Diagnostica di laboratorio della funzionalit renale

Alessandra Bachetoni

UOS Patologia Clinica di Chirurgia e Trapianti

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FUNZIONI DEL RENE(1) Escretoria

Eliminazione di sostanze tossiche e cataboliti:urea, ac.urico, creatinina, urobilina e farmaci

Mantenimento dellomeostasi dei sistemi:- equilibrio idrico

- Regola escrezione e riassorbimento: Na , K, Ca e Mg

- Regola il bilancio acido-base(eliminando radicali acidi e riassorbendo e formando basi)

ESCRETORIA

1 L sangue/min

130-180 L ultrafiltrato/24h

: 1,6-1,8 L /24h

(2)ENDOCRINA

Regola la pressione arteriosa(renina/angiotensina, callicreina, prostaglandine)

Stimola l eritropoiesi (eritropoietina) Regola il metabolismo osseo (attivazione vit.D)

(3)METABOLICA

Ammoniogenesi Sintesi di aminoacidi Metabolismo ormoni extra-renali Sintesi bicarbonati

FUNZIONI DEL RENE(2) (3)

Tubulo prossimaleRiassorbiti liquidi e ioni 70-80%

Tubulo distaleOsmolalit plasmaticaRiassorbe 5% di NaCl

Ansa di HenleOsmolalit urinariaRiassorbita H2O per diffusione

Tubulo collettoreOsmolalit urinariaRiassorbita H2O per ADH

ESAMI di LABORATORIO determinazioni quantitative

SIERO

PLASMAURINE

Esami dinamicidi perfusione

Urea Urea

Glomerular FiltrationRatio (GFR):

clearance creatinina

Clearance inulina

Creatinina Creatinina Clearances Stimate

Elettroliti Elettroliti

Albumina, Proteine totali Albumina, Proteine totali

Osmolalit Osmolalit

Beta2- microglobulinaBeta2- microglobulina, Alfa1 microglobulina, Transferrina

Cistatina C Bence-Jones

NGal NGaL

Matula , XII secolo Albuminometro di Esbach, 1874

INDICI URINARI

VOLUME: equilibrio idrico nel liquido extracellulare ECF e nel plasma

PESO SPECIFICO e Osmolalit: regolazione soluti (sodio, glucosio, urea)

pH: equilibrio acido-base del sangue

CREATINURIA: Capacit di filtrazione glomerulare

CLEARANCE di SOLUTO: Tasso di filtrazione glomerulare

PROTEINURIA: filtrazione e/o riassorbimento

ALBUMINURIA: filtrazione e/o riassorbimento

EMATURIA: presenza di danno tissutale

volume medio giornaliero 600 -2500 ml

Volume Urinario

In condizioni fisiologiche normali

il volume dipende dallassunzione di H2O

In gravidanza vi nicturia e ipostenuria

I bambini eliminano quantit di urine 3-4 volte maggiori

rispetto alladulto

Il volume delle urine escrete e la concentrazione dei soluti (peso specifico) controllano lomeostasi dei liquidi corporei

e degli elettroliti, sono regolati da meccanismi indipendenti

La misurazione del volume utile per valutare lafiltrazione glomerulare e la funzionalit tubulare

- Ketoacidosi diabetica- Tumori cerebrali - Necrosi tubulare renale IRC

- Polidipsia - Eccessivo apporto proteine- Caffeina e alcool-Terapia con diuretici

azotemia e creatinina normali

Poliuria > 2500 ml/24h

azotemia e creatinina

- Diabete mellito e insipido - Deficit ADH (vasopressina)

Mancata assunzione di acqua:

diminuzione del volume di urine, prima che siano presenti segni di disidratazione

Oliguria < 700 ml/24 h

Cause clinicheVomito prolungato, diarrea, sudorazione, ascite, edema,

ipoperfusione, IRA, fase terminale uremica della IRC, glomerulonefrite

Ostruzione completa del tratto urinario:

