1
Glomerulární filtrační
rychlost (GFR) –
metody stanovení
Stanovení kinetiky vylučování
inulinu ledvinami na modelu renální
insuficience způsobené sníženým
počtem funkčních glomerulů
(vyřazením jedné ledviny z funkce
podvazem renálních cév)
2
Nefron – základní transportní procesy
▪ glomerulární filtrace
– na základě hydrostatických a
osmotických tlakových gradientů
(Starlingovy síly)
– omezení velikostí látky <65kDa
a dalšími kritérii
▪ tubulární resorpce
– typicky symporty
▪ např. Na/Glc, Na/AK, …
– saturovatelná kapacita
(transportní maximum, Tm)
▪ renální prahy pro látky (např.
Glc)
▪ tubulární sekrece
– aktivní
– sekundárně aktivní
3
Filtrační membrána
4
Glomerulární filtrační rychlost (GFR)
▪ GFR je základním parametrem
funkce ledvin
– množství glom. filtrátů za min
▪ rychlost ultrafiltrace plazmy do
Bowmanova pouzdra - GFR = A  K
 Pf - závisí na:
– A = velikost celk. filtrační plochy
(~100m2)
▪ tedy počet glomerulů, mění se s
úbytkem funkčních glomerulů
– K = propustnost filtrační
membrány
▪ mění se při nemocech ledvin
ovlivňujících strukturu glom. filtr.
membrány
– Pf = efektivní ultrafiltrační tlak
▪ závisí na rozdílu hydrostatických a
onkotických tlaků mezi glom.
kapilárou a vnitřkem Bowmanova
pouzdra
 Starlingovy síly: Pf = Pgc –Pt – πb
 na rozdíl od běžných kapilár ovšem
hydrost. tlak v celé délce glom.
kapiláry poklesá minimálně (v
důsledku autoregulace), takže filtrace
je cca 100-krát větší
5
Faktory ovlivňující GFR
6
GFR není v jednotl. nefronech stejná
7
Perfuze ledvin a GFR
▪ u zdravého je průtok krve ledvinou a GFR velmi
konstantní
– veškerý objem plazmy proteče normálně ledvinou
za cca 20 min
– renal blood flow (RBF) ~1000 - 1200 ml/min
▪ ~20 - 25% of CO (kortex >>> medula)
– renal plasma flow (RPF) ~600 - 700 ml/min
(hematokrit 0.45)
▪ glom. filtrace ~ 20 - 25% RPF → GFR ~120 – 140 ml/min
– poměr GFR/RPF = filtrační frakce (120/600 = 0.2)
– denně ~180 l, 99% reabsorpce → 1.5–1.8 l moči/den
▪ GFR je základní parametr charakterizující ledvinné funkce
– ale objem glomerulárního filtrátu vytvořený za čas. jednotku není přímo měřitelný
– dostatečně přesně ji lze určit stanovením clearance některých látek, která splňují
určité předpoklady
▪ nízkomolekulární, volně filtrované do moče, nevážou se na bílkoviny plazmy
▪ nepodléhají další degradaci
▪ nepodléhají tub. reabsorpci ani sekreci
▪ koncentrace v plazmě a analogickém objemu glom. filtrátu je stabilní
 koncentrace v definitivní moči se pak změní tolikrát, kolikrát klesl objem oproti glom. filtrátu ([P]  GF = V 
[U])
▪ detekční metoda je jednoduchá, levná a standardizovatelná (mezi pracovišti)
▪ clearance látky X = objem plazmy úplně očištěný za jednotku času od látky X
– rozměr: objem/čas
– vyžaduje sběr moči za čas (ideálně 24 hodin, často méně)
8
Ch. ledvinná insuficience (CKD)
▪ = chronic kidney disease (CKD)
▪ charakterizována progresivním poklesem GFR
(typicky měsíce až roky)
▪ potencionálně důsledek prakticky všech
onemocnění ledvin ovlivňujících perfuzi
ledvin, filtrační plochu nebo propustnost filtr.
