V sére sa okrem bielkovín a peptidov nachádzajú aj ďalšie významné dusíkaté látky. Z klinicko-biochemického hľadiska sú najdôležitejšie močovina, kreatinín, kyselina močová, amoniak a aminokyseliny. Tieto látky zostávajú v roztoku aj po odstránení bielkovín pomocou deproteinačných činidiel. Metabolizmus niektorých z nich je úzko prepojený.
Kreatinín
Kreatinín, cyklický amid alebo laktám kreatínu, vzniká vo svaloch vnútornou ireverzibilnou neenzymovou dehydratáciou a spontánnou cyklizáciou z kreatínu a, po odštiepení fosfátu, z kreatinfosfátu. Kreatinfosfát slúži vo svale ako zdroj energie pre svalovú kontrakciu.
Tvorba kreatinínu v organizme prebieha relatívne stálou rýchlosťou a je odrazom veľkosti svalovej hmoty. Za podmienok fyzického pokoja a bezmasovej diéty je stabilná. Na stanovenie kreatinínu sa často používa Jaffého reakcia, ktorá je založená na reakcii kreatinínu s pikrátom v alkalickom prostredí. Pri tejto reakcii sa elektrofilná oxoskupina kreatinínu podieľa na uvoľnení protónu z metylovej skupiny. Vzniknutý anión kreatinínu reaguje s pozitívne polarizovaným uhlíkom pikrátového iónu za vzniku červeno-oranžového komplexu.
Je však dôležité poznamenať, že s pikrátom reagujú aj iné zložky biologických tekutín, ako sú pyruvát, acetát, oxalacetát, glukóza, kyselina askorbová a acetón. Tieto látky sa nazývajú tzv. Jaffé pozitívne chromogény.
Koncentrácia kreatinínu v sére je priamo úmerná svalovej hmote organizmu, preto býva zvyčajne o niečo vyššia u mužov ako u žien. Stanovenie kreatinínu v sére je dobrým indikátorom glomerulárnej filtrácie a používa sa najmä na sledovanie priebehu ochorení obličiek, vrátane pacientov na dialýze.
Vzťah medzi koncentráciou kreatinínu a glomerulárnou filtráciou je hyperbolický. S poklesom glomerulárnej filtrácie sa vylučovanie kreatinínu znižuje. Jeho hladiny v sére začínajú stúpať nad hornú hranicu normy až pri znížení glomerulárnej filtrácie pod 50 %. Preto na rozpoznanie skorých štádií poškodenia obličiek je samotné stanovenie sérového kreatinínu málo citlivé. Na tento účel je nutné vyšetriť clearance endogénneho kreatinínu.
Iné príčiny zvýšenia kreatininémie sú vzácnejšie. Tvorba kreatinínu v organizme je pomerne konštantná a jeho vylučovanie močom je v priebehu dňa tiež stabilné v porovnaní s inými endogénnymi látkami. Stanovenie kreatinínu v moči sa využíva na kontrolu správnosti 24-hodinového zberu moču, ktorý je často zdrojom chýb pri výpočte 24-hodinových strát niektorých látok močom. Jedným zo spôsobov overenia správnosti zberu je stanovenie celkového množstva kreatinínu vylúčeného za deň (odpad kreatinínu), ktorého hodnota sa porovnáva s tabuľkovými údajmi v závislosti od pohlavia, veku a hmotnosti.
Stanovenie koncentrácie kreatinínu v moči sa tiež používa na štandardizáciu odpadu látok močom v prípade, že nie je možné alebo vhodné vykonať 24-hodinový zber moču.
Clearance
Clearance je hodnota, ktorá udáva mieru očisťovania vnútorného prostredia všetkými exkrečnými mechanizmami, ako sú obličky a pečeň. Pre látky vylučované do moču výlučne glomerulárnou filtráciou platí, že množstvo látky prejdúce glomerulárnou membránou v jednotke času sa v tej istej časovej jednotke vylúči do moču. Ak sa v priebehu sekundy vylúči určité množstvo látky, znamená to, že za rovnaký čas došlo k úplnému "očisteniu" určitého (teoretického) objemu plazmy od tejto látky.
