Evaluation and improvement of clinical chemical laboratory tests for glomerular function

Abstract

Munuaiskeräsen toimintaa kuvaavien kliinis-kemiallisten laboratorio-testien kehittäminen ja käyttökelpoisuuden arviointi

Kreatiniinin ja sen puhdistuman määrittäminen ovat edelleen eniten käytetyt munuaiskeräsen suodattumisnopeutta (GFR) kuvaavat laboratoriotestit. Jaffén pikraattimenetelmä, jota yhä yleisesti käytetään kreatiniinin määrittämiseen, on varsin epäspesifinen, sillä monet lääkeaineet ja elimistön omat aineenvaihduntatuotteet häiritsevät sen määrittämistä. Sen veripitoisuus riippuu munuaistoiminnan lisäksi myös henkilön lihasmassan suuruudesta ja jossain määrin ravinnosta. Kreatiniinimääritys on myös varsin epäherkkä GFRn mittari. Kun veren kreatiniinipitoisuus alkaa suurentua, on munuaisen vajaatoiminta edennyt jo varsin pitkälle.

Kystatiini C on pienikokoinen valkuaisaine, jota elimistön solut tuottavat tasaisella nopeudella. Pienen kokonsa ansiosta se läpäisee helposti munuaiskeräsen tyvikalvon ja sen poistuminen elimistöstä tapahtuukin lähes yksinomaan munuaisten kautta. Ainakin teoriassa kystatiini Cn määrittäminen tarjoaa eräitä etuja kreatiniinimääritykseen verrattuna arvioitaessa GFRa. Sen tuotto ei ole riippuvainen henkilön lihasmassasta ( so. iästä, koosta, sukupuolesta), lääkeaineet ja aineenvaihduntatuotteet eivät häiritse sen määritysmenetelmiä. Kystatiini C poistuu elimistöstä lähinnä munuaiskerästen kautta.

Pienten valkuaisainemäärien ajoittainen erittyminen virtsaan on yleensä ensimmäinen merkki sokeritautipotilaan munuaistaudista. Jo paljon aikaisemmin, munuaismuutosten alkuvaiheessa, virtsaan erittyy normaalia enemmän albumiinia (albumiini on valkuaisaine, jota on erittäin runsaasti veriplasmassa). Albumiinin eritys on kuitenkin niin vähäistä, ettei sitä havaita liuskakokein, vaan kohonneen albumiinierityksen havaitsemiseksi tarvitaan riittävän herkkä määritysmenetelmä. Lievänkin albumiinierityksen lisääntymisen havaitseminen on tärkeää, sillä munuaistoiminnan häiriö voidaan mahdollisesti korjata, mikäli se havaitaan tarpeeksi ajoissa.

Entsymaattisten menetelmien yleistyminen on parantanut monien kliinis-kemiallisten menetelmien (verensokeri, kolesteroli, urea jne.) spesifisyyttä. Tässä työssä kehitettiin ensin spesifinen nestekromatografinen kreatiniinin määritysmenetelmä ja sen avulla arvioitiin kahden entsymaattisen kreatiniinimäärityksen toimivuutta. Molemmat menetelmien herkkyys ja toistuvuus olivat hyviä, joskin toista menetelmää häiritsivät plasman korkeat bilirubiinipitoisuudet.

Tässä työssä kehitetty turbidimetrinen kystatiini C-määritys voidaan tehdä kliinis-kemiallisen laboratorion rutiinilaitteilla. Menetelmän avulla voitiin osoittaa, että kystatiini C-määritys on herkempi osoittamaan lapsipotilaiden munuaisen vajaatoimintaa kuin kreatiniinimääritys. Myös niillä potilailla, jotka sairastivat aikuisiän sokeritautia, munuaisen lievä vajaatoiminta paljastui paremmin kystatiini C-määrityksen avulla kuin määrittämällä plasman kreatiniinipitoisuus tai kreatiniinin puhdistuma.

