Motnje ledvične funkcije

Transcript

1 Univerza v Ljubljani december 2005 Medicinska fakulteta Inštitut za patološko fiziologijo Motnje ledvične funkcije Avtorji: Petra Adamič Nina Ana Albreht Vesna Amon Jernej Avsenik Vesna Bančič Tadej Borovšak Rok Dežman Anže Resman Mentorica: prof. dr. Maja Bresjanac, dr. med.

2

3 LEDVIČNE FUNKCIJE: Ledvice imajo izločalno, regulatorno in endokrino funkcijo: o Izločalna funkcija: preko ledvic se organizem znebi odvečnih snovi, ki so lahko produkt metabolizma ali pa jih vnesemo s hrano. Izločijo tudi višek vode, v primeru pomanjkanja pa se izločanje vode zmanjša na mejo, ki še zagotavlja izločanje končnih produktov metabolizma. o Regulatorna funkcija: zagotavljajo konstantno sestavo in volumen ekstracelularne tekočine in s tem nadzirajo pogoje v katerih delujejo celice (elektrolitsko ravnotežje, kislinsko-bazno ravnotežje). o Endokrina funkcija: Izločajo renin (sodeluje v vzdrževanju arterijskega tlaka), eritropoetin (vpliva na eritropoezo) in v primeru daljšega stradanja tudi hormone glukoneogeneze. V ledvicah se izvrši tudi končna hidroksilacija vitamina D (dobimo biološko najbolj aktivno obliko). Okvare ledvic, ki povzročijo motnje teh funkcij, imajo zato učinke tudi v drugih organskih sistemih, kar lahko včasih prepoznamo prej kot samo odpoved ledvic. TESTI IZLOČALNE FUNKCIJE LEDVIC: So vsi testi in postopki, ki jih uporabljamo pri ocenjevanju ledvične funkcije. Z njimi lahko na zdravih preiskovancih (v etično sprejemljivih poskusih) raziskujemo značilnosti normalnega delovanja ledvic. V klinični medicini pa določene teste uporabimo, ko nas zanima, kakšne in kako obsežne so bolezenske spremembe v delovanju ledvic. Z večkratnimi zaporednimi testiranji opazujemo ali/kako bolezen napreduje. Posledica bolezenskih dogajanj na ledvici so spremembe koncentracij snovi v plazmi, ki se odstranjujejo preko ledvic, ali pa prisotnost elementov v urinu, ki se običajno ne izločajo z urinom (eritrociti, proteini ). PRESTACIONARNO IN STACIONARNO STANJE Vrednotenje ledvične funkcije s testi izločanja določenih snovi, je odvisno od tega, ali je organizem za dano snov v stacionarnem ali prestacionarnem stanju. Ko za vrednotenje ledvične funkcije uporabljamo izračune očistkov (klirensov) za eksogene snovi, je pomembno, da se vzpostavi stacionarno stanje, preden pričnemo z meritvami. PRESTACIONARNO STANJE Ko v telo v enkratnem odmerku intravensko vnesemo eksogeno snov X, ki se ne presnavlja, se ta enakomerno porazdeli po telesnih tekočinah (govorimo o volumnu distribucije Vd). Če se ta snov X izloča z urinom, bo njena plazemska koncentracija (Px) padala eksponentno s časom; gre za proces prvega reda. Hitrost padanja Px je podana s časovno konstanto (τ) oz. z razpolovnim časom (t1/2) izločanja, ki je odvisen od Vd in klirensa (Cx): τ = t1/2/ln2 = t1/2/0,693 = Vd/Cx Manjša ko je časovna konstanta (manjši Vd in večji klirens), hitreje pada Px.

