Organisma filtrs — nieres

Nieru svarīgākā funkcija ir šķidruma tilpuma un sastāva regulācija. Šī funkcija tiek pildīta divējādi: filtrējot asins plazmu (120 ml/min., 170 l/diennaktī) nieru kamoliņos un selektīvi reabsorbējot organismam nepieciešamās vielas un šķidrumu. Katra niere satur ~1 miljonu funkcionālo vienību — nefronu. Katrs nefrons satur glomerulu jeb nieres kamoliņu (tajā notiek plazmas filtrācija), proksimālo izlocīto kanāliņu, Henles cilpu, distālo izlocīto kanāliņu un savācējkanāliņu, kuros reabsorbējas un sekretējas vielas. [1] Nieres kamoliņš ir ietverts Boumena kapsulā (1. attēls). [2]

Svarīgākās nieru funkcijas

• Reabsorbējot un izvadot sāli (nātrija hlorīdu) un ūdeni, nieres regulē ekstracelulārā šķidruma daudzumu un elektrolītu līdzsvaru organismā.
• Ar specifiskajiem ūdens kanāliem nieru savācējkanāliņos tiek regulēta plazmas osmolaritāte un ekstracelulārā šķidruma daudzums. Ūdens kanāliem atveroties, tiek izdalīts koncentrēts urīns (notiek ūdens reabsorbcija), bet, ūdens kanāliem aizveroties, izdalās vāji koncentrēts (atšķaidīts) urīns.
• Nieres atbild arī par vielmaiņas galaproduktu izvadīšanu no organisma: tās izvada, piemēram, urīnvielu jeb urea (olbaltumvielu un aminoskābju degradācijas galaproduktu), kreatinīnu (slāpekļa vielmaiņas produktu, kas muskuļos veidojas no kreatīna), bilirubīnu (rodas, noārdoties hemoglobīnam), urīnskābi (nukleīnskābju katabolisma galaproduktu), organismam svešas struktūras (piemēram, medikamentus).
• Nieres producē eritropoetīnu un renīnu. Eritropoetīns stimulē eritrocītu produkciju kaulu smadzenēs, bet renīns angiotensinogēnu konvertē angiotensīnā I, kas tālāk ar angiotensīnu konvertējošā enzīma palīdzību tiek konvertēts angiotensīnā II. Renīna—angiotensīna sistēma ir nozīmīga šķidruma—elektrolītu homeostāzē un asinsspiediena regulācijā.
• Nieru kanāliņos notiek 25–OH–D3 hidroksilācija: veidojas kalcitriols (1,25–(OH)2–D3 jeb D vitamīna aktīvā forma), kas ir svarīgs kalcija homeostāzē.
• Badošanās apstākļos nieres glikoneoģenēzes rezultātā var veidot glikozi.
• Nieru proksimālo kanāliņu šūnas spēj ražot amonjaku no glutamīna, kas ir svarīgs skābju—bāzu līdzsvarā. Amonjakam saistoties ar ūdeņraža joniem, veidojas amonijs (NH4+), kas izdalās ar urīnu. Šīs reakcijas rezultātā veidojas HCO3, kas reabsorbējas asins plazmā. [2]

Plazmas filtrācija notiek nieru kamoliņos, kas ir kapilāru sistēma. Kapilāri sastāv no fenestrēta endotēlija un bazālās membrānas (BM), kas novērš asins šūnu, proteīnu un makromolekulu fil-trāciju glomerulārajā ultrafiltrātā. No ārpuses glomerulu BM sedz epitēlijšūnas jeb podocīti. Šīs šūnas, kam raksturīgi savdabīgi izaugumi, darbojas kā filtrācijas barjera. Tā kā BM un podocīti ir negatīvi lādēti, lielākā daļa proteīnu, kas arī ir negatīvi lādēti, nevar šķērsot filtrācijas barjeru. BM var brīvi šķērsot proteīni ≤ 20 kilodaltoniem (kDa), bet proteīni, kas ir albumīna lielumā (67 kDa) vai lielāki, BM spēj šķērsot vienīgi gadījumos, ja ir podocītu bojājums. Glomerulu centrālajā daļā atrodas mezangiālās šūnas. Tās ir līdzīgas asinsvadu gludo muskuļu šūnām (spēj kontrahēties). [1; 2] Ūdens, jonu un organisku vielu reabsorbcija notiek proksimālajā izlocītajā kanāliņā. Henles cilpas lejupejošajā daļā reabsorbējas ūdens, bet augšupejošajā daļā — nātrijs un hlorīdi. Distālajā izlocītajā kanāliņā hormonu ietekmē var reabsorbēties nātrija un kalcija joni; šeit var sekretēties arī medikamenti, toksīni, skābes un citi joni. Savācējkanāliņā var reabsorbēties ūdens, sekretēties vai reabsorbēties nātrija, kālija, hidrogēna un bikarbonāta joni. [4] Šīs trīs svarīgās nefrona funkcijas — glomerulu filtrācija, tubulārā reabsorbcija un sekrēcija — ir nepieciešamas urīna veidošanai (2. attēls).