Iperplasia prostatica e carcinoma

Disturbi cardiaci o ipotensione severa:

Ischemia renale (necrosi tubulare acuta)

Glomerulonefrite (acuta, subacuta, cronica)

Reazione emolitica da trasfusione

Anuria < 200 ml/24 h

urea (20%) cloruro di sodio (25%) solfati fosfati

PESO SPECIFICO1005-1020

ADH/vasopressina (ipofisi)Aldosterone Angiotensina IIipovolemiareninaangiotensinaaldosteroneriassorbimento Na ritenzione idricaespansione volume plasmaticopress arteriosaPNA (ormone natriuretico atriale) vasodilatatrice

AlcalosiInsulinaRecettori beta-adrenergici

Lindice diconcentrazione urinaria determinato prevalentementeda:

Meccanismi di regolazioneormonale

Insufficienza o assenza ADH:PS Vol

Pielonefrite IRC PS Vol Glomerulonefrite PS Vol

Diabete mellito PS Vol Nefrosi Aumento ADH PS Vol Danni cardiaci Tossiemia in gravidanza

PESO SPECIFICO1005-1020

IpostenuriaPS < 1005

IperstenuriaPS >1020

PESO SPECIFICO : caratteristiche

adulto 1005-1020/die

bambino ( < 2 anni) 1001-1018

La misurazione del P.S. confronta la densit dellurina (numero e grandezza delle particelle dissolte)

con quella dellacqua distillata (PS=1000).

METODI:Densimetro, Dipsticks (reazione colorimetrica), rifrattometro

I.R.

Regolazione della filtrazione glomerulare

Pressione osmotica: esercitata dalle particelle ioniche del soluto per il recupero idrico

vs. la soluzione maggiormente concentrata

Parametriche la determinano sono:

osmolalit plasma I.R. 285-310 mOsm/kg

osmolalit urine I.R. 300-900 mOsm/kgRapporto OsmU/OsmP 3:1

Un adeguata regolazione osmotica richiede: 1) interstizio midollare ipertonico 2) ipofisi sensibile ai cambiamenti osmolalit sierica3) epitelio tubulare sensibile ADH

< 1 : 3 sotto carico idrico : ADH, diabete insipido, disfunzioni tubulari> 3 : 1 in eccesso di soluti in patologie glomerulari

Osmol siero = 1,86 [Na+] [GLU]/18 + [BUN]/2,8

Somministrare 1500 ml /30 min di acqua per os

Raccogliere lurina ogni 30 min per 4 ore in recipienti separati

Controindicata nella grave insuff. renale e cardiaca i

RISPOSTA NORMALE

Generalmente 80% (1200 ml) dellacqua assunta eliminata nelle 4 ore

Almeno in un intervallo P.S. < 1003

Osmolalit urinaria < 100 mOsm/kg

Danno tubulare

Diminuzione flusso ematico

Disfunzioni ipofisarie (ADH): Diabete insipido

Disfunzioni cardiache

Prova di DILUIZIONE

Per 14 ore limitata assunzione di liquidi e cibo

Sera precedente pasto ricco di proteine e 200 ml di liquidi

Raccolta delle urine alle 6, 8 e 10 a.m.

Controindicata nella grave insuff. renale e cardiaca

Interferiscono mezzi di contrasto, diuretici, farmaci nefrotossici, glicosuria

RISPOSTA NORMALE

P.S. varia tra 1025 1032 Osmolalit urinaria > 800 mOsm/kg

Prova di CONCENTRAZIONE

Danno tubulare

Diminuzione flusso ematico

Disfunzioni ipofisarie (ADH): Diabete insipido

Disfunzioni cardiache

CLEARANCE RENALE

Criteri ideali del marker di clearance:

1. Endogeno e Biosintesi costante2. Metabolicamente inerte in vivo e in vitro3. Diffusibile nello spazio extra-cellulare4. Liberamente filtrato dal glomerulo5. Non riassorbito, n sintetizzato dalle cellule tubulari6. Dosabile con metodi semplici accurati e sensibili7. Conveniente rapporto costo/beneficio8. Semplice uso nella pratica

I soluti usati sono sostanze endogene (creatinina) o

esogene (inulina, ac. para-ammino-ippurico)

[U] V[P]

Clearance (ml/min) =

La Clearance di una sostanza misura il volume di plasma che nellunit di tempo viene totalmente depurato da quella sostanza da parte del rene.

Coefficiente di depurazione plasmatica

CREATININA - C4N3H7O

E un indice della funzionalit renale ed in particolare della sua capacit filtrante I reni eliminano creatinina con grande efficienza La produzione giornaliera di creatinina costante e proporzionale a quella di

creatina muscolare (fosforilata da enzima CPK creatina-fosfato reazioni metaboliche nel muscolo scheletrico)

Pi stabile dellazotemia perch non influenzato dalla dieta P.M. 113 permette il passaggio nel glomerulo Non si lega alle proteine ed idrosolubile dosata con met. Jaff: si misura a 490 nm la formazione di un complesso

colorato creatinina-picrato in ambiente alcalino (interferiscono proteine, bilirubina, ac. urico e piruvico, alcuni farmaci)

metodo enzimatico (1980) con la creatinina-deaminasi (minore interferenza con bilirubina e proteine)

Metodi di riferimento Gas-massa e HPLC

I.R. 0,6- 1,3 mg/dl 0,5 1 mg/dl

Test di filtrazione glomerulare:CLEARANCE RENALE

I.R. 70-140 ml/min

La valutazione della Ratio di Filtrazione Glomerulare (GFR)ovvero il volume di liquido che viene filtrato dai glomeruli e immesso nei tubuli

in un determinato periodo. Si calcola mediante la CLEARANCE RENALE, cio la capacit di eliminare

solo con lazione glomerulare la creatinina dal sangue :

Dipende: n nefroni funzionanti, efficienza funzionale dei nefroni,quantit di sangue che li raggiunge

U = concentr. urinaria solutoVolume urinario 24 h (1440 min)P = concentr. plasmatica soluto

CLCR =Ucr x Vol/min

Pcr

Come raccogliere le urine per calcolare la Clearance della creatinina

1. Eliminare la prima minzione del giorno in cui si inizia la raccolta

2. Raccogliere tutte le urine prodotte nelle successive 24 ore

3. Tenere le urine in un luogo fresco, possibilmente in frigorifero

4. Completare la raccolta il mattino successivo, con la minzione della stessa ora di avvio della raccolta.

5. Portare tutte le urine al laboratorio il pi presto possibile

Valutazione e risoluzione Pagina 22

Creatinina e Flusso glomerulareGFR lindice pi attendibile di funzionalit renale

Correlazione tra GFR e creatinina sierica in una donna di 50 anni con insufficienza renale cronica

Relazione fra la creatinina sericae la clearance della creatinina

ULN

Calcolo della clearance senza raccolta delle urine nelle 24 h

Formula di Cockeroft e Gault:

CLEARANCE DELLA CREATININA =(140-et) x peso in kg

dens.creatinina (mg/dl) x k

Dove k = 72 per i e 85 per le

Per i neonati c la formula di Schwarz:k x altezza (cm)

dens.creatinina (mg/dl)Dove k = 0,33

CLEARANCE DELLA CREATININA =

Formula di Schwarz:

Limiti del dosaggio della creatinina

Non un indicatore precoce della perdita di funzionalit renale

Lincremento non correlato allestensione del danno

Insensibile a piccole ma significative riduzioni della

filtrazione glomerulare

Alta variabilit inter-individuale:

- massa muscolare: sesso, etnia, et

Il programma NKDEP raccomandalinserimento nel referto della eGFR

Valutazione clinica della funzionalit renaleNKDEP

NKDEP inserimento nel referto di: eGFR

STADI di malattia renaleclassificati in base al e-GFR

1. Normale GFR > 90 ml/min/1,73 m2 anche con presenza ematuria e proteinuria

2. Medio GFR 60 89 ml/min/1,73 m2

3. Moderato GFR 30 59 ml/min/1,73 m2

4. Severo GFR 15 29 ml/min/1,73 m2

5. Grave GFR assente (in dialisi)

Linee guida: Entit del danno renale valutata in base allindice di filtrazione glomerulare

*determinazione enzimatica

e-GFR: La semplificazione MDRD

. Non applicabile come screening

Non applicabile donne in gravidanza

Pazienti defedati, donne in grav

Utilizzabile nello screening:maggiore precisione

GFR > 60 ml/min/1,73 m

Azotemia o Urea 20 40 mg/dl BUN (Blood Urea Nitrogen) 10 -20 mg/dl (x 2.14= Azotemia)

Molecola PM 60 Da, prodotta dal fegato per eliminare lammoniaca

Azoto ureico prodotto del catabolismo delle proteine (origine alimentare) e degli aminoacidi (molto variabile per: dieta, idratazione , emorragia del tratto gastrointestinale, farmaci)

Filtrata liberamente dal glomerulo e riassorbita in maniera variabile dal tubulo prossimale

Non rappresenta un marcatore ideale per GFR

I nefroni sono in grado di concentrare lurea fino a 50 volte > plasma

Rappresenta un buon marker delle lesioni tissutali e della disgregazione cellulare (ustioni)

Per monitorare la funzione renale lurea aumenta pi precocemente della creatinina e diminuisce pi rapidamente

Valori elevati sono generalmente presenti nellIRA e nella fase terminale della IRC

Azotemia 20-40 mg/dl

BUN nel siero: Quando il rene non riesce ad eliminare i prodotti di degradazione del metabolismo dellazoto

1. Uremia pre- renale: causata da meccanismi che agiscono a monte dellafiltrazione glomerulare:

a) Diminuzione perfusione renale: stati di shock, disidratazione,emorragia b) Aumento catabolismo proteico: sanguinamento del tubo digerente,

ustioni, febbre, emorragie in cavit o in tessuti molli, emolisi

2. Uremia post-renale: da ostruzione del tratto genitourinario: ureteri, vescica ,uretra

3. Uremia intra-renale: lesioni a carico dei glomeruli, del microcircolo renale o dei tubuli renali (patologie renali acute o croniche: glomerulonefriti, ipertensione maligna, necrosi corticale, farmaci o metalli nefrotossici, pielonefriti, diabete mellito, tubulopatie)

Filtrazione glomerulare

Prima tappa nel processo di formazione dellurina

Ultrafiltrato del plasma(Capsula di Bowman)

che dipende da:

Proteine1. PM < 70 kDa2. Configurazione molecolare 3. Cariche elettriche negative

passaggio di acqua e soluti (urea, sodio, ac. urico, ioni liberi etc.)

In presenza di patologie renali si verifica:

Proteinuria riduzione pressione oncotica pl. edema

La perdita di proteine dalle membrane glomerulari causata da:

Alterazione delle cariche elettriche

Modificazioni dei pori intra-cellulari ( 5-8 nm)

PROTEINURIA

Albuminuria

(30 200 mg/24 h)

PT v.n. 50-150 mg/ 24 h adulti

Albuminuria : < 30 mg/24 h

spot : < 19 mg/l

Nella perdita fisiologica di Proteinuria: il 10-20% rappresentato dall Albuminuria

Danno glomerulare: Proteinuria >1gr/ L circa il 70% rappresentato dall Albuminuria

Fisiologico

Primo sintomo clinico

CLASSIFICAZIONE PROTEINURIE

Proteinuria glomerulare (glomerulonefrite) selettiva:

Tipo di proteina

P.M. tra 60 e 80 KD

(1-3 gr/24 ore)

Albumina, Transferrina

Proteinuria glomerulare

(nefrosica) non selettiva:

Tipo di proteina

P.M. > 100 KD

( > 3,5 gr/24 ore)

anche Immunoglobuline

Proteinuria tubulare:

Tipo di proteina

P.M. < 50 KD (< 2 gr/24 ore)

Retinol Binding Protein (RBP) alfa-1-microglobulina, b2-mic

Nefropatia diabetica:

Albuminuria

Albumina

> 1 gr/24 ore

Schema di richiesta per la PROTEINURIA

Proteine totali urinarie: diagnosi, stadio, monitoraggio IRC

Albumina urinaria (pi sensibile e precisa)

Nella diagnosi differenziale tra proteinuria di origine tubulare o glomerulare pu essere utile la determinazione di:

- Beta2-microglobulina e Cistatina C

L aumento specifico di queste proteine (P.M. < 50 KDa) nelle urine indice dimancato riassorbimento da parte del tubulo prossimale. Per luso della beta2-microglobulina necessario escludere patologia a carico dei linfociti, generalmente viene richiesta anche la determinazione plasmatica.

Valutazione di base:

* Agli esordi della patologia chiedere espressamente la determinazione della microalbuminuria

Definizione della albumina urinaria stabilita dallAssociazione americana per il diabete

CATEGORIA RACCOLTA DELLE 24 ORE

RACCOLTA FRAZIONATA

RACCOLTA ESTEMPORANEA

Normale 200 g/min >300g/mg creatinina

Il test proteinuria pu essere eseguito per i seguenti fattori di rischio:

GFR < 60/ml/min/1.73 m2 (stadio moderato)

Diabete

Disturbi cardiovascolari: ischemia cardiaca, danni cronici cardiaci,

insufficienza vascolare periferica e cerebrale

Calcoli, ipertrofia prostatica

LES

Ematuria opportunistica

Danno tubulare: il ruolo dei biomarcatori

CISTATINA C plasmatica

Proteina basso PM, sintetizzata e rilasciata nel sangue da tutte le cellule nucleate e liberamente filtrata dal glomerulo nelle urine

Indipendente da fattori estrinseci: sesso, et, alimentazione, infezioni

Interferenze in presenza di aumenti di PCR , BMI, steroidi, ipotiroidismo

Miglior predittore della funzione renale rispetto alla creatinina nel soggetto affetto da insufficienza renale cronica

Proposte formule che utilizzano la Cistatina C come indicatore di GFR

Recentemente si utilizza un equazione che combina creatinina e cistatina C per una stima pi precisa del filtrato glomerulare

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NGAL

Rilevazione Precoce di Danno Renale Acuto (AKI)in seguito ad intervento Cardiochirurgico

Il dosaggio urinario di NGAL permette una rilevazione pi precoce della patologia renale Acuta, rispetto alla Creatinina sierica, dopo interventi con bypass

cardiopolmonare (CPB) in pazienti pediatrici.

Bennett et al. Clin J Am Soc Nephrol 2008

NGAL e AKI dopo CPB

Elettroliti ed equilibrio elettrolitico

I potenziali di membrana ed il normale funzionamento dei tessuti muscolare (incluso il muscolo cardiaco) e nervoso sono regolati

dalla differente concentrazione degli elettroliti in ECF e ICF

Il catione pi rappresentato ECF il Na+ > K+ , Mg++, Ca++ Gli anioni pi importanti sono Cl- e HCO3- La concentrazione degli elettroliti nel ECF e ICF influenza:

i processi metabolici, lo stato osmotico, lidratazione, il pH

Gli elettroliti sono ioni presenti nei liquidi corporei (ECF e ICF)

