臨床生物化學/腎功能試驗

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臨床生物化學目錄

㈠腎小球濾過功能檢查

腎「清除」率是1928年Van Slyke制定的，表示腎臟在單位時間內（每分鐘）將多少亳升血漿中的某物質清除出去。清除率對於了解腎臟各部位的功能很有幫助。以公式表示如下：

C=UV/P

C－清除率（ml/min）

V－每分鐘尿量（ml/min）

U－尿中測定物質的濃度（mmol/L）

P-血中測定物質的濃度（mmol/L）

由於此公式計算得到的清除值是被測者個體的結果，但個體大小、高矮、胖瘦、年齡等差異很大，必須標準化，以標準的體表面積1.78m2校正。A代表個體的體表面積。

校正後的清除值　C=UV/P×1.73／A

體表面積的計算：

logA(m2)＝0.425log［體重kg］＋0.725log［身高cm］－2.144

利用清除率分別測定腎小球濾過率、腎血流量、腎小管對各物質的重吸收和分泌作用（表11-1）。

血漿中所含某一物質小部分經腎小球濾過，不被腎小管重吸收，而且血中剩餘部分又可全部由腎小管分泌，使這一物質通過腎後幾乎全部排出，那麼它的清除率既代表腎血漿流量（RPF），又可反映腎小管的分泌功能，如對氨基馬尿酸、碘銳特、酚紅和青黴素等。

若另一物質能全部經腎小球濾過，腎小管對其不吸收、不排泄，則其清除率可反映腎小球的濾過率（glomerular filtration rate，GFR），如菊粉、肌酐等。

某物質經腎小球濾過後，完全被腎小管重吸收，其清除值等於0，例如葡萄糖。在血漿濃度接近腎糖閾時，利用清除值公式，可計算出濾液中被重吸收的葡萄糖量即腎小管葡萄糖最大重吸收量（TMG），用以反映近端腎小管的重吸收功能。

表11-1　腎清除試驗及其臨床意義

腎臟對物質的清除方式	物　質	清除值臨床意義
從腎小球濾過，腎小管對它即不重吸收又不分泌	肌酐、菊粉甘露醇、硫代硫酸鈉	反映腎小球濾過功能
小部分從腎小球濾過大部分從腎小管分泌	對氨基馬尿酸酚紅、青黴素	反映腎小管分泌功能代表腎血流量

經腎小球濾過後，相當一部分被腎小管重吸收	尿酸	尿量多少影響重吸收，尿量減少，尿素重吸收增加，消除值變異較大，不是理想的腎功能試驗
經腎小球濾過後，在近曲小管幾乎完全被重吸收，遠曲小管可以被分泌	鉀離子	清除值無意義
經腎小球濾過後大部分被腎小管重吸收	各種電解質胺基酸	清除值很低，C＜10ml/min
經腎小球濾過後完全被腎小管重吸收	葡萄糖	清除值為0

⒈腎小球濾過率

⑴菊粉清除率測定：菊粉（inulin）是一種植物多糖，相對分子量為5200左右，完全由腎小球濾過，不被腎小管重吸收或分泌，是理想的測定GFR的物質，其清除率（125ml/min）可準確反映腎小球濾過率。其它類似的物質有肌酐、甘露醇、硫代硫酸鈉和51Cr-EDTA等，在這些物質中菊粉最為適合，但菊粉是外源性物質，測定方法麻煩。臨床上多測定內生肌酐清除率，它具有測定方法簡單的優點。

⑵內生肌酐清除率（Ccr）：人體肌肉以每分鐘1mg速度將肌酐排入血中，血漿肌酐濃度比較穩定，受外界因素如蛋白質的攝入等影響較小。從腎小球濾過後，不被腎小管重吸收和分泌，只要同時測定血和尿中肌酐濃度，並記錄每分鐘尿量就可計算出內生肌酐清除率。

每分鐘肌酐清除率：

參考值：根據體表面積校正後，範圍為80-120ml/min/1.73m2。

在嚴格控制條件下，尿中肌酐排泄量相當穩定，故可將24小時法改用4小時法測定Ccr。

測定內生肌酐清除率來估計腎小球濾過率從理論上說不如菊粉，因為當血中肌酐明顯增高時，可有一小部分肌酐由腎小管分泌到尿中。此時測出的肌酐清除率高於實際的腎小球濾過率。又由於血漿中肌酐濃度較低，常用的鹼性苦味酸試劑顯色法（Jaffe反應）有其它干擾因素存在，常使血漿測定值偏高，而使清除值低於菊粉清除值。

