Klinische Chemie und Laboratoriumsdiagnostik. Teil 8. Urindiagnostik Niere

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1 Klinische Chemie und Laboratoriumsdiagnostik Teil 8 Urindiagnostik Niere Prof. Dr. Ralf Lichtinghagen Medizinische Hochschule Hannover Klinische Chemie Tel.:

2 Niere: Grundlagen Feinbau:Glomerulum, proximaler Tubulus, Henlesche Schleife, distaler Tubulus, Sammelrohr. Aufgaben der Niere: Kontroll- und Ausscheideorgan Konstanthaltung der Blutzusammensetzung Konstanthaltung des Blut-pH-Wertes Aufrechterhaltung der charakteristischen Elektrolytzusammensetzung Ausscheidung unter beträchtlicher Konzentrierung: 1. glomeruläre Filtration 2. tubuläre Rückresorption 3. tubuläre Sekretion Hormonbildung (Renin, Erythropoetin)

3 Ursachen für dialysepflichtiges Nierenversagen in Europa 2000 Kosten in Deutschland: 300 Millionen / Jahr ( / Patient) Erkrankungen der Niere oft lange lange Zeit ohne typische Beschwerden, deshalb Nierenfunktionsstörungen und Niereninsuffizienz oft jahrelang unerkannt. Auffällige Zunahme von diabetischen Nephropathien

4 Labormedizinische Untersuchungen auf der Basis pathobiochemischer Erkenntnisse Untersuchungen zur Früherkennung von Nierenerkrankungen im Frühstadium (Bessere Zugänglichkeit für Therapie) Differenzierung verschiedener Formen von Nierenerkrankungen mit verschiedener Prognose Therapieüberwachung Verlaufskontrolle (einschließlich der Überwachung von Dialyse- und transplantierten Patienten)

5 Überwachung der Nierenfunktion zusätzlich bei folgenden Krankheiten Hypertonie D. mellitus Hyperurikämie, Gicht Urolithiasis Prostatahypertrophie akute oder chronisch rezidivierende Infekte TBC chronische Anwendung potentiell nephrotoxischer Medikamente Hyperparathyreoidismus maligne Erkrankungen mit Nierenbeteiligung (z.b. Myelom) sowie in der Schwangerschaft

6 Urinstatus Urinstatus umfasst Makroskopische Harnbeurteilung Teststreifenuntersuchung Mikroskopische Sedimentuntersuchung Makroskopische Beurteilung Urinmenge Beitrag zur Wasserbilanz des Körpers Normal M ml / Tag W ml / Tag Polyurie > 2500 ml / Tag Oligurie < 400 ml / Tag Anurie < 100 ml / Tag Urinfarbe/Trübung Uringeruch Der frische Urin (Mittelstrahlurin) von Gesunden ist klar und strohgelb Farbabweichungen beachten (Hämoglobin, Bilirubin, Porphyrine, Medikamente, Nahrungsmittel). Bei jeder Trübung muss an pathologische Ursachen gedacht werden. Trübungen nach längerem Stehenlassen meist ohne pathologische Bedeutung. nach Ammoniak: bakterielle Zersetzung von Harnstoff nach Aceton: Ketonurie bei z.b. D. mellitus

7 Urinstatus Teststreifenuntersuchungen Urindichte Test auf Konzentrierleistung der Niere, abhängig von Flüssigkeitsaufnahme und Krankheiten wie: D. mellitus, D. insipidus, Hyperaldosteronismus. (besser: Osmolalität über Bestimmung der Gefrierpunktserniedrigung) ph-wert ph-wert frischer Harnproben zwischen 4,5 und 7,5 Nachweis mittels Gemisch von Indikatorfarbstoffen Einflussgrößen: Ernährung (vegetarisch-fleischhaltig) Diäten, Fieber, Harnwegsinfekte, Lagerdauer des Urins Glucose Ketonkörper Bilirubin Urobilinogen Suchtest auf D. mellitus, renale Glucosurie Diabetes, Azidosen, Nachweis von Aceton und Acetoacetat Hepatopathien, Differentialdiagnostik des Ikterus (Prähepatisch, hepatisch, posthepatisch) Hepatopathien, Differentialdiagnostik des Ikterus

