dontbemed

Hướng dẫn lâm sàng theo y học chứng cứ

Khoảng trống anion và khoảng trống thẩm thấu niệu trong toan chuyển hóa

MỤC LỤC

GIỚI THIỆU

Việc đo khoảng anion nước tiểu (UAG) và/hoặc khoảng osmolal nước tiểu (UOG) có thể hữu ích trong việc đánh giá bệnh nhân bị toan chuyển hóa khoảng anion bình thường (tăng clorua) bằng cách cung cấp ước tính về sự bài tiết amoni nước tiểu (NH4+) (bảng 1) 1-5. Phản ứng thận bình thường đối với toan chuyển hóa là tăng bài tiết amoni nước tiểu. (Xem “Tiếp cận người lớn bị toan chuyển hóa”.)

Việc sử dụng lâm sàng khoảng anion và khoảng osmolal nước tiểu sẽ được xem xét tại đây. Các vấn đề liên quan đến việc sử dụng khoảng anion và khoảng osmolal huyết thanh được thảo luận riêng:

(Xem “Tỷ lệ khoảng anion delta/HCO3 delta ở bệnh nhân toan chuyển hóa khoảng anion cao”.)

(Xem “Khoảng osmolal huyết thanh”.)

TỔNG QUAN VỀ SỰ THẢI AXIT BẰNG THẬN

Việc tiêu thụ một chế độ ăn phương Tây điển hình tạo ra khoảng 50 đến 100 mEq axit không bay hơi (tức là các axit khác ngoài carbon dioxide [CO2]) mỗi ngày. Để duy trì cân bằng axit, các axit không bay hơi này phải được bài tiết qua nước tiểu. Các ion hydro được bài tiết thông qua một quá trình bao gồm các bước sau:

Đầu tiên, bicarbonate đã lọc phải được tái hấp thu vì sự mất natri hoặc bicarbonate kali tương đương với sự tạo ra các ion hydro.

Tiếp theo, các ion hydro liên quan đến axit không bay hơi được tạo ra phải được bài tiết. Chỉ một lượng rất nhỏ ion hydro tự do có thể được bài tiết vì, ở pH nước tiểu là 4,5, nồng độ ion hydro tự do nhỏ hơn 0,04 mEq/L. Do đó, các ion hydro trong nước tiểu phải liên kết với các chất đệm như phosphate (chuyển HPO4 thành H2PO4), urate, citrate và creatinine, hoặc amoniac (NH3; chuyển NH3 thành ion amoni [NH4+]).

Phản ứng thận thích nghi chính đối với tình trạng toan chuyển hóa mạn tính là tăng bài tiết ion hydro dưới dạng amoni. Bệnh nhân bị toan chuyển hóa nặng và dai dẳng (lâu hơn vài ngày) có thể tăng tốc độ bài tiết amoni từ giá trị bình thường 30 đến 40 mEq/ngày (đối với những người ăn chế độ phương Tây điển hình) lên tới 200 đến 300 mEq/ngày 6,7. Amoni thường được bài tiết cùng với clorua nhưng cũng có thể được bài tiết cùng với các anion khác như anion ketoaxit, sulfate, hippurate, citrate hoặc bicarbonate (mặc dù việc bài tiết amoni cùng với bicarbonate hoặc citrate không loại bỏ axit không bay hơi khỏi cơ thể, vì sự mất bicarbonate hoặc tiềm năng mất bicarbonate tương đương với sự tạo ra ion hydro).

SỬ DỤNG CÁC KHE HỞ AMMONIUM VÀ OSMOLAL GAP NƯỚC TIỂU TRONG CHẨN ĐOÁN RTA VỊ TRÍ

Phản ứng thận thông thường đối với toan chuyển hóa cấp tính kèm tình trạng toan máu là giảm pH nước tiểu xuống 5,3 hoặc thấp hơn. Nhiễm toan tiết niệu (RTA) được đặc trưng bởi pH nước tiểu liên tục cao hơn 5,5 mặc dù có toan chuyển hóa và toan máu. Tuy nhiên, toan chuyển hóa mạn tính, chẳng hạn như toan do tiêu chảy mạn tính, có thể đi kèm với pH nước tiểu tương đối cao mặc dù có phản ứng thận bình thường đối với toan. Điều này là do với toan chuyển hóa mạn tính, đặc biệt khi đi kèm với hạ kali máu, việc tăng sinh ammoni trong thận làm tăng nồng độ ammonium nước tiểu (NH4+) mà điều này lần lượt làm tăng pH nước tiểu. Ngược lại, RTA liên quan đến mức ammonium nước tiểu thấp.

