时间＞6h＜0.5ml/(kg·h)时间＞12h＜0.3ml/(kg·h)时间＞24h或无尿＞12hAKIN：急性肾脏损伤网络工作组第61页（三）AKI的实验室指标

AKI住院者必需的检验指标如下：①血常规、尿常规、大便常规和血型；②肝肾功能、电解质、血糖、血气分析、凝血功能；③24h尿蛋白定量、尿电解质、尿肌酐、尿红细胞位相、尿白细胞分类、尿渗透压或自由水清除率；④免疫指标：免疫球蛋白、补体、CRP、ASO、RF、ESR、PTH、ANA谱、ANCA、抗GBM抗体；⑤感染性疾病筛查：乙型、丙型、HIV、梅毒等。第62页六、慢性肾脏病

慢性肾脏病（chronickidneydisease，CKD）概念与慢性肾功能衰竭（chronicrenalfailure，CRF）不同

（一）CKD的定义符合下述两条之一：

1.肾损害（肾结构或功能异常）≥3个月

①病理异常或②有肾损害指标（血或尿成分异常,或影像学检查异常）

2.GFR＜60ml/（min·1.73m2）≥3个月

第63页（二）CKD分期1～3期为CKD早期

分期特征GRF

ml/(min)1期2期3期4期5期肾损害伴GRF正常或升高肾损害伴GRF轻度降低GRF中度降低GRF重度降低ESRD(肾衰竭)＞9060～8930～5915～29＜15第64页（三）终末期肾疾病诊断

（endstagerenaldisease，ESRD）

1．诊断依据：

①有或无慢性肾疾病史。②GRF或eGFR＜15ml/min/1.73m2，每周总尿素清除指数＜2.0

（Kt/V，由患者于血液透析中在线检测得到）2．临床必要做的实验室检查：

①血常规、尿常规、大便常规、血型；②肝肾功能、电解质、血糖、血脂、铁、PTH、凝血功能；③感染性疾病筛查：乙型、丙型、HIV、梅毒等。第65页小结

肾疾病体内有许多生化变化：血浆蛋白质：血浆Alb明显下降等尿蛋白：持续超过150mg／24h肾小球疾病性蛋白尿肾小管性蛋白尿

血浆肌酐和尿素增高电解质和酸碱平衡紊乱高脂血症高凝状态，轻、中度贫血第66页小结肾功能评估Ccr能较灵敏地反映GFR下降，并用于肾功能不全的分期。eGFR评估GFR，方便，准确性稍差。血浆胱抑素C反映GFR变化敏感性高于Cr。近端肾小管功能常直接测定肾小管性蛋白尿和尿NAG以及尿钠排泄量和滤过钠排泄分数。评估远曲小管和集合管功能可采用