Pomocou stanovenia clearance rôznych látok možno určiť rôzne renálne funkcie. Ak použijeme látku vylučovanú iba filtráciou, hodnota clearance je mierou glomerulárnej filtrácie. Pri látkach vylučovaných glomerulárnou filtráciou aj tubulárnou sekréciou (napr. para-aminohipurát) je hodnota clearance nižšia ako skutočná glomerulárna filtrácia.
Ako látka vylučovaná výlučne filtráciou glomerulárnou membránou je vhodný inulín, ktorý voľne prechádza cez glomerulárnu membránu a v tubuloch sa nevstrebáva ani nesecernuje. Meranie clearance inulínu umožňuje presné stanovenie glomerulárnej filtrácie, ale táto metóda je náročná a vyhradená pre výskumné účely.
V rutinnnej praxi sa glomerulárna filtrácia posudzuje na základe clearance endogénneho kreatinínu. Kreatinín sa vylučuje prevažne glomerulárnou filtráciou (asi 90 %) a jeho koncentrácia v plazme je za normálnych okolností pomerne stála. Pri vyšších hodnotách kreatinínu v sére (nad 180 μmol/l) však stúpa podiel kreatinínu vylučovaného tubulárnou sekréciou, čo môže viesť k výsledkom, ktoré by naznačovali miernejšie postihnutie obličiek.
Pri vyšetrení clearance endogénneho kreatinínu pacient zvyčajne zbiera moč po dobu 24 hodín. Chyba zberu sa dá minimalizovať skrátením zberného obdobia na 6 alebo 12 hodín. Pred začiatkom zberu sa pacient vymočí (táto moč sa nezbiera). Počas zberu sa príjem tekutín neobmedzuje. Presne v čase ukončenia zberu sa pacient naposledy vymočí do zbernej nádoby. Pre úplnosť zberu je dôležité, aby sa pacient vymočil do nádoby pred každou stolicou. Po skončení zberu sa zmeria objem moču s presnosťou na 10 ml, moč sa premieša a odoberie sa vzorka na stanovenie koncentrácie kreatinínu. Na konci zberného obdobia sa odoberie aj krv na analýzu kreatinínu v sére.
Hodnoty clearance získané týmto spôsobom sú obtiažne porovnateľné medzi pacientmi a s referenčnými rozmedziami, pretože závisia od celkovej plochy glomerulárnej membrány, ktorá je u každého individuálna. Predpokladá sa však, že filtračná plocha je úmerná telesnému povrchu, preto sa hodnota clearance koriguje na tzv. ideálny telesný povrch (1,73 m2).
V súčasnosti sa odhad clearance kreatinínu podľa Cockcrofta a Gaulta postupne nahrádza spoľahlivejším výpočtom pomocou rovnice MDRD (Modification of Diet in Renal Disease), ktorú navrhol Levey so spolupracovníkmi v roku 1999. Táto rovnica je empirická a vychádza z rozsiahlej multicentrickej štúdie.
Cystatín C
Cystatín C je bielkovina zložená zo 120 aminokyselín, produkovaná rôznymi tkanivami. Je jedným z najvýznamnejších inhibítorov extracelulárnych cysteinových proteáz. Rýchlosť syntézy cystatínu C je takmer konštantná a nie je ovplyvnená zápalom, katabolizmom ani diétou. Vzhľadom na svoju nízku molekulovú hmotnosť (približne 13 000) sa voľne filtruje glomerulárnou membránou. V proximálnych tubuloch sa následne kompletne resorbuje a degraduje.
Plazmatická koncentrácia cystatínu C je teda mierou glomerulárnej filtrácie, zatiaľ čo koncentrácia v moči môže indikovať poruchu proximálnych tubulov.
Koncentráciu cystatínu C možno stanoviť imunochemickými metódami. Referenčné rozmedzia sa zatiaľ líšia v závislosti od použitej analytickej techniky, očakáva sa však zavedenie jednotnej kalibračnej metodiky.
Stanovenie cystatínu C má niekoľko výhod: dobre deteguje skoré štádiá glomerulárneho poškodenia, nevyžaduje 24-hodinový zber moču (ktorý je častým zdrojom chýb) a analýzu neovplyvňujú nespecifické reakcie, ako je to v prípade kreatinínu.