Concentrazioni degli elettroliti principali + emogasanalisi

Regolano lequilibrio idro-salino e dellacido-base

Sodio

Siero: I.R. 135-153 mEq/LUrine: I.R. 40-220 mEq/L

Filtrato liberamente dal glomerulo e riassorbito il 75-90% dal tubulo prossimale

Na+ il catione pi rappresentato e la principale molecola osmoticamenteattiva nellECF

Cambiamenti di concentrazione determinano modificazioni dellosmolalit(ipovolemia asse renina/angiotensina aldosterone riassorbimento Na vol. plasmatco pressione arteriosa)

Iponatriemia uno dei pi comuni disordini elettrolitici Il tasso di diminuzione direttamente proporzionale alla gravit dei

sintomi:- lievi cambiamenti psichici, astenia, nausea, crampi muscolari; - gravi anomalie neurologiche (disorientamento, stato confusionale, coma,

convulsioni)

Potassio

Potassio: catione ICF pi rappresentato solo 2% appartiene allECF

Parametro ematochimico di grande importanza

Non vi recupero di K+ da parte del rene Il contenuto di K+ nel siero varia con il variare del pH:

AcidosiIntracellulare Extracellulare

K+ H+

Alcalosi cronicaassociata a deplezione di K+

(es. terapia diuretica, vomito, abuso di lassativi)

Siero: v.n. 3,5-5,3 mEq/LUrine: 10-20 mmol/die

Pazienti chirurgici

Lequilibrio idro/salino pu essere compromesso:

Alterazioni prodotte dalle procedure chirurgiche

Tipo di intervento (trapianto renale, by-pass cardio-polmonare, chirurgia vascolare e renale)

Complicanze post operatorie (sepsi, ipercatabolismo etc.)

Patologie preesistenti (insufficienza cardiaca, epatica)

Perdita e reintroduzione di sangue e liquidi

Impossibilit di assumere liquidi per via orale

Il mancato controllo di queste condizioni pu instaurareInsufficienza renale acuta (IRA)

Diagnostica di laboratorio della funzionalit renaleDiapositiva numero 2FUNZIONI DEL RENE(1) EscretoriaDiapositiva numero 4Diapositiva numero 5ESAMI di LABORATORIO determinazioni quantitativeDiapositiva numero 7INDICI URINARI Diapositiva numero 9Diapositiva numero 10Diapositiva numero 11Diapositiva numero 12Diapositiva numero 13Diapositiva numero 14PESO SPECIFICO : caratteristicheRegolazione della filtrazione glomerulareDiapositiva numero 17Diapositiva numero 18CLEARANCE RENALECREATININA - C4N3H7ODiapositiva numero 21Come raccogliere le urine per calcolare la Clearance della creatininaDiapositiva numero 23Relazione fra la creatinina sericae la clearance della creatininaCalcolo della clearance senza raccolta delle urine nelle 24 h Limiti del dosaggio della creatininaDiapositiva numero 27STADI di malattia renaleclassificati in base al e-GFR Diapositiva numero 29Diapositiva numero 30Diapositiva numero 31Diapositiva numero 32Diapositiva numero 33Diapositiva numero 34Diapositiva numero 35Diapositiva numero 36Azotemia o Urea 20 40 mg/dl BUN (Blood Urea Nitrogen) 10 -20 mg/dl (x 2.14= Azotemia)Azotemia 20-40 mg/dlDiapositiva numero 39Diapositiva numero 40Diapositiva numero 41Schema di richiesta per la PROTEINURIADefinizione della albumina urinaria stabilita dallAssociazione americana per il diabeteIl test proteinuria pu essere eseguito per i seguenti fattori di rischio: Diapositiva numero 45Diapositiva numero 46Diapositiva numero 47CISTATINA C plasmaticaDiapositiva numero 49Diapositiva numero 50Elettroliti ed equilibrio elettroliticoSodioPotassioPazienti chirurgici