Наскільки питома питома вага сечі?

Поглиблений огляд того, який тест на здатність до концентрації сечі може бути найкращим у ваших ветеринарних пацієнтів. (Частина перша з чотирьох частин серії.)

Припустимо, ви оцінюєте стійкий поліуричний золотистий ретрівер. Результати хімічного профілю сироватки є нормальними. Оцінка зразка сечі виявляє 3+ протеїнурії (визначається за допомогою реагентної смужки) та відсутність відхилень в осаді сечі. Які з наведених нижче результатів тесту, отримані з охолодженої проби сечі (40 F), найбільш точно відображають концентраційну здатність сечі?

1. Осмоляльність сечі = 1400 мОсм/кг

2. Питома вага сечі = 1,025, виміряна уринометром

3. Питома вага сечі = 1,014, виміряна за допомогою тесту на реагент

4. Питома вага сечі = 1,017, виміряна рефрактометром

Яка осмоляльність сечі та показник питомої ваги сечі

Нирки виділяють небажану розчинену речовину (сечовину, креатинін, мінерали та інші метаболічні сміття) в обсязі води, яка не потрібна для підтримки гомеостазу. Усунення небажаних розчинених речовин та води є результатом ретельно регульованої клубочкової фільтрації, канальцевої реабсорбції та канальцевої секреції.

Вимірювання осмоляльності сечі, безпосередньо за допомогою осмометрії або опосередковано шляхом оцінки питомої ваги сечі, є основним методом, що застосовується для оцінки здатності нирок реагувати на концентрацію (видалення води в надлишку розчиненої речовини) або розведення (видалення розчиненої речовини в надлишку води) сеча відповідно до різних потреб. Таким чином, це показник канальцевої реабсорбції. Знання осмоляльності сечі або питомої ваги надзвичайно корисно при спробі диференціювати основну причину поліурії та при локалізації патофізіологічних механізмів азотемії.

Іншим основним показником для рутинної оцінки питомої ваги сечі є інтерпретація інших результатів тестів, які є частиною повного аналізу сечі. Інтерпретація інших результатів аналізу сечі залежить від знання питомої ваги (або осмоляльності), оскільки значення питомої ваги надає інформацію щодо відношення розчинених речовин до розчинника (води). Напівкількісна інтерпретація інших результатів тестів неможлива у випадково отриманих зразках сечі без знання питомої ваги. Розглянемо протеїнурію як приклад: чи відображає 2+ протеїнурія при питомій вазі 1,010 рівну або більшу втрату білка, ніж 2+ протеїнурія при 1,050? У менш концентрованому зразку більше білка. Те саме поняття застосовується до інтерпретації позитивних результатів тестів на глюкозу, кетони, білірубін, приховану кров та компоненти в осаді сечі.

Осмотична концентрація та осмометри

Клінічною одиницею осмотичної концентрації є міліосмоль (мОсм); 1 мОсм визначається як кількість речовини, яка дисоціює, утворюючи 1 мілімоль (ммоль) частинок у розчині.

Давайте проілюструємо концепцію таким чином: розглянемо вплив відносно великих частинок альбуміну (молекулярна маса = 68000), значно менших молекул глюкози (молекулярна маса = 180) та крихітних молекул хлориду натрію (молекулярна вага = 58) на осмолярність сечі. Чи має альбумін, глюкоза або хлорид натрію більший вплив на осмоляльність? Ми знаємо, що 1 ммоль альбуміну забезпечує 1 мОсм розчиненої речовини, оскільки альбумін не дисоціює в сечі з утворенням підвищеної кількості розчиненої речовини. Подібним чином 1 ммоль глюкози забезпечує 1 мОсм розчиненої речовини, оскільки глюкоза не дисоціює в сечі з утворенням підвищеної кількості розчиненої речовини. Але 1 г/дл глюкози має більший вплив на осмоляльність, ніж 1 г/дл альбуміну, оскільки кількість частинок в 1 г/дл глюкози в рази перевищує кількість частинок альбуміну в 1 г/дл.

А як щодо хлориду натрію? У сечі 1 ммоль хлориду натрію дисоціює, утворюючи 2 мОсм (один іон натрію та один іон хлориду) у розчині. Таким чином, 1 г/дл розчину хлориду натрію має в сотні разів більшу осмотичну активність, ніж 1 г/дл розчину альбуміну, оскільки недисоційований та дисоційований хлорид натрію вносить багато малих молекул у великій кількості, тоді як однакова вага білка вносить менше великих молекул.

Однак через свою молекулярну масу молекули білка можуть суттєво впливати на вимірювання питомої ваги. Коли сеча містить 1 г/дл білка, від спостережуваної питомої ваги потрібно відняти 0,003. Навпаки, вплив 1 г/дл білка на осмоляльність сечі є незначним (менше 1 мОсм/кг).