Glomerulu filtrācijas ātrums

Lai precizētu nieru mazspējas pakāpi, svarīgākais ir noteikt glomerulu filtrācijas ātrumu. Glomerulu filtrācijas ātruma noteikšanas metodes (1. tabula) iedala divās grupās:

• izmērītais GFĀ — nosaka pēc eksogēnu (inulīns, joheksols, DTPA (dietilēntriamīnpentaetiķskābe), EDTA (etilēndiamīntetraacetāts)) vai endogēnu (kreatinīna) vielu klīrensa. Klīrenss — plazmas tilpums (ml), kas noteiktā periodā (minūtēs) atbrīvojas no kādas vielas;
• aprēķinātais GFĀ — izmantojot kādu marķieri (kreatinīns, cistatīns C), ar matemātisku formulu (Kokrofta—Golta formulu, MDRD formulu, CKD—EPI formulu) nosaka GFĀ. [7]

  

Eksogēnu vielu klīrenss

Metodes būtība — pacienta asinīs tiek ievadīta viela (inulīns, DTPA, EDTA), kas brīvi filtrējas kamoliņā, nav reabsorbējama vai sekretēta tubuļos un nav modificējama pēc filtrācijas, un pēc zināma laika tiek noteikta šīs vielas koncentrācija serumā un/vai urīnā (jāmēra arī izdalītā urīna daudzums). Ja aprēķinos izmanto tikai kādas vielas (joheksola, radioizotopu) mazināšanās ātrumu plazmā, tad to sauc par plazmas klīrensu, kas arī atspoguļo GFĀ. [7; 9; 10]

Zelta standarts GFĀ noteikšanā ir inulīna klīrenss. Inulīns ir fruktozes polimērs, kas atrodams cigoriņos un Jeruzalemes artišokos un netiek sintezēts cilvēka organismā. Šo metodi izmanto galvenokārt pētījumos. [7]

Nieru scintigrāfijas izmantošana DTPA un EDTA klīrensa noteikšanā ļauj precizēt katras nieres funkcionālo stāvokli atsevišķi. [8]

Kreatinīna klīrenss

Metodes būtība — tiek noteikta kreatinīna koncentrācija pacienta serumā un urīna paraugā, kas ir savākts diennakts laikā. Pēc kreatinīna koncentrācijas, urīna tilpuma un izmeklējuma ilguma tiek aprēķināts klīrenss (standartizējot pēc ķermeņa virsmas laukuma). Kreatinīna klīrenss = (U kreat / S kreat) × V ml/min., kur V ir urīna plūsma ml/min. [7]

Jāņem vērā, ka kreatinīna kinētiku var ietekmēt dažādi faktori (bez glomerulu filtrācijas). Kreatinīna produkcija var atšķirties dažādiem cilvēkiem un pat vienam cilvēkam dažādos laika posmos. Diennakts laikā veselam cilvēkam kreatinīna līmenis var svārstīties par 8 %. Indivīdiem ar samazinātu muskuļu masu (amputācija, malnutrīcija, muskuļu atrofija) vai ar specifisku diētu (veģetāra diēta) kreatinīna līmenis var būt pazemināts neatkarīgi no glomerulu filtrācijas. Kreatinīna pieaugumu var veicināt nesena maltīte ar lielu gaļas daudzumu vai kreatīna piedevu lietošana, liela fiziska slodze (kā muskuļu bojājuma rezultāts) vai fenofibrātu lietošana. [6] Tubulāra kreatinīna sekrēcija veseliem cilvēkiem nepārsniedz 10—15 %, taču pacientiem ar hroniskas nieru slimības (HNS) III b—V stadiju var pārsniegt pat 40—50 %. Pacientiem ar nefrotisku sindromu arī raksturīga palielināta tubulāra kreatinīna sekrēcija. Turklāt, progresējot HNS, pieaug arī sekrēcija caur kuņģa—zarnu traktu. Šajos gadījumos GFĀ var kļūdaini vērtēt kā normālu vai augstāku nekā ar eksogēnu vielu klīrensu noteikto. Tādas zāles kā trimetoprims un cimetidīns mazina kreatinīna sekrēciju, paaugstinot kreatinīna līmeni plazmā. [6; 7] Jāņem vērā, ka ir vielas, kas var ietekmēt laboratorisku kreatinīna noteikšanas procesu, tādā veidā kreatinīna līmenis var būt nepatiesi paaugstināts. Kolorimetriska prove var uztvert citas vielas kā kreatinīnu, piemēram, acetoacetātu diabētiskas ketoacidozes gadījumā vai bilirubīnu. Līdzīgu efektu izraisa arī tādas zāles kā cefoksitīns, flutikazons. [7; 8]

