Untersuchung der glomerulären Filtrationsrate

Zur Messung der glomerulären Filtrationsrate (GFR) wird die Clearance von Substanzen gemessen, die nur während des Transports durch die Nieren gefiltert werden, ohne in den Tubuli resorbiert oder sezerniert zu werden, gut wasserlöslich sind, die Poren der glomerulären Basalmembran ungehindert passieren und nicht an Plasmaproteine binden. Zu diesen Substanzen gehören Inulin, endogenes und exogenes Kreatinin sowie Harnstoff. In den letzten Jahren haben sich Ethylendiamintetraessigsäure und glomerulotrope Radiopharmaka wie Diethylentriaminpentaacetat oder mit Radioisotopen markiertes Iothalamat als Markersubstanzen durchgesetzt. Auch unmarkierte Kontrastmittel (unmarkiertes Iothalamat und Iogexol) kommen zum Einsatz.

Die glomeruläre Filtrationsrate ist der wichtigste Indikator für die Nierenfunktion bei gesunden und kranken Menschen. Ihre Bestimmung dient der Beurteilung der Wirksamkeit einer Therapie zur Verhinderung des Fortschreitens chronischer diffuser Nierenerkrankungen.

Inulin, ein Polysaccharid mit einem Molekulargewicht von 5200 Dalton, gilt als idealer Marker zur Bestimmung der glomerulären Filtrationsrate. Es wird ungehindert durch den glomerulären Filter gefiltert, nicht sezerniert, nicht resorbiert und nicht in den Nieren metabolisiert. Daher gilt die Inulin-Clearance heute als „Goldstandard“ zur Bestimmung der glomerulären Filtrationsrate. Leider ist die Bestimmung der Inulin-Clearance technisch schwierig, und die Studie ist kostspielig.

Die Verwendung von Radioisotopenmarkern ermöglicht zudem die Bestimmung der glomerulären Filtrationsrate. Die Ergebnisse der Bestimmungen korrelieren eng mit der Inulin-Clearance. Radioisotopenforschungsmethoden sind jedoch mit der Einführung radioaktiver Substanzen, dem Vorhandensein teurer Geräte sowie der Einhaltung bestimmter Standards für deren Lagerung und Verabreichung verbunden. In diesem Zusammenhang werden Untersuchungen der glomerulären Filtrationsrate mit radioaktiven Isotopen in speziellen radiologischen Laboren durchgeführt.

In den letzten Jahren wurde eine neue Methode unter Verwendung von Serumcystatin C, einem Proteaseinhibitor, als Marker für SCF vorgeschlagen. Aufgrund unvollständiger Bevölkerungsstudien zur Bewertung dieser Methode fehlen derzeit Informationen zu ihrer Wirksamkeit.

Bis vor wenigen Jahren war die endogene Kreatinin-Clearance die am häufigsten verwendete Methode zur Bestimmung der glomerulären Filtrationsrate in der klinischen Praxis. Zur Bestimmung der glomerulären Filtrationsrate wird täglich (14–40 Minuten) Urin gesammelt oder in getrennten Intervallen (meist zwei 2-Stunden-Intervalle) mit einer vorläufigen Wasserbelastung entnommen, um eine ausreichende Diurese zu erreichen. Die endogene Kreatinin-Clearance wird anhand der Clearance-Formel berechnet.

Ein Vergleich der SCF-Ergebnisse aus der Studie zur Kreatinin-Clearance und Inulin-Clearance bei gesunden Personen ergab eine enge Korrelation der Indikatoren. Bei der Entwicklung eines mittelschweren und insbesondere eines schweren Nierenversagens überstieg jedoch der aus der Clearance von endogenem Kreatinin berechnete SCF die aus der Clearance von Inulin ermittelten SCF-Werte erheblich (um mehr als 25 %). Bei einem SCF von 20 ml/min überstieg die Kreatinin-Clearance die Inulin-Clearance um das 1,7-Fache. Der Grund für die Diskrepanz in den Ergebnissen lag darin, dass die Niere bei Nierenversagen und Urämie beginnt, Kreatinin über die proximalen Tubuli abzusondern. Die vorläufige (2 Stunden vor Beginn der Studie) Verabreichung von Cimetidin an den Patienten, einer Substanz, die die Kreatininsekretion blockiert, in einer Dosis von 1200 mg hilft, den Fehler auszugleichen. Nach der vorläufigen Verabreichung von Cimetidin unterschied sich die Kreatinin-Clearance bei Patienten mit mittelschwerer und schwerer Niereninsuffizienz nicht von der Insulin-Clearance.

