
如何正确评价肾功能
肾脏功能的检测目前主要以血清肌酐和尿素氮为主,而二者有时又与临床症状不平行,近年来又有一些新的评价肾功能的指标,本文就肾脏功能的评价作一综述。
一肾小球滤过功能的测定
1.血清肌酐(serum creatinine,Scr)
人体血液中肌酐由内源性和外源性两类组成。内源性肌酐是肌酸的代谢产物,在成人体内肌酐约100g,其中98%存在肌内,每天约更新2%,肌酸在磷酸肌酶作用下,形成带有高能键的磷酸肌酸,为肌肉收缩时的能量来源和储备形式,磷酸肌酸释放出能量再经脱水而变成肌酐,由肾排出。机体每20g肌肉每天代谢产生1mg肌酐,产生速率为1mg/min,每天内生性肌酐的生成量是相对恒定的[1]。外源性肌酐是经肠道吸收进入人体的肌酐,主要来自食物蛋白(如鱼、肉类食物)。在外源性肌酐摄入量稳定的情况下,血中的浓度取决于肾小球滤过能力。由于肌酐是一种不与血浆蛋白结合的小分子量(分子量113Da)的终末代谢产物,除少量由肾小管离子通道排泄外,绝大多数经肾小球滤过进入原尿,并不被肾小管重吸收,血内肌酐的清除主要由肾小球滤出,从尿中排出,故Scr的变化可反映肾损害的程度、肾小球滤过率和尿路通畅性等,临床上常作为一项比BUN、UA更特异的肾功能指标。当Scr显著增加时,常表示肾脏功能已严重损害。
因肾脏有强大的代偿与贮备能力,肾前性和肾性损害的早期一般不会使Scr升高,只有在GFR降至正常的30%以下时,Scr才开始升高。同时,Scr受肉类食物、咖啡、茶类、外源性肌酐来源物、剧烈运动、药物、温度以及性别﹑肌肉量﹑炎症等多方面因素的影响[2,3]。
Scr检测会出现假性升高:苦味酸法测血肌酐,若血中含有头孢素、抗生素、强心苷、甲基多巴、维生素药物、丙酮、葡萄糖、蛋白等会导致Scr假性升高;利福霉素等有橙色反映化学物质会使肌酐假性升高,酶法测定肌酐因血肌酶升高,也可致肌酐假升高[2]。
2.内生肌酐清除率(Creatinine clearance rate,Ccr)
肾单位时间内把若干毫升血液中的内在肌酐全部清除出去,称为内生肌酐清除率。一般在Scr不太高的情况下,内生肌酐通过肾小球滤过排泄,肾小管既不吸收也不排泄,所以Ccr大致可代表肾小球滤过率。但在Scr明显增高时,肾小管也能排泄一部分,故Ccr并非十分理想的代表GFR的指标,它高于GFR的实测值[1]。
3.血尿素氮(blood urea nitrogen,BUN)
尿素的分子量60,在血中不与血浆蛋白质结合,经肾小球自由滤过。肾脏对尿的排泄完全依赖肾小球的滤过功能,也受肾小管重吸收作用的影响。进入原尿中的尿素40-60%在肾小管和集合管被重吸收,重吸收量与ADH控制下的水重吸收呈正相关,而肾小管疾病则与损伤程度成反比[2]。大部分尿素随尿排出,每天由肾排出的尿素10-30g,少量尿素氮经汗液、胆汁排泄。血浆中尿素氮浓度主要受肾功能影响,另外还与饮食、蛋白质分解及肝功能状态等有关[1]。肾实质受损时,肾小球滤过率降低,BUN浓度增加。但大量食用高蛋白饮食、消化道出血、烧伤、严重感染、使用糖皮质激素均可使血尿素氮含量增加[2]。同时因肾脏有强大贮备能力,只有当GFR降至正常的50%以下时,BUN才开始升高。因此,其特异性、敏感性均较差。
4.尿素清除率(urea clearance rate)
尿素清除值是指每分钟内原尿中排出的尿素相当于多少毫升血液中的尿素完全被排出。可通过在同一时间内测定血中尿素的含量以及1小时尿中尿素的排出量、尿量而求得。通常以患者尿素清除值与正常尿素清除值比较,求得百分率,称尿素清除率。正常值为75-130%,肾脏发生病变时,尿素清除能力降低。尿素清除值虽是测定肾脏派出血中尿素功能比较准确的方法,但肾小球滤过的尿素有40%被肾小管重吸收,因而尿素清除率比肾小球滤过率小。
