Non-protein nitrogen substances

Under construction / Forgotten

This article was marked by its author as Under construction, but the last edit is older than 30 days. If you want to edit this page, please try to contact its author first (you fill find him in the history). Watch the discussion as well. If the author will not continue in work, remove the template {{Under construction}} and edit the page. Last update: Sunday, 28 Nov 2021 at 5.33 pm.

In addtion to proteins and peptides, serum contains other important nitrogen-containing substances. From the clinical-biochemical point of view, the most important are urea, creatinine, uric acid, ammonia and amino acids (Table 1). These components remain in solution after precipitation of serum proteins with deproteinizing reagents. The metabolism of some of them is closely related.

Table 1 . Major low molecular weight nitrogen compounds (according to Curtis et al. 1994)

Low molecular weight nitrogen substance	Source	Clinical-biochemical significance
Amino acids	proteins	liver disease kidney disease hereditary disorders of amino acid metabolism
Ammonia	amino acids	liver disease kidney disease hereditary disorders of ureosynthetic cycle enzymes
Urea	ammonia	liver disease kidney disease
Creatinine	creatine	kidney disease
Uric acid	purine nucleotides	disorders of purine metabolism increased cell lysis

Examination of non-protein nitrogenous compounds in the blood and urine is important especially for monitoring the condition of the liver, where a substantial part of the metabolism of these substances takes place, and the kidneys, by which they are preferentially excreted.

Creatinine

Creatinine (cyclic amide or lactam creatine) is formed in the muscles by internal irreversible non-enzymatic dehydration and spontaneous cyclization from creatine and (after phosphate cleavage) from creatine phosphate. Creatine phosphate serves in the muscle as a source of energy for muscle contraction. Creatinine can no longer be phosphorylated and passes into the blood and is later excreted in the urine.

Creatinine is produced at a relatively constant rate in the body. Its formation is a reflection of the size of muscle mass and is stable under conditions of physical calm and meatless diet. It is excreted by the kidneys mainly by glomerular filtration, the renal tubules secrete significant amounts only at elevated blood concentrations.

Methods of determination

A simple but not entirely specific Jaffe reaction is used to determine creatinine. The principle is the reaction of creatinine with picrate in an alkaline environment. The electrophilic oxo group of creatinine allows the dissociation of the methylene group proton. The creatinine anion combines with the positively polarized carbon of the picrate ion to form a red-orange complex. In addition to creatinine, other components of biological fluids also react with picrate - pyruvate, acetate, oxaloacetate, glucose, ascorbic acid, acetone - so-called Jaffé positive chromogens. The normal values ​​of "true" creatinine are 9-18 μmol/l or lower.

Serum creatinine

Serum creatinine concentration is directly proportional to the body's muscle mass. For this reason, it is usually slightly higher in men than in women. In addition, it is affected by renal function, which is used in clinical-biochemical diagnostics.

Serum creatinine is a good indicator of glomerular filtration and is mainly used to monitor the process of kidney disease (including dialysis patients). The relation between creatinine concentration and glomerular filtration is hyperbolic. As glomerular filtration decreases, creatinine excretion decreases. Its serum values ​​begin to rise above the upper limit of normal only when the glomerular filtration rate falls below 50%. From this it is clear that the determination of serum creatinine alone is not very sensitive to the recognition of the early stage of kidney damage. For this purpose, the clearance of endogenous creatinine must be examined (see below). Conversely, with more severe glomerular damage, determination of serum creatinine concentration is a better parameter than creatinine clearance.

Other causes of increased creatininemia are rarer. These include, in particular, the release of creatinine from muscles during acute skeletal muscle breakdown (rhabdomyolysis).

Reference values of serum creatinine

• Women: 49–90 μmol/l
• Men: 64-104 μmol/l

Kreatinin v moči

Tvorba kreatininu v organismu je poměrně konstantní. Také jeho vylučování močí je v průběhu dne ve srovnání s ostatními endogenními látkami poměrně konstantní. U jednotlivců s normální glomerulární filtrací je odrazem velikosti aktivity svalové hmoty.

Stanovení kreatininu v moči lze využít pro kontrolu správnosti 24hodinového sběru moči. Nesprávný sběr moči patří k nejčastějším chybám při výpočtu 24hodinových ztrát některých látek močí. Jedním z nejjednodušších způsobů, jak ověřit správnost sběru, je stanovení celkového množství kreatininu, které bylo do moči vyloučeno za jeden den (odpad kreatininu). Výsledek porovnáme s tabulkovými hodnotami, které udávají odpad kreatininu do moči v závislosti na pohlaví, věku a hmotnosti (tab. 2). Je-li odpad kreatininu o 30 či více procent nižší, než ukazuje tabulková hodnota, lze téměř s jistotou označit sběr moči za neúplný.

