Клиническая биохимия азотистого обмена

1. Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт медицины труда» имени академика

Измерова Н.Ф.
Федерального агенства научных организаций
Клиническая биохимия
азотистого обмена
Лекция 2
к.м.н. Цидильковская Э.С.

2.

ОБМЕН СЕРУСОДЕРЖАЩИХ АМИНОКИСЛОТ:
МЕТИОНИНА И ЦИСТЕИНА
Метионин - это незаменимая аминокислота, а цистеин - заменимая.
Главная особенность обмена метионина - чтобы стать источником СН3группы, метионин подвергается активации с участием АТФ.
от АТФ отщепляются все три остатка фосфорной кислоты, а аденозин
присоединяется к атому серы метионина. Так образуется активная
форма метионина - S- аденозил-метионин.

3.

S-аденозил-метионин участвует
в реакциях трансметилирования:
1. Синтез фосфатидилхолина из фосфатидилэтаноламина,
2. Обезвреживание биогенных аминов с участием Ометилтрансфераз,
3. Синтез адреналина из норадреналина,
4. Синтез ацетилхолина из холина и Ацетил-КоА,
5. Синтез креатина, который в виде креатинфосфата является
резервной формой макроэргических связей и участвует в
обеспечении нервной ткани и работающей мышцы АТФ.

4.

Синтез креатина

5.

Креатин подвергается фосфорилированию с
участием АТФ, в результате образуется соединение с
макроэргической связью - креатинфосфат.
Это обратимая реакция, которая катализируется
ферментом креатинфосфокиназой (КФК).

6.

Эта реакция интенсивно идет в мышцах, особенно, в
сердечной мышце, и в ткани мозга.
Креатинфосфат активно синтезируется в
покое и распадается при мышечной работе. Это
наиболее быстрый способ регенерации АТФ.

7.

Креатин, образовавшийся из креатинфосфата
распадается до креатинина, который является конечным
продуктом и выводится с мочой.

8.

В сутки выводится 1-2 грамма креатинина. Это
количество креатинина прямо пропорционально
мышечной массе, поэтому у мужчин креатинина в
моче больше, чем у женщин.
Креатинин не реабсорбируется из первичной
мочи, поэтому его количество во вторичной моче
характеризует объем клубочковой фильтрации.

9.

При поражении мышечных клеток и нарушении
ткани мозга креатинфосфокиназа появляется в крови,
это является диагностическим признаком.
КФК имеет три изофермента
Кардиальный
КФК-МВ
Церебральный
Мышечный
КФК-ВВ
КФК-ММ
Появление их в крови позволяет определить
поражение соответствующего органа. Появление в крови
кардиального изофермента является ранним
диагностическим признаком инфаркта миокарда.

10.

ОБМЕН ЦИСТЕИНА
1. Это заменимая аминокислота
2. Синтезируется из серина, гидроксильная группа которого
замещается SН-группой, которую поставляет гомоцистеин.
3. В составе белков-ферментов своей -SН группой участвует в
образовании каталитического центра (тиоловые протеазы).
4. Участвует в образовании дисульфидных связей, которые
принимают участие в формировании третичной и
четвертичной структуры белков.
5. Необходим для синтеза трипептида глютатиона, который
состоит из цистеина и глютаминовой кислоты.

11.

Цистеин, подвергаясь распаду, окисляется и
декарбоксилируется, образуется таурин, который
участвует в образовании парных желчных кислот
(таурохолевая и др.) в печени.

12.

Серная кислота, которая образуется из таурина, участвует
в обезвреживании токсических веществ в печени
обезвреживаются продукты гниения белков в кишечнике
- индол, скатол, фенол и крезол. В этих процессах серная
кислота участвует в своей активной форме в виде 3’фосфоаденозин-5’-фосфосульфата (ФАФC), которая
образуется с участием АТФ.

13.

14.

15.

16.

17.

18. Остаточный азот

50% - азот мочевины
25% - азот аминокислот
7,5% - азот креатина и креатинина
мочевой кислоты (4%),
аммиака и индикана (0,5%).
и др.

19.

В матриксе митохондрий соединяются СО2 и NH3
(при этом расходуются две молекулы АТФ).

20.

21.

22.

23.

24.

25.

26.

27.

28.

29.

30.

31.

.
Нефрон — функциональная единица почки

32.

• Функциональная единица почки — нефрон, который состоит из
клубочка и почечных канальцев. В каждой почке содержится около 1
млн нефронов.
• Образование мочи начинается в клубочках, через которые кровь
проходит со скоростью 1,25 л/мин.
• Гидродинамическое давление фильтрации внутри капиллярной
сети позволяет воде и другим веществам с низкой или средней
массой молекул (включая мочевину и креатинин) проходит из крови
в боуменову капсулу.
• Образующийся клубочковый фильтрат – это плазма,
освобожденная от белков (белки и клетки крови слишком велики
для того, чтобы пройти через почечный фильтр).