Cả UAG và UOG, là các chất tương tự tiềm năng của nồng độ ammonium nước tiểu, có thể hữu ích trong việc phân biệt RTA vị trí với một số nguyên nhân gây toan chuyển hóa không phải RTA. Do những thiếu sót tiềm tàng của UAG được mô tả dưới đây, UOG có thể là chất tương tự tốt hơn của ammonium nước tiểu. Tuy nhiên, các xét nghiệm đáng tin cậy và phổ biến để đo trực tiếp nồng độ ammonium nước tiểu sẽ khiến cả hai ước tính gián tiếp này trở nên lỗi thời 8. (Xem ‘Hạn chế của UAG’ dưới đây.)

Bệnh nhân bị toan chuyển hóa do tiêu chảy nước nặng có thể có pH nước tiểu trên 5,5 mặc dù thận bình thường và có phản ứng thận thích hợp với rối loạn 1. Điều này xảy ra vì cả toan chuyển hóa và hạ kali máu kết hợp để tạo ra một kích thích mạnh mẽ đối với quá trình sinh ammoni ở thận và bài tiết ammonia vào nước tiểu. Hạ kali máu làm điều này, ít nhất một phần, bằng cách thúc đẩy kali thoát ra khỏi tế bào để đổi lấy sự đi vào của hydrogen vào tế bào. Sự axit hóa nội bào kết quả kích thích quá trình sinh ammoni và bài tiết ammonium ống thận. Hạ kali máu cũng có những tác động khác lên quá trình sinh ammoni và vận chuyển ammonia ở thận, đồng thời tăng cường bài tiết ammonium và bảo tồn kali 9-13; biểu hiện của các chất vận chuyển ammonia chính được tăng lên, chẳng hạn như glycoprotein Rh trong các tế bào xen kẽ alpha và tế bào chính của ống góp. Hầu hết ammonia (NH3) được bài tiết vào lòng ống liên kết với các ion hydrogen (H+) để tạo thành ammonium:

NH3 + H+ ↔ NH4+

Việc liên kết H với NH3 làm giảm nồng độ ion hydrogen nước tiểu, và điều này có thể làm tăng pH nước tiểu trên 5,5. Khi điều này xảy ra, pH nước tiểu tương đối cao ở bệnh nhân bị toan chuyển hóa hạ clo, hạ kali có thể gợi ý sai rằng bệnh nhân bị RTA. Tuy nhiên, pH nước tiểu cao ở bệnh nhân RTA vị trí phản ánh một khiếm khuyết trong bài tiết ion hydrogen ở thận và liên quan đến tỷ lệ bài tiết ammonium nước tiểu giảm. Ngược lại, toan chuyển hóa liên quan đến tiêu chảy có thể tạo ra pH nước tiểu tương đối cao do quá trình sinh ammoni và phản ứng bài tiết ammonium mạnh mẽ ở thận.

Đo trực tiếp ammonium nước tiểu sẽ dễ dàng phân biệt các tình trạng này. Trên thực tế, việc sử dụng xét nghiệm ammonium huyết tương đã được xác nhận là một cách chính xác để định lượng nồng độ ammonium nước tiểu 14. Thật không may, hầu hết các phòng thí nghiệm lâm sàng bệnh viện không cung cấp phép đo này. Do đó, hai phép đo/tính toán hóa học nước tiểu thay thế đã được đề xuất như các chất tương tự gián tiếp, bán định lượng của ammonium nước tiểu. Đó là UAG và UOG. Các chỉ số gián tiếp này của ammonium nước tiểu có thể giúp phân biệt các tình trạng toan chuyển hóa hạ clo không phải do RTA, chẳng hạn như do tiêu chảy mạn tính, với RTA 1,2.

KHOẢNG TRỐNG ANION NƯỚC TIỂU

UAG, đôi khi được gọi là “khoảng trống cation nước tiểu” hoặc “điện tích ròng nước tiểu”, được tính bằng sự khác biệt giữa tổng nồng độ natri (Na) cộng kali (K) trong nước tiểu và nồng độ clorua (Cl) trong nước tiểu (calculator 1).

UAG (đơn vị mEq/L hoặc mmol/L) = Nước tiểu (Na + K – Cl)

Điều quan trọng cần hiểu là công thức tính UAG khác với công thức dùng để tính khoảng trống anion huyết thanh. Khoảng trống anion huyết thanh là sự khác biệt giữa natri huyết thanh và tổng nồng độ clorua và bicarbonate huyết thanh. (Xem “Tiếp cận người lớn bị nhiễm toan chuyển hóa”, phần ‘Diễn giải khoảng trống anion huyết thanh’.)

