Braz J Med Biol Res, February 2000, Volume 33(2) 205-210
Tutkimus virtsan happamoitumisesta potilailla, joilla on idiopaattinen hypocitraturia
N.C. Araújo ja M. A. P. Rebelo
Disciplina de Nefrologia, Hospital Universitário Pedro Ernesto, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, Brasil
Tiivistelmä
Johdanto
Abstract 
Hypocitraturia eli hypokitraturia (HCit) on yksi munuaistubulaarisen happamuushäiriön merkillisimmistä ominaisuuksista, mutta happamoitumishäiriötä ei havaita suurimmalla osalla hypokitraturiapotilaista, joiden tautia nimitetään idiopaattiseksi hypokitraturiaksi. Arvioidaksemme virtsan happamoitumismekanismien eheyttä hypokitratuurisilla idiopaattisilla kalsiumkivien muodostajilla tutkimme kahta potilasryhmää, hypokitratuurisia (HCit, N = 21, 39,5 ± 11,5 vuotta, 11 naista ja 10 miestä) ja normokitratuurisia (NCit, N = 23, 40.2 ± 11,7 vuotta, 16 naista ja 7 miestä), lyhyen, 8 tuntia kestäneen ammoniumkloridikuormituskokeen aikana. Lähtötilanteessa HCit-potilaiden titrattavissa olevan hapon (TA) pitoisuudet olivat huomattavasti korkeammat. Ammoniumkloridin antamisen jälkeen virtsan keskimääräinen pH (3.-8. tunti) sekä TA:n ja ammoniumin erittyminen eivät eronneet merkittävästi ryhmien välillä. Sitä vastoin ensimmäisen tunnin aikana virtsan keskimääräinen pH oli alhaisempi ja TA:n ja ammoniumin erittyminen suurempi HCit-potilailla. HCit:n lisääntynyt TA:n erittyminen lähtötilanteessa ja ensimmäisen tunnin aikana viittaa siihen, että fosfaattipuskurimekanismi on aktivoitunut. HCit:n aikaisempi vaste ammoniumin erittymisessä tukee edelleen muita todisteita siitä, että happamoitumismekanismit reagoivat nopeasti. Nämä tulokset viittaavat siihen, että litiaasitautia sairastettaessa hypokitraturia esiintyy samanaikaisesti vetyionien erittymisen hienovaraisten muutosten kanssa perustilanteessa.
Avainsanat: virtsan happamoituminen, hypocitraturia, titrattava happamuus, ammonium, ammoniumkloridikuormituskoe, litiaasi
Esittely
Virtsan happamoitumishäiriöt eivät ole harvinaisia virtsan happamoitumishäiriöpotilailla. Aluksi raportoitiin vain distaalisen munuaistubulusasidoosin tapauksia, mutta myöhemmin todettiin, että myös proksimaalinen muoto liittyy litiaasiin (1-4). Tällaisen häiriön esiintyvyys vaihtelee huomattavasti (3-25 %) tutkittujen sarjojen mukaan (1-3,5-8). Tutkimukset, joissa arvioitiin sekä distaalisia että proksimaalisia tubuluksia, ovat tuottaneet suurimmat prosenttiosuudet (1,8). Hypokitraturia (HCit) on yksi distaalisen tubulaarisen asidoosin selvimmistä ominaisuuksista sekä täydellisessä (9) että epätäydellisessä (10) muodossa. Useimpiin hypokitraturiatapauksiin ei kuitenkaan liity happamoitumisvajausta, mikä vastaa niin sanottua idiopaattista hypokitraturiaa (11). Pakin (11) mukaan runsaasti natriumia tai eläinproteiinia sisältävä ruokavalio tai emäksisten aineiden imeytymisen väheneminen ruoansulatuskanavassa voivat olla ratkaisevia tekijöitä hypokitraturian taustalla. Saatavilla olevissa tutkimuksissa, jotka koskevat virtsan happamoitumista litiaasipotilailla, korreloidaan happamoitumishäiriöt enemmänkin munuaisten hyperkalsiurian kanssa (4,10,12) ja happamoitumishäiriön esiintyminen yhdistetään korkeampaan sairastuvuuteen (1), mutta sitraatin erittymistä virtsaan ei mainita. Tämän vuoksi idiopaattista hypositraturiaa sairastavien potilaiden virtsan happamoitumista koskeva hyvin toteutettu tutkimus puuttuu. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli arvioida virtsan happamoitumismekanismin eheyttä potilailla, joilla on hypocitraturia ja jotka ovat idiopaattisia kalsiumkivien muodostajia.