8 Teststreifenuntersuchungen II Urinstatus Protein Nitrit Hämoglobin Leukozyten Wichtige Untersuchung zum Ausschluss von Nierenerkrankungen, erfasst Proteinurien > 200 mg/l, Albumin besser als Globuline erfasst, Bence-Jones-Proteine werden nicht erfasst, alkalischer ph-wert kann bei positivem Protein negativen Befund verursachen. Proteindifferenzierung bei positivem Befund! Suchtest für Harnwegsinfekte durch nitritbildende Bakterien (z.b. E. coli). Negativ bei Bakterien, die kein Nitrit bilden und bei hoher Ascorbatkonzentration. Pseudoperoxidaseaktivität des Hämoglobins als Grundlage des Nachweises, Erythrozyten lysieren auf dem Testfeld und werden auch erfasst. Nachweis von Mikrohämaturie (Erythrozyturie, Hämoglobinurie) bei glomerulären Schäden, Tumoren der Niere und ableitenden Harnwege, Steinleiden. Esteraseaktivität des (intrazellulären) granulozytären Enzyms wird erfasst. Suchtest auf Entzündungen im Bereich der Niere und ableitenden Harnwege.

9 Urinstatus: Sediment Indiziert bei positiven Ergebnissen im Teststreifen. Besonders geeignet für eine Untersuchung ist der konzentrierte erste Morgenurin. 10 ml Urin mischen, 5 min bei 800 g zentrifugieren, Überstand dekantieren, Ein Tropfen der Suspension auf Objektträger. Betrachtung von 20 Gesichtsfeldern bei 400facher Vergrößerung. Organisierte Bestandteile: Erythrozyten, Leukozyten, Zylinder und andere Zellen. Nicht organisierte Bestandteile: Kristalle. Herkunft: aus der Niere (renal) aus den Harnwegen (postrenal) aus Vagina, Prostata (nicht renal)

10 Urinstatus: Sediment

11 Proteinurie Leitsymptom fast aller Nierenerkrankungen Einfache Ergänzung der nephrologischen Diagnostik (Verlaufsbeobachtung, präventive Reihenuntersuchung) Ursachen der Proteinurie sind renaler, prärenaler und postrenaler Genese Niere ist, neben hereditären und erworbenen Erkrankungen, Manifestationsort vieler systemischer und generalisierter Prozesse Renale Beteiligung nimmt oft entscheidenden Einfluss auf Prognose dieser Erkrankungen

12 Proteinurie

13 Renale Ursachen einer Proteinurie: Glomerulopathien Glomerulonephritiden (Immunk.typ (postinf.), IgA-Nephritis, Antibasalmembrantyp) erbliche Nephropathien (Zystennieren, α 1 -Antitrypsinmangel) Kollagenosen (Lupus erythematodes, Sklerodemie) Degenerative Erkrankungen (Sarkoidose, Wegeners Granulomatose) Nierenstauung (Rechtsherzinsuffizienz, Nierenvenenthrombose) Diabetische Nephropathie, Schwangerschaftnephropathie, EPH-Gestose, Amyloidose

14 Renale Ursachen einer Proteinurie: Tubulopathien Erbliche Tubulopathie (Fanconi-Syndrom, Renal-tubuläre Azidose) Interstitielle Nephritis (viral (Hantavirus), bakteriell (Pyelonephritis), allergisch (Medikamente)) Toxische Tubulopathie (chronisch-kumulativ (Analgetika), akut (Aminoglykoside ))

15 Prä- und postrenale Ursachen einer Proteinurie Prärenal Immunglobulinleichtketten- Ausscheidung Intravasale Hämolyse Rhabdomyolyse Postrenal Harnwegsinfekte Tumoren (Niere, Blase, Prostata) Steinleiden Verletzungen Münchhausensyndrom

16 Proteinurieformen Größen Ausscheidung [kda] g/24h Selektive glomeruläre Proteinurie ,03-0,3 Nicht selektive glom. Proteinurie 50->150 1,5-20 Tubuläre Proteinurie ,15-1,5 Mischproteinurie 10->150 0,15-20 Prärenale Proteinurie 0,1-50 Postrenale Proteinurie variabel

17 Prognose Qualität der Filtration (neben Menge) von diagnostischer Bedeutung Kationische Moleküle passieren eher glomer. Basalmembran. Verminderung der ionischen Komponente: selektive glomeruläre Proteinurie Zusätzlich Strukturveränderungen durch entzündliche oder immunologische Faktoren: Verlust der Porengrößenselektivität (unselektive glomeruläre Proteinurie)

18 Differentialdiagnostik einer Proteinurie Teststreifen Screening auf Proteinurie bei asympotischen Patienten, gleichzeitig Erfassung von Leukozytenesterase sowie Hämoglobin und Myoglobin Gesamtprotein Quantifizierung und Verlaufsbeurteilung bekannter Proteinurie, Grobeinteilung von Typ und Schweregrad einer Nephropathie Aufdeckung einer Bence-Jones-Proteinurie (vgl. Teststreifen).