4 STACIONARNO STANJE V stacionarnem stanju sta si dotok in odtok snovi X enaka, zato se koncentracija snovi X ne spreminja s časom. Lahko rečemo, da je izločanje snovi x v času enako obremenitvi s snovjo x. KLIRENS Ledvični klirens za snov X (Cx), je navidezna količina plazme na časovno enoto, ki se z izločanjem preko ledvic popolnoma očisti snovi X. Če snov X v ledvici ne nastaja in se ne razgrajuje, potem velja, da je količina te snovi, ki vstopi v glomerul preko ledvične arterije, enaka tisti, ki se izloči z urinom in izstopi z ledvično veno. Enota za klirens je ml/min. Očisti se le majhen delež plazme, ki gre skozi ledvici - filtrira se namreč le določen delež plazme (frakcija filtracije, FF = GF/RPF) in še ta se v večini reabsorbira iz tubula, zato lahko majhno razliko med arterijskim in venskim pretokom plazme zanemarimo. RPF V& ( U V& ( U ax a V& ( U P x x x = RPF v = RPF ( P = RPF ax ( P ' P ) ax & P = RPF $ 1 ' % P ' RPF ( P vx ax vx #! = C " x vx GF: glomerulna filtracija (ml/min) RPF (PPL): renal plasma flow (pretok plazme) (ml/min) V: tok seča (ml/min) Ux: koncentracija snovi X v seču (mmol/l) Pax, Pvx: arterijska in venska plazemska koncentracija snovi X Če se plazma popolnoma očisti snovi X, je klirens enak pretoku plazme-rpf. Ocena delovanja ledvic Za oceno delovanja ledvic si pomagamo predvsem z dvema (oz. tremi) klirensi - klirensom INULINA (KREATININA) in PARAAMINOHIPURNE KISLINE. Da pa bi razumeli način, s katerim dobimo določene rezultate, si najprej poglejmo izločanje snovi iz ledvic splošno. Splošno Snovi se v ledvicah najprej filtrirajo (vse snovi, ki lahko prehajajo prostore med podociti in prek bazalne membrane). V tubulu pa se določene snovi REABSORBIRAJO (glu, aminokisline) ali pa se še dodatno aktivno SECERNIRAJO v lumen tubula (PAH, penicilin). Snovi, ki ostanejo v tubulu, se končno prek zbiralc izločijo v ledvični meh. Poglejmo si še princip delovanja aktivnih transportov v tubulu. Pri teh dveh procesih sodelujejo prenašalci v stenah tubula, ki pa so sposobni prek stene prenesti le določeno količino snovi v časovni enoti (največja količina snovi, ki se lahko prenese v časovni enoti, se imenuje tubulni maksimum; enota zanj je mmol/min ali mg/min).

5 Zakaj se pojavi Tmax in kaj pomeni? Pri velikem tubulnem bremenu (reabsorpcija) ali pri visokih koncentracijah snovi v plazmi (sekrecija) se prenašalci zasitijo, zato se začne določen delež snovi ali izločati v urinu ali pa se poveča njena koncentracija v plazmi (v venski krvi). (Grafičen prikaz pa sledi pri posameznih primerih.) Oboroženi z osnovami si poglejmo različne klirense. Klirens inulina - C in (kreatinina - C kr ) Inulin se v ledvicah izloča le s FILTRACIJO in se ne reabsorbira niti se ne secernira v tubulu. Zato je količina inulina, ki se v ledvicah filtrira, enaka tisti, ki se izloči z urinom. Če to zapišemo matematično, dobimo: &! V& in U P in! GF = Uin! VU " GF = = Pin U kar je formula za klirens inulina, s pomočjo katere lahko ocenimo glomerulno filtracijo. Kreatinin pa je endogena substanca, ki nastaja kot stranski produkt v mišicah in ima relativno stalno koncentracijo v krvi. Podobno kot inulin se večinoma iz telesa izloča le s filtracijo, v manjši meri pa se aktivno secernira v tubul, zato je pri vrednotenju GF, ki je bila določena z klirensom kreatinina, potrebna določena mera previdnosti. Klirens paraaminohipurne kisline C PAH PAH se izloča z filtracijo in nato še aktivno s sekrecijo v tubul. Pri plazemskih koncentracijah PAH do 12mg/100ml je ekstrakcija približno 90% (pri teh koncentracijah sekrecija v tubulu še ne doseže maksimuma, ki znaša približno 80mg/min). Pri višjih koncentracijah pa je ekstrakcija PAH manjša zaradi v uvodu omenjenih principov tubulnega transporta. Torej lahko zaključimo, da nam klirens PAH v koncentracijskem območju 0-12mg/100ml lahko služi kot približek pretoka plazme skozi ledvice, ki ga izračunamo po formuli U RPF = P PAH PAH! V&! E U PAH. Poglejmo si še graf 1, na katerem so grafično prikazani GF, ekskrecija in tubulni maksimum za PAH. Nestandardno je na graf še nanešena koncentracija PAH v ledvični veni. C in

