Okrem bielkovín a peptidov obsahuje sérum aj ďalšie významné dusíkaté látky. Z klinicko-biochemického hľadiska k najvýznamnejším patria močovina, kreatinín, kyselina močová, amoniak a aminokyseliny. Tieto zložky zostávajú v roztoku po vyzrážaní sérových bielkovín deproteinačnými činidlami. Metabolizmus niektorých z nich úzko súvisí.
Kreatinín
Vznik a význam
Kreatinín (cyklický amid alebo laktám kreatínu) vzniká vo svaloch vnútornou ireverzibilnou neenzýmovou dehydratáciou a spontánnou cyklizáciou z kreatínu a (po odštiepení fosfátu) z kreatínfosfátu. Kreatínfosfát slúži vo svale ako zdroj energie pre svalovú kontrakciu.
V organizme vzniká kreatinín relatívne stálou rýchlosťou. Jeho tvorba je odrazom veľkosti svalovej hmoty a za podmienok fyzického pokoja a bezmäsitej diéty je stabilná. Koncentrácia kreatinínu v sére je priamo úmerná svalovej hmote organizmu. Z tohto dôvodu je obvykle o niečo vyššia u mužov ako u žien. Tvorba kreatinínu v organizme je pomerne konštantná. Aj jeho vylučovanie močom je v priebehu dňa v porovnaní s ostatnými endogénnymi látkami pomerne konštantné.
Stanovenie kreatinínu
Pre stanovenie kreatinínu sa využíva jednoduchá, ale nie úplne špecifická Jaffého reakcia. Jej princípom je reakcia kreatinínu s pikrátom v alkalickom prostredí. Elektrofilná oxoskupina kreatinínu umožňuje disociáciu protónu metylénovej skupiny. Anión kreatinínu sa spojí s pozitívne polarizovaným uhlíkom pikrátového iónu za vzniku červeno-oranžového komplexu.
Okrem kreatinínu s pikrátom reagujú aj ďalšie zložky biologických tekutín - pyruvát, acetát, oxalacetát, glukóza, kyselina askorbová, acetón - tzv. Jaffé pozitívne chromogény.
Klinický význam kreatinínu
Stanovenie kreatinínu v sére je dobrým indikátorom glomerulárnej filtrácie a využíva sa najmä pre sledovanie priebehu ochorení obličiek (vrátane dialyzovaných pacientov). Vzťah medzi koncentráciou kreatinínu a glomerulárnou filtráciou je hyperbolický. Pri poklese glomerulárnej filtrácie sa vylučovanie kreatinínu znižuje. Jeho hodnoty v sére začínajú stúpať nad hornú hranicu normy až pri znížení glomerulárnej filtrácie pod 50 % normy. Z toho je zrejmé, že pre rozpoznanie skorého štádia poškodenia obličiek je samotné stanovenie sérového kreatinínu málo citlivé. Na tento účel je nutné vyšetriť klírens endogénneho kreatinínu.
Iné príčiny zvýšenia kreatininémie sú zriedkavejšie.
Stanovenie kreatinínu v moči
Stanovenie kreatinínu v moči možno využiť pre kontrolu správnosti 24-hodinového zberu moču. Nesprávny zber moču patrí k najčastejším chybám pri výpočte 24-hodinových strát niektorých látok močom. Jedným z najjednoduchších spôsobov, ako overiť správnosť zberu, je stanovenie celkového množstva kreatinínu, ktoré bolo do moču vylúčené za jeden deň (odpad kreatinínu). Výsledok porovnáme s tabuľkovými hodnotami, ktoré udávajú odpad kreatinínu do moču v závislosti na pohlaví, veku a hmotnosti.
Ďalej sa stanovenie koncentrácie kreatinínu v moči využíva pre štandardizáciu odpadu látok močom v prípade, že máme k dispozícii len jednorazový vzorku moču a zber za 24 hodín nie je možné alebo vhodné z akéhokoľvek dôvodu vykonať.
Renálne funkčné testy
Klírens (Clearance)
Pod označením klírens rozumieme hodnotu, ktorá udáva mieru očisťovania vnútorného prostredia všetkými exkrečnými mechanizmami (obličky, pečeň). Pre látky, ktoré sa vylučujú do moču iba glomerulárnou filtráciou platí, že množstvo látky, ktoré prejde v jednotke času glomerulárnou membránou, sa vylúči v tej istej časovej jednotke do moču. Ak sa do moču vylúči za sekundu množstvo látky, potom muselo za rovnaký čas dôjsť k úplnému „očisteniu” určitého (teoretického) objemu plazmy od tejto látky. Pomocou určenia klírensu rôznych látok môžeme stanoviť rôzne renálne funkcie.