19 Differentialdiagnostik der Proteinurie (wichtige Markerproteine) Albumin (64 kd, Marker einer glomerulären Proteinurie) Nachweis einer Mikroalbuminurie ( mg/l, M mg/g Kreatinin mg/24h, W mg/g Kreatinin IgG (145 kd, Beurteilung der Selektivität einer glomerulären Proteinurie) α 1 -Mikroglobulin (31 kd, Marker einer tubulären Proteinurie, Resorptionskapazität) N-Acetyl-β-D-Glucosaminidase (β-nag) (akuter Schädigungsgrad proximaler (Tubulusenzym) Tubuluszellen) α 2 -Makroglobulin (720 kd, Differenzierung renaler/postrenaler Hämaturien)

20 Urinproteindiffenzierung mittels Elektrophorese Zelluloseacetat-Folie Albumin Trennung der Proteine primär nach Ladung oder Größe SDS-PAGE besser geeignet für Differenzierung der Proteinurie Problem: Quantifizierbarkeit und Objektivität der Aussage SDS-PAGE

21 Patientin, 27 Jahre (in Behandlung wegen V. a. SLE mit Nierenbeteiligung) Weitere Befunde: Vaskulitis, Mikrohämaturie, blutiger Stuhl, Serologie: AK-negativ E pho auf Celluloseacetatmembran (a) Kontrollserum (1, 5) Marker, Ovalbumin (a) und Lysozym (b) (2) Urin von Patientin., verdünnt und unverdünnt (3, 4) (b) SDS-Polyacrylamid-Gelelektrophorese V. a. Münchhausen-Syndrom Befunde: (Serum-Werte, Serum-E pho unauffällig) U-Protein [g/l] 5,03 U-Albumin [g/l] U-Transferrin [g/l] <0.002 U-IgG [g/l] U-α 1 -Mikroglobulin[g/l] kda, Urin von Patientin., Phophoryl. B verdünnt (1) 66 kda, Albumin 45 kda, Ovalbumin 30 kda, Carbonic Anhydrase Molekulargewichtsmarker, (2) Vergleichsurin (3) B.J.-Proteinurie

22 Wann ist welcher Marker erhöht? Albumin: Bei glomerulärer Filtrationsstörung Aber auch bei Einschränkung der tubulären Rückresorption vermehrt im Harn ausgeschieden α 1 -Mikroglobulin: Bei tubulärer Resorptionsstörung Erhöhte Urinkonzentrationen auch bei glomerulärer Proteinurie (>100facher Anstieg der Albuminurie) ohne histopathol. Veränderungen des Interstitiums (Überlastung der Resorptionskapazität der Tubuli)

23 Vergleich von Albumin- und α 1 -Mikroglobulin- Ausscheidungsmustern Logarithmische Funktion Exponentialfunktion Nephropathien Glomerulopathien, primär Glomerulopathien, sekundär Dysfunktionskollektiv

24 Festlegung der Bereiche 3 Glomerulopathie (1) 1 Glomerulopathie mit tubulo-interstitieller Beteiligung (2) Tubulo-interstitieller Nephropathie (3) Auswertung inkl. Diagnosestellung im Idealfall mittels Expertensystem Hofmann et al. Lab.med.1993; 17:502

25 Selektivität der glomerulären Proteinurie IgG/Albumin Selektiv <0,03 Nicht-selektiv >0,03 Gültig für eine Albuminurie > 500 mg/g Kreatinin