Derzeit sind Berechnungsmethoden zur Bestimmung des SCF unter Berücksichtigung der Kreatininkonzentration im Blutserum und einer Reihe weiterer Indikatoren (Geschlecht, Größe, Körpergewicht, Alter) in der klinischen Praxis weit verbreitet. Cockcroft und Gault schlugen die folgende Formel zur Berechnung des SCF vor, die derzeit von den meisten praktizierenden Ärzten verwendet wird.

Die glomeruläre Filtrationsrate für Männer wird mit der folgenden Formel berechnet:

(140 - Alter) xm: (72 x R _cr ),

Wobei P _cr die Kreatininkonzentration im Blutplasma in mg % ist; m das Körpergewicht in kg. Der SCF für Frauen wird nach folgender Formel berechnet:

(140 - Alter) x m x 0,85: (72 x R _cr ),

Dabei ist P _cr die Kreatininkonzentration im Blutplasma in mg %; m ist das Körpergewicht in kg.

Der Vergleich des mit der Cockcroft-Gault-Formel berechneten SCF mit den mit den genauesten Clearance-Methoden (Inulin-Clearance, 1,125 ^- Iothalamat) ermittelten SCF-Werten ergab eine hohe Vergleichbarkeit der Ergebnisse. In der überwiegenden Mehrheit der Vergleichsstudien wich der berechnete SCF im negativen Bereich um 14 % oder weniger und im positiven Bereich um 25 % oder weniger vom tatsächlichen Wert ab; in 75 % der Fälle betrugen die Abweichungen nicht mehr als 30 %.

In den letzten Jahren wurde die MDRD-Formel (Modification of Diet in Renal Disease Study) zur Bestimmung des SCF in der Praxis weithin eingeführt:

SCF+6,09 x (Serumkreatinin, mol/l) ^-0,999 x (Alter) ^-0,176 x (0,762 für Frauen (1,18 für Afroamerikaner) x (Serumharnstoff, mol/l) ^{-0,17 x} (Serumalbumin, g/l) ⁰³¹⁸.

Vergleichsstudien haben die hohe Zuverlässigkeit dieser Formel gezeigt: In mehr als 90 % der Fälle lagen die Abweichungen der Berechnungsergebnisse mit der MDRD-Formel nicht über 30 % der gemessenen SCF-Werte. Nur in 2 % der Fälle lag der Fehler über 50 %.

Normalerweise beträgt die glomeruläre Filtrationsrate bei Männern 97–137 ml/min und bei Frauen 88–128 ml/min.

Unter physiologischen Bedingungen steigt die glomeruläre Filtrationsrate während der Schwangerschaft und beim Verzehr proteinreicher Lebensmittel an und nimmt mit zunehmendem Alter ab. So beträgt die GFR-Abnahme nach 40 Jahren 1 % pro Jahr oder 6,5 ml/min pro Jahrzehnt. Im Alter von 60–80 Jahren halbiert sich die GFR.

In der Pathologie nimmt die glomeruläre Filtrationsrate häufig ab, kann aber auch zunehmen. Bei Erkrankungen, die nicht mit einer Nierenerkrankung in Zusammenhang stehen, ist eine Abnahme der GFR meist auf hämodynamische Faktoren zurückzuführen – Hypotonie, Schock, Hypovolämie, schwere Herzinsuffizienz, Dehydration und Einnahme von NSAIDs.