5.血清BUN/Scr(mg/dl)比值
正常情况下,血清尿素氮:肌酐=10:1,在肾脏实质损害而导致肾功能障碍时,由于渗透性利尿逐渐加强,肾小管对尿素重吸收相应减少,尿中排泄相应增多,而对肌酐的排泄则影响较小,其比值常小于10:1。肾前性疾病引起肾小球滤过率下降时,可使BUN和Scr滤过都减少,但此时肾小管对尿素的重吸收加强,如脱水、失血、心力衰竭等引起尿素氮潴留,此值增高并常大于10:1,甚至可高达40:1。在这些情况下,常出现BUN已增至9-14mmol/L,而Scr仍正常。在肾后性疾病,如尿道梗阻而使非蛋白氮化合物滞留,则将出现BUN和Scr值同时成比例升高,比值不变[1]。因此,BUN和Scr综合分析可协助诊断是肾性或非肾性损伤肾实质性病变[2]。
6.尿酸(urea acid,UA)
尿酸是核蛋白和核酸中嘌呤代谢的最终产物。肝脏是尿酸的主要生成场所。血清中的尿酸部分与白蛋白结合,其余部分以游离形式存在。尿酸除一部分由肝脏分解破坏或随胆汁排泄外,大部分经肾脏排出。进入原尿的尿酸90%左右在近曲小管被重吸收回到血液中,故尿酸的清除率甚低。血尿酸浓度受肾小球滤过功能和肾小管重吸收功能的影响,如肾小球滤过功能受损,含氮代谢产物中以尿酸更易滞留在血中,致使其含量增高[1]。因上述尿酸肾排泄特点,其比Scr和BUN检查在反映早期肾小球滤过功能损伤上更敏感。亦见于长期使用利尿剂和抗结核药吡嗪酰胺、慢性铅中毒和长期禁食者。
7.血氨甲酰血红蛋白(Car Hb)
血中的尿素可自由扩散入红细胞内,分解生成氨盐和氰酸盐,后者可使血红蛋白不可逆地还原为氨甲酰血红蛋白(Car Hb),随着血浆中尿素的不断进入,红细胞中Car Hb随尿素浓度的增高而有所积累。正常成人血Car Hb为25-35μɡ(氨甲酰颉氨酸)/ɡ(Hb)。临床意义同BUN。但如上述,BUN仅反映取样时的浓度,影响因素多。红细胞中Car Hb则代表近4周的BUN平均水平,可判断是否有损伤,是否为急性或慢性损伤,更可靠和有价值[2]。
8.血半胱氨酸蛋白酶抑制蛋白C(cystain C)
近年来大量文献报道cystain C作为GFR的检测指标应用于临床[4-6]。cystain C为人体内几乎各种有核细胞均可表达,分泌的一种碱性非糖基化蛋白,每日分泌量较恒定。分子量仅13000,故可自由透过肾小球滤过膜。原尿中cystain C几乎全部被近曲小管上皮细胞摄取、分解,并不回到血液中,尿中仅微量排出。因此,血cystain C水平是反映肾小球滤过功能的可靠指标[1]。由于cystain C上述体内过程特点,其血浆浓度与GFR的线性相关性显著优于BUN、Scr和其他内源性小分子蛋白。在判断肾小球滤过功能上,cystain C较灵敏,轻度损伤时即可出现升高。cystain C因其不受性别﹑肌肉量变化和慢性炎症的影响,是一种理想的内源性标志物[7],是判断肾功能较准确而敏感的指标[8~12],有取代传统的BUN、Scr检查,作为判断肾小球功能的常规指标之趋势。此外,cystain C还能较好地反映肾脏疾病时肾小管功能状态情况,当近端肾小管功能失代偿时,会阻碍cystain C从肾小球虑过后的重吸收,同时尿中cystain C浓度将增加100倍之多,故可作为标志蛋白用于临床检测。胶乳增强免疫比浊法检测cystain C评价肾小管重吸收功能的诊断灵敏度为95.92%,特异性为96.97%,阳性结果预示值为95.92%。但目前国内尚未普及,检测经费较高难以在基层开展[2]。
9.血清β2-微球蛋白(β2-Microglobulin,β2-MG)