26 Entscheidungskriterien zur Leukozyturiedifferenzierung Leukozytenesterase: Gesamtprotein: Albumin: α 1 -Mikroglobulin: positiv normal normal normal Postrenale Entzündung Kein Hinweis auf Störung der glomerulären und tubulären Proteinreabsorption. Klinisch relevante Nierenparenchymerkrankung mit großer Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen. Leukozytenesterase: positiv Gesamtprotein: normal Albumin: mg/g Krea. α 1 -Mikroglobulin: normal Urineiweißdifferenzierung nach Abklingen der Leukozyturie wiederholen. Auch Entzündungen der ableitenden Harnwege können mit geringen Albumin- und/oder IgG-Erhöhungen einhergehen. Leukozytenesterase: positiv Gesamtprotein: >150 mg/g Krea. Albumin: >100 mg/g Krea. α 1 -Mikroglobulin: >14 mg/g Krea. Zur Abschätzung des Ausmaßes der renalen Beteiligung bei Entzündungen im Bereich der ableitenden Harnwege Urineiweißdifferenzierung nach Abklingen der Leukozyturie wiederholen.

27 Ursachen der Hämaturie Mikrohämaturie (mikroskopisch) Makrohämaturie (roter Urin) Prärenal: Hämolyse Renal: Entzündungen Tumore, Steine, Nieren- Parenchymschaden Postrenal: Steine, Tumore, Entzündungen

28 Entscheidungskriterien zur Hämaturiedifferenzierung Für U-Albumin > 100 mg/l IgG/Albumin >0,2 <0,2 >0,2 α 2 -Makrogl./Albumin >0,02 <0,02 <0,02 α 1 -Mikrogl./Albumin <1,0 <1,0 >1,0 1 Mit großer Wahrscheinlichkeit postrenale Hämaturie, Kontrolle nach Abklingen 2 Mit großer Wahrscheinlichkeit renale (glom.) Hämaturie, zusätzliche postrenale Blutbeimengung nicht ausgeschlossen (zusätzl. Proteinurie bewerten) 3 Mit großer Wahrscheinlichkeit renale (tubulo-interstit.) Hämaturie, zusätzliche postrenale Blutbeimengung nicht ausgeschlossen (zusätzl. Proteinurie bewerten)

29 Differenzierung einer Bence-Jones-Proteinurie Albumin + α 1 -Mikrogl. + Transferrin + IgG Cut off: 0,69 Sensitivität: 100% Spezifität: 76,8% Gesamtprotein Immunfixation: Kappa/Lambda Sensitivität: 100% Spezifität: 98,6% SDS-PAGE: Sensitivität: 67,5% Spezifität: 100% Boege et al. J Clin Chem Clin Biochem 1990; 28:37-42

30 Mikroalbuminurie Urinausscheidung von Albumin in einer Konzentration von µg/l Früher und sensitiver Nachweis einer diabetischen Nephropathie Bestimmung Semiquantitativ: Albuminteststreifen Quantitativ: 24-Std.-Urin Ref.bereich: mg / 24 Std.

31 Funktionsdiagnostik Messung der Konzentration von glomerulär filtrierten Substanzen im Blut: Aussagen über glom. Filtration, nicht über Art der Nierenerkrankung Kreatinin Entsteht im Muskelgewebe aus Kreatin (Energiespeichersubstanz) Höhere Werte mit zunehmender Muskelmasse, Abnahme im Alter (Muskelzerfall (Myopathie): Anstieg des S-Kreatinins) Bestimmung entweder photometrisch mit Pikrinsäure (Jaffé-Reaktion) oder enzymatisch (höhere Spezifität, keine Reaktion mit Pseudo-Kreatininen) Kreatinin Pseudokreatinine Pikrinsäure, OH - orangefarbene Verbindungen

32 Funktionsdiagnostik Referenzintervall: (enzymatisch) Serum bis 6J µmol/l Urin: 0,07-0,14 mmol/ (kg x d) µmol/l 0,07-0,18 mmol/ (kg x d) 2 M µmol/l 9,0-14,0 mmol/d W µmol/l 9,0-14,0 mmol/d Anstiege (renal bedingt): (prärenal bedingt): akutes Nierenversagen chronische Niereninsuffizienz Herz-Kreislauf-Insuffizienz postrenale harnwegsobstruktion Zytostatika-, Aminoglykosidtherapie Muskeltraumen Verbrennungen Muskeldystrophie Bodybuilding,

33 Kreatinin: Diagnostische Wertigkeit Konstitution des Patienten sollte einbezogen werden (Extremfälle: Bodybuilder vs. muskelarmer altersschwacher Patient) Kreatinin-Anstieg im Serum erst bei einer Reduktion der GFR unter 50% Zunehmende Serumkonzentration bei eingeschränkter Nierenfunktion führt zu Überschätzung der GFR: glomeruläre Filtration + tubuläre Sekretion + Ausscheidung über Darmschleimhaut (linear bis etwa 20 ml/min).