Bei Nierenerkrankungen ist eine Abnahme der Filtrationsfunktion der Nieren hauptsächlich mit strukturellen Störungen verbunden, die zu einer Abnahme der Masse aktiver Nephrone, einer Abnahme der Filteroberfläche des Glomerulus, einer Abnahme des Ultrafiltrationskoeffizienten, einer Abnahme des Nierenblutflusses und einer Verstopfung der Nierentubuli führen.

Diese Faktoren führen zu einer Abnahme der glomerulären Filtrationsrate bei allen chronischen diffusen Nierenerkrankungen [chronische Glomerulonephritis (CGN), Pyelonephritis, polyzystische Nierenerkrankung usw.], Nierenschäden im Rahmen systemischer Bindegewebserkrankungen, mit der Entwicklung einer Nephrosklerose vor dem Hintergrund von arterieller Hypertonie, akutem Nierenversagen, Harnwegsobstruktion, schweren Schäden an Herz, Leber und anderen Organen.

Bei pathologischen Prozessen in den Nieren wird ein Anstieg des SCF aufgrund eines Anstiegs des Ultrafiltrationsdrucks, des Ultrafiltrationskoeffizienten oder des Nierenblutflusses deutlich seltener festgestellt. Diese Faktoren sind wichtig für die Entwicklung eines hohen SCF in den frühen Stadien von Diabetes mellitus, Bluthochdruck, systemischem Lupus erythematodes und in der Anfangsphase des nephrotischen Syndroms. Derzeit gilt die langfristige Hyperfiltration als einer der nicht-immunologischen Mechanismen der Nierenversagensprogression.

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Belastungstests zur Bestimmung der glomerulären Filtrationsreserve

Die glomeruläre Filtrationsrate unter physiologischen Bedingungen verändert sich im Tagesverlauf in Abhängigkeit vom physischen und psychischen Zustand des Patienten, der Zusammensetzung der aufgenommenen Nahrung und der Einnahme von Medikamenten. Maximalwerte werden nach dem Verzehr großer Mengen Fleischprotein erreicht. Die Fähigkeit der Nieren, die SCF als Reaktion auf einen Reiz zu erhöhen, diente als Grundlage für die Bestimmung der glomerulären Filtrationsreserve oder renalen Funktionsreserve (RFR).

Zur Beurteilung der PFR wird üblicherweise eine einmalige (akute) Gabe von Proteinen oder Aminosäuren oder die Verabreichung kleiner Dosen Dopamin verwendet.

Akute Proteinbelastung

Der Test umfasst den Verzehr von 70–90 g Fleischeiweiß (1,5 g Eiweiß pro 1 kg Körpergewicht, was 5 g gekochtem Rindfleisch pro 1 kg Körpergewicht entspricht), 100 g pflanzlichem Eiweiß oder die intravenöse Verabreichung eines Satzes von Aminosäuren.

Bei gesunden Personen steigt der SCF als Reaktion auf eine akute Proteinzufuhr oder die Einführung von Aminosäuren in den nächsten 1–2,5 Stunden nach der Belastung um 20–65 % an. Der durchschnittliche SCF liegt bei 20–35 ml/min.

Die Berechnung der Pensionskasse erfolgt nach der Formel:

PFR = (SCF ₂ – SCF ₁ ): SCF ₁,

Dabei ist SCF ₁ der SCF unter basalen Bedingungen (morgens, auf nüchternen Magen), SCF ₂ der SCF nach der Einführung von Fleisch oder Aminosäuren (stimulierter SCF). Das Ergebnis wird in Prozent angegeben.

Bei Nierenerkrankungen kann die PFR normal bleiben oder sinken. Ein starker Abfall (weniger als 10 %) oder das Fehlen einer Reserve (weniger als 5 %) spiegeln indirekt den Zustand der Hyperfiltration in den funktionierenden Nephronen wider. Niedrige PFR-Werte können sowohl bei normalem SCF-Wert (im Frühstadium der diabetischen Nephropathie, beim nephrotischen Syndrom) als auch bei unterdrückter SCF bei Patienten mit Nierenversagen beobachtet werden.

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