β2-MG是由99个氨基酸残基组成的单链多肽低分子量蛋白,其直径为2.1nm,分子量为11.815kD[10]。电泳在β2区,故称β2-MG。起源于人体间质上皮细胞、造血系统的正常细胞以及恶性肿瘤细胞均能合成β2-MG。体液中β2-MG以游离单体形式存在,进入血循环后,可从肾小球中自由滤过,其中99.9%有近端肾小管重吸收,并在肾小管内降解,尿液中排泄甚少,约5μg/h左右。因β2-MG每天在体内生成率较为恒定,且只被肾脏排泄。它和血清肌酐一样,和GFR之间存在着显著的相关性,测定血β2-MG可作为肾小球滤过率的指标。部分患者肾小球滤过功能虽已受损,但是Scr往往还不能反映出异常(肾功能不全的肌酐盲区),血β2-MG能显示异常。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如下缺点:①测定方法上,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;②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、类风湿性关节炎)、肝脏疾病(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β2-MG并不表示肾脏对清除功能下降[13]。
10.血清肌红蛋白
血清肌红蛋白反映肾小球滤过功能比血β2-MG更为灵敏和特异。血清肌红蛋白与血β2-MG
的浓度呈正相关,而且能够反映血清β2-MG盲区的肾功能改变。但该指标的临床应用价值,目前尚在研究之中。
11.菊粉清除试验(clearance inulin test,Cin)
菊粉(Inulin)是果糖构成的一种不带电荷的外源性无毒性植物多糖,分子量仅5200,非体内正常物质,进入体内后不被分解、结合、利用和破坏,也不与血浆蛋白质结合。因分子量较小,能自由通过肾小球,静脉输入后全部经肾小球滤过,肾小管不分泌也不重吸收,它是测定肾小球功能理想的外源性物质。菊粉血浆浓度并不影响清除率测定的准确性。GFR是肾脏最主要的功能,是衡量肾小球功能中最好的指标,也是最主要的参数[14]。菊粉清除率被公认为是评价的金标准[15]。但也有人认为,在肾小管功能障碍时,菊糖可向肾小管逆行扩散而影响GFR的准确性。该实验的缺点:菊粉是外源性物质,须静脉保持血中浓度,易引起发热,并且Cin实验操作复杂,临床应用受到很大的限制而不被首选[2]。
12.其他外源性物质清除率测定
目前在临床上使用的多种造影剂包括核素标记物、扫描增强剂等具有分子量小、体内不代谢、血浆蛋白结合率低、主要或全部经肾小球滤过排泄、易于检测等特点。如三碘异苯二酰胺(欧乃派克)、125I-乙酰氨基苯碘甲基异肽酸盐(脑影酸盐)、99mTC-2-乙三胺戊乙酸等,其中三碘异苯二酰胺较理想,应用较多。
二肾小管功能的测定
(一)近端肾小管功能测定
1.尿β2-微球蛋白(β2-Microglobulin,β2-MG)
正常人β2-MG生成量较恒定,为150-200 mg/d。由于分子量小并且不与血浆蛋白质结合,进入血循环的β2-MG可从肾小球自由滤过原尿,原尿中约99.9%的β2-MG被近端小管重吸收,经肾小管上皮细胞胞饮作用而转入溶酶体内分解成氨基酸,仅0.1%从尿中排出。故测定尿β2-MG是评价近端肾小管功能非常敏感而特异性较强的指标之一[1]。
2.血清α1-微球蛋白(α1-Microglobulin,α1-MG)