Frakčná exkrécia (FE)
Množstvo určitej látky vylúčenej do konečného moču závisí od glomerulárnej filtrácie (množstvo látky v primárnom moči) a od tubulárnej sekrécie a resorpcie. Podiel látky prefiltrovanej do primárneho moču, ktorý sa nakoniec vylúči do konečného moču, sa nazýva frakčná exkrécia (FE).
Hodnota FE určitej látky sa pohybuje od 0 do 1 (alebo 0 až 100 %). Ak je FE nulová, znamená to, že sa látka kompletne resorbuje v tubuloch. Ak je FE 100 %, vylúči sa všetka prefiltrovaná látka do konečného moču.
"Zrkadlovou" veličinou k FE je tubulárna resorpcia (TR), čiže podiel látky resorbovanej z primárneho moču tubulárnymi bunkami.
Glomerulárnu filtráciu možno odhadnúť pomocou clearance endogénneho kreatinínu. Pri výpočte frakčných exkrécií potrebujeme poznať len koncentráciu sledovanej látky v moči a plazme, ako aj koncentráciu kreatinínu v moči a plazme.
FE = (Clátka v moči / Clátka v plazme) * (Ckreatinín v plazme / Ckreatinín v moči)
Normálna hodnota FE H2O (frakčná exkrécia vody) je 0,01-0,02 (1-2 %). Z hodnôt clearance endogénneho kreatinínu a množstva moču vylúčeného za sekundu možno vypočítať hodnotu spätnej tubulárnej resorpcie vody (TR). Znížené hodnoty TR svedčia o poruche spätnej resorpcie vody.
Močovina (Urea)
Močovina (urea) je kvantitatívne najvýznamnejším degradačným produktom aminokyselín a proteínov. Vzniká v pečeni z amoniaku uvoľneného pri deaminačných reakciách počas metabolizmu aminokyselín.
Z organizmu sa vylučuje predovšetkým obličkami, a to glomerulárnou filtráciou a tubulárnou resorpcíou, ktorá je variabilná. Koncentrácia močoviny v sére môže stúpnuť pri zvýšenom príjme bielkovín potravou (z 1 g proteínu vzniká 5,74 mmol alebo 0,34 g močoviny). Zvýšená koncentrácia močoviny bez zmeny ostatných nízkomolekulárnych dusíkatých látok (najmä kreatinínu) je známkou intenzívneho katabolizmu bielkovín, ktorý sa zvyšuje pri hladovaní, horúčkovitých stavoch a malignitách.
Sérová koncentrácia urey stúpa pri ochoreniach obličiek, ktoré sú spojené s výrazným obmedzením glomerulárnej filtrácie (pod 30 %). V takýchto prípadoch je zvýšená aj koncentrácia kreatinínu. Stanovenie urey nie je preto vhodné na zistenie začínajúcej poruchy glomerulárnej filtrácie.
Močovina sa v biologických tekutinách stanovuje buď priamo, alebo nepriamo ako amoniak. Pri nepriamom stanovení sa močovina najprv štiepi pomocou enzýmu ureázy na oxid uhličitý a amoniak, ktorý vo vodnom prostredí prechádza na amónny ión. Množstvo vzniknutého amoniaku sa potom stanovuje reakciou podľa Berthelota. Odporúčaná rutinná metóda na stanovenie amónnych iónov využíva premenu α-ketoglutarátu na glutamát.
Koncentrácia urey závisí od jej produkcie (príjem bielkovín stravou, tkanivový katabolizmus, funkcia pečene) a vylučovania. Keďže sa urea vylučuje glomerulárnou filtráciou, jej sérová koncentrácia sa bude zvyšovať aj pri zlyhaní obličiek. Zároveň je však močovina v sére dobrým indikátorom hypoperfúzie obličiek - okrem poklesu glomerulárnej filtrácie sa totiž zvyšuje spätná resorpcia urey v tubuloch, a jej sérová hladina rastie rýchlejšie ako napríklad koncentrácia kreatinínu. Pri renálnom zlyhaní prerenálneho typu (napr. pri dehydratácii) sa sérová hladina urey zvyšuje rýchlejšie ako hladina kreatinínu (tzv. urea/kreatinín index).