Tutkimuskohteet ja menetelmät
Sairaala Universitário Pedro Erneston (HUPE) klinikalla arvioiduista potilaista valitsimme ne, joilla kivitaudin sekundaariset syyt (hyperparatyreoosi, kystinuria, munuaistubulusasidoosi, hyperoksaluria, kihti, sarkoidoosi, krooninen ripuli jne.) sekä kivitaudin komplikaatiot (infektio, hydronefroosi) voitiin sulkea pois ja jotka olivat suorittaneet rutiininomaisen aineenvaihduntatutkimuksen muualla kuvatun protokollan mukaisesti (13). Tämän jälkeen testasimme näiden valittujen potilaiden virtsan happamoitumista ammoniumkloridilla annoksella 0,1 g/kg ruumiinpainoa. Tutkittiin kahta ryhmää, joista toisessa oli HCit (virtsasitraatti <320 mg/24 h; N = 21, 39,5 ± 11,5 vuotta, 11 naista ja 10 miestä) ja toisessa normositraturia (NCit, virtsasitraatti ³320 mg/24 h; N = 23, 40,2 ± 11,7 vuotta, 16 naista ja 7 miestä). Aluksi otettiin perusvirtsanäyte ja analysoitiin valtimoverikaasut. Tämän jälkeen annettiin vastaava ammoniumkloridiannos ja virtsanäytteet otettiin kahdeksan kertaa tunnissa. Jotta virtsanvirtaus pysyisi riittävänä, jokaiselle potilaalle annettiin 150 ml vettä joka tunti Wrongin ja Daviesin (14) suositusten mukaisesti. Tutkimuksesta suljettiin pois ne potilaat, joiden virtsan pH ei laskenut keskimäärin 5,3:een tai sen alle näytteissä, jotka otettiin kolmannen ja kahdeksannen tunnin välisenä aikana lääkkeen antamisen jälkeen. Neljännen tunnin lopussa tehtiin uusi valtimoverikaasuanalyysi sen varmistamiseksi, että lääke oli tehokkaasti aiheuttanut asidoositilan. pH, titrattavissa oleva happamuus (TA) ja ammonium (Am) (15) mitattiin perusnäytteestä ja jokaisesta näytteestä NH4Cl:n antamisen jälkeen. Tulokset ilmoitetaan keskiarvona ± SD. Ryhmien välinen ero määritettiin parittomalla Studentin t-testillä ja kunkin ryhmän vaste ammoniumkloridille arvioitiin parittaisella Studentin t-testillä. Merkitsevyystasoksi asetettiin P<0.05.
Tulokset
Tulokset
Ryhmien välillä ei ollut eroa annetun ammoniumkloridiannoksen suhteen (HCit = 6,42 ± 1,18 g vs. NCit = 6,33 ± 0,08 g; P>0.05). Molemmat ryhmät imeytyivät ja metaboloituivat lääkettä hyvin, mikä voidaan havaita veren pH:n ja plasman bikarbonaatin laskusta verikaasuanalyysissä, joka tehtiin 4 tuntia ammoniumkloridin ottamisen jälkeen (taulukko 1).
PH:n, ammoniumin ja titrattavan happamuuden erittymisen keskiarvo näytteissä, jotka otettiin 3.-8. tunnin välisenä aikana, ei eronnut ryhmien välillä (taulukko 1).
Virtsan pH-käyrän tuntikohtainen analyysi (kuva 1A) osoittaa, että molemmissa ryhmissä oli aluksi vertailukelpoinen keskiarvo, joka nousi ensimmäisellä tunnilla, minkä jälkeen se laski. NCit-ryhmässä pH nousi merkittävästi ensimmäisen tunnin aikana. Tätä nousua tapahtui myös HCit-ryhmässä, mutta se ei ollut tilastollisesti merkitsevä. Keskimääräinen pH oli siis alhaisempi HCit-ryhmässä ensimmäisen tunnin aikana (P<0,05). Toisesta tunnista kokeen loppuun pH laski merkitsevästi ja samalla tavalla molemmissa ryhmissä (P>0.05).
 |
Kuva 1 – Ammoniumkloridin antamisen vaikutus virtsan pH:han (A), titrattavissa olevaan happamuuteen (B) ja ammoniumin erittymiseen (C) potilailla, joilla oli hypokitraturia (täytetyt ympyrät) ja normokitraturia (tyhjät ympyrät). Tiedot on ilmoitettu keskiarvoina ± SD 18-23 mittauksesta kustakin ryhmästä. *P<0.05 (Studentin t-testi). |
Titratoituva happamuus laski merkitsevästi ensimmäisen tunnin aikana molemmissa ryhmissä (P<0.05). Toisesta tunnista alkaen tapahtui kuitenkin nousu, joka jatkui testin loppuun asti (kuva 1B). Tuntikeskiarvojen vertailu osoitti, että HCit-ryhmä eritti enemmän TA:ta kontrollitunnin aikana ja ensimmäisen tunnin aikana NH4Cl:n nauttimisen jälkeen (P<0.05) mutta ei seuraavien tuntien aikana (P>0.05). Titrattavissa olevan happamuuden erittymisen lisäys (keskiarvo miinus perusarvo) oli suurempi NCit-ryhmässä (P<0.05) (taulukko 1) (taulukko 1).
Sama analyysi ammoniumkloridin osalta osoitti, että NH4Cl:n nauttimisen jälkeen erittyminen lisääntyi, mikä oli merkitsevää HCit-ryhmässä jo ensimmäisellä tunnilla (P<0.05), ja NCit-ryhmässä toiselta tunnilta alkaen (P<0.05) (kuva 1C). Tuntikeskiarvojen vertailu osoitti suurempaa erittymistä HCit-ryhmässä vain ensimmäisen tunnin aikana (P<0,05).
Taulukossa 2 esitetään, että tässä tutkimuksessa havaitut HCit-ryhmän virtsan TA-erittymisen arvot perustilassa ovat kirjallisuudessa raportoitujen korkeimpien arvojen joukossa sekä normaaleilla henkilöillä että kivunmuodostuspotilailla. Heilberg ym. (16) raportoivat alhaisemmat TA-arvot perustilassa kuin meillä hypokitraturiaa sairastavilla potilailla. He ottivat kuitenkin mukaan tapauksia, joissa virtsan pH oli yli 5,3 NH4Cl-ylikuormituksen jälkeen. Wrongin ja Daviesin (14) työssä TA:n erittyminen ammoniumkloridiärsykkeen jälkeen oli suurempaa kuin meidän tutkimuksessamme, vaikka heidän ryhmänsä koostui vain kolmesta litiaasipotilaasta (taulukko 2). Verrattuna normaaleille henkilöille raportoituihin arvoihin potilaidemme TA-eritys ammoniumkloridiärsykkeen jälkeen sijoittui välimaastoon (taulukko 2).
Kahdeksankymmenen neljän tunnin fosfaattieritys oli samanlainen molemmissa ryhmissä (taulukko 1).
Keskustelu
Hypositraturian määräävä perusmekanismi on sitraatin tubulaarisen imeytymisen lisääntyminen, tilanne, joka tapahtuu pääasiassa asidoosin yhteydessä. Useimmissa hypositraturiatapauksissa ei kuitenkaan esiinny systeemistä asidoosia, ja virtsan pH:han perustuvan happamoitumismekanismin oletetaan olevan ehjä. Kokeelliset tutkimukset osoittavat, että kroonisessa asidoosissa virtsan happamoitumismekanismit ovat aktiivisempia (17). Tiedetään, että distaalisen munuaistubulaarisen asidoosin epätäydellisessä muodossa ammoniumin liiallinen tai normaali erittyminen estää asidemian ilmaantumisen, vaikka hypokitraturia on jo olemassa. On näyttöä siitä, että munuaistubulusasidoosin epätäydellinen muoto on täydellisen muodon varhaisvaihe. Emme tiedä, onko olemassa aikaisempaa vaihetta. Happamoitumishäiriötä ei ole todettu useimmilla potilailla, joilla on hypositraturinen litiaasi (18), mikä viittaa siihen, että henkilöt voivat erittää virtsaa, jonka pH on yhtä suuri tai pienempi kuin 5,3, mikä muodostaa niin sanotun idiopaattisen hypositraturian (11). Battle ym. mukaan (19) kyky erittää virtsaa, jonka pH on 5,3, ei välttämättä tarkoita, että vedyn eritys distaalisen tubuluksen kautta olisi ehjä. Tässä tutkimuksessa arvioimme vetyionien erittymistä määrittämällä pH:n sekä TA- ja ammoniumpitoisuudet.
Tässä tutkimuksessa saadut tulokset osoittavat, että hypokitraturiapotilaat erittävät enemmän titrattavaa happamuutta perusnäytteessä ja ensimmäisen tunnin aikana. Tiedetään, että titrattavissa oleva happamuus riippuu pohjimmiltaan puskurin pK:sta, puskurin saatavuudesta ja virtsan pH:sta (20). Koska HCit-ryhmän virtsan pH oli alhaisempi ensimmäisen tunnin aikana, sen odotettiin erittävän enemmän TA:ta juuri saman tunnin aikana, ja näin myös tapahtui. Käänteinen korrelaatio virtsan pH:n ja titrattavan happamuuden fosfaatista riippuvan erittymisen välillä esiintyy vain pH-alueilla, jotka ovat yhtä suuria tai suurempia kuin 5,5. Fosfaatin pK:n (6,8) vuoksi, kun pH on alle 5,5, lähes kaikki dibasinen fosfaatti (HPO42-) on muuttunut monobasiseksi fosfaatiksi (H2PO4-) ja puskurointi lakkaa, ellei fosfaatin erittyminen lisäänny. Suurempi TA-eritys HCit-ryhmässä perustilanteessa, jossa virtsan pH oli sama molemmissa ryhmissä, viittaa siihen, että fosfaattipuskuria on enemmän saatavilla tämän tunnin aikana. Fosfaatin suurempi saatavuus varhain aamulla yöllisen ravinnosta pidättäytymisen jälkeen viittaa siihen, että tämä ero ei johdu ruokavalion akuutista vaikutuksesta. Fosfaatin erittyminen 24 tunnin aikana oli samanlaista molemmissa ryhmissä (taulukko 1), mikä viittaa siihen, että TA:n ero ei johdu fosfaatista. Jotkin fosfaatin vuorokausirytmin erityispiirteet eivät kuitenkaan täysin sulje pois sitä mahdollisuutta, että fosfaatti vaikuttaa suurempaan TA:n erittymiseen. Seerumin fosfaatilla on vuorokausirytmi, joka saavuttaa huippunsa varhain aamulla ja laskee suurimmillaan noin kello 10.00; sattumalta fosfaatin erittyminen virtsaan on vähäisempää kello 7.00 ja 10.00 välisenä aikana kuin vuorokauden muiden 21 tunnin aikana (21). Vaikka 24 tunnin virtsan fosfaattieritys ei siis eronnut kahden potilasryhmän välillä, emme voi sulkea pois mahdollisuutta, että potilaidemme päivittäisen erittymiskäyrän osissa olisi eroja. Aamupäivän kello 10:00 osui myös yhteen titrattavissa olevan happamuuden erittymisen laskun kanssa, jota molemmat ryhmät kokivat heti ammoniumkloridin nauttimisen jälkeen, mutta joka oli kuitenkin pienempi HCit-ryhmässä. Voidaan olettaa, että HCit-ryhmässä tätä pudotusta vaimensi titrattavissa olevan happamuuden suurempi erittyminen vuorokausirytmin perusnäytteissä, mikä voisi perustella titrattavissa olevan happamuuden suuremman erittymisen näytteissä ensimmäisen tunnin aikana. Fosfaatin alkuperä voi vastata ruokavalion kroonista vaikutusta tai jopa luustoa, vaikka tämä mahdollisuus on vain spekulatiivinen. NH4Cl:n saannin ensimmäisen tunnin jälkeen ei enää havaittu eroa TA:n erittymisessä tai virtsan pH:ssa näiden kahden ryhmän välillä.
NCit-ryhmä kykeni alhaisemmasta TA:n perusarvosta lähtien lisäämään titrattavan happamuuden erittymistä enemmän kuin HCit-ryhmä, mikä viittaa siihen, että jälkimmäisessä ryhmässä aktivoitumisprosessi oli jo lähellä kyllästymispistettä. Ammoniumin keskimääräinen erittyminen oli sama molemmissa ryhmissä. HCit-ryhmässä ammoniumin erittyminen oli kuitenkin varhaisempaa, mikä tukee ajatusta, että happamoitumismekanismit ovat hyperreaktiivisia, kuten kroonisessa asidoositilanteessa havaitaan. Testi osoitti, että HCit-ryhmä eritti merkittävän osan happokuormasta ensimmäisen tunnin aikana, kun taas NCit-ryhmässä tämä ilmiö ilmeni myöhemmin. On hyvin todennäköistä, että tämä ilmiö kuvastaa ruokavalion kroonista vaikutusta hypokitratuurisilla potilailla. Tiedetään, että hypokitraturiaan, jossa virtsan happamoituminen on normaalia, vaikuttavat tekijät ovat runsaasti natriumia tai eläinproteiinia sisältävä ruokavalio tai emästen imeytymisen väheneminen ruoansulatuskanavasta (11).
Tässä saadut tulokset viittaavat siihen, että litiaasitautia sairastettaessa hypokitraturia esiintyy samanaikaisesti vetyionien erittymisen hienovaraisten muutosten kanssa basaalitilanteessa, mikä edustaa kenties varhaisempaa piirrettä happamoitumisvajeesta, joka edeltää epätäydellistä distaalista munuaistubulaarista asetukseensidoosi. Tarvitaan jatkoseurantatutkimus sen arvioimiseksi, ilmeneekö näillä potilailla tulevaisuudessa jokin distaalisen munuaistubulaarisen asidoosin muodoista.
1. Backman U, Danielson BG, Johansson G, Ljunghall S & Wilkström B (1990). Munuaisten tubulaarivikojen esiintyvyys ja kliininen merkitys toistuvasti munuaiskiviä muodostavilla. Nephron, 25: 96-101.
2. Cintron-Nadal E, Lespier LE, Roman-Miranda A & Martinez-Maldonado M (1977). Munuaisten happamoitumiskyky henkilöillä, joilla on toistuvaa kivien muodostumista. Journal of Urology, 118: 704-706.
3. Surian M, Malberti F, Cosci P, Corradi B, Colussi G, De Ferrari ME, Poggi M, Luini A & Mineti L (1987). Munuaisten tubulaarinen asidoosi toistuvassa kalsiumnefrolitiasiassa. Contributions to Nephrology, 58: 44-48.
4. Tessitore N, Ortalda V, Fabris A, D’Angelo A, Rugiu C, Oldrizzi L, Lupo A, Valvo E, Gammaro L, Loschiavo C, Panzetta G, Panebianco R, Bedogna V & Maschio G (1985). Munuaisten happamoitumishäiriöt potilailla, joilla on toistuva kalsiumnefrolitiaasi. Nephron, 141: 325-332.
5. Antón FM, Puig GJ, Gaspar G, Martínez ME, Ramos T & Martínez Piñeiro JÁ (1984). Munuaisten tubulaarinen asidoosi toistuvilla munuaiskivien muodostajilla. European Urology, 10: 55-59.
6. Backman U, Danielson BG & Sohtell M (1976). Virtsan happamoitumiskyky munuaiskivien muodostajilla. Scandinavian Journal of Urology and Nephrology, 35 (Suppl): 49-61.
7. Cochran M, Peacock M, Smith DA & Nordin BEC (1968). Munuaisten tubulaarinen asidoosi pyelonefriitti, johon liittyy munuaiskivitaudit. British Medical Journal, 2: 721-729.
8. Fellström B, Backman U, Danielson BG, Johansson G, Ljunghall S & Wilkström B (1982). Uraatin erittyminen virtsaan munuaisten kalsiumkivitaudissa ja munuaistubulusten happamoitumishäiriöissä. Journal of Urology, 127: 589-592.
9. Norman ME, Feldman NI, Cohn RM, Roth KS & McCurdy DK (1978). Virtsan sitraattieritys distaalisen munuaistubulaarisen asidoosin diagnostiikassa. Journal of Pediatrics, 92: 394-400.
10. Konnak JW, Kogan BA & Lau K (1982). Epätäydelliseen distaaliseen munuaistubulaariseen asidoosiin liittyvät munuaiskivet. Journal of Urology, 128: 900-902.
11. Pak CYC (1991). Citrate and renal calculi: new insights and future directions. American Journal of Kidney Diseases, XVII: 420-425.
12. Nutahara K, Higashihara E, Yasunori I & Niijima T (1989). Munuaisten hyperkalsiuria ja happamoitumisvika munuaiskivipotilailla. Journal of Urology, 141: 813-818.
13. Levy FL, Adams-Huet B & Pak CYC (1995). Nefrolitiaasin ambulatorinen arviointi: vuoden 1980 protokollan päivitys. American Journal of Medicine, 98: 50-59.
14. Wrong O & Davies HEF (1959). Happojen erittyminen munuaissairauksissa. Quarterly Journal of Medicine, 110: 259-313.
15. Chan JCM (1972). Virtsan titrattavan hapon ja ammoniumin nopea määritys ja pakastamisen arviointi säilytysmenetelmänä. Kliininen biokemia, 5: 94-98.
16. Heilberg IP, Velasco ROP, Moreira SRS & Schor N (1995). Provas de acidificação urinária. In: Schor N & Heilberg IP (Toimittajat), Calculose Renal – Fisiopatologia, Diagnóstico e Tratamento. Sarvier, São Paulo, 158-160.
17. Pitts RF (1948). Happojen erittyminen munuaisten kautta. Federation Proceedings, 7: 418-426.
18. Nicar MJ, Skurla C, Sakhaee K & Pak CYC (1983). Alhainen virtsan sitraattieritys nefrolitiaasissa. Urology, 1: 8-14.
19. Battle D, Grupp M, Gaviria M & Kurtzman NA (1982). Distal renal tubular acidosis with intact capacity to lower urinary pH. American Journal of Medicine, 72: 751-758.
20. Simpson DP (1971). Vetyionien homeostaasin ja munuaisten asidoosin hallinta. Medicine, 50: 503-541.
21. Borghi L, Elia GF, Trapassi MR, Barbarese F, Melloni E, Amato F, Guerra A & Novarini A (1987). Virtsan koostumus normaaleilla miehillä tavanomaisella ruokavaliolla ja elintavoilla. Contributions to Nephrology, 58: 21-24.
22. Tannen RL (1971). Normaalien koehenkilöiden vaste lyhyeen ammoniumkloriditestiin: munuaisten ammoniakkituotannon muokkaava vaikutus. Clinical Science, 41: 583-595.
23. Falls Jr WF (1972). Virtsan happamoitumisen ja ammoniumin erittymisen vertailu normaaleilla ja kihtipotilailla. Metabolism, 21: 433-445.
24. Oster JR, Hotchkiss JL, Carbon M, Farmer M & Vaamonde CA (1975). Lyhytkestoinen munuaisten happamoitumistesti kalsiumkloridia käyttäen. Nephron, 14: 281-292.
25. Backman U, Danielson BG & Sohtell M (1976). Lyhytkestoinen munuaisten happamoitumistesti. Scandinavian Journal of Urology and Nephrology, 35 (Suppl): 33-49.