血清中的α1-MG无昼夜波动,性质稳定;尿α1-MG在pH2.0-4.0时约50%失去活性。临床检测的血清α1-MG主要是游离型的,血清α1-MG与Scr呈正相关,与Ccr呈负相关。当Ccr>70ml/min时,血清α1-MG已有升高,其反映肾小球功能受损的情况较Scr及Ccr更早。当肾小管功能受损时,尿α1-MG首先增高,比β2-MG敏感,且不受恶性肿瘤影响,酸性尿中不会出现假阴性,故为反映肾小管功能受损的早期灵敏可靠的指标,临床上常用α1-MG作为评价肾小管功能标志物,有取代β2-MG的趋势[1]。
3.其他近端肾小管功能试验
目前较多采用的是酚磺肽(酚红)排泄试验(PSP),肾小管葡萄糖最大重吸收量试验(TmG),尿氨基酸测定,小分子量蛋白质视黄醇结合蛋白(RBP)的测定以及肾小管上皮细胞分泌释放入尿中的高分子量酶(如溶菌酶、NAG酶)浓度的测定。
(二)远端肾小管功能测定
尿液的浓缩和稀释主要在远端肾小管进行,临床上以尿的浓缩与稀释试验作为判断肾脏的浓缩与稀释功能的手段。检查远端肾小管功能的方法包括:尿比重、尿渗透压测定、尿浓缩和稀释试验以及自由水清除率等。
(三)肾小管酸中毒检查
肾小管酸中毒是由于近端肾小管重吸收碳酸氢离子障碍导致的碱性离子丢失过多和/或近端肾小管和集合管分泌氢离子、产生氨的功能减退,导致氢离子支流体内而造成的代谢性酸中毒。检查方法包括:尿pH、尿碳酸氢离子、尿铵测定一级氯化铵负荷试验、碳酸氢离子重吸收和排泄试验等。
三肾脏的内分泌功能
肾脏不仅是一个泌尿器官,也是内分泌器官,可以分泌肾素、前列腺素、激肽释放酶、促红细胞生成素、1,25-二羟维生素D3等激素,对血压、水、电解质平衡、红细胞的生成,以及钙、磷代谢等许多生理功能的调节起着重要的作用。这就是所谓的“肾脏的内分泌功能”。
1.血浆肾素活性(PRA)和血管紧张素Ⅱ(AⅡ)
体内90%肾素来源肾脏,肾小球旁器中的球旁细胞是肾素合成、贮存于释放的主要场所。其内分泌受交感神经、球旁器压力以及致密斑对钠感受的控制,并受血管紧张素、醛固酮和抗利尿激素的反馈调节。肾素的主要生理作用是将血管紧张素原转变为血管紧张素I,从而激活血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)。RAAS的主要作用是使小动脉收缩、血压升高、肾血流量减少,降低肾小球滤过率,减少水钠的排出。血管紧张素中以AⅡ的活性最强。其生理作用主要是使末梢血管收缩血压升高,抑制肾素的分泌及刺激肾上腺皮质增加醛固酮的分泌。PRA和AⅡ浓度的测定已成为原发性和继发性高血压及肾脏病诊断与研究的重要指标。
2.前列腺素(Prostaglandins,PGs)
PGs是一组由花生四烯酸代谢产生的不饱和脂肪酸,包括PGE2、PGI2、PGD2、PGF1α、及血栓氧丙烷Α2(TXA2)等,肾脏的皮质和髓质均可合成前列腺素,但主要来源于髓质乳头部的间质细胞,PGs具有抑制血管平滑肌收缩、扩张血管、促进钠排泄、对抗抗利尿激素、促进水排泄的作用。肾脏主要合成PGE2、PGF1α、PGI2的合成不如前两者多。肾脏各部位PGs的合成、降解的情况各不相同,反映各部位的生理功能不同。目前,临床采用放射免疫法检测TXB2、6-酮-PGF1α和PGE2来判断PXA2,PGI2的水平。
3.尿激肽(KKS)[16]
KKS包括激肽释放酶、激肽原、激肽和激肽酶。KKS存在肾脏多个部位,可在局部合成表达,其中激肽释放酶90%来自皮质,可作用于激肽原,而生成激肽,其中的肾脏缓激肽具有对抗血管紧张素、扩张小动脉、增加肾血流量、促进水钠排协及降低血压的作用。病理情况下,由于KKS减少或功能缺陷,可导致高血压的发生;此外,KKS还参与肾血流动力学和水盐代谢的调节,具有利钠肽利尿效应。KKS的活性可通过测定尿中激肽释放酶而推测出来。尿激肽减少可见原发性高血压、急性肾衰、慢性肾小球肾炎;肾移植出现排斥反应时,尿激肽排泄增加。