Tabulka 2. Referenční hodnoty kreatininu v moči v závislosti na věku a pohlaví v μmol/kg/den.

Věk	Muži	Ženy
20–29	210±20	174±34
30–39	194±13	180±34
40–49	174±28	156±34
50–59	171±26	132±32
60–69	149±26	114±23
70–79	126±26	104±19
80–89	103±36	95±22
90–99	83±28	74±12

Dále se stanovení koncentrace kreatininu v moči využívá pro standardizaci odpadu látek močí v případě, že máme k dispozici jen jednorázový vzorek moči a sběr za 24 hodin není možné nebo vhodné z jakéhokoliv důvodu provést. Koncentraci stanovované látky přepočítáváme na 1 mmol kreatininu.

Referenční hodnoty

• Koncentrace kreatininu v moči (U-kreatinin): 5,7–14,7 mmol/l.
• Ztráty kreatininu močí za 24 h (dU-kreatinin): 8,8–13,3 mmol/24 h.

Clearance endogenního kreatininu

Pod označením clearance rozumíme hodnotu, která udává míru očišťování vnitřního prostředí všemi exkrečními mechanismy (ledviny, játra). Pro vylučování nízkomolekulárních látek, které jsou volně filtrovány, platí tento vztah:

$\mathrm {GF} \cdot \mathrm {P} =\mathrm {U} \cdot \mathrm {V} ,$

kde U je koncentrace dané látky v moči, V je objem moči za časovou jednotku, GF je množství glomerulárního filtrátu a P je koncentrace dané látky v plazmě.

Pro látky, které se vylučují do moči pouze glomerulární filtrací platí, že množství látky, které projde v jednotce času glomerulární membránou, se vyloučí v téže časové jednotce do moči. Pokud se do moči vyloučí za sekundu množství látky U·V, pak muselo za stejný čas dojít k úplnému „očištění” určitého (teoretického) objemu plazmy od této látky. Tento objem pak nazýváme clearance.

Pomocí určení clearance různých látek můžeme stanovit různé renální funkce. Použijeme-li látku, která se do moči dostává pouze glomerulární filtrací, je hodnota clearance mírou glomerulární filtrace. Při použití látek, které se z plazmy do moči vylučují jak glomerulární filtrací, tak tubulární sekrecí (např. kyselina p-aminohippurová), je možno hodnot clearance využít pro zjištění průtoku krve ledvinami.

Mírou glomerulární filtrace se mohou stát látky vylučované pouze filtrací glomerulární membránou. Tuto podmínku splňuje inulin, který volně prostupuje glomerulární membránou a v tubulech není vstřebáván ani secernován. Na základě měření clearance inulinu lze přesně určit hodnotu glomerulární filtrace. Vzhledem k náročnosti procedury, při které je nutné udržovat konstantní hladinu inulinu v plazmě kontinuální intravenózní infuzí, je tento způsob vyhrazen výzkumným účelům. V rutinní praxi je glomerulární filtrace posuzována na podkladě zjištění clearance endogenního kreatininu, který se vylučuje převážně glomerulární filtrací (asi z 90 %) a jeho koncentrace v plazmě je za normálních okolností poměrně stálá. Oproti inulinové clearance je hodnota clearance kreatininu vyšší.

Vyšetření clearance endogenního kreatininu má význam zejména u pacientů s méně závažným poškozením ledvin, u nichž je glomerulární filtrace snížená na 50–80 %, tedy v období, kdy ještě hodnota kreatininu v séru nemusí překročit referenční meze.

Při vyšších hodnotách kreatininu v séru (nad 180 μmol/l) stoupá podíl kreatininu vylučovaného tubulární sekrecí a vyšetření clearance endogenního kreatininu přináší výsledky, jež by odpovídaly mírnějšímu postižení ledvin. V těchto případech je hodnotnější stanovení koncentrace kreatininu v séru.

Postup pro stanovení

Pro výpočet clearance endogenního kreatininu je nutno znát koncentraci kreatininu v séru a v moči a objem moči za časovou jednotku.