腎小球病變時，一部分腎小球破壞，濾過面積減少，腎小球濾過率可明顯下降，但由於腎臟有強大的貯備能力，餘下的腎單位仍能排出日常機體所產生的尿素和肌酐等代謝產物，血漿中這些物質濃度變化不大。如圖11-2說明腎小球濾過率與血中尿素、肌酐濃度變化間的關係。

腎小球濾過率與血肌酐、尿素濃度的關係

圖11-2　腎小球濾過率與血肌酐、尿素濃度的關係

從圖11-2可見，只有當腎小球濾過率下降到正常的50％以下時，血漿中尿素及肌酐濃度才出現增高，當肌酐高達618.8-707.2μmol/L時，腎小球濾過率已明顯下降到僅及正常的10％。說明測定腎小球濾過率比測定血漿尿素和肌酐含量更為靈敏可靠。

⒉血肌酐和尿素濃度測定　血肌酐（serumcreatinine，Scr）和血尿素（bloodureanitrogen，BUN）的濃度取決於機體氮的分解代謝與腎臟的排泄能力。在攝入食物及體內分解代謝比較穩定的情況下，其血濃度取決於腎排泄能力，因此，Scr和BUN濃度在一定程度上可反映腎小球濾過率功能的損害程度，是常用的腎功能指標。

⑴尿素的測定方法可分為兩大類：一類直接法，尿素直接和某試劑作用，測定其產物，最常見的為二乙醯一肟法；另一類是尿素酶法，用尿素酶將尿素變成氨，然後用不同的方法測定氨。

1)尿素酶法（直接法）：尿素酶法利用尿素酶催化尿素水解生成銨鹽，銨鹽可用納氏試劑直接顯色、酚-次氯酸鹽顯色或酶偶聯反應顯色。

尿素測定目前多採用尿素酶偶聯法：用尿素酶分解尿素產生氨，氨在谷氨酸脫氫酶的作用下使NADH氧化為NAD+時，通過340nm吸光度的降低值可計算出尿素含量。

此反應是目前自動生化分析儀上常用的測定原理。此外，尿素酶水解尿素產生氨的速率，也可用電導的方法進行測定，其電導的增加與氨離子濃度有關，反應只需要很短的時間，適用於自動分析儀。

2）酚-次氯酸鹽顯色法：尿素酶水解尿素生成氨和酚及次氯酸鹽，在鹼性環境中作用形成對-醌氯亞胺，亞硝基鐵氰化鈉催化此反應：

對-醌氯亞胺同另一分子的酚作用，形成吲哚酚，它在鹼性溶液中產生藍色的解離型吲哚酚：

此反應敏感，血清用量少（10μl），無需蛋白沉澱，一般用於手工操作測定中。

3)納氏試劑顯色法：尿素經尿素酶作用後生成氨，氨可與納氏試劑（HgI₂.2KI的強鹼溶液）作用，生成棕黃色的碘化雙汞銨。

尿素酶法的優點是反應專一，特異性強，不受尿素類似物的影響，缺點是操作費時，且受體液中氨的影響。

⑵二乙醯一肟法（直接法）：尿素可與二乙醯作用，在強酸加熱的條件下，生成粉紅色的二嗪化合物（Fearom反應），在540nm比色，其顏色強度與尿素含量成正比。二乙醯不穩定，用二乙醯一肟代替，後者遇酸水解成二乙醯。

試劑中加入Fe3+或Cd2+及硫氨脲，可提高靈敏度，增加顯色穩定性，其中Fe3+和Cd2+有氧化作用，還能消除羥胺的干擾作用。提高酸的濃度可增加靈敏度。二乙醯一肟與尿素的反應不是專一的，與瓜氨酸也有顯色。本法靈敏、簡單，產生的顏色穩定，缺點是加熱時有異味釋放，一般臨床已很少使用此方法。

尿素測定用血清或血漿，體液中尿素的濃度常用尿素中含有的氮來表示，稱為尿素氮。如欲換算成尿素，可根據60g 尿素含有28g氮計算，即1g尿素相當於0.467g尿素氮，或是1g尿素氮相當於2.14g尿素。