У клінічній медицині осмотичну концентрацію розчинів зазвичай вимірюють осмометрами, що визначають точки замерзання (осмометри точки замерзання) або тиск пари (осмометри тиску пари). Тепер розгляньте це - оскільки розчинена речовина (наприклад, хлорид натрію) додається до сечі:

> Підвищується осмотичний тиск.

> Тиск пари (тиск, при якому швидкість випаровування дорівнює швидкості конденсації) зменшується.

> Температура кипіння збільшується.

> Температура замерзання зменшується.

Наприклад, 1 осм ідеальної розчиненої речовини на 1 кг води матиме температуру замерзання -1,86 C порівняно з чистою водою. Комерційно виготовлені осмометри визначають осмоляльність, вимірюючи відносні зміни точки замерзання або тиску пари невідомих розчинів, використовуючи стандартні розчини в якості еталонних точок. На сьогоднішній день обладнання використовує мікропроцесори для швидкого цифрового зчитування даних на зразках розміром від 0,2 мл. На жаль, в порівнянні з рефрактометрами осмометри дорогі.

Питома вага сечі

Щільність речовини - це відношення її маси (ваги) до її об’єму. Щільність сечі відображає загальну масу (яка пов’язана з вагою і, отже, вагою) всіх розчинених речовин на одиницю об’єму розчину. По-іншому, питома вага сечі - це відношення щільності (або ваги) сечі до щільності (або ваги) рівного обсягу дистильованої води, обидва вимірювані при однаковій температурі:

Питома вага = Густина сечі/Густина води

Питома вага води становить 1000 за умов стандартної температури та тиску. Якби густина сечі дорівнювала щільності води, значення питомої ваги становило б 1000. Однак фізіологічно неможливо, щоб нирки виводили чисту воду. Сеча щільніша за воду, оскільки вона складається з води та різних розчинених речовин різної щільності. Отже, сеча завжди має питому вагу більше 1000.

Оскільки питома вага є виміром щільності, на неї впливає кількість частинок розчиненої речовини. На жаль, на це також впливає молекулярна маса кожної присутніх розчинених речовин. Тому існує лише приблизна залежність між питомою вагою та загальною концентрацією розчиненої речовини.

Кожен вид розчиненої речовини має свій характерний вплив на питому вагу сечі. Зразки сечі, що мають еквівалентну кількість молекул розчиненої речовини в одиниці об’єму, можуть мати різні значення питомої ваги, якщо присутні різні суміші розчинених речовин.

Наприклад, рівна кількість молекул хлориду натрію, альбуміну та глюкози мають різну кількісну дію на питому вагу. Якщо поглянути на цю ілюстрацію в дещо іншому контексті, додавання 0,147 г хлориду натрію, 0,27 г глюкози або 0,4 г альбуміну до 100 мл сечі збільшить питому вагу сечі на 0,001.

Хоча вага сечі залишається незмінною незалежно від її температури, густина сечі зменшується зі збільшенням температури. І навпаки, щільність сечі збільшується зі зниженням температури. Тому для більш точної роботи температуру сечі слід порівнювати з еталонною температурою приладу, що використовується для визначення питомої ваги.

Уринометри для вимірювання питомої ваги сечі

Уринометр складається із зваженої скляної колби, прикріпленої до циліндричного стебла, призначеного для вимірювання питомої ваги сечі. Вага, відкалібрована в одиницях питомої ваги, витравлюється на поверхні або розміщується всередині циліндричного штока. Калібрування уринометрів проводиться за еталонною температурою (зазвичай близькою до кімнатної). Поміщуючи у такий розчин, як сеча, уринометр витісняє об’єм сечі, рівний її вазі. Чим більше розчиненої речовини містить сеча, тим менший об’єм витісняє уринометр. Рівень рідини зчитується внизу меніска, де сеча перетинається зі шкалою питомої ваги уринометра.

Порівняно з рефрактометрією та осмоляльністю, точність вимірювання сечі не є великою. Одна з причин, про яку вже згадувалося, полягає в тому, що вимірювання уринометра змінюються залежно від температури. Також може бути важко прочитати меніск. Іншим недоліком є те, що сечоміри мають тенденцію тягнутись до боків вузьких глибоких балонів, що містять зразок сечі. Це може спричинити помилкові значення питомої ваги. Крім того, необхідний відносно великий об’єм сечі (тобто від 5 до 15 мл або більше, залежно від розміру уринометра та розміру контейнера), в якому можна плавати цим інструментом.

Смужки реагентів з питомою вагою для вимірювання питомої ваги сечі

Тест на питому вагу реактивної смуги є непрямим калориметричним методом оцінки питомої ваги іонної сечі. Непряме вимірювання питомої ваги сечі за допомогою тест-смужок базується на зміні рК (константи дисоціації) поліелектроліту в досліджуваному майданчику щодо концентрації іонних (заряджених) розчинених речовин у сечі. Тестова площадка містить поліелектроліт та індикатор рН, які підтримують лужний рН.