Pacient sbírá obvykle po dobu 24 hodin moč. Chybu ve sběru moči lze zmenšit zkrácením sběrného období na 6 nebo 12 hodin. Těsně před zahájením sběru se pacient vymočí (tato moč se ještě nesbírá). Po dobu sběru se neomezuje příjem tekutin. Přesně v čase, kdy sběr končí, se vyšetřovaný naposledy vymočí do sběrné nádoby. Aby byl sběr úplný, je třeba pacienta poučit, že se musí do sběrné nádoby vymočit před každou stolicí. Po skončení sběru se změří objem s přesností na 10 ml, moč se dobře promíchá a odebere se vzorek, ve kterém se stanoví koncentrace kreatininu. Na konci sběrného období také odebereme krev pro analýzu kreatininu v séru. Na žádance o vyšetření clearance endogenního kreatininu se uvádějí údaje o výšce a tělesné hmotnosti pacienta a přesný objem moči s délkou sběrného období.

Výpočet clearance

Clearance endogenního kreatininu se vypočte dle vzorce:

$\mathrm {Cl} _{\mathrm {kr} }\ (\mathrm {ml/s} )={\frac {\mathrm {U} \cdot \mathrm {V} }{\mathrm {P} }},$

přičemž U je koncentrace kreatininu v moči v mmol/l, V je objem moči za čas (diuréza) v ml/s, P je koncentrace kreatininu v plazmě (séru) v mmol/l.

Takto získané hodnoty clearance jsou obtížně srovnatelné mezi různými pacienty i s referenčními rozmezími – závisejí totiž na celkové ploše glomerulární membrány, která je u každého jiná. Předpokládá se však, že filtrační plocha je úměrná tělesnému povrchu. Proto se hodnota clearance koriguje na tzv. ideální tělesný povrch tj. 1,73 m². Hodnota tělesného povrchu vyšetřované osoby se vyhledá v tabulkách na základě údajů o tělesné hmotnosti a výšce pacienta nebo se může vypočítat podle vzorce:

$A=0,167\cdot {\sqrt {m\cdot l}},$

kde 0,167 je empirický faktor (rozměr $\mathrm {kg} ^{-{\frac {1}{2}}}\cdot \mathrm {m} ^{\frac {3}{3}}$), $m$ hmotnost pacienta v kilogramech a l výška v metrech.

Výpočet korigované hodnoty clearance kreatininu je následující:

$\mathrm {Cl} _{\mathrm {kr.korig.} }\ (\mathrm {ml/s} )=\mathrm {Cl} _{\mathrm {kr} }\cdot {\frac {1,73}{{\textrm {povrch\ pacienta\ v\ m}}^{2}}}$

1,73 m² je standardní povrch těla.

Odhad clearance

Odhad clearance kreatininu podle Cockrofta a Gaulta

Clearance endogenního kreatininu lze odhadnout na základě koncentrace kreatininu v séru bez nutnosti sběru moči výpočtem pomocí vzorce (Cockcroft a Gault), který zahrnuje některé faktory ovlivňující glomerulární filtraci — věk, pohlaví a tělesnou hmotnost pacienta jako nepřímý ukazatel svalové hmoty.

Výpočet pro muže:

$\mathrm {Cl} _{\mathrm {kr} }\ (\mathrm {ml/s} )={\frac {(140-\mathrm {v} {\check {\mathrm {e} }}\mathrm {k\ [roky]} )\cdot \mathrm {hmotnost\ [kg]} }{44,5\cdot \mathrm {s} {\acute {\mathrm {e} }}\mathrm {rov} {\acute {\mathrm {y} }}\mathrm {\ kreatinin\ [\mu mol/l]} }}$.

Výpočet pro ženy:

$\mathrm {Cl} _{\mathrm {kr} }\ (\mathrm {ml/s} )=0,85\cdot {\frac {(140-\mathrm {v} {\check {\mathrm {e} }}\mathrm {k\ [roky]} )\cdot \mathrm {hmotnost\ [kg]} }{44,5\cdot \mathrm {s} {\acute {\mathrm {e} }}\mathrm {rov} {\acute {\mathrm {y} }}\mathrm {\ kreatinin\ [\mu mol/l]} }}$.

