一种评估肾脏储备功能的方法和系统及其应用
技术领域
本发明涉及一种评估肾脏储备功能的方法和系统及其应用。
背景技术
肾脏储备功能(renal functional reserve，RFR)的概念早在1983年被Bosch等人提出，认为正常人生理情况下肾脏未发挥最大滤过功能，在应激或疾病状态下可动用其储备功能以适应人体内环境变化。1993年Fliser等发现高蛋白饮食可使肾小球滤过率(GFR，glomerular filtration rate)增加25％～60％并持续数小时，并认为蛋白质负荷前后GFR的变化是评价肾脏储备功能的可靠方法。该方法已在特定生理状态人群(老年人、妊娠妇女等)和数种疾病患者(糖尿病、高血压、肾移植、系统性硬化症等)中用于评价肾脏储备功能，表明血肌酐正常而肾脏储备功能减退与肾脏长期不良预后相关。
目前肾脏储备功能的测定方法缺乏统一的标准流程，既往研究中使用的蛋白类型包括口服蛋白质(牛肉、鸡蛋清、蛋白粉等)、静脉注射氨基酸，试验过程采集血尿标本时间间隔不同(30min或60min)，GFR评估方法包括肌酐清除率以及放射性核素测定，均具有一定局限性。首先，口服牛肉、鸡蛋清难以实现准确的蛋白定量，不适于临床实践中标准化的应用和推广。而静脉注射氨基酸与口服蛋白相比，患者接受度低。其次，在GFR测定方法中，放射性核素法存在射线暴露风险，不适于孕妇等特殊人群。而肌酐清除率法因为肾小管本身的肌酐排泌功能而可能高估实际GFR值。此外，国内仅有利用放射性核素肾显像评估肾脏储备功能的一项研究。因此，在中国人群中建立标准的、可在临床推广一种认可度高、安全的试验方法评估肾脏储备功能有重要意义。
发明内容
基于此，有必要提供一种通过饮食蛋白负荷试验评估肾脏储备功能的标准方法，并提供所述方法在评估肾脏储备功能的系统和装置中的应用。
为实现上述目的，本发明具体技术方案如下：
首先。本发明提供了一种评估肾脏储备功能的方法，所述方法是受试者通过饮食摄入高蛋白，利用体外收集的尿液和血液标本，获取尿液Cr值和血液Cr值及胱抑素C(CysC)值生理参数，并计算得到中间结果肾脏储备功能；
所述计算肾脏储备功能的公式：肾脏储备功能(RFR)＝BSA校正肌酐清除率max(负荷后)-BSA校正肌酐清除率min(负荷前)，和/或(CysC-eGFR)max(负荷后)–(CysC-eGFR)min(负荷前)；
所述BSA校正肌酐清除率＝肌酐清除率*1.73m2/BSA；所述肌酐清除率＝uCr/sCr*(Vu/60min)；所述Vu＝试验过程中每次排尿的尿量(ml)；所述BSA＝0.007184*体重(kg)0.425*身高(cm)0.725；
所述基于血胱抑素C估算肾小球滤过率(CysC-eGFR)＝70.69*(CysC)-0.931。
优选的，所述受试者通过口服摄入温水冲调的乳清蛋白粉，利用体外收集蛋白负荷试验前后不同时间点的尿液及血液标本。
优选的，所述收集蛋白负荷前后尿液标本共7次，编号为U①-⑦，记录每次尿量；所述收集血液标本共6次，编号为S①-⑥，所述尿液和血液标本收集时间点如表1中所示。
优选的，所述受试者摄入乳清蛋白粉是按每公斤体重1.2g蛋白粉称量。
优选的，所述蛋白负荷试验开始时饮水，饮水量为10ml/kg，此后饮水量同前一小时排尿量；每次饮水在15min内饮用完。
优选的，获取所述收集的尿液标本中编号为U②③⑤⑥⑦中的Cr值和血液标本中编号为S②-⑥的Cr值、胱抑素C值。
进一步地，本发明提供一种评估肾脏储备功能的系统，包括取样模块，检测模块，分析模块；
所述取样模块，用于获取受试者口服摄入乳清蛋白粉前后不同时间点的尿液及血液标本；
所述检测模块，用于获取尿液标本中的Cr值和血液标本中的Cr值及胱抑素C值；
所述分析模块，用于根据蛋白负荷前后的尿液及血液标本中的Cr值和胱抑素C值计算肾脏储备功能。