Ak použijeme látku, ktorá sa do moču dostáva iba glomerulárnou filtráciou, je hodnota klírensu mierou glomerulárnej filtrácie. Mierou glomerulárnej filtrácie sa môžu stať látky vylučované iba filtráciou glomerulárnou membránou. Túto podmienku spĺňa inulín, ktorý voľne prestupuje glomerulárnou membránou a v tubuloch nie je vstrebávaný ani secernovaný. Na základe merania klírensu inulínu možno presne určiť hodnotu glomerulárnej filtrácie.
Vzhľadom k náročnosti procedúry, pri ktorej je nutné udržiavať konštantnú hladinu inulínu v plazme kontinuálnou intravenóznou infúziou, je tento spôsob vyhradený výskumným účelom.
Klírens endogénneho kreatinínu
V rutinnej praxi je glomerulárna filtrácia posudzovaná na základe zistenia klírensu endogénneho kreatinínu, ktorý sa vylučuje prevažne glomerulárnou filtráciou (asi z 90 %) a jeho koncentrácia v plazme je za normálnych okolností pomerne stála. Pri vyšších hodnotách kreatinínu v sére (nad 180 μmol/l) stúpa podiel kreatinínu vylučovaného tubulárnou sekréciou a vyšetrenie klírensu endogénneho kreatinínu prináša výsledky, ktoré by zodpovedali miernejšiemu postihnutiu obličiek.
Postup zberu moču pre klírens kreatinínu
Pacient zberá moč obvykle po dobu 24 hodín. Chybu v zbere moču možno zmenšiť skrátením zberného obdobia na 6 alebo 12 hodín. Tesne pred začatím zberu sa pacient vymočí (tento moč sa ešte nezbiera). Počas zberu sa neobmedzuje príjem tekutín. Presne v čase, kedy zber končí, sa vyšetrovaný naposledy vymočí do zbernej nádoby. Aby bol zber úplný, je potrebné pacienta poučiť, že sa musí do zbernej nádoby vymočiť pred každou stolicou. Po skončení zberu sa zmeria objem s presnosťou na 10 ml, moč sa dobre premieša a odoberie sa vzorka, v ktorej sa stanoví koncentrácia kreatinínu. Na konci zberného obdobia tiež odoberieme krv pre analýzu kreatinínu v sére.
Takto získané hodnoty klírensu sú ťažko porovnateľné medzi rôznymi pacientmi aj s referenčnými rozsahmi - závisia totiž na celkovej ploche glomerulárnej membrány, ktorá je u každého iná. Predpokladá sa však, že filtračná plocha je úmerná telesnému povrchu. Preto sa hodnota klírensu koriguje na tzv. ideálny telesný povrch, t.j. 1,73 m2.
Moderné metódy odhadu klírensu kreatinínu
V poslednej dobe sa odhad klírensu kreatinínu podľa Cockcrofta a Gaulta začína nahrádzať spoľahlivejším výpočtom pomocou tzv. rovnice MDRD, ktorú v roku 1999 navrhol Levey so spolupracovníkmi. Ide o empirickú rovnicu podloženú dátami rozsiahlej multicentrickej štúdie zaoberajúcej sa vplyvom diéty na obličkové ochorenia (Modification of Diet in Renal Disease - MDRD).
Odhad rýchlosti glomerulárnej filtrácie (GFR)
Cystatín C
Cystatín C je bielkovina so 120 aminokyselinami, ktorú v rôznej miere produkuje rad tkanív. Slúži ako jeden z najvýznamnejších inhibítorov extracelulárnych cysteínových proteáz. Rýchlosť syntézy tejto bielkoviny je prakticky konštantná, nie je ovplyvnená zápalom, katabolizmom ani diétou.
Vzhľadom k malej molekulovej hmotnosti (asi 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 a koncentrácia v moči mierou poruchy proximálnych tubulov. Koncentráciu cystatínu C možno stanoviť imunochemickými metódami. Referenčné rozsahy sa zatiaľ líšia podľa konkrétne použitej analytickej techniky, očakáva sa však zavedenie jednotnej metodiky kalibrácie.
Stanovenie cystatínu C má niektoré výhody: dobre detekuje skoré fázy glomerulárneho poškodenia, nie je nutný 24-hodinový zber moču, ktorý je častým zdrojom chýb, a analýzu neskresľujú nešpecifické reakcie ako u kreatinínu.