33.

Скорость клубочковой фильтрации (СКФ) - скорость, с
которой образуется клубочковый фильтрат.
• У здорового человека - в среднем 125 мл/мин (180 л в
день).
• Состав и объем клубочкового фильтрата значительно
видоизменяется при прохождении через канальцевый
аппарат - около 99% профильтрованных клубочками воды и
эссенциальных компонентов крови (электролитов,
аминокислот, глюкозы и т. п.) реабсорбируются обратно в
кровь.

34.

Моча —
• конечный продукт - фильтрации,
- канальцевой реабсорбции
- секреции
• образуется со скоростью примерно 1 мл/мин, т. е.
1,5 л в день.

35.

Регуляция уровня мочевины и креатинина в почках
Мочевина и креатинин фильтруются из крови в
почечных клубочках. Так как оба этих продукта являются
побочными метаболитами, нет необходимости в их
реабсорбции (однако в очень незначительных
количествах метаболиты реабсорбируется).
• Для мочевины этот процесс активизируется, если ее
концентрация в фильтрате слишком высока.
• Креатинин в норме в небольших количествах может
секретироваться из крови в канальцы.

36.

37.

38.

39.

40.

Количества мочевины и креатинина, экскретируемые
с мочой, зависят в основном от СКФ.
СКФ
экскреция мочевины и креатинина
повышаются их уровни в крови

41.

Клиренс креатинина — чувствительный способ
измерения скорости клубочковой фильтрации
Хотя концентрация мочевины и креатинина в плазме
отражает СКФ и влияет на нее, это не позволяет прямо
измерить СКФ. Уровни этих метаболитов в крови не
увеличиваются существенно до тех пор, пока почки не
теряют свою функцию примерно на 50%, поэтому
являются плохими индикаторами незначительных
нарушений на ранних стадиях почечных заболеваний.

42.

Хотя определение клиренса креатинина имеет
некоторые недостатки, это достаточно адекватный для
повседневной клинической практики и доступный метод
прямого измерения СКФ
более чувствительный и специфичный способ определения
почечной недостаточности на ранних стадиях, чем оценка
содержания мочевины и креатинина в крови

43.

Клиренс креатинина —
это объем плазмы крови, который очищается от
креатинина за 1 мин при прохождении через почки.
Чем выше клиренс, тем эффективнее работают
почки по очищению крови от креатинина и
выведению его с мочой.

44.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КЛИРЕНСА КРЕАТИНИНА
1. Измерить его концентрацию в крови и в аликвоте,
забранной из хорошо перемешанной суточной порции
мочи.
2. Измерить общий объем суточной мочи.
3. Исходя из результатов этих измерений, клиренс
креатинина рассчитывают по формуле:
С = (Км х V) / KKp,
где С — клиренс креатинина;
Км — концентрация креатинина в моче (ммоль/л);
Ккр — концентрация креатинина в крови (моль/л);
V — объем выделяемой в единицу времени мочи (мл/мин).

45.

Подготовка пациента.
В некоторых лабораториях пациентам рекомендуют временно
не включать в диету мясо, чтобы минимизировать зависимые от
питания колебания уровня сывороточного креатинина.
ТРЕБОВАНИЯ К ПРОБАМ КРОВИ И МОЧИ:
• В некоторых лабораториях для сбора суточной порции мочи
используют бутыли, содержащие консервант.
• Для определения сывороточной/плазменной концентрации
креатинина собирают несколько миллилитров венозной крови.

46.

1. Если суточная моча для анализа собрана не
полностью, расчет может оказаться неверным.
2. Если по ошибке хотя бы одна из порций мочи не была
собрана в контейнер — вся моча собранная до этого
момента должна быть вылита и сбор продолжают в
новый контейнер, полученный из лаборатории.
3. Все время сбора мочи контейнер должен храниться в
холодильнике.

47.

ИНТЕРПРЕТАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
НОРМЫ
- концентрация мочевины в сыворотке/плазме** — 2,5-6,5 ммоль/л;
- концентрация креатинина в сыворотке/плазме** — 55-105 мкмоль/л;
- клиренс креатинина — 70-130 мл/мин.
** Зависят от метода исследования, пола и возраста!
КРИТИЧЕСКИЕ ЗНАЧЕНИЯ:
- концентрация мочевины в сыворотке/плазме > 28,0 ммоль/л;
- концентрация креатинина в сыворотке/плазме > 400 мкмоль/л.