正常參考值：血清尿素氮為2.8-7.1mmol/L，相當於尿素1.8-6.8mmol/L。

⑶肌酐與鹼性苦味酸試劑反應產生紅色（Jaffe反應），仍是目前常用的測定方法。為提高其準確性現已改為動力學測定法。

1)Jaffe反應法：測定肌酐最常用的方法是尿、血清中的肌酐與苦味酸鹽作用，生成黃紅色的苦味酸肌酐複合物。此法的缺點是特異性不高，維生素C、丙酮酸、丙酮、葡萄糖、乙醯醋酸、果糖、氨基馬尿酸、蛋白質、胍基醋酸醯胺及許多化合物也能與鹼性苦味酸鹽生成紅色。這些不是肌酐而能起反應的物質稱為假肌酐，相當數量的假肌酐存在於紅細胞中，故在測定血液肌酐時用血清和血漿較好。

為去除假肌酐的影響，現在常用速率法來測定血肌酐。速率法亦稱動力學方法，它是根據肌酐與鹼性苦味酸形成複合物的速度與假肌酐不同，且肌酐的反應速度與濃度成正比的原理。如乙醯乙酸在20s內已與鹼性苦味酸反應完成，其他多數干擾物則在80s後才與苦味酸有較快的反應，而20-80s之間主要是肌酐的反應。因此，血清與苦味酸混合後，分別讀取510nm在20s及80s時的吸光度Ao和At，At-Ao除以間隔時間的值與肌酐濃度成正比，借標準液與樣品同樣測定即可求取樣品中的肌酐量。現在速率法逐漸成為常規分析法，因為它不需去蛋白，方法簡單、快速，可自動扣除血清及試劑空白吸光度。

2）酶聯法：肌酐經肌酐水合酶催化生成肌酸，肌酸與肌酸激酶、丙酮酸激酶、乳酸脫氫酶偶聯反應，使NADH變成NAD+，測量在340nm處吸光度的降低，其降低程度與肌酐含量呈正比例，反應式如下：

此法特異性高，標本不需去蛋白，特別適用於自動分析。但工具酶過多、價格昂貴。

正常參考值：血漿肌酐44-133μmol/L。

血尿素濃度除受腎功能影響外，還受到蛋白質分解代謝引起的變化，如高蛋白飲食、胃腸道出血、口服類固醇激素等都可使血尿素濃度增高。而肌酐攝入、生成量恆定，故血肌酐測定較血尿素測定更能準確地反映腎小球功能，但反應較遲鈍。

腎功能不全的代償期可見BUN輕度增高（＞7.0mmol/L），肌酐可不增高或輕度增高；腎功能衰竭失代償期，BUN中度增高（17.9-21.4mmol/L），肌酐也中度增高（442.0μmol/L）；尿毒症時BUN＞21.4mmol/L，為尿毒症診斷指標之一，肌酐可達1.8mmol/L。

⒊血清尿酸（serum uricacid，SUA）尿酸是嘌呤類的終末產物，血尿酸主要從腎臟排出，腎功能減退時SUA增高。尿酸從腎小球濾過後在腎小管中重吸收和分泌，最後排出濾過量的8％，在嚴重衰竭時腎小管分泌大增，可達濾過量的85％被排出，慢性尿毒症時SUA的增高程度不明顯。

尿酸測定方法可分為兩大類：磷鎢酸還原法和尿酸酶法，目前以尿酸酶法為主。

⑴磷鎢酸法：是利用在鹼性環境中尿酸具有還原性，無蛋白血濾液中的尿酸可使磷鎢酸還原生成藍色的鎢藍，可進行比色測定，反應如下：

尿酸＋磷鎢酸→尿囊素＋CO₂+鎢藍

此法的不足之處是特異性不高，顯色褪色速率變化不定，靈敏度低。

⑵尿酸酶法：尿酸酶測定方法可分為三種類型：

1)紫外分光法：尿酸在282-292nm處有特異吸收峰，當其經尿酸酶作用後，產物在此波長範圍無吸收峰，測量酶作用前後吸光度之差，經標準品、測定樣品同時處理，可計算尿酸含量。該法靈敏度高，特異性強，其它物質無干擾，可用血清直接測定，不需沉澱蛋白，易於自動化，具有簡單、快速的優點。

2）酶聯比色法：尿酸經尿酸酶作用生成的H₂O₂，可用偶聯的過氧化物酶（POD）使H₂O₂氧化還原色素原，成為氧化型而顯色，用酚和4-氨基安替比林作生色原。反應如下：

反應生成的紅色醌亞類化合物，在500nm處有最大吸光度，吸光度的增加與樣品中酸含量呈正比，可進行比色測定。此法敏感，反應所產生的顏色比用酚作色素原時產生的顏色強度大4倍，可用血清直接測定。