Frakčná exkrécia (FE)
Množstvo určitej látky vylúčenej do definitívneho moču závisí jednak na glomerulárnej filtrácii (t.j. na množstve látky, ktoré sa dostane do primitívneho moču), jednak na tubulárnej sekrécii a resorpcii. Podiel látky prefiltrovanej do primitívneho moču, ktorý sa nakoniec vylúči definitívnym močom, sa označuje ako frakčná exkrécia (FE). Hodnota FE určitej látky sa pohybuje medzi 0 a 1 (alebo ju môžeme vyjadriť ako 0 až 100 %); ak je nulová, znamená to, že sa látka úplne resorbuje v tubuloch, ak je naopak FE 100 %, vylúči sa všetka prefiltrovaná látka do definitívneho moču.
„Zrkadlovou“ veličinou k FE je tubulárna resorpcia (TR), t.j. podiel látky resorbovanej z primitívneho moču tubulárnymi bunkami.
Glomerulárnu filtráciu môžeme odhadnúť ako klírens endogénneho kreatinínu. Pre výpočet frakčných exkrécií potrebujeme poznať iba koncentráciu sledovanej látky v moči a plazme a koncentráciu kreatinínu v moči a plazme. Normálna hodnota FEH2O: 0,01-0,02, t.j. 1-2 %. Z hodnôt klírensu endogénneho kreatinínu a množstva moču vylúčeného za 1 sekundu môžeme vypočítať hodnotu spätnej tubulárnej resorpcie vody (TR). Znížené hodnoty svedčia o poruche spätnej resorpcie vody.
Močovina (Urea)
Vznik a vylučovanie
Urea čiže močovina je kvantitatívne najvýznamnejším degradačným produktom aminokyselín a proteínov. Vzniká v pečeni z amoniaku uvoľneného deaminačnými reakciami pri metabolizme aminokyselín. Z organizmu sa vylučuje predovšetkým obličkami, a to glomerulárnou filtráciou a tubulárnou resorpciou, ktorá je premenlivá. Z 1 g proteínu vzniká 5,74 mmol (0,34 g) močoviny.
Klinický význam
Koncentrácia močoviny v sére môže stúpnuť pri zvýšenom príjme bielkovín potravou. Zvýšená koncentrácia močoviny bez zmeny koncentrácie ostatných nízkomolekulárnych dusíkatých látok (najmä kreatinínu) je známkou intenzívneho katabolizmu bielkovín, ktorý stúpa pri hladovaní, horúčkovitých stavoch, malignite.
Sérová koncentrácia urey stúpa pri ochoreniach obličiek, ktoré sú sprevádzané výrazným obmedzením glomerulárnej filtrácie (pod 30 % normy), súčasne je v takýchto prípadoch zvýšená aj koncentrácia kreatinínu. Stanovenie urey nie je vhodné pre zistenie začínajúcej poruchy glomerulárnej filtrácie. Močovina sa v biologických tekutinách stanovuje buď priamo alebo nepriamo ako amoniak.
Koncentrácia urey závisí na jej produkcii (t.j. na príjme bielkovín stravou, tkanivovom katabolizme a funkcii pečene). Urea sa vylučuje glomerulárnou filtráciou a jej sérová koncentrácia sa preto bude zvyšovať aj pri zlyhaní obličiek. Naproti tomu je však močovina v sére dobrým indikátorom hypoperfúzie obličiek - okrem poklesu glomerulárnej filtrácie sa totiž zvýši spätná resorpcia urey v tubuloch a jej sérová hladina tak rastie oveľa rýchlejšie, než napr. koncentrácia kreatinínu.
Metódy stanovenia
Pri nepriamom stanovení je močovina najprv pôsobením enzýmu ureázy katalyticky rozštiepená na oxid uhličitý a amoniak, ktorý vo vodnom prostredí prechádza na amónny ión. Množstvo vzniknutého amoniaku je potom stanovené reakciou podľa Berthelota. Odporúčaná rutinná metóda využíva pre stanovenie amónnych iónov vzniknutých v ureázovej reakcii premenu α-ketoglutarátu na glutamát.
Kyselina močová
Vznik a funkcia
V priebehu katabolických dejov sú nukleové kyseliny pochádzajúce z bunkových jadier vlastného organizmu aj potravy štiepené na nukleotidy, nukleozidy a bázy, ktoré sú v záverečnej fáze sčasti premieňané enzýmom xantínoxidázou na kyselinu močovú. Na tejto úrovni je u človeka a primátov odbúravanie purínových báz ukončené. U iných cicavcov sa kyselina močová ďalej premieňa pomocou urikázy na alantoín, ktorý je v porovnaní s kyselinou močovou rozpustnejší vo vode.
