А. Ж. Гильманов, д. м. н., профессор, заведующий кафедрой лабораторной диагностики Института последипломного образования, Башкирский государственный медицинский университет, г. Уфа

Почки выполняют в организме ряд жизненно важных функций:

  • поддержание гомеостаза путем контроля ионного состава плазмы (натрий, калий, кальций, магний, хлор, фосфаты и др.), объема плазмы (волюморегуляция), кислотно-основного равновесия (реабсорбция и дополнительная секреция бикарбонатов в кровь);
  • экскреторная функция – удаление из организма к онечных продуктов метаболизма (мочевины, креатинина, уратов, сульфатов, фосфатов и т. д.);
  • гормональная функция (синтез ренина, эритропоэтина, кальцитриола – активной формы витамина D (1,25(ОН)2D), простагландинов и пр.;
  • метаболическая функция – синтез креатина, глюконеогенез и др.

Структурной единицей почки является нефрон, состоящий из сосудистого клубочка (в нем протекают процессы фильтрации), проксимального канальца, петлиГенлеидистальногоканальца,окруженныхсетью кровеносных сосудов (в канальцах идут процессы реабсорбции и секреции). Каждая почка включает в себя около 1 млн нефронов, причем реально функционирует около 30 % из них, а остальные составляют функциональный резерв органа. Диаметр клубочков – около 0,2 мм, общая площадь фильтрационной поверхности клубочков составляет в среднем 1,73 м2 и примерно равняется площади поверхности тела человека.

При оценке функционального состояния почек большое значение имеет один из наиболее распространенных видов лабораторных исследований – общий анализ мочи (ОАМ); его результаты отражают функцию всех отделов мочевыделительной системы – почек, мочевыводящих путей и мочевого пузыря. Для оценки работы самих почек исследуют их парциальные функции (скорость клубочковой фильтрации, канальцевую реабсорбцию и канальцевую секрецию), а также показатели гомеостаза, за поддержание которых ответственны почки (ионограмма, кислотно-основные параметры, осмоляльность плазмы), синтез регуляторных факторов в почках (эритропоэтин, кальцитриол – как концентрацию, так и действие), а также резервные возможности поддержания гомеостаза с помощью нагрузочных проб.

Скорость клубочковой фильтрации

Скорость клубочковой фильтрации (СКФ) – основной и наиболее часто оцениваемый показатель ренальной функции. Через почки проходит очень большой объем крови – в норме около 25 % сердечного выброса. Приблизительно 20 % объема крови, поступившей в клубочек, фильтруется с образованием первичной мочи, которая затем концентрируется в канальцах путем реабсорбции воды и части растворенных веществ (98–99 % от объема первичной мочи); в виде вторичной мочи выходит <1–2 % первичного фильтрата. Общий объем клубочковой фильтрации составляет около 200 л в сутки, причем если ее скорость снизится даже в 2–3 раза, при нормальном функционировании почечных канальцев итоговый объем мочи может и не измениться.

Поскольку прямое измерение скорости клубочковой фильтрации невозможно, для ее оценки требуется определение клиренса веществ, выходящих через почки с мочой (клиренс – условный объем плазмы крови, полностью очищающийся от какого-либо вещества за минуту при прохождении через экскретирующий орган, например, почки). «Идеальным» биомаркером для оценки СКФ может быть вещество, которое после попадания в почки полностью фильтруется в клубочках, не реабсорбируется и не секретируется канальцами, не синтезируется и не метаболизируется в их клетках и полностью выходит с мочой. «Золотым стандартом» в определении СКФ считается клиренс инулина, 125I-йоталамата или йогексола, однако для определения их концентрации в крови и моче необходимы сложные хроматографические и радиометрические методы, которые в рутинных лабораториях недоступны. Потому СКФ в большинстве случаев определяется по клиренсу эндогенного креатинина (проба Реберга–Тареева с измерением объема мочи за известный промежуток времени и определением концентрации креатинина в моче и в сыворотке крови). При этом расчет СКФ производится по формуле:

Полученное значение представляет собой истинную скорость клубочковой фильтрации для данного пациента. Но в большинстве случаев оценка вычисленной таким образом СКФ путем сравнения с общепринятой нормой оказывается невозможной, т. к. нормальные показатели рассчитаны для «среднего» человека (70 кг, 170 см). Поскольку рост и вес подавляющего большинства людей отличаются от средних значений (иногда – существенно), нормальными для них будут другие значения СКФ. Поэтому перед клинической оценкой показатель СКФ пациента, определенной в пробе Реберга, следует предварительно нормализовать путем умножения на коэффициент, отражающий фильтрационную поверхность почек, а затем уже сравнивать с нормой для среднего человека (80–120 мл/мин). Поскольку, как уже указывалось, фильтрационная площадь почек приблизительно равна площади поверхности тела, коэффициент можно рассчитать по формуле:

Для корректного измерения СКФ следует соблюдать определенные условия:

  • Моча за определенный промежуток времени должна быть собрана в полном объеме; чем больше времени затрачено на сбор мочи – тем точнее результат. Моча у взрослых собирается не менее чем за 2–4 часа (точное выдерживание 2 или 4 часов необязательно, нужно лишь отметить, за какой именно промежуток времени в минутах собрана моча), у детей – обычно за сутки. При сборе мочи за короткий интервал времени неизбежны ошибки в определении СКФ, достигающие 25–30 %.
  • При малом объеме клубочковой фильтрации результаты расчета СКФ искажаются из-за повышенного вклада канальцевой секреции в количество креатинина в моче. Для обеспечения приемлемой точности определения СКФ объем мочи должен составлять не менее 100 мл/ч, или>1,5 мл/мин; поэтому в ходе пробы Реберга пациенту дают выпить 1–2 стакана воды.
  • В пробах мочи не должно быть выраженной протеинурии, кетонурии и глюкозурии, иначе могут искажаться результаты определения креатинина в моче методом Яффе.

Общая формула для расчета нормализованной СКФ (estimated GFR, eGFR) в пробе Реберга при сборе мочи за любой промежуток времени (>2 ч) выглядит так:

Приблизительно определить площадь поверхности тела можно по следующей формуле:

Оценить примерную площадь поверхности тела по росту и массе можно и без расчетов, например, по таблице Дюбуа.

Избежать ошибок, связанных с неполным сбором мочи, позволяет использование расчетных методов определения нормализованной СКФ, удобных тем, что не требуется собирать мочу и что-либо в ней определять. Один из таких методов основывается на формуле Cockroft-Gault, учитывающей массу тела, пол пациента и снижение СКФ с возрастом из-за склероза клубочков:


На сегодняшний день эта формула считается устаревшей, поскольку дает неточные результаты при СКФ <30 мл/ мин. Более точные данные позволяет получить формула MDRD, выведенная в исследовании Modification of Diet in Renal Disease (1999, 2007):

Данная формула также неидеальна; при ее использовании возможно некоторое занижение результатов при СКФ более 60 мл/мин. В современных исследованиях для оценки скорости клубочковой фильтрации используется как MDRD, так и наиболее современная формула CKDEPI 2009, учитывающая наряду с креатинином и плазменную концентрацию цистатина С. Для расчета СКФ по указанным формулам в режиме онлайн существует ряд web-ресурсов, например, mdrd.com и www.kidney.org/ professionals/kdoqi/gfr.cfm.

В таблице представлены средние значения скорости клубочковой фильтрации у людей различных возрастных групп, полученные в исследовании NHANES III. Как следует из приведенных данных, скорость клубочковой фильтрации постепенно снижается с возрастом (см. табл.).

Следует отметить, что ни одна из приведенных выше формул не пригодна для расчета СКФ у детей, особенно младшего возраста. Для этой категории пациентов существует формула Шварца:

Коэффициент К различен для детей различного возраста: 29,1 – для недоношенных детей до 1 года;?39,7 – для доношенных детей до 1 года;?48,5 – для детей 1–12 лет; 61,6 – для детей старше 13 лет.

Расчет СКФ позволяет получить корректные данные лишь при стабильной функции почек, но не дает надежных результатов при ее изменениях – например, при беременности и общих тяжелых заболеваниях. Поэтому необходимо определение (но не расчет!) скорости клубочковой фильтрации у следующих категорий пациентов:

  • в очень пожилом возрасте;
  • при нестандартных размерах тела пациента (включая ампутации);
  • при выраженном истощении или ожирении (индекс массы тела >30);
  • при заболеваниях скелетных мышц, параи квадриплегии;
  • при вегетарианской диете;
  • при остром повреждении почек, быстром ухудшении функции почек, действии нефротоксичных препаратов;
  • при решении вопроса о начале заместительной почечной терапии.

Скорость клубочковой фильтрации зависит от почечного кровотока и артериального давления в капиллярах клубочков; от размеров/площади поверхности тела (у мужчин СКФ несколько выше, чем у женщин); от возраста. Повышение СКФ может быть обусловлено физиологическими причинами (в частности, к концу беременности наблюдается рост показателя до 50 %) и развитием патологии (ранние этапы сахарного диабета, гипертонической болезни, нефротического синдрома). Снижение СКФ также может быть физиологическим (возрастным либо связанным с дегидратацией) и патологическим (снижение артериального давления, развитие острого повреждения или хронической болезни почек).