48.

Старение ассоциируется со снижением почечной функции,
уровень мочевины в крови с возрастом увеличивается.
Тенденция к росту концентрации креатинина вследствие возрастного снижения функциональной
активности почек уравновешивается снижением
его продукции благодаря уменьшению по мере старения мышечной массы.
Клиренс креатинина с увеличением возраста значительно снижается.
Концентрация мочевины в крови — это отражение баланса между скоростью ее синтеза
в печени и скоростью ее выведения почками.
Концентрация креатинина в крови отражает равновесие между скоростью его продукции
сокращающимися мышечными клетками и скоростью
почечной экскреции. Если синтез/продукция увеличивается и/или экскреция уменьшается,
концентрация в плазме растет. Если же синтез/продукция
снижается и/или экскреция увеличивается, концентрация в плазме падает.

49.

Причины снижения концентрации мочевины в
сыворотке/плазме крови
1. Беременность обычно приводит к увеличению СКФ
и, следовательно, к повышению скорости экскреции
мочевины. Беременные женщины, как правило,
имеют более низкий уровень мочевины в крови, чем
небеременные.

50.

2. Диета с низким содержанием белков.
Синтез мочевины зависит от состояния белкового и
аминокислотного обмена, который в свою очередь
определяется поступлением пищевых белков.
Поэтому в условиях соблюдения диеты с очень
низким содержанием белков мочевины
синтезируется существенно меньше, чем при
нормальном питании.

51.

3. Болезни печени.
Синтез мочевины - в печени. Хотя эта функция
практически не нарушается при заболеваниях
печени легких степеней, для больных с печеночной
недостаточностью характерны снижение синтеза
мочевины и накопление токсичного аммиака.

52.

Причины снижения концентрации креатинина в
сыворотке/плазме крови
• Беременность - увеличение экскреции креатинина.
• Креатинин синтезируется в сокращающихся мышцах.
• Любое заболевание, сопровождаемое существенным
снижением мышечной массы (например, мышечные
дистрофии) - патологическое снижение уровня
креатинина в плазме.

53.

Причины повышения концентрации мочевины и
креатинина в сыворотке/плазме крови
Почечные причины
значительно снижается СКФ,
отражающая функциональное состояние почек

54.

Почечные клубочки аналогичны некоторым другим
фильтрационным системам, в которых скорость зависит
от трех факторов:
1. Скорости, с которой жидкость (кровь) поступает для
фильтрации;
2. Проходимости фильтра («блокирование» фильтра ведет к
снижению скорости фильтрации);
3. Противодействующего давления с другой стороны
фильтра, уменьшающего скорость фильтрации.

55.

Характерные признаки всех вариантов
почечной дисфункции:
СКФ ,
мочевины и креатинина в крови
хорошие маркеры прогрессирования заболевания почек, т.к.
при снижении СКФ (почечной функции) сывороточные
концентрации мочевины и креатинина растут.

56.

1. Нормальные концентрации мочевины и креатинина не
исключают ранней стадии почечного заболевания;
2. Рост этих показателей наблюдается только при
существенном ограничении функции почек.
3. Концентрации мочевины и креатинина в плазме не
выходят за пределы нормы до тех пор, пока СКФ не
опускается до 40 мл/мин, т. е. примерно на 50% от
нормального значения.

57.

Значительное увеличение уровня мочевины (> 10,0 ммоль/л)
всегда свидетельствует о поражении почек
Умеренное повышение уровня мочевины (от 6,5 до 10,0 ммоль/л)
при нормальном содержании креатинина в плазме
может быть проявлением внепочечной патологии
Если умеренно повышаются креатинин и мочевина
это проявление дисфункции почек.

58.

Причины почечной дисфункции:
1. Преренальные (уменьшение потока крови к почкам),
2. Ренальные (повреждение почечного фильтра),
3. Постренальные (затруднение оттока мочи).

59.

ПРЕРЕНАЛЬНАЯ (РЕНАЛЬНАЯ) ПАТОЛОГИЯ
Низкая СКФ вследствие уменьшения тока крови через почечные клубочки
Структура почек нормальна, но нарушена их функция
Основные причины
• Любые воздействия, которые снижают объем крови, проходящий
через почки (гиповолемический шок)
• Обширные кровотечения (травма, большие хирургические
вмешательства)
• Значительные потери соли и воды (тяжелая диарея и рвота, обширные
ожоги)
• Септический шок (осложнение сепсиса)
• Кардиогенный шок (снижение сердечного выброса вследствие
инфаркта миокарда, сердечной недостаточности)

60.