优选的，所述肾脏储备功能的计算方法包括用肌酐清除率和/或基于血胱抑素C方法来评估的。
优选的，所述用肌酐清除率方法评估肾脏储备功能的计算公式：肾脏储备功能(RFR)＝BSA校正肌酐清除率max(负荷后)-BSA校正肌酐清除率min(负荷前)，和/或(CysC-eGFR)max(负荷后)–(CysC-eGFR)min(负荷前)；
优选的，所述BSA校正肌酐清除率＝肌酐清除率*1.73m2/BSA；所述肌酐清除率＝uCr/sCr*(Vu/60min)；所述Vu＝试验过程中每次排尿的尿量(ml)；所述BSA＝0.007184*体重(kg)0.425*身高(cm)0.725；
优选的，所述基于血胱抑素C估算肾小球滤过率(CysC-eGFR)＝70.69*(CysC)-0.931。
更进一步地，本发明提供了一种评估肾脏储备功能是否正常的方法，包括步骤如下：
(1)利用所述评估肾脏储备功能的方法或所述评估肾脏储备功能的系统评估受试者的肾脏储备功能；
(2)将步骤(1)中计算得到的肾脏储备功能与正常人群肾脏储备功能的区间值相比，若大于或等于正常人群的区间值，说明受试者的肾脏储备功能正常；若小于正常人群的区间值，说明受试者的肾脏储备功能低下。
优选的，所述正常人群肾脏储备功能的区间值为32.8±20.8ml/min/1.73m2和/或12.5±2.5ml/min/1.73m2；
所述32.8±20.8ml/min/1.73m2区间值是根据肌酐清除率算法所得，所述12.5±2.5ml/min/1.73m2区间值是根据血胱抑素C算法所得。
优选的，所述的评估肾脏储备功能方法或所述的评估肾脏储备功能系统在评估肾脏储备功能的装置中应用。
基于上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1)本发明提供的评估肾脏储备功能的方法，具有流程标准化，血尿标本采集、指标检测在临床中很成熟，易于在临床上应用和推广。
2)口服蛋白粉，更接近人体生理状态，且患者接受程度高。
3)检测方法未采用放射性核素，避免了放射线暴露的风险，适用于孕妇等特殊人群。
附图说明
图1蛋白负荷试验流程图；
图2蛋白负荷试验中GFR变化情况，图A.CrCl：肌酐清除率；图B.CysC-eGFR：基于胱抑素C估算肾小球滤过率；
图3两种肾小球储备功能计算方法的一致性评价，CCr-RFR：基于肌酐清除率的肾小球储备功能；Cys-RFR：基于胱抑素C估算肾小球滤过率的肾小球储备功能；
图4蛋白负荷试验结果，图A.CrCl：肌酐清除率；图B.CysC-eGFR：基于胱抑素C估算肾小球滤过率；GS：Giitelman综合征患者；Non-GS：健康对照者；
图5单肾患者蛋白负荷试验中GFR的变化情况。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1肾脏储备功能评估方法
试验前准备：
1)试验前肾功能及尿常规无异常，既往无蛋白过敏史；
2)测量身高、体重。
3)试验前禁食8小时以上，饮水不限制；
4)提前备好：干净尿桶、量杯、3L纯净水、带刻度水杯、乳清蛋白粉(汤臣倍健，蛋白含量75％)、尿管、静脉采血管及采血装置；
5)试验当天晨起正常洗漱后保持坐位或卧位，避免过多站立和行走；
6)试验当天晨起空腹，不饮水，排尿不限制；
7)试验开始前排净尿液。
试验过程：
1)试验开始时饮水，饮水量为10ml/kg，此后饮水量同前一小时排尿量；
2)蛋白负荷为温水冲调乳清蛋白粉(按每公斤体重1.2g蛋白粉称量),总液量同前一小时排尿量；
3)每次饮水均在30min内饮用完；
4)采血共6次(检测Cr、胱抑素C)；
5)留尿共7次，记录每次尿量，其中第②③⑤⑥⑦次尿标本检测Cr。
试验记录表1如下所示：
表1 饮水和排尿记录
身高：____cm体重：___kg
*从饮用第一口水的时间开始计算。