34 Funktionsdiagnostik: Harnstoff Quantitativ wichtigstes Abbauprodukt des Eiweißstoffwechsels in der Leber gebildet glomerulär filtriert, zum großen Teil tubulär rückresorbiert Ausscheidung ist von Diurese abhängig (im Gegensatz zu Kreatinin) Enzym. Nachweis (Urease-Methode) Ref.bereich: 3,3-6,7 mmol/l Üblicherweise Bestimmung zusammen mit Kreatinin Weitere Faktoren, die [S-Harnstoff] beeinflussen: Eiweißreiche Kost S-Harnstoff >30 mmol/l: Katabole Stoffwechsellage (z.b. bei Fieber) in der Regel nur renale Ursache Mangelnde Flüssigkeitszufuhr Oligurie S-Harnstoff steigt Eiweissarme Ernährung Vermehrte Flüssigkeitsausscheidung im Urin fortgeschrittene Lebererkrankung (Synthese) S-Harnstoff sinkt

35 Funktionsdiagnostik: Renale Clearance Plasmavolumen in ml, das durch Harnbildung durch die Niere pro Minute von einer Substanz befreit wird. exogen: Inulin endogen: Kreatinin Kreatininclearance zur Beurteilung der glomerulären Filtration Überprüfung der Nierenfunktion Verlaufskontrolle bei Nierenerkrankungen Überwachung nephrotoxischer Pharmaka U-Kreatinin x U-Volumen (ml) x 1000 x 1,73 C = ml/min S-Kreatinin x Sammeldauer (min) x KOF (m 2 ) Referenzbereich: ml/min KOF= 0,1672[KGW (kg) x KGR (m)]1/2

36 Funktionsdiagnostik: Cystatin C neuere Messgröße zur Abschätzung der GFR kleinmolekularer Proteinaseinhibitor (13,4 kd) in konstanter Menge im Blut Konzentration im Blut hauptsächlich durch GFR bestimmt Ref.bereich: Erwachsene <1,3 mg/l Vorteile: keine ausgeprägte Alters- und Geschlechtsabhängigkeit keine Abhängigkeit von extrarenalen Faktoren (Muskelmasse) Anstiege auch im kreatininblinden Bereich deshalb direkte Abschätzung der Clearance möglich : C (ml/min) = 74,8 / Cystatin C 1/0,75

37 Funktionsdiagnostik: Cystatin C N Latex Cystatin C (mg/l) GFR = est Cys C 1/0.75 Paediatric patients (1-16 years) n = 42 y = x Pearson r 2 = Adult patients (<50 years) n = 94 y = x Pearson r 2 = Elderly patients (>50 years) n = 72 y = x Pearson r 2 = Inulin clearance (ml/min/1.73m 2 )

38 Ausschluss einer Nierenerkrankung Serum: Kreatinin Cystatin C Urin: Hämoglobin Leukozytenesterase Gesamtprotein Albumin α 1 -Mikroglobulin unauffällig Normalbefund

39 Befundbeispiel Patient, 30 J, seit einigen Tagen schmerzhafte häufige Blasenentleerungen. Ständiger Harndrang (Pollakisurie) sowie erschwerte Miktion (Dysurie). Kein Fieber, BSG nicht erhöht. Cystitis

40 Befundbeispiel Patient, 38 J, Seit einer Woche Pollakisurie und Brennen bei der Miktion. Seit zwei Tagen hohes Fieber, teils kolikartige Schmerzen im Rücken. Rechtes Nierenlager klopfempfindlich. Pyelonephritis

41 Befundbeispiel Patient, 38 J, Eine Woche nach einer Angina tonsilliaris plötzlich unbestimmte Schmerzen in der Nierengegend mit heftigen Kopfschmerzen, Übelkeit und Erbrechen. Der Patient bemerkte eine leichte rötlichbraune Verfärbung des Urins sowie Lidödeme. Glomerulonephritis