Kehitetty nefelometrinen virtsan albumiinin määritysmenetelmä on toistuvuudeltaan ja herkkyydeltään vähintään yhtä hyvä kuin vertailumenetelmänä käytetty kaupallinen radioimmunologinen menetelmä. Rutiinilaboratorioon se soveltuu kuitenkin RIA-määritystä paremmin, sillä määritys on yksinkertainen, reagenssit säilyvät hyvin ja ne ovat noin 50 kertaa halvemmat kuin RIA-määrityksessä. Kuvattu turbidimetrinen menetelmä ei ole yhtä herkkä kuin nefelometrinen menetelmä, mutta sen herkkyys riittää osoittamaan lievästikin kohonneen albumiinierityksen. Turbidimetrinen albumiinimääritys voidaan tehdä kliinis-kemiallisen laboratorion rutiinilaitteilla.

Yhteenveto-osassa on käsitelty myös hyvän laboratoriomenetelmän laatuominaisuuksia. Menetelmän täsmäävyys- ja toistuvuusvaatimus pitäisi perustua määritettävän aineen biologiseen vaihteluun elimistössä. Myös menetelmän diagnostinen tarkkuus on syytä arvioida ennen kuin menetelmä kannattaa ottaa rutiinikäyttöön.

Evaluation and improvement of clinical chemical laboratory tests for glomerular function The measurement of creatinine in plasma, alone, or in conjunction with a 24-hour urine collection are still the most used and accepted endogenous markers for clinical estimation of the glomerular filtration rate (GFR) despite their being far from reliable. Factors limiting the sensitivity, specificity, and reliability of creatinine as a measure of the GFR include the following: influence of muscle mass on endogenous creatinine production rate, renal tubular secretion and reabsorption of creatinine, dietary intake of creatine or creatinine, and various analytical problems with the most commonly used Jaffé colorimetric assay method for creatinine. A simple, isocratic high-pressure liquid chromatographic method developed here as well the two enzymatic creatinine assay methods evaluated here are more accurate than the Jaffé procedure and very suitable in the routine laboratory work.

Cystatin C is a small, basic protein synthesised by all nucleated cells. At least in theory cystatin C satisfies the criteria for an ideal endogenous GFR marker better than creatinine. The production rate of cystatin C is constant and does not be affected by lean body mass, by inflammation, fever or gender. Cystatin C is freely filtered at the glomerulus and its renal plasma clearance is virtually identical with that of the 51Cr-EDTA, a common exogenous marker for the GFR.

Recent studies have shown that plasma or serum cystatin C is a better marker for the GFR than serum creatinine, particularly for the detection of an initial decrease in rate. In this study we found that in patients with type 2 diabetes, the cystatin C concentration in plasma was better than plasma creatinine and even better than creatinine clearance in discriminating subjects with normal renal function from those with a reduced GFR. Also in paediatric patients the diagnostic accuracy of cystatin C was superior to that of creatinine. Cystatin C measurement also helps clinician to assess the GFR in pre-pubertal children, because the reference interval of cystatin C is independent of age after the first three years, in contrast to the creatinine concentration, which is dependent on both the age and the size of subjects.

In the beginning of the 1980´s Viberti and Mogensen showed that even slightly elevated albumin concentration, not detectable with a dipstick, to be predictive of clinical nephropathy in diabetics. This phenomenon, called microalbuminuria, has also be suggested to be a risk factor for the development of cardiovascular disease and a generalised marker of vascular damage. During the last two decades microalbuminuria has found its place as an indicator of incipient nephropathy of diabetes, but also as a generalised marker of vascular damage.

The nephelometric assay procedure for urinary albumin developed here correlated well with the reference method, the radio immunoassay. The sensitivity of the method was good enough and reagents were stable. Therefore the method was suitable for the routine laboratory. A benefit was also that the reagents were 50 times cheaper than those of the radio immunoassay. The turbidimetric method described here was not as sensitive as the nephelometric method, but sensitive enough to detect at least all elevated urinary albumin concentrations. It was also more specific than the turbidimetric method published earlier.