6 Klirens glukoze - C glu Glukoza pa je ena tistih snovi, ki se v ledvicah filtrirajo, nato pa se v tubulu aktivno reabsorbirajo. Normalno se vsa glukoza iz tubulne tekočine reabsorbira nazaj v kri, zato je njen klirens 0 (ker je njena koncntracija v urinu enaka 0). Se pa glukoza pojavi v urinu, kadar je presežen tubulni maksimum za glukozo (le-ta znaša 375mg/min oz. če približno preračunamo v nam domače enote to pomeni, da mora biti ob normalni GF koncentracija glukoze v plazmi 16mmol/l). Tudi tu imamo grafično predstavitev GF, ekskrecija in tubulnega maksimuma za glu. Prav tako kot za izločanje PAH tudi za reabsorbcijo glukoze velja, da pri določeni koncentraciji glukoze v plazmi doseže tubulni maksimum oz. ko presežemo tubulni maksimum, se glukoza pojavi v urinu. Tudi na grafu 2 so predstavljeni GF, ekskrecija in tubulni maksimum za glu. OPREDELITEV KONCENTRACIJSKE IN DILUCIJSKE SPOSOBNOSTI LEDVIC Ledvice uravnavajo oz. vzdržujejo volumen in osmolarnost telesnih tekočin, zato je izločanje vode skozi ledvice strogo uravnavano. Normalna osmolarnost urina variira med 50 in 1200 mosm/l, volumen urina pa med 18L/dan in 0,5L/dan. Ko je vnos vode majhen oz. je izguba povečana, ledvice zadržujejo (varčujejo) vodo tako, da proizvedejo majhen volumen urina, ki je hiperosmozen glede na plazmo (normalna osmolarnost plazme je mosm/l). Ko je vnos vode velik pa nastaja velika količina hipoosmotskega urina. Pomembno vlogo pri regulaciji volumna in osmolarnosti urina ima ADH oz. vazopresin. Ko osmolarnost telesnih tekočin naraste, se iz nevrohipofize izloči več ADH. Ta poveča permeabilnost distalnih tubulov in zbiralc za vodo. Tako se reabsorbira več vode in izloči se majhna količina koncentriranega urina (antidiureza). Ko pa je koncentracija ADH v plazmi majhna, se izločajo velike količine diluiranega urina (vodna diureza).