3)酶聯-紫外分光法：尿酸酶將尿酸氧化時生成的H₂O₂的存在下同乙醇作用生成乙醛，後者被偶聯的醛脫氫酶（ALDH）進一步氧化生成乙酸，伴隨著NAD+變成NADH，在340nm測定由NAD+還原產生的光吸收增加與樣品中尿酸含量成正比。反應式如下：

此反應第一步是特異的，但後面的氧化還原反應易受干擾，因體內有許多脫氫酶反應，亦可氧化內源性底物而伴有NAD+還原生成NADH，導致結果偏高。除以上方法外，固相酶技術的發展使測定更簡單，更易自動化。尿酸酶的固相化有以下幾種類型：①固相尿酸酶與氧電極相聯，測定尿酸氧化時的耗氧量；②固相尿酸酶及過氧化物酶與顯色法結合；③夾心固相酶-熒光法，使產生的H₂O₂與對羥基苯乙酸反應產生熒光，此法具有酶反應的特異性及熒光法的靈敏度。

正常參考值：血尿酸：男性148.7-416.4μmol/L，女性89.2-356.9mol/L．

㈡腎血流量測定

測定對氨基馬尿酸（PAH）清除率或碘銳特清除率均可反映腎血流量．對氨基馬尿酸（PAH）主要由近端小管分泌排出．當血漿中PAH濃度很低時流經腎臟，90％從腎臟清除而排入尿中，即流經腎臟的PAH大部分被清除．PAH清除率相當於流經腎臟的血漿量，稱為有效腎血漿流量（ERPF）。PAH為外源性物質，操作複雜，臨床上多不採用。放射性核素（同位素）腎圖能比較敏感地反映腎的血漿流量，目前臨床上將其列為腎功能的常規檢查。

㈢腎小管功能檢查

腎小管的功能比較多，除了具有強大的再吸收水分與一些物質的能力外，還具有選擇分泌與排泄一些物質的能力。到目前還沒有理想的腎功能試驗適用於臨床。生理研究中的腎小管葡萄糖最高再吸收率（TmG）和對氨基馬尿酸最大排泄率（TmPAH），可較好地代表腎小管再吸收與排泄的功能，但操作麻煩，不適合臨床應用，多以尿液濃縮-稀釋試驗和酚紅排泄試驗作為腎小管的功能試驗。近年來尿中酶的測定和自由水清除值等的測定逐步使腎小管功能試驗簡單、靈敏、快速，更適用於臨床。

⒈近端小管功能檢查酚紅排泄率可作為判斷近端小管排泄功能的粗略指標。酚紅注入體內後，94％由近端小管上皮細胞主動排泄，從尿液排出。由於酚紅排泄試驗受腎血流量及其它腎外因素影響較大，對腎小管功能敏感不高，故目前基本不用。以測定尿β₂-微球蛋白及溶菌酶等估計近端小管功能。

⒉腎濃縮稀釋試驗腎濃縮和稀釋尿液功能主要在遠端小管和集合管進行。在日常或特定飲食條件下觀察病人尿量和尿比重的變化，稱為濃縮稀釋試驗，作為判斷遠端小管功能的指標。（以上二試驗在臨床檢驗中已詳盡敘述，本章略。）

⒊尿滲透壓測定液體的滲透壓是由溶液中溶質的毫摩爾濃度決定的，尿液滲透壓反映尿液中溶質的摩爾數。尿比重和尿滲透壓都能反映尿中溶質的含量，但尿比重易受溶質微粒大小和性質的影響，如蛋白質、葡萄糖等均可使尿比重增高；而尿滲透壓則反映尿中各種溶質微粒的總數目，而與溶質分子相對重量、微粒體積大小無關，因而測定尿滲透壓較測定尿比重更好，更能反映腎濃縮和稀釋能力。

目前多採用尿液冰點下降法測定滲透壓，也可用蒸氣壓滲透壓計演算法測定。溶液的滲透壓增加，使其冰點降低。以純水的冰點0℃為標準，任何溶液的冰點都比純水為低，均為負值。冰點愈低，負值愈大，表明溶液中的滲透濃度越大。1滲量的溶質可使1kg水的冰點下降1.858℃，因此溶質滲透壓等於冰點下降數除以1.858。