Следует указать, что при уменьшении СКФ до 10 мл/ мин и менее возможно ложное завышение этого показателя из-за увеличенной доли канальцевой секреции креатинина. В этом случае следует ориентироваться по концентрации креатинина и мочевины в сыворотке или плазме крови.

Креатинин сыворотки крови – надежный и простой тест для оценки СКФ. Его уровень у каждого конкретного человека определяется мышечной массой и довольно постоянен, хотя популяционный разброс достаточно велик (45–115 мкмоль/л). Временному повышению концентрации креатинина в крови способствует употребление в пищу продуктов, содержащих креатин, – жареного мяса и др. Уровень креатинина у пациентов закономерно возрастает при снижении скорости клубочковой фильтрации, но нужно учитывать его малую чувствительность к небольшим сдвигам СКФ: так, при ее изменении от 120 до 60 мл/мин концентрация креатинина в крови почти не изменяется («слепая зона креатинина»); значительный рост показателя наблюдается лишь при СКФ <10–20 мл/мин. Кроме того, креатинин является довольно инерционным параметром – его плазменный уровень изменяется медленно, поэтому оценка динамики острого повреждения почек или эффекта однократного гемодиализа по его уровню нежелательна.

При оценке СКФ по креатинину могут возникать определенные проблемы, ведущие к ложному занижению или завышению скорости клубочковой фильтрации. Так, изменение уровня креатинина в крови может быть связано не с почечными нарушениями, а с его повышенной продукцией и выходом в кровь (прием анаболиков, большая мышечная масса, повреждение мышечной ткани и пр.) или, наоборот, с низкой продукцией креатинина (малая масса мышц – у детей, пожилых и истощенных пациентов, у вегетарианцев и т. д.); дополнительным синтезом креатинина кишечными бактериями, аналитической интерференцией (вещества, влияющие на определение креатинина – глюкоза, аскорбиновая кислота, билирубин, циклоспорин и пр.); снижением канальцевой секреции креатинина (волчаночный нефрит, действие препаратов, блокирующих канальцевую секрецию креатинина, – триметоприма и др.).

Параллельно с исследованием уровня креатинина в крови обычно производится измерение концентрации мочевины в крови – в определенной мере для «подстраховки», поскольку уровни креатинина и мочевины чаще всего изменяются параллельно. Но нужно иметь в виду, что мочевина – менее стабильный параметр; ее концентрация изменяется не только при нарушении функции почек. Так, она может возрастать при употреблении в пищу большого количества белка (мясо, рыба и пр.) либо вследствие ускоренного распада белка в организме (тяжелые заболевания, острая фаза заболеваний). Напротив, уровень мочевины снижается при беременности и гемодилюции, при белковом голодании, при тяжелых заболеваниях печени с нарушением орнитинового цикла и т. д.

Более современными показателями, использующимися при оценке скорости клубочковой фильтрации, являются β2-микроглобулин и цистатин С. Уровень β2-микроглобулина, образующегося во многих тканях и клетках организма, выходящего в кровь и из-за малых размеров молекулы свободно фильтрующегося в клубочках почек, возрастает при снижении СКФ. Но, поскольку β2-микроглобулин является белком острой фазы, его повышенный плазменный уровень может быть связан не только с ренальными нарушениями, но и с любыми острофазовыми состояниями (воспаление, травмы, опухоли, инфекции и пр.)

Иная ситуация с цистатином С – низкомолекулярным белком, который синтезируется многими клетками организма с постоянной скоростью и выделяется только через почки. Цистатин С имеет 100 %-й почечный клиренс, не секретируется канальцами и не метаболизируется в них. Нормальная концентрация цистатина С в сыворотке крови у детей младше 1 месяца составляет 1,37–1,89 мг/л, от 1 до 12 месяцев – 0,73–1,17 мг/л; старше 1 года – 0,51– 0,95 мг/л, у взрослых мужчин и у женщин 0,50-0,96 мг/л. Как видно из этих данных, цистатин С представляет собой почти идеальный маркер скорости клубочковой фильтрации в педиатрии, т. к. его уровень мало зависит от возраста (после 1 года) и остается стабильным на протяжении практически всей жизни. У пациентов с нарушениями клубочковой фильтрации плазменный уровень цистатина С повышается вплоть до 5 мг/л, причем у него, в отличие от креатинина, отсутствует «слепая зона», он более чувствителен к ренальной патологии на ранних стадиях и гораздо менее инерционен. Основной проблемой, сдерживающей применение цистатина С для оценки скорости клубочковой фильтрации, пока остается значительная стоимость анализа: диагностический набор для определения уровня цистатина С в десятки раз дороже, чем для креатинина.

