尿液离子检测的临床应用 ( 上）

由于受到饮食、药物、疾病和机体容积状态的影响，尿液化学物质变化很大。对于血浆化学物质异常的患者，尿液化学物质结果可以提供对于疾病机制和治疗的重要意见，但应结合关键的临床信息，如药物、体格检查和血浆化学检查结果。

由于尿液化学物质排泄变化大，没有参考值范围，其浓度又受到机体容积状态和药物的影响，容易在临床诊疗中产生误导，但在了解临床背景后，其可以在评估急性肾损伤（AKI）、机体容积状态、血浆钠钾紊乱以及酸碱失调等方面提供诊断意见。 

德克萨斯西南医学中心的 Biff F. Palmer 和 Deborah Joy Clegg 教授集中讨论了尿液化学物质的临床应用和解释，文章刊登在最近的《美国肾脏病杂志》中。

尿 钠

用于有效循环血容量的评估

在正常情况下，肾脏的钠排泄等于饮食摄入减去汗液和粪便中的少量损失，通常为 40～220 mEq / d。当有效血容量减少时，交感神经和肾素 - 血管紧张素系统之间的效应机制激活，会导致肾脏中钠的潴留，从而降低尿钠浓度值为 <15 mEq / L；当有效循环血容量增加时，抑制效应器机制并刺激心房利钠肽的释放，钠重吸收减少，导致尿钠浓度升高。因此，尿钠浓度间接反映体积状态，并反映肾脏调节该状态的完整性。 

为了消除水重吸收对于尿钠浓度的影响，钠排泄分数（FE_Na）是一种与尿液浓度无关的钠测量方法： 

钠排泄分数（FE_Na）=[(尿钠×血肌酐)/(血钠×尿肌酐)]×100%

用于肾前性氮质血症与急性肾小管坏死的鉴别诊断

随机尿钠浓度 <15 mEq / L 或 FE_Na<1%，表明存在容量因素导致的 GFR 降低。但应用时应该注意以下几种情况：

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不同时间的测量结果，敏感性和特异性不同

有些情况下尿钠浓度和 FE_Na 不能充分区分肾实质损伤引起的氮质血症和容量相关的氮质血症。这些病症的特征在于肾脏中的血管收缩导致 GFR 的降低和在管状功能保持相对完整的环境中过滤的钠负荷（图 1）。

尿液中的生物化学特征可以随时间变化从肾前性特征变为急性肾小管坏死特征。测量时间的差异可能解释文献中关于这些检测敏感性和特异性的差异。在患者处于少尿和 GFR 降低时，FE_Na 的敏感性和特异性最大。

在患有严重充血性心力衰竭、晚期肝硬化和大面积烧伤的患者中，强烈的神经体液活化引起钠滤过负荷减少，导致肾脏中的钠潴留，即使存在肾小管坏死，尿钠浓度和 FENa 依然很低。在急性肾小球肾炎（GN）早期，以低尿钠浓度为特征，这时尽管血容量增加，但肾小管功能完好，由于可用于过滤的肾小球表面积减少，钠滤过负荷降低。

表 1.  引起 AKI 的原因

图 1.  AKI 不同时期尿钠浓度和钠分泌排泄的变化

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利尿剂的使用影响结果的准确判断

在充血性心力衰竭和肝硬化中，给予利尿剂，尿钠浓度和 FE_Na 可能增加，但有效的循环血容量会减少。在这些患者中，计算尿素排泄分数（FE_Urea）可能会有所帮助： 

尿素排泄分数（FE_Urea）=[(尿尿素×血肌酐)/(血尿素×尿肌酐)]×100% 

FE_Urea < 35% 表示有效循环血容量低。 

在容量减少的情况下，水和尿素在近端重吸收增加与肾灌注减少和滤过分数增加相关。噻嗪类和髓袢利尿剂作用于近端小管的远端，因此尿素重吸收不受影响。因此，即使尿钠浓度和 FE_Na 增加，FE_Urea 也会减少。低 FE_Urea 也存在于肾上腺功能不全中，由于盐皮质激素缺乏引起钠远端重吸收受损，导致盐消耗并且有效循环血容量减少。 

但 FE_Urea 使用中也有一些限制，当盐和水的近端重吸收受损时，FE_Urea 用于评估有效循环血容量的效用会丧失；在区分容量反应性氮质血症和肾小管坏死时，FE_Urea 与 FE_Na 的比较使用有时难以确定；在老年患者和败血症患者中，由于内毒素血症和衰老，肾脏中尿素转运蛋白下调，即使体积减少，FE_Urea 也会增加。 

血容量减少与不可吸收的阴离子共存也可导致尿钠浓度和 FE_Na 增加。如下所述，在这种情况下，尿氯浓度通常较低。

尿 氯

氯的排泄反映了钠排泄对饮食摄入的反应。在与钠类似的方式中，氯化物的尿浓度和氯化物的排泄分数（FECL）可用作有效循环容量的间接标记。尽管存在相似性，但是两者尿浓度变化的方向可能不同，使得仅依赖于某一个指标可能导致对有效血容量的错误评估。当容量紊乱伴有酸碱失调时，这些差异尤为明显。因此，在使用尿液电解质评估容量或酸碱状态时，应同时检测尿钠和尿氯。