Kyselina močová
Počas katabolických procesov sa nukleové kyseliny rozpadajú na nukleotidy, nukleozidy a bázy. V záverečnej fáze sa purínové bázy čiastočne premieňajú enzýmom xantínoxidáza na kyselinu močovú. U človeka a primátov je odbúravanie purínových báz ukončené na tejto úrovni. U iných cicavcov sa kyselina močová ďalej premieňa pomocou urikázy na allantoin, ktorý je vo V porovnaní s kyselinou močovou rozpustnejší vo vode.
Celkový obsah kyseliny močovej v tele je približne 1 g. Kyselina močová nie je len odpadovým metabolitom purínov, ale vďaka svojim antioxidačným účinkom chráni bunky pred pôsobením kyslíkových radikálov. Na jej vylučovaní sa z 75-80 % podieľajú obličky.
Kyselina močová je zlúčenina slabo rozpustná vo vode. Pri pH pod 5,5, ktoré je bežné v moči, je väčšina molekúl kyseliny močovej v nedisociovanej a teda menej rozpustnej forme. Kyselina močová môže potom vytvárať kryštáliky alebo konkrementy. K zníženiu rozpustnosti prispieva aj chlad.
Na dôkaz kyseliny močovej sa využíva oxidačné štiepenie koncentrovanou kyselinou dusičnou. Pri tejto reakcii sa otvára imidazolový kruh purínu a dve molekuly produktu kondenzujú na kyselinu purpurovú, ktorej soli sú farebné. Pridaním amoniaku ku kyseline purpurovej vzniká murexid (amónna soľ kyseliny purpurovej).
Koncentrácia kyseliny močovej v plazme závisí od príjmu purínov potravou, intenzity vlastnej tvorby a jej vylučovania. Klinický význam majú predovšetkým zvýšené plazmatické koncentrácie - hyperurikémia. Tá vzniká pri nadprodukcii alebo zníženom vylučovaní kyseliny močovej.
Nadprodukcia syntézy purínov de novo s vysokou hladinou kyseliny močovej sa vyskytuje pri niektorých geneticky podmienených defektoch purínového metabolizmu, ako je Lesch-Nyhanov syndróm (parciálny alebo kompletný deficit hypoxantín-guanínfosforibozyltransferázy). Pri tomto syndróme je znížená reutilizácia purínových báz, ktoré sa preto vo zvýšenej miere odbúravajú na kyselinu močovú.
Zvýšená tvorba kyseliny močovej sprevádza protinádorovú liečbu (chemoterapia cytostatikami, ožarovanie), pri ktorej dochádza k intenzívnejšiemu rozpadu buniek. Purínové bázy uvoľňované pri degradácii nukleových kyselín sa metabolizujú na kyselinu močovú.
Zvýšený príjem stravy bohatej na puríny (napr. vnútornosti, mäso, strukoviny, v menšej miere čokoláda, kakao, káva) vedie k nadprodukcii kyseliny močovej.
Požívanie alkoholu zvyšuje urikémiu tým, že laktát vznikajúci vo zvýšenej miere inhibuje sekréciu kyseliny močovej obličkami.
Znížené vylučovanie kyseliny močovej obličkami sprevádza stavy spojené so znížením glomerulárnej filtrácie a poruchou funkcie tubulov.
Väčšina kyseliny močovej sa vylučuje obličkami (75-80 %), kde je voľne filtrovaná glomerulom (minimálne viazaná na bielkoviny) a následne je väčšina reabsorbovaná v proximálnom tubule. Potom je secernovaná v distálnej časti proximálneho tubulu a opäť spätne resorbovaná postsekrečnou reabsorpciou. Do moču sa normálne vylúči pri bezpurínovej diéte asi 0,6 g kyseliny močovej za deň (3,6 mmol/deň), pri normálnej strave sú hodnoty vyššie - okolo 0,8 g/deň (5,0 mmol/deň).
Vzhľadom na zlú rozpustnosť kyseliny močovej hrozí pri jej zvýšenom vylučovaní do moču riziko úratej urolitiázy. Zvláštne riziko predstavujú jedinci s trvalo kyselejším a koncentrovanejším močom. Urátové konkrementy sú najčastejšie tvorené čistou kyselinou močovou, niekedy urátom sodným.