试验结果处理：
1)根据血尿标本检验结果填写下表2：
2)计算公式
a)肌酐清除率＝uCr/sCr*(Vu/60min)；Vu＝对应的每次排尿尿量(ml)；
b)体表面积(BSA)校正肌酐清除率＝肌酐清除率*1.73m2/BSA；
c)体表面积计算(Dubois法)：BSA＝0.007184*体重(kg)0.425*身高(cm)0.725；
d)基于血胱抑素C估算肾小球滤过率(CysC-eGFR)＝70.69*(CysC)-0.931；
e)肾脏储备功能(RFR)＝BSA校正肌酐清除率max(负荷后)-BSA校正肌酐清除率min(负荷前)，或(CysC-eGFR)max(负荷后)–(CysC-eGFR)min(负荷前)。
实施例2肾脏储备功能评估的应用
本发明按照实施例1的方法对19例健康对照者的肾脏储备功能评估，建立了中国人群肾脏储备功能的正常值。19例健康对照者蛋白负荷后肌酐清除率显著高于基线(173.7±30.8 vs 140.9±31.5ml/min/1.73m2；P<0.001)(图2A)；CysC-eGFR结果类似(图2B)，所述基线指蛋白负荷前计算出GFR值，即对应公式里的BSA校正肌酐清除率min(负荷前)或(CysC-eGFR)min(负荷前)。图2中虚线提示给蛋白负荷的点，其左侧为蛋白负荷前测量的两个值(选最小的为基线，即负荷前值)，其右侧为蛋白负荷后测量的三个值(选最大的为负荷后值)；纵坐标是对应的GFR，图2A为肌酐清除率法，图2B为基于血清胱抑素C估算肾小球滤过率法。每一曲线对应一个受试者的情况。两种GFR计算方法所得平均肾脏储备功能分别为32.8±20.8ml/min/1.73m2、12.5±2.5ml/min/1.73m2。Bland-Altman图中，以每位受试者两种肾脏储备功能计算方法结果的差值为纵坐标，以结果均数为横坐标，散点均在95％一致性界限内，表明肌酐清除率和基于血胱抑素C评估的肾脏储备功能有较好的一致性(图3)。
此外，本发明在6例血清肌酐正常的肾脏病患者中评估了肾脏储备功能，方法参照实施例1。其中4例为遗传性失盐性肾病Gitelman综合征患者，蛋白负荷后肌酐清除率显著高于基线(204.4±18.8 vs 173.7±30.8ml/min/1.73m2；P＝0.008)，CysC-eGFR结果类似(图4)，两种GFR计算方法所得平均肾脏储备功能分别为66.7±21.5ml/min/1.73m2、12.1±4.4ml/min/1.73m2，与健康对照无显著性差异(两组进行均值t检验)，提示该类患者的肾脏滤过功能正常。其中1名肾动脉狭窄继发单肾萎缩的患者(31岁女性)，予蛋白负荷前后的肌酐清除率分别为121.9ml/min/1.73m2和129.5ml/min/1.73m2，根据肌酐清除率算法所得的肾脏储备功能(7.7ml/min/1.73m2)明显低于健康人(32.8±20.8ml/min/1.73m2)(图5)，因此得到该患者的肾脏储备功能受损，对后期患者肾功能监测、避免肾损药物使用等提出了客观证据。而另1名先天单侧肾脏缺如的患者，蛋白负荷试验中根据肌酐清除率算法所得的肾脏储备功能(24.5ml/min/1.73m2)在正常范围内(32.8±20.8ml/min/1.73m2)，进一步提示先天单侧肾脏缺如患者肾脏功能存在代偿和适应性改变，在肾功能的临床管理中与继发性单侧肾脏缺如患者存在本质上差异。因此本发明也有助于对不同肾脏疾病本质及其对肾小球滤过功能影响的深入理解。
本发明直接目的不是获得诊断结果或健康状况，本发明主要提供一种评估肾脏储备功能的方法、系统或装置，只是对已经脱离人体的体液或排泄物进行处理或检测以获取作为中间结果的信息的方法，或处理该信息的方法。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