滲透壓（Osm/kgH₂O）＝測得溶液冰點下降度（0C）／1.858

測定尿滲透壓（Uosm）的方法有三種：①直接測定尿滲透壓；②測定尿、血漿滲透壓（Posm）的比值；③自由水清除率。

正常尿滲透壓為600-1000 Osm/kg H₂O。

尿滲透壓和血漿滲透壓相比，當尿滲透壓高於血漿滲透壓時，表示尿已濃縮，稱為高滲尿；低於血漿滲透壓表示已稀釋，稱為低滲尿；若與血漿滲透壓相等為等滲尿，反映腎臟濃縮功能嚴重損害。

⒋自由水清除率自由水清除值指單位時間內使尿液達到等滲，而應從尿中減去或加入的純水量。在尿濃縮時，排出的尿量等於滲透尿量減去被總吸收的純水量；在尿稀釋時，排出的尿量等於等滲透尿量加上血漿中清除的純水量。等滲尿量實際上就是滲透性溶質清除率，又稱滲量清除率（Cosm）。它表示單位時間內腎臟能夠將多少血漿中的滲透性溶質清除出去。

Cosm＝Uosm/Posm×V（單位時間尿量）

由於V＝Cosm＋CH₂O，因此CH₂O的計算公式是：

CH₂O＝（l/Uosm/Posm）×V

自由水清除率正值代表腎稀釋能力，負值代表腎臟濃縮能力；若CH₂O等於或接近於0，則表示腎不能濃縮和稀釋尿液，是腎功能嚴重損害的表現。因此，進行尿液濃縮試驗時，自由水清除率的正值變小而接近於0，表示腎稀釋功能受損，正常人常為－25-100ml/h。因在急性腎功能衰竭早期CH₂O趨於0，CH₂O呈現負值大小可反映腎功能恢復的程度，所以此測定對急性腎功能衰竭的早期診斷及病情變化有一定價值。

⒌腎小管對尿液的酸鹼調節功能——H+總排泄量測定正常飲食情況下，每天代謝產生50-100ml非揮發性酸，並從尿液中排出，主要經過腎小管分泌。若這麼多酸都以游離的H+排除，則尿液的pH應小於2，但實際上正常尿液的pH在5-6之間，因此大部分H+是被緩衝後排出的。

腎小管以三種方式排酸：

⑴直接排H+，這部分可用pH計進行測定。

⑵和磷酸根、硫酸根及其它有機化合物結合。如HPO₄3-＋H+→H₂PO₄2-，pH4.5時，尿中磷酸鹽幾乎全部以H₂PO₄2-存在，這部分酸加上游離H+可通過酸鹼滴定來測定，稱為可滴定酸度（UTA）。

⑶以NH₄+形式排出，NH₃在腎小管腔中與H+結合為NH₄+排出體外。假定尿中無HCO₃-排出，則H+總排泄量（UH）為：UH＝UTA＋UNH₄+；當尿中有HCO₃-排泄時，則機體每排泄1mmol HCO₃-，必回收1mmol H+。所以腎的H+總排泄量應為：UH＝UTA＋UNH₄-－HCO₃-在腎臟某些疾病時，腎小管排酸能力可能出現障礙，血液中有磷酸鹽、硫酸鹽、有機酸滯留，導致代謝性腎性酸中毒，主要見於各型原發性腎小管酸中毒症。

⒍尿鈉的測定尿鈉濃度可作為估計腎小管壞死程度的指標。尿鈉排泄量多少取決於胞外液量及腎小管重吸收的變化，在鑒別急性腎功能衰竭和腎前性氮質血症時有意義。腎前性氮質血症是由於腎血流量灌注不足引起的腎功能損害，若缺血嚴重或持續時間延長（超過2小時），則可引起急性腎小管壞死，是急性腎功能衰竭的前奏曲。在急性腎衰時，腎小管功能受損，不能很好地重吸收鈉，故尿鈉濃度＞40mmol/L；而腎前性氮質血症的腎功能沒有損壞，由於血容量不足，腎小管最大限度地重吸收鈉，以維持血容量，故尿鈉濃度＜20mmol/L；若尿鈉在20-40mmol/L之間，則表明病人正在由腎前性氮質血症向急性腎衰發展。

濾過鈉排泄分數（FeNa）對鑒別腎前性氮質血症和急性腎衰有特別意義。以尿鈉濃度表示腎小管功能狀況不正確的理由是易理解的。尿鈉濃度與自由水清除值呈反比，而醛固酮和抗利尿激素可使尿鈉濃度向相反方向轉變。FeNa則不受上述因素影響，故能正確地反映腎小管的功能。FeNa的定義為腎小球濾過的鈉經腎小管重吸收後，由腎排出的百分率。