Celkový obsah kyseliny močovej v tele je približne 1 g. Kyselina močová však nie je len odpadovým metabolitom purínov, ale svojimi antioxidačnými účinkami chráni bunky pred pôsobením kyslíkových radikálov.
Vylučovanie a rozpustnosť
Na vylučovaní kyseliny močovej sa z 75-80 % podieľajú obličky. Kyselina močová je zlúčenina zle rozpustná vo vode. Pri pH pod 5,5, ktoré býva v moči, je väčšina molekúl kyseliny močovej v nedisociovanej a teda menej rozpustnej forme. Kyselina močová môže potom vytvárať kryštáliky, popr. konkrementy. K zníženiu rozpustnosti kyseliny močovej prispieva chlad.
Väčšina kyseliny močovej sa vylučuje obličkami, kde je voľne filtrovaná glomerulom (je minimálne viazaná na bielkoviny) a potom je väčšina reabsorbovaná v proximálnom tubule. Potom je secernovaná v distálnej časti proximálneho tubulu a opäť spätne resorbovaná postsekrečnou reabsorpciou. Do moču je normálne vylúčené 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 k zlej rozpustnosti kyseliny močovej hrozí pri jej zvýšenom vylučovaní močom nebezpečenstvo urátovej urolitiázy. Zvláštne riziko predstavujú jedinci s trvale kyslejším 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. cytostatická liečba u pacientov s leukémiou), ak je súčasne koncentrovaný moč (dehydratácia) s kyslým pH.
Hyperurikémia
Koncentrácia kyseliny močovej v plazme závisí na príjme purínov potravou, intenzite vlastnej tvorby a na jej vylučovaní. Klinický význam majú predovšetkým zvýšené plazmatické koncentrácie kyseliny močovej - t.j. hyperurikémia. Tá nastáva pri nadprodukcii alebo pri zníženom vylučovaní kyseliny močovej.
Príčiny nadprodukcie
- S nadprodukciou syntézy purínov de novo spojené so zvýšenou hladinou kyseliny močovej sa stretávame u niektorých geneticky podmienených defektov purínového metabolizmu, ako je parciálny či kompletný deficit hypoxantín-guanínfosforibosyltransferázy (Lesch-Nyhanov syndróm). Pri ňom je znížená reutilizácia purínových báz, ktoré sú preto vo zvýšenej miere odbúravané na kyselinu močovú.
- Zvýšená tvorba kyseliny močovej sprevádza protinádorovú liečbu (chemoterapiu 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 tiež čokoláda, kakao, káva) vedie k nadprodukcii kyseliny močovej.
- Požívanie alkoholu zvyšuje urikémiu tým, že laktát vznikajúci vo zvýšenej miere inhibuje sekréciu kyseliny močovej obličkami.
Príčiny zníženého vylučovania
Pokles vylučovania kyseliny močovej obličkami sprevádza stavy spojené so znížením glomerulárnej filtrácie a poruchou funkcie tubulov.
Metódy stanovenia kyseliny močovej
Pre stanovenie kyseliny močovej možno využiť oxidačné štiepenie koncentrovanou kyselinou dusičnou. Pri 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).
Väčšina moderných metód na stanovenie koncentrácie kyseliny močovej využíva enzým urikázu, ktorá premieňa kyselinu močovú na alantoín, peroxid vodíka a oxid uhličitý, pričom sa sleduje úbytok kyseliny močovej alebo vznik produktov reakcie.
Vylučovanie kyseliny močovej močom sa dá posúdiť:
- meraním koncentrácie v rannom vzorku moču.
- ako množstvo kyseliny močovej vylúčenej za 24 hodín (analyzuje sa vo vzorke moču odobranej z premiešaného celodenného zberu).
- ako pomer kyselina močová/kreatinín v náhodne odobranom vzorku moču, ktorý nevyžaduje celodenný zber moču.
- vyšetrením klírensu kyseliny močovej. Pomáha rozlíšiť, či príčinou hyperurikémie je metabolická porucha či zmena jej renálneho vylučovania.
- stanovením frakčnej exkrécie kyseliny močovej. Je sumárnou informáciou o transportných dejoch v renálnych tubuloch. Pomocou frakčnej exkrécie kyseliny močovej možno usudzovať na podiel dysfunkcie renálnych tubulárnych buniek na hyperurikémii. Môže byť vyšetrená v náhodne odobranom vzorku moču a krvi, v ktorých vyšetríme koncentráciu kyseliny močovej a kreatinínu.
tags: #metabolizmus #dusikatych #latok #nebielkovinovej #povahy