Pomerne zriedkavé je akútne renálne zlyhanie, ktoré môže nastať pri náhlom vzostupe kyseliny močovej v krvi (napr. pri cytostatickej liečbe u pacientov s leukémiou), ak je súčasne moč koncentrovaný (dehydratácia) a má kyslé pH.
Možnosti vyšetrenia kyseliny močovej zahŕňajú:
- Meranie koncentrácie v rannom vzorku moču.
- Stanovenie celkového množstva kyseliny močovej vylúčeného za 24 hodín (analýza z premiešaného celodenného zberu moču).
- Výpočet pomeru kyselina močová/kreatinín v náhodnom vzorku moču (nevyžaduje celodenný zber).
- Vyšetrenie clearance kyseliny močovej, ktorá pomáha rozlíšiť, či príčinou hyperurikémie je metabolická porucha alebo zmena jej renálneho vylučovania.
- Stanovenie frakčnej exkrécie kyseliny močovej, ktorá poskytuje sumárnu informáciu o transportných dejoch v renálnych tubuloch a umožňuje usudzovať na podiel dysfunkcie renálnych tubulárnych buniek na hyperurikémii. Vyšetruje sa v náhodnom vzorke moču a krvi, kde sa zisťujú koncentrácie kyseliny močovej a kreatinínu.
Väčšina moderných metód na stanovenie koncentrácie kyseliny močovej využíva enzým urikázu, ktorý premieňa kyselinu močovú na allantoin, peroxid vodíka a oxid uhličitý.
Dusíkaté látky nebielkovinovej povahy v kontexte výživy zvierat
V kontexte výživy zvierat sa dusíkaté látky delia na bielkoviny (proteíny) a dusíkaté látky nebielkovinovej povahy. Bielkoviny sú komplexné, veľké molekuly zložené z aminokyselín a predstavujú hlavnú stavebnú látku tkanív živočíšneho tela. Pri zníženom príjme energie môžu čiastočne plniť aj energetickú funkciu, hoci sú na tento účel nevýhodné kvôli náročnej premene.
Kvalita bielkovín je daná predovšetkým ich biologickou plnohodnotnosťou, ktorá závisí od pomeru a množstva jednotlivých aminokyselín. Niektoré aminokyseliny si kôň nedokáže syntetizovať a musia byť dodané potravou (esenciálne aminokyseliny): lyzín, metionín, valín, leucín, izoleucín, arginín, treonín, fenylalanín, tryptofán. Ostatné, tzv. neesenciálne aminokyseliny, si kôň dokáže syntetizovať sám.
Dusíkaté látky nebielkovinovej povahy (non-protein nitrogen - NPN) sú označované ako amíny. Sú veľmi rôznorodé a majú kolísavý obsah dusíka. Zaraďujú sa sem amónne soli, alkaloidy, dusíkaté glykozidy a voľné aminokyseliny.
Dusíkaté látky obsiahnuté v krmive podliehajú v tráviacom trakte rozkladu na aminokyseliny a čpavok. Proteín narušený v žalúdku prechádza do tenkého čreva, kde dochádza k tráveniu a vstrebávaniu aminokyselín s následným využitím v bielkovinovom metabolizme.
Sušina kŕmnej dávky koní by mala obsahovať približne 10 % dusíkatých látok. Ich potreba rastie v poslednej tretine gravidity a predovšetkým počas laktácie. Nedostatok alebo prebytok dusíkatých látok vedie k narušeniu metabolizmu a zdravotným poruchám.
Nedostatok dusíkatých látok u dospelých koní spôsobuje straty hmotnosti, u žriebät a mladých koní spomalenie až zastavenie rastu. U žrebcov a kobýl sa deficit prejavuje poruchami reprodukcie, u kobýl zníženou produkciou mlieka.
Prebytok bielkovín vedie k premene nadbytočných aminokyselín v pečeni na močovinu, ktorá sa vylučuje močom, čím sa zhoršuje kvalita ovzdušia v stajni. Nadmerný príjem bielkovín spôsobuje tvorbu prebytočného tepla, zvyšuje potrebu vody, neúmerne zaťažuje obličky a pečeň, vedie k poruchám acidobázickej rovnováhy a degeneratívnym poruchám skeletu.
tags: #metabolizmus #dusikatych #latok #nebiekovinovej #povay