Коли тест-площадку занурюють у сечу, поліелектролітний реагент іонізується та виділяє протони (іони водню) пропорційно концентрації іонних аналітів сечі. Протони, що вивільняються з поліелектроліту, знижують рН досліджуваної прокладки, викликаючи зміну кольору індикаторного барвника від темно-синьо-зеленого (питома вага = 1000) до жовто-зеленого (питома вага = 1,030). Чим більша кількість іонних розчинених речовин у сечі, тим більший викид іонів водню із тест-площадки та більша зміна кольору індикаторного барвника тест-площадки.

На цей метод не впливають неіоногенні аналіти сечі, такі як сечовина або глюкоза. Отже, значення питомої ваги, визначені цим методом, не потребують коригування для значної кількості глюкози в сечі. Однак загальна питома вага сечі залежить як від іонних, так і від неіонних розчинених речовин. Крім того, значення рН сечі 6,5 і більше можуть впливати на результати тестів, оскільки індикаторний барвник активний у цьому діапазоні.

Оскільки найвище значення, яке можуть виявити ці реагентні смужки, становить приблизно 1,025-1,030, цей тест є незадовільним для виявлення адекватної концентрації нирок у собак та котів. Ми також виявили, що цей тест є ненадійним у менш концентрованих зразках сечі.

Показник заломлення сечі та рефрактометри

Такі водні розчини, як сеча, містять речовини, що поглинають різну довжину хвилі світла. Це можна виміряти, визначивши показник заломлення світла, який визначається як відношення (або порівняння) швидкостей світла у двох різних середовищах. У розрізі сечі показник заломлення - це одиничне співвідношення заломлення світла в повітрі порівняно із заломленням світла в сечі. Зі збільшенням концентрації розчиненої речовини в сечі швидкість світла, що проходить з повітря через сечу, зменшується, а промінь світла заломлюється.

Як наслідок, промені світла згинаються (тобто змінюється кут заломлення світла). Показник заломлення може вимірюватися приладом, який називається рефрактометром. Рефрактометрія забезпечує непряму оцінку осмоляльності та питомої ваги. Зазвичай використовують невеликі ручні рефрактометри, відкалібровані для визначення питомої ваги сечі.

На вимірювання показника заломлення сечі впливає концентрація всіх розчинених речовин (іонних та неіонних) у сечі. На додаток до концентрації розчиненої речовини в сечі, температура впливає на щільність (або питому вагу) сечі. Тому рефрактометри калібрують при еталонній температурі.

Якість і вартість рефрактометрів значно варіюються. В ідеалі рефрактометри повинні бути відкалібровані виробником для досліджуваних видів за допомогою зразків сечі з відомою питомою вагою. Тому для сечі собак і котів потрібні різні масштаби. Ті, що призначені для лікарів, відкалібровані для аналізу сечі людини.

Резюме

Вимірювання, зроблені осмометрами, уринометрами, смужками реагентів та рефрактометрами, пов’язані, але не взаємозамінні. Вимірювання осмоляльності сечі дає інформацію, яка більш тісно пов’язана з концентрацією нирок у концентрації, ніж питома вага або показник заломлення. Осмометри забезпечують більш точну оцінку осмоляльності окремих зразків сечі, ніж рефрактометри або уринометри.

Питома вага сечі є прямою, але не пропорційною функцією кількості частинок розчиненої речовини в сечі. Питома вага сечі змінюється залежно від виду присутньої розчиненої речовини, тоді як осмоляльність сечі не залежить від типу присутньої розчиненої речовини. Отже, питома вага сечі дає лише оцінку осмоляльності. У зв'язку з цим питома вага не є специфічною. Непряме вимірювання питомої ваги сечі за допомогою рефрактометрії корисно як скринінговий тест функції нирок. Однак осмоляльність сечі, виміряну осмометрами, слід застосовувати для пацієнтів з недіагностованою стійкою поліурією, коли помилки в оцінці функції нирок мають суттєвий результат.

Оцінка питомої ваги має важливе значення при інтерпретації результатів тестів повного аналізу сечі. Для визначення питомої ваги сечі рекомендуються рефрактометри над уринометрами, оскільки вони забезпечують відтворювані результати, вимагають невеликого розміру зразка, компенсуються температурою та технічно прості у використанні.

Все ще маєте відповідь на питання, поставлене на початку цієї статті? Запам’ятайте це для «Діагнозу» наступного місяця, в якому ми обговоримо інтерпретацію та неправильне тлумачення питомої ваги сечі.

Доктор Карл А. Осборн - директор Уролітського центру Міннесоти та професор Коледжу ветеринарної медицини Університету Міннесоти. Доктор Юджин Нваокорі здобуває ступінь доктора філософії в Університеті Міннесоти.