4.促红细胞生成素(EPO)
EPO是主链蛋白质由166个氨基酸组成的单肽链糖蛋白,分子量为34000D,90%来自肾小管旁间质细胞产生,少部分(10%)来自肾外组织如肝细胞和巨噬细胞。机体缺氧是诱导肾组织中促红细胞生成素基因大量表达的始动因素[17]。EPO的生理作用是促进骨髓红系干细胞分化,促进幼红细胞增殖,促网质红细胞的成熟与释放,促进血红蛋白的合成。尽管肾性贫血的发生也有溶血(红细胞生存时间缩短)、红细胞生长抑制因子等机制的参与,但促红细胞生成素绝对或相对不足毫无疑问是最重要的机制之一。正常成人血EPO为2-18U/L(酶免法)。肾癌、肿瘤压迫肾脏、肾动脉狭窄者及肾移植者术后肾动脉狭窄或排异反应有意义时,EPO升高;慢性肾功能不全贫血者,血EPO水平可轻度升高、正常或降低。
5.1,25-(OH)2D3
维生素D3在肝细胞内质网中25-羟化酶系的作用下,生成1,25-(OH)2D3,后者经血循环转送到肾近曲小管细胞线粒体,在1-羟化酶系催化作用下,生成具有生物活性的1,25-(OH)2D3,后者可促进小肠对钙、磷的重吸收及增强骨钙动员,从而发挥调节钙磷代谢的作用。正常血1,25-(OH)2D3含量为(82.5±21.64)pg/ml(放射受体分析法),引起减少的疾病可见于慢性肾功能衰竭、肾病综合征、肾小管酸中毒等;原发性甲状腺功能亢进、特发性尿钙增多症、低血磷症等可引起1,25-(OH)2D3增高[16]。
6.血浆瘦素(Leptin)
Leptin是一种由167个氨基酸残基组成的新的多肽类循环激素,分子量为16KD,主要由白色脂肪组织合成并分泌的一种蛋白质。女性Leptin高于男性。循环中的Leptin以游离型和结合蛋白型两种形式存在,约各占50%。Leptin受体广泛分布于脑、肾、胃、胸腺、肾上腺、肺脏等脏器,其作用主要表现在对体脂及体重的调控,但生物学作用是多方面、复杂的[18]。Leptin可促进肾小球内皮细胞增殖,肾脏可摄取并降解循环血液中的Leptin,是清除Leptin的主要器官。Leptin经过肾小球滤过后在肾小管重吸收和降解,并将其代谢产物排出体外。正常人肾脏的摄取量占全身血循环Leptin总量的12%,但各种肾脏疾病造成的肾小球滤过功能或肾小管功能受损会影响Leptin从体内清除,可能导致Leptin在体内聚积,CRF时肾小球滤过率降低,肾脏清除Leptin的能力下降是Leptin升高的主要原因[19]。进一步研究发现,在慢性肾功能衰竭患者,其肾脏Leptin摄取量几乎为零[20]。有研究表明Leptin与CRF关系很密切,许多CRF患者,均合并高Leptin血症[21]。故测定Leptin可判断肾脏的功能。
四总结
肾功能包括肾小球滤过功能、肾小管功能和内分泌功能等,不能把表示肾功能的某个单项误认为“全部肾功能”,比如血肌酐。各项肾功能试验均有优、缺点和适应症,其中高度敏感的实验有肌酐清除率、尿素清除率、酚红排泄试验、尿酶测定(如NAG、LDH及其同工酶、尿溶菌酶等);中度敏感的实验有血尿素氮、血肌酐;低度敏感的实验有血磷、血钾测定、浓缩-稀释试验[1]。临床要根据肾功能试验的相对敏感性合理选择肾功能试验,其选择的指导原则是①必须明确检查目的,根据临床需要选择必需的项目或项目组合;②按照所需检查的肾脏病变部位,选择与之相对应的功能实验,方法由简到繁、由易到难。实践中要结合临床资料和其他检查,综合分析,才能正确评价肾功能。
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