Odhad clearance kreatininu pomocí rovnice MDRD

V poslední době se odhad clearance kreatininu podle Cockcrofta a Gaulta začíná nahrazovat spolehlivějším výpočtem pomocí tzv. rovnice MDRD, kterou v r. 1999 navrhl Levey se spolupracovníky. Jde o empirickou rovnici podloženou daty rozsáhlé multicentrické studie zabývající se vlivem diety na ledvinná onemocnění (Modification of Diet in Renal Disease – MDRD). Základní rovnice má tvar:

$\mathrm {Cl} _{\mathrm {kr} }=2,83\cdot (0,0113\cdot \mathrm {s} {\acute {\mathrm {e} }}\mathrm {rov} {\acute {\mathrm {y} }}\mathrm {\ kreatinin} )^{-0,999}\cdot \mathrm {v} {\check {\mathrm {e} }}\mathrm {k} ^{-0,176}\cdot (2,8\cdot \mathrm {s} {\acute {\mathrm {e} }}\mathrm {rov} {\acute {\mathrm {a} }}\mathrm {\ urea} )^{-0,17}\cdot (0,1\cdot \mathrm {s} {\acute {\mathrm {e} }}\mathrm {rov} {\acute {\mathrm {y} }}\mathrm {\ albumin} )^{0,318}$

U žen je třeba takto vypočítanou hodnotu násobit faktorem 0,762.

Výsledky tohoto odhadu velmi dobře odpovídají naměřeným hodnotám zejména u nemocných se sníženou glomerulární filtrací; žádný z odhadů není vhodný pro pacienty s normální nebo jen lehce sníženou funkcí ledvin.

Kalkulátor eGF (odhadu glomerulární filtrace) podle rovnice MDRD najdete na cskb.cz.

Fyziologické hodnoty clearance kreatininu

Glomerulární filtrace klesá s věkem:

Fyziologické hodnoty Cl_kr [ml/s]

Věk	13–49	50–59	60–69	70 a více
ženy	1,58–2,67	1,0–2,1	0,9–1,8	0,8–1,3
muži	1,63–2,6	1,2–2,4	1,05–1,95	0,7–1,0

Ideální clearance kreatininu vztaženou na věk můžeme zjistit podle rovnice:

$\mathrm {Cl} _{\mathrm {kr} }=-0,00946\cdot \mathrm {v} {\check {\mathrm {e} }}\mathrm {k} \ [\mathrm {roky} ]+2,118$

Clearance u pacienta se nemá lišit o ±30 %.

Močovina

__ Urea is the most quantitatively important degradation product of amino acids and proteins. It is formed in the liver from ammonia released by deamination reactions in amino acid metabolism. It diffuses well through cell membranes, so its concentration is the same in both plasma and intracellular fluid.

It is excreted from the body mainly by the kidneys, namely by glomerular filtration and tubular resorption, which is variable. It is lower with increased diuresis and increases with reduced diuresis.

Blood urea concentration depends on dietary protein content, renal excretion and hepatic metabolic function (Tab.).

Chemical formula of urea

Urea cycle

Some causes of changes in serum and urine urea levels

Elevated serum urea	Decreased serum urea
renal impairment	liver damage
high protein diet	low protein diet
increased protein catabolism	late pregnancy (increased need for protein during fetal growth)
dehydration

Serum urea levels may increase with increased protein intake. 5.74 mmol (0.34 g) of urea are formed from 1 g of protein. Increased urea concentration without changing other low molecular weight nitrogenous substances (especially creatinine) is a sign of intense protein catabolism, which increases during starvation, febrile conditions, malignancy. Protein catabolism is reduced in children, so their urea levels are significantly lower. Serum urea concentration increases in kidney disease, which is accompanied by a significant reduction in glomerular filtration (below 30%), while in such cases the creatinine concentration is also increased. The urea test is not suitable for detecting incipient glomerular filtration disorders. However, it is important in patients on regular dialysis treatment.

When liver function fails, urea synthesis decreases and thus its plasma concentration decreases.

Based on the urea concentration in serum and urine, a nitrogen balance can be calculated.

References

Urea - WikiSkripta

Kyselina močová

__ Kyselina močová

Dna

Iron

Dna je závažným projevem poruchy metabolismu kyseliny močové. Je charakterizována zvýšenou koncentrací kyseliny močové v extracelulárních tekutinách a v různých tkáních. Při překročení rozpustnosti urátů vypadávají jejich krystalky z roztoku a usazují se zejména v málo prokrvených tkáních – např. v měkkých tkáních kloubů. Tam vyvolávají zánětlivou reakci a podmiňují degenerativní změny kloubu. Při chronické dnavé artritidě způsobují uráty vznik tzv. dnavých tofů – uzlíkovitých útvarů obsahujících centrálně uložené krystalky urátu, které jsou obklopené zánětlivými buňkami a fibrózní tkání. Projevem dny jsou opakované ataky akutní artritidy, při níž v leukocytech synoviální tekutiny nalézáme krystalky urátu sodného.

Odkazy

Zdroj

Se souhlasem autorů převzato z https://el.lf1.cuni.cz/p45355481/

Použitá literatura

Kategorie:Biochemie