membrány
▪ stadia
– 1.  90ml/min/1.73m2
– 2. 60-89ml/min/1.73m2
– 3. 30-59ml/min/1.73m2
– 4. 15-29ml/min/1.73m2
– 5. <15ml/min/1.73m2 = renální selhání
9
Praktikum
10
Operační přístup
11
Metody stanovení GFR
▪ (1) plazmatická koncentrace
látek
– kreatinin (urea, K+, …)
▪ (2) odhad na základě plazmatické
koncentrace látek (eGFR)
– kreatinin (Cockroft-Gault
rovnice)
▪ (3) clearance látky
– exogenní – single-bolus metody
▪ inulin
▪ radiokontrastní - iohexol
▪ radionuklidové - 51Cr-EDTA, 99mTc-DTPA
– endogenní – stabilní koncentrace látky v plazmě
▪ kreatinin
▪ cystatin C (~13kDa)
produkován konstantní rychlostí (“housekeeping” funkce), látka ze skupiny
inhibitorů cysteinových proteináz
filtrován a reabsorbován v prox. tubulu
» ale zde degradován, takže se po filtraci nevrací do cirkulace
citlivější ukazatel poklesu GFR (“creatinine-blind” range)
12
Ledvinná clearance látky X
jako ukazatel GFR▪ GFR ≈ clearance pouze filtrované látky
▪ exogenně bolusově podané látky, jejich
koncentrace v plazmě postupně během
vyšetření klesá
– inulin (rostlinný polysacharid)
▪ endogenní látky s konstantní koncentrací
v plazmě
– kreatinin
– norma: GFR ~ 120ml/min (~ 2ml/s)
▪ na základě poklesu GFR u ledvinných
chorob je definována funkční jednotka
chron. onemocnění ledvin (chronic kidney
disease, CKD) = GFR < 90ml/min/1.73m2
– mírné – GFR 60-90
– středně závažné – GFR 30 - 59
– závažné – GFR 15 – 29
▪ <25% GFR = renální insuficience
– ESRD (end-stage renal disease) – GFR<15
▪ <10% GFR = renální selhání
▪ vyžaduje dialýzu nebo transplantaci
VUPc xxx =
x
x
x
P
VU
c

=
13
Kreatinin
▪ vzniká ve svalech z kreatinu
▪ při průchodu ledvinou je z 90% filtrován, z
10% secernován do moči tubuly
– podíl tubulární sekrece roste při poklesu
flitrace (pokles počtu fungujících nefronů)
– tzn. čím menší GFR, tím méně přesné
stanovení GFR pomocí Ckr, ale i přesto je
kreatinin nejlepším endogenním ukazatelem
GFR
▪ možný problém s kvantitativním sběrem
moči
– nedostatečná spolupráce
▪ koncentrace S-kreatininu je přímo úměrná
svalové hmotě organizmu (a tedy nepřímo
závislá na věku a pohlaví)
– plazmatický kreatinin = 35 – 100 μmol/l,
produkce 1.2mg/min
– proto často korekce na stand. 1.73m2
– ale ani to nemusí odstranit diskrepanci
▪ 25-letý atlet x 60-letý obézní muž = stejná váha
a povrch
▪ intraindividuální kolísání nepřesahuje 10 -
15%
– hladiny rostou po fyzické námaze
– při příjmu exogenního kreatininu (maso)
▪ zejména smažené
14
Vztah plazmatické hladiny
kreatininu a GFR
▪ CAVE – GFR významně
neklesá při ztrátě do cca
50% funkčních glomerulů
nelineární závislost [Kr] a
GFR
▪ při progresivním postižení
ledvin (>50% funkčních
glomerulů) není iniciální
pokles GFR (do cca 50%)
provázen významnějším
vzestupem [Kr]
– při dalším poklesu začnou
plazm. hladiny růst strměji
▪ odhadnutý (estimated) GFR
(eGFR)
– výpočet GFR podle
plazmatických hladin
kreatininu, věku a hmotnosti
▪ Cockroft-Gault rovnice →
 násobeno 0.85 pro ženy,
1.0 pro muže
▪ MDRD rovnice
( )
kr
kr
P
hmotnostvek
C

−
=
49
140
15
Ostatní endogenní látky
▪ veškeré filtrované látky můžeme
rozdělit do několika skupin podle
způsobu jakým je s nimi
nakládáno v ledvině
– (A) pouze filtrace
– (B) filtrace + reabsorpce
▪ glukóza, laktát, aminokyseliny,
urea, bikarbonát, ketolátky,
fosfáty, Na, …
▪ exkrece močí je do jisté hodnoty
plazmatické koncentrace nulová
(renální práh), potom roste
podobně jako u filtrovaných látek