Pēc formulām aprēķinātais GFĀ

Biežāk lietotās formulas GFĀ aprēķināšanai ir Kokrofta—Golta formula, MDRD formula un CKD—EPI formula, kur tiek ņemti vērā dažādi parametri (2. tabula).

Kokrofta—Golta formula

Kokrofta—Golta formula (3. tabula) ļauj aprēķināt GFĀ pacientiem ar stabilu nieru funkciju, izmantojot kreatinīna līmeni serumā. Šajā formulā ņemts vērā, ka kreatinīna produkcija mazinās vecākiem pacientiem un ir lielāka pacientiem ar lielāku svaru.  Taču formulas izveidošanas laikā adipozitāte bija retāka, mūsdienās lielāks svars biežāk ir pacientiem ar lielāku tauku, nevis muskuļu masu. Turklāt šī formula nav koriģēta pēc ķermeņa virsmas laukuma. Pēc pētījumu datiem, izmantojot šo formu, GFĀ tiek pārvērtēts par 10—40 %, salīdzinot ar izmērītu GFĀ. [6]

MDRD formula

Pētījuma Modification of Diet in Renal Disease (MDRD) rezultāti tika izmantoti MDRD formulas izveidošanā. Šajā pētījumā piedalījās 18—70 gadus veci pacienti ar GFĀ < 60 ml/min./1,73 m2. Sākotnēji formulā bija iekļauti tādi rādītāji kā albumīns un urīnviela, taču 2000. gadā tā tika vienkāršota (4. tabula).

Pētījumos pierādīts, ka MDRD un Kokrofta—Golta formulas nav precīzas pacientiem ar adipozitāti un ar normālu (vai tuvu normālai) nieru funkciju. [6; 9]

CKD—EPI formula

Pēc pētījuma Chronic Kidney Disease Epidemiology Collaboration datiem izstrādāta CKD—EPI formula (5. tabula). CKD—EPI formula ir precīzāka pacientiem ar normālu vai nedaudz samazinātu nieru funkciju (> 60 ml/min./1,73m2), sadalot pacientus apakšgrupās pēc dzimuma, rases, diabēta, transplantācijas statusa, kā arī vecākiem pacientiem un pacientiem ar lielāku ķermeņa masas indeksu. [6]

Švarca formula

Bērnu praksē izmanto Švarca formulu: aGFĀ = K × augums (cm)/kreatinīns (mg/dl), K ir 0,55 (1—12 gadus veciem bērniem). [7]

Neprecizitātes GFĀ noteikšanā

Situācijās, kad mainās kreatinīna produkcija, visas iepriekšminētās formulas var būt neprecīzas (skatīt sadaļu par kreatinīna klīrensu), tad jāizmanto šādas metodes: cistatīna C klīrenss, pēc kreatinīna—cistatīna aprēķināts GFĀ, eksogēnu vielu klīrenss. [9]

Cistatīns C

Cistatīns C ir mazas molekulārās masas proteīns, cisteīna proteāzes inhibitors, ko producē visas kodolu saturošās šūnas. Tas tiek filtrēts glomerulos un netiek reabsorbēts, taču ir metabolizēts tubuļos, kas neļauj izmantot tiešu cistatīna C klīrensu. Šo metodi iesaka kā apstiprinošu testu pacientiem ar aGFĀ 40—60 ml/min./1,73m2 bez citām nieru slimību pazīmēm (piemēram, albuminūrija vai radioloģiskas izmaiņas), pacientiem ar izmaiņām kreatinīna izdalē, kā arī potenciāla nieres donora izvērtējumā. Līdzīgi cistatīna C un kreatinīna kombinācija GFĀ aprēķināšanā ir precīzāka dažām pacientu grupām (nestandarta muskuļu masa, bērni, aknu ciroze, nopietnas hroniskas slimības, pacienti ar amputāciju, nestandarta diēta), to var izmanto kā apstiprinošu metodi HNS diagnostikā. Tā kā steroīdu lietošana ietekmē cistatīna C līmeni, šo vielu nevar izmantot pacientiem pēc nieres transplantācijas. Cistatīna C līmeni var ietekmēt arī smēķēšana, liekais svars, paaugstināts CRO līmenis un izmainīta vairogdziedzera funkcija. [6; 7; 8]