В последние годы постепенно набирает популярность новый биомаркер состояния почечных канальцев – нейтрофильный желатиназно-ассоциированный липокалин (NGAL). NGAL – белок острой фазы, секретируется многими клетками организма при их повреждении. Он тормозит размножение бактерий, связывая Fe3+, и способствует более быстрой репарации и регенерации тканей. Фильтруясь в клубочках, он в норме полностью перехватывается клетками канальцев и расщепляется. При остром повреждении почек нарушается расщепление NGAL и существенно ускоряется его синтез в канальцах, что приводит к увеличению его уровня в моче в 25–1000 раз. Таким образом, NGAL в моче представляет собой высокочувствительный ранний маркер острого повреждения почек (своего рода «ренальный тропонин»), свидетельствующий о нарушениях структуры и функции канальцев, например, при кардиохирургических операциях с искусственным кровообращением. Однако, несмотря на свои качества, тест пока не получил широкого распространения ввиду дороговизны.

Канальцевая реабсорбция

Канальцевая реабсорбция может быть определена по результатам пробы Реберга–Тареева с использованием следующей формулы:

Повышение канальцевой реабсорбции наблюдается при гиповолемии (кровопотеря, сгущение крови), снижение – при поражении почечных канальцев (пиелонефрит, гломерулонефрит, интерстициальный нефрит, ХПН, врожденные аномалии почек, действие диуретиков и др.). Однако клинического значения этот параметр не имеет – по той причине, что он рассчитывается из тех же значений, что и скорость клубочковой фильтрации, и поэтому дополнительной информации не несет.

Концентрационная функция почек

Концентрационная функция почек может быть оценена с помощью пробы Зимницкого по суточным колебаниям удельного веса мочи: чем больше размах колебаний, тем лучше работают почечные канальцы. Уменьшение колебаний удельного веса мочи (изостенурия) может свидетельствовать об ухудшении работы канальцев. Предварительное суждение о наличии или отсутствии канальцевой патологии можно вынести по результатам исследования утренней порции мочи: если в ней нет глюкозы и ее удельный вес больше 1020, то дальнейшее исследование можно не проводить. При глюкозурии удельный вес утренней мочи следует предварительно скорригировать путем вычитания из его значения, определенного урометром, 4 единиц на каждый 1 % глюкозы в моче, и лишь затем соотносить показатель удельного веса с «пороговым» значением 1020.

Нагрузочные пробы почек

Нагрузочные пробы почек позволяют провести оценку резервных возможностей канальцев и, тем самым, определить ранние стадии почечной патологии. Почки – орган с большим функциональным резервом, в норме они работают примерно на 1/3 своей «мощности», что обеспечивает их нормальное функционирование в условиях повышенной нагрузки или частичной утраты функции, в частности, на ранних стадиях развития патологии.

Функцию проксимальных канальцев можно оценить путем определения степени глюкозурии после внутривенного введения глюкозы, а также с помощью теста реабсорбции аминокислот. Функция дистальных канальцев, в которых идет реабсорбция воды и некоторых ионов, определяется тестами с лишением воды и с водной нагрузкой. В ходе пробы с сухоядением пациент лишается воды на 16–18 часов; при этом удельный вес мочи при нормальной функции канальцев повышается до 1025 и более. Во время теста с водной нагрузкой пациент выпивает соответствующее количество воды (22 мл/кг массы тела); после этого осмоляльность плазмы крови должна снизиться не более чем на 3 %, а вся выпитая вода должна выйти за 4 часа (дополнительно к обычному диурезу). Эти пробы мучительны как для пациента, так для персонала, применяются редко и, в основном, в специализированных отделениях.

Оценка показателей гомеостаза

Оценка показателей гомеостаза производится комплексно и включает объем и осмоляльность плазмы крови (в норме 280–295 мосм/л), ионограмму (K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Cl, HPO42-) и кислотно-основное состояние (рН крови, рCO2, HCO4). Анионный интервал (Anion Gap), вычисляемый по формуле АИ = (Na++K+) – (Cl+HCO3), при болезнях почек, как правило, увеличивается до 25–40 ммоль/л и более (норма – 8–16 ммоль/л) за счет накопления в крови кислот (уратов, фосфатов, сульфатов, лактата) и потери оснований (бикарбоната).

Типовыми сдвигами гомеостаза при патологии почек являются:

  • повышение уровня K+, Mg2+, HPO42-, мочевины, креатинина в плазме/сыворотке крови;
  • снижение уровня Na+, Ca2+, HCO3, рН крови.