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在容量减少的情况下，高尿钠和低氯浓度表明存在不可吸收的阴离子，可以使用尿液 pH 和临床背景来区分阴离子的性质。

尿液 pH 值为 7 或 8 表明尿碳酸盐明显增多，如活动性呕吐或鼻胃管抽吸。肾外代谢性碱中毒导致碳酸氢盐排泄到尿液中，这使得滤过的钠的成分必须伴随碱，而尿液氯化物对于由容量收缩引起的神经体液活化而保持低水平。在这些患者中，尿钠与氯化物的比例通常 >1.6。

尿液 pH 值 <6 表明有另一种不可吸收的阴离子存在，例如酮基阴离子，或药物如克拉霉素二丙酸钠、哌拉西林他唑巴坦或羧苄青霉素二钠。当在低有效血容量的情况下给药时，这些抗生素会增加钠的转移和增加远端肾单位中醛固酮水平，导致肾源性代谢性碱中毒，造成尿液 pH 值降低（图 2）。

在代谢性碱中毒时，尿液氯化物浓度可用作标记物，以确定碱中毒是否对含氯化物溶液的给药具有反应性或抗性。低尿氯化物表示代谢性碱中毒对氯化物有反应，例如呕吐、氯化物消耗性腹泻、使用利尿剂和甲状旁腺代谢性碱中毒。相比之下，高尿氯浓度表明氯化物抗性碱中毒，如 Bartter 和 Gitelman 综合征等遗传性疾病和由盐皮质激素增加或盐皮质激素样作用引起的高血压疾病。

图 2. 代谢性碱中毒的尿液化学特征

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在血容量减少的情况下，高氯化物和低钠浓度表明尿液中存在另一种阳离子。

如下所述，这种情况最常发生在腹泻，其中低钾血症和代谢性酸中毒的发展导致高的铵排泄率，尽管血管内容量减少，但仍有必要排泄氯化物（图 3）。在这些患者中，尿钠与氯化物的比例通常为 <0.76。

图 3. 尿氯化物浓度可用于区分氯化物反应性和耐药性代谢性碱中毒

尿 钾

根据饮食摄入量，肾脏的尿液钾离子浓度可在 10～15 mEq / d 至 400 mEq / d 之间变化。确定钾紊乱患者的尿钾浓度，可以帮助确定肾脏是否有功能或者是否是疾病的原因。随机尿钾浓度为 5～15 mEq / L 与肾外低钾血症的病因相一致，而 >40 mEq / L 的值则倾向于肾脏引起的疾病。

这些界值包括中间值需要临床背景，有时需要对治疗的反应才能正确解释。一般而言，假设潜在的紊乱不再存在，由于非肾脏疾病导致的低钾血症将更容易纠正，而尿液的持续损失使得低钾血症的纠正更加困难。

与尿钠浓度一样，随机值的限制是尿浓度。尿钾浓度为 40mEq / L 可能是低钾血症患者的适当反应，由于饮水量减少或在有效血容量减少的情况下获得最大浓度的尿液。

尽管体积减少会刺激醛固酮的产生，但由于钠和水向远端肾单位的输送减少，尿液中钾的绝对量仍然相对较低。出于同样的原因，如果在水利尿的情况下获得，<15mEq / L 的随机尿值可能代表肾脏的钾消耗。

肾小管管钾梯度（TTKG）是一种旨在克服随机尿钾浓度在评估血钾紊乱患者时的局限性的方法：

肾小管管钾梯度（TTKG）=（尿钾×血渗透压）/（血钾×尿渗透压）

该公式估计了肾小管内液体相对于血浆等渗地方的皮质集合管腔中的钾与管周毛细血管中的钾的比率。在患有低钾血症的患者中，<3 表示有适当肾反应，>7 表示肾性失钾。盐皮质激素活性和 TTKG 阳性相关，而在高钾血症患者中，<6 通常表示集合管的反应不当。该计算要求尿钠浓度至少为 25mEq / L，尿渗透压等于或大于血浆渗透压。

由于尿素和钠在下游髓质中被重新吸收，导致有人质疑这种计算的效用，因为该公式的有效性假设是集合管远端的渗透压吸收可忽略不计。出于这个原因，尿液钾 - 肌酐比率可用于评估肾脏对钾的作用。<13 mEq 钾 / g 肌酐（<2.5 mEq 钾 / mmol 肌酐）的比例被认为是胃肠道失钾、使用利尿剂、减少膳食摄入和钾转移到细胞中的适当反应。较高的值表明不恰当的肾脏反应（图 4）。

图 4 基于尿液中钾 - 肌酐比率的低钾血症患者鉴别诊断流程图

参考文献

The Use of Selected Urine Chemistries in the Diagnosis of Kidney Disorders. CJASN February 2019, 14 (2) 306-316;