Papildu metožu nepieciešamība

Situācijas, kad aprēķini pēc formulas (aprēķinātais GFĀ) var būt nekorekti un ir nepieciešamas apstiprinošas metodes: [9; 10]

• nestandarta ķermeņa izmēri (pacienti pēc ekstremitāšu amputācijas, kultūristi),
• izteikta kaheksija vai adipozitāte (ĶMI < 15 vai > 40 kg/m2),
• grūtniecība,
• balsta—kustību aparāta sistēmas slimības (muskuļu distrofijas),
• paraplēģijas un kvadriplēģijas,
• ātri progresējošs nieru bojājums,
• nepieciešamība izrakstīt toksiskus preparātus, kas izdalās caur nierēm (piemēram, ķīmijterapijas laikā, lai aprēķinātu nekaitīgu devu),
• veģetārieši,
• slimnieki ar transplantātu,
• potenciāli donori.

Nieru funkciju traucējumu iemesli

Pacienti ar nieru darbības traucējumiem var būt asimptomātiski. Izmaiņas visbiežāk konstatē, kad nosaka kreatinīna līmeni serumā, veic urīna analīzi vai izmaiņas nierēs konstatē ar vizualizācijas metodēm. Visiem pacientiem, kam konstatē nieru darbības traucējumus, iemesla precizēšanai jāveic: detalizēta anamnēzes datu noskaidrošana un fizikāla izmeklēšana, urīna analīze ar urīna sedimenta mikroskopēšanu, jāprecizē nieru funkcija, nosakot glomerulu fil-trācijas ātrumu, radioloģiska vizualizācija, seroloģiskā izmeklēšana, indikāciju gadījumā — nieru biopsija. [11]

Biežākie ekstrarenālie simptomi, kas liecina par nieru funkcijas traucējumiem, ir tūskas, arteriāla hipertensija, anēmija, urēmijas simptomi (piemēram, slikta dūša, vemšana, neiroloģiski traucējumi) un izmaiņas urīna daudzumā. Svarīgi precizēt, vai nieru funkciju izmaiņas ir akūtas vai hroniskas.

Akūtas nieru funkciju pasliktināšanās gadījumā kreatinīna līmeņa paaugstināšanos serumā, izdalītā urīna daudzuma samazināšanos un/vai izmaiņas urīna analīzēs novēro pāris stundās vai dienās. Hroniskas nieru slimības gadījumā strukturālas un/vai funkcionālas izmaiņas ir ilgāk par trīs mēnešiem.

Izmaiņas urīna analīzē var norādīt par glomerulu tubulointersticiāliem un arī sistēmslimību radītiem bojājumiem nierēs (6. tabula). [11]

Nieru funkcija noteikti jānosaka:

• visiem pacientiem ar nieru slimību anamnēzē, lai izvērtētu nieru mazspējas progresēšanu,
• pacientiem ar sistēmslimībām, kas var ietekmēt arī nieru darbību (piemēram, diabēta vai sistēmas sarkanās vilkēdes pacientiem),
• slimniekiem ar jebkuru citu akūtu slimību,
• pirms operācijām,
• pirms izmeklējumiem ar kontrastvielu,
• pacientam ārstēšanā izrakstot medikamentus, kuru metabolisms atkarīgs no nieru funkcijas.

Dažādas tehnoloģijas (piemēram, lietotnes mobilajos tālruņos) ļauj mums ātri precizēt pacienta nieru funkciju, zinot tikai dažus parametrus: vecumu, dzimumu, rasi un kreatinīna līmeni serumā.

KOPSAVILKUMS

• Trīs svarīgās nefrona funkcijas, kas nepieciešamas urīna veidošanai: glomerulu filtrācija, tubulārā reabsorbcija un sekrēcija.
• Lai precizētu nieru mazspējas pakāpi, svarīgākais ir noteikt glomerulu filtrācijas ātrumu. Tā noteikšanas metodes iedala izmērītā un aprēķinātā GFĀ.
• Izmērīto GFĀ nosaka pēc eksogēnu (inulīns, joheksols, DTPA, EDTA) vai endogēnu (kreatinīna) vielu klīrensa.
• Aprēķināto GFĀ nosaka ar matemātisku formulu (Kokrofta—Golta formulu, MDRD formulu, CKD—EPI formulu), izmantojot kādu marķieri (kreatinīnu, cistatīnu C).
• Izmaiņas urīna analīzē var norādīt uz glomerulu tubulointersticiāliem un arī sistēmslimību radītiem bojājumiem nierēs.