7 Osmolarni klirens Osmolarni klirens je tisti volumen plazme, ki vsebuje enako količino topljencev, kot se je izloči z urinom v eni minuti (je klirens osmozno aktivnih delcev). C osm U = P osm osm! V& V telo vnašamo topljence s hrano, nastajajo pa tudi pri metabolizmu. Te topljence je potrebno izločiti. Tisti, ki nastanejo v metabolizmu, predstavljajo obligatorni prispevek k izločanju topljencev (300 mosm/l), topljenci, ki jih vnesemo s hrano, pa se izločijo kot fakultativni prispevek (300 mosm/l). Pri normalni presnovi se na dan izloči 450 mosmolov. Klirens proste vode O klirensu proste vode govorimo, kadar ledvice izločajo urin, katerega koncentracija se razlikuje od koncentracije plazme. Pove nam ali ledvice urin koncentrirajo ali diluirajo glede na plazmo. C H2O = V - C osm C H2O > 0, če je V > C osm. Urin je diluiran glede na plazmo C H2O < 0, če je V < C osm. Urin je koncentriran glede na plazmo Celoten pretok urina je torej razdeljen na dve komponenti: en del vsebuje vse topljence in ima enako osmolarnost kot plazma (U osm = P osm ); to je C osm, drugi del je le voda brez topljencev; to je C H2O V = C H2O + C osm Kadarkoli je osmolarnost urina večja od osmolarnosti plazme, je C H2O negativen in ga imenujemo transport proste vode. Z njim merimo količino proste vode, ki jo ledvice reabsorbirajo v eni minuti in je grobo merilo za koncentracijsko sposobnost ledvic. Ko pa je urin diluiran, je U osm < P osm, in C H2O je pozitiven. Biokemijski pregled seča in krvi: Okvare ledvic se odražajo v spremenjeni sestavi krvi in seča. Sestava seča: Pri pregledu seča se opazuje naslednje potencialne sestavine: Glukoza: fiziološko ni prisotna v seču, saj se je 96% reabsorbira v proksimalnem tubulu preko Na+/Glu simporta, ostalih 4% pa v Henlejevi zanki. Če je koncentracija glukoze v plazmi večja od 12mmol/l, se glukoza začne izločati s sečom (glukozuria). Beljakovine: normalno niso prisotne, ker se ne filtrirajo. Filtirajo se le zelo majhni proteini (npr. albumin). Ti proteini se v proksimalnem tubulu reabsorbirajo z endocitozo. V celicah se razgradijo do amnokislin, ki se izločijo v kri. Če je plazemska koncentracija albumina večja od 45g/l se albumin pojavi v urinu. Kri: normalno ni prisotna v urinu. ph (koncentracija protonov): ph je med 4 in 8, najpogosteje med 5 in 6.

8 Biokemijska analiza krvi: Za oceno funkcije ledvic merimo plazemske koncentracije uree, kreatinina in elektrolitov, predvsem natrija in kalija. Kreatinin Kreatinin (nastane z neencimskim razpadom kreatin-fosfata) se stalno sprošča iz mišic, približno 1 mg/min. Njegova plazemska koncentracija je stalna, približno 1,1mmol/l. Metabolizem in prehrana na koncentracijo ne vplivata veliko. V ledvici se kreatinin filtrira, če pa ga je v plazmi veliko, se še dodatno secernira v proksimalnem tubulu. Klirens kreatinina je v praksi merilo za GF. Vrednosti: normalna serumska koncentracija: µmol/l dnevno izločanje: mg/dan/kg telesne teže Do povišanih vrednosti plazemskega kreatinina, ki niso posledica primarnega zmanjšanja GF, lahko pride pri miopatijah. Sečnina (urea): Sečnina je produkt razgradnje beljakovin. Normalna plazemska koncentracija je 9 mmol/l. Zvišana koncentracija sečnine (več kot 35mmol/ml) lahko nakazuje na poškodbo ledvic. Drugi vzroki za povišano plazemsko koncentracijo sečnine so: prekomerna beljakovinska prehrana, krvavitev v črevesju itd. Delež izločene uree je odvisen tudi od pretoka urina (večji pretok večji delež izločene uree). Zaradi naštetih lastnosti je urea manj primerna za oceno glomerulne filtracije. Plazemska koncentracija sečnine je lahko tudi znižana. To stanje ni povezano z ledvicami in je lahko posledica okvare jeter, slabe prehranjenosti, alkoholizma, nosečnosti, Literatura: o o o o Guyton et al: TEXTBOOK OF MEDICAL PHYSIOLOGY, 9th edition, W. B. Saunders Company, 1996; str Berne R. M., Levy M. N.: PRINCIPLES OF PHYSIOLOGY,3rd edition, Mosby, 2000; str Braunwald et al: Harrison's PRINCIPLES OF INTERNAL MEDICINE, 15th edition, McGraw Hill medical publishing division, 2001; str Inštitut za patofiziologijo: IZBRANA POGLAVJA IZ PATOLOŠKE FIZIOLOGIJE, 9. izdaja, Univerza v Ljubljani, Medicinska fakulteta, Inštitut za patološko fiziologijo, 2001; Kordaš, KRONIČNA INSUFICIENCA LEDVIC; str