Khi cá nhân ăn một chế độ ăn phương Tây điển hình, lượng natri và kali được hấp thụ qua đường tiêu hóa thường vượt quá lượng clorua được hấp thụ. Do đó, trong điều kiện bình thường, các cân nhắc về cân bằng ròng yêu cầu tổng natri và kali bài tiết qua nước tiểu phải lớn hơn lượng clorua nước tiểu bài tiết. Do đó, UAG có giá trị dương (giữa 20 và 90) ở những người khỏe mạnh ăn các chế độ ăn như vậy 4,15.

Nếu xảy ra tiêu chảy nước với thể tích lớn và/hoặc mạn tính, nhiễm toan chuyển hóa tăng clorua có thể xảy ra do mất natri và kali cùng với bicarbonate và các anion bicarbonate tiềm năng (như butyrate, citrate và lastate) trong phân. Việc mất các ion này khiến việc bài tiết natri và kali qua thận giảm mà không có sự giảm tương ứng trong bài tiết clorua. Cation chính được bài tiết trong nước tiểu cùng với clorua trong điều kiện này là amoni (NH4+). Việc bài tiết amoni clorua (NH4Cl), từ góc độ axit-bazơ, về mặt chức năng giống với việc bài tiết axit clohydric (HCl). Kết quả là, nồng độ Cl trong nước tiểu thường vượt quá tổng nồng độ natri cộng kali trong nước tiểu, và UAG trở nên âm 1,2,4,5. Ngược lại, bệnh nhân bị nhiễm toan chuyển hóa tăng clorua do toan kiềm ống thận (RTA) có lượng bài tiết amoni nước tiểu giảm. Ngoài ra, họ không mất lượng lớn natri và kali trong phân. Do đó, việc bài tiết natri, kali và clorua nước tiểu của họ phản ánh lượng ăn uống, và những bệnh nhân này thường có UAG dương. Do đó, UAG có thể cung cấp ước tính gián tiếp, hoặc thay thế, về lượng bài tiết amoni nước tiểu.

Mặc dù UAG đã được đề xuất là một chỉ số thô về nồng độ amoni nước tiểu, mối quan hệ này quá lỏng lẻo để con số tính toán này được coi là phép đo định lượng hoặc chính xác về nồng độ amoni nước tiểu 1,3-5,15,16. Ngoài ra, trong một số điều kiện nhất định (được mô tả bên dưới), việc tính toán UAG chắc chắn sẽ không phản ánh lượng bài tiết amoni nước tiểu.

Ứng dụng lâm sàng thông thường của UAG

Ở bệnh nhân bị toan chuyển hóa tăng clorua (tức là không có khoảng anion), UAG thường được sử dụng theo cách sau:

UAG dương tính (thường nằm trong khoảng 20 đến 90 mEq/L) thường cho thấy sự bài tiết amoni ít hoặc bình thường. Do đó, bệnh nhân bị toan chuyển hóa do suy giảm bài tiết amoni qua thận (như RTA xa) sẽ có UAG dương tính. UAG cũng thường dương tính ở bệnh nhân bị kiềm hô hấp mạn tính; sự bù trừ chuyển hóa ở những bệnh nhân này liên quan đến việc giảm thích hợp lượng bài tiết amoni và giảm nồng độ bicarbonate huyết thanh (HCO3) 17.

UAG âm tính (thường nằm trong khoảng -20 đến -50 mEq/L) thường cho thấy sự bài tiết amoni tăng (tức là lớn hơn 80 mEq/L). Các giá trị UAG này xảy ra ở bệnh nhân bị toan chuyển hóa do tiêu chảy.

Kết quả gần bằng không (tức là giữa +20 và -20) không thể được diễn giải một cách đáng tin cậy.

Hạn chế của UAG

Điều quan trọng cần hiểu là một số tình trạng có thể làm gián đoạn mối quan hệ điển hình được mô tả ở trên giữa nồng độ amoniac trong nước tiểu và UAG. Khi những tình trạng này tồn tại, UAG có thể không còn chỉ ra chính xác mức độ bài tiết amoniac trong nước tiểu và do đó là nguyên nhân gây toan chuyển hóa 1,2,18,19:

UAG trở thành một yếu tố dự đoán kém tin cậy hơn về nồng độ amoniac trong nước tiểu ở bệnh nhân mắc bệnh thận cấp hoặc mạn tính 20,21. Hiệu suất của nó ở những bệnh nhân này có thể được cải thiện bằng cách kết hợp nồng độ phosphate và sulfate trong nước tiểu, nhưng sự phức tạp bổ sung đó khiến việc phân tích này trở nên không thực tế.

Sự bài tiết tăng lên của các anion chưa được đo lường khác nhau (ví dụ: anion không