 glukóza – 100% reabsorpce do
~10mmol/l
 urea – 50% reabsorpce při
normální GFR, vyšší při poklesu
(pomalejší průtok napomáhá
reabsorpci)
» hodnoty močoviny v
plazmě jsou tedy kromě
GFR ovlivněny také
stupněm hydratace
(volemií) a nutricí
(katabolismus dusíkatých
látek)
– (C) filtrace + sekrece
▪ exogenní - PAH
▪ endogenní – K+
16
Ostatní endogenní látky
▪ veškeré filtrované látky můžeme rozdělit do několika skupin podle
způsobu jakým je s nimi nakládáno v ledvině
– (A) pouze filtrace
– (B) filtrace + reabsorpce
▪ glukóza, laktát, aminokyseliny, urea, bikarbonát, ketolátky, fosfáty, Na, …
▪ exkrece močí je do jisté hodnoty plazmatické koncentrace nulová (renální práh),
potom roste podobně jako u filtrovaných látek
 glukóza – 100% reabsorpce do ~10mmol/l
 urea – 50% reabsorpce při normální GFR, vyšší při poklesu (pomalejší průtok napomáhá
reabsorpci)
» hodnoty močoviny v plazmě jsou tedy kromě GFR ovlivněny také stupněm
hydratace (volemií) a nutricí (katabolismus dusíkatých látek)
– (C) filtrace + sekrece
▪ exogenní - PAH
▪ endogenní – K+
17
Stanovení GFR pomocí inulinu
▪ inulin = rostlinný polysacharid (artičoky, jiřiiny, pampelišky)
▪ výhody
– není v těle tvořen ani metabolizován, není vázán na plazm.
bílkoviny, nemá náboj, neprostupuje přes plazm. membrány
(nedostává se tedy do ICF), netoxický, v ledvinách se výhradně
filtruje a není v tubulech resorbován ani secernován
▪ jestliže je látka z organizmu vylučována pouze glom. filtrací, pak rychlost
poklesu její plazm. koncentrace je určována výhradně renální funkcí, tj.
glom. filtrací
– měření GFR bez nutnosti sběru moči nebo není-li možný přesný
sběr moči
▪ nevýhody
– musí být podáván, časově a organiozačně náročné, colorimetricky
stanovitelný (interferuje s jinými látkami), spíše experimentální
metoda
▪ metody inulinové clearance
– (1) stabilní kontinuální i.v. infuze inulinu
▪ renální clearance = GFR se stanovuje stejně jako u kreatininu, tedy
stanovením plazmatické koncentrace a sběry moči (V1  c1= V2  c2)
▪ plazmatická clearance = spotřeba inulinu pro dosažení stabilní plazm.
hladiny
– (2) inulin se aplikuje jako i.v. bolus látky a dále měříme v
odpovídajících intervalech jeho plazm. koncentraci
▪ GFR lze vyšetřit pouze na podkladě kinetiky sledované látky v ECT
(plazmě)
▪ koncentrace inulinu v plazmě klesá exponenciálně
▪ GF = plocha pod křivkou plazm. koncentrací
▪ naneseme-li hodnoty na semilogaritmický papír, dostaneme přímku, ze
které můžeme odečíst hodnotu tzv. biologického poločasu (t1/2)
 udává, za jakou dobu klesne koncentrace v plazmě na polovinu výchozí
hodnoty ([P0])
Princip “očišťování” plazmy o
exogenní filtrovanou látku
CL = k × VD
19
Hodnotu GFR vypočítáme
▪ D je množství aplikované látky
– 25mg
▪ P0 zjistíme extrapolací hodnot z
přímky poklesu v čase
– koncentrace v čase, kdy byla látka
injikována = průmět s osou Y
▪ t1/2 vypočteme metodou
nejmenších čtverců s násl.
parametry:
– počáteční koncentrací (stejná u
pokusných i kontrolních zvířat)
– rychlosti poklesu koncentrace
inulinu – zvlášť u kontrol a zvlášť u
pokusných zvířat (získané
rychlostní konstanty by měly být v
poměru 1:2 a rozdíl jejich hodnot
vydělený odmocninou ze součtu
čtverců celkových chyb
jednotlivých rychlostí lze testovat
t-testem s počtem stupňů volnosti
rovným celkovému počtu zvířat
2/10
2ln
tP
D
GFR


=
20
Lineární a semilogaritmický graf: y = 5x
21
Koncentrace jako funkce času
22