РЕНАЛЬНАЯ ПАТОЛОГИЯ
Низкая СКФ вследствие «блокирования» (повреждения)
клубочкового фильтра.
Структура почек нарушена
нарушена их функция
Основные причины
• Паренхиматозные заболевания почек (гломерулонефрит,
пиелонефрит, амилоидоз и др.)
• Диабетическая нефропатия (осложнение длительного течения
диабета)
• Поликистоз почек
• Подагра
• Токсическое повреждение (лекарства, тяжелые металлы)

61.

ПОСТРЕНАЛЬНАЯ ПАТОЛОГИЯ
Низкая СКФ вследствие блокирования
дистальной стороны клубочков противодействующим
фильтрации давлением
Основные причины
Любая патология, приводящая к затруднению оттока мочи:
• камни в почках или мочеточниках,
• опухоли (рак мочевого пузыря, предстательной железы)

62.

Взаимоотношения между СКФ и
концентрациями мочевины и креатинина в
плазме крови

63.

Уремический синдром
совокупность симптомов, которые являются следствием
значительного снижения СКФ (менее 30%, т. е. клиренс
креатинина менее 30 мл/мин).
увеличение концентрации мочевины и креатинина в крови

64.

Уремия
патологическое состояние, обусловленное
• задержкой в крови продуктов азотистого обмена,
• ацидозом,
• нарушениями водно-электролитного и
осмотического гомеостазиса из-за недостаточности
почечных функций.

65.

Симптомы нарастают, когда увеличивается уровень
мочевины/креатинина и снижается клиренс креатинина:
• нарастающая усталость,
• бессонница ночью и сонливость днем,
• ухудшение мышления,
• спутанность сознания, иногда кома;
• нарушение вкуса, потеря аппетита, тошнота, рвота, диарея;
• одышка;
• анемия,
•снижение веса,
• зуд

66.

Клинические симптомы Уремии
• снижение возбудимости нервной системы
вплоть до потери сознания (кома),
• расстройства внешнего и тканевого дыхания,
• отеки и АГ,
• снижение температуры тела;
• электролитные нарушения
судороги
• может вести к летальному исходу.

67.

Уровень мочевины - более 35,0 ммоль/л,
Уровень креатинина - более 1200 мкмоль/л,
Клиренс креатинина - менее 10 мл/мин,
рассматривают возможность почечного диализа
или трансплантации почки
Прогрессирование ХПН до такого состояния
может продолжаться многие годы.
ОПН - стремительное снижение функции почек
в течение нескольких часов или дней.

68.

Методы гемодиализа:
1. экстракорпоральный ("искусственная почка")
2. интракорпоральный или перитонеальный
гемодиализ.

69.

Аппарат «искусственная почка»:
полунепроницаемая мембрана (обычно гидратцеллюлозная),
с одной стороны которой течет кровь,
а с другой стороны —диализирующий (солевой) раствор,
обычно содержащий меньшие, чем в крови концентрации Na.
В зависимости от содержания в крови ионов Са, Mg, К и
КЩС в диализирующий раствор вводят больше или меньше
солей этих ионов, а также бикарбонат для коррекции ацидоза.
Повышая давление крови над мембраной или
объемную скорость кровотока, либо снижая давление
диализирующей жидкости под мембраной, увеличивают
скорость ультрафильтрации через мембрану, т.е. скорость
искусственного гемодиализа.

70.

• Во время гемодиализа кровь пациента проходит через фильтр
(диализатор). Фильтр удаляет из крови отработанные вещества, избыток
жидкости и соли.
• Перед диализом. Перед началом процедуры диализа врач или
медсестра измерит вес, артериальное давление, пульс и температуру.
• Затем ставят два катетера – один - в артерию, а другой в вену, таким
образом кровеносную системы «подключат» к диализному аппарату.
• Во время диализа. Постановка катетеров (если они не были
установлены заранее) – единственная болезненная часть процедуры, но
некоторые пациенты могут испытывать тошноту и спазмы в животе во
время диализа –это происходит от того, что из организма одновременно
выводится большое количество жидкости.

71.

72.

73.

74.

Перитонеальный гемодиализ
основан на том, что брюшина является естественной
полунепроницаемой мембраной и при промывании
брюшинной полости солевыми растворами происходит
процесс диализа.
Перенос веществ через брюшину происходит
медленнее, чем при экстракорпоральном гемодиализе,
но спектр удаляемых из внутренней среды метаболитов
шире.
При резких нарушениях функций обеих или единственной
почки искусственный гемодиализ является лишь этапом
подготовки к трансплантации почки.

75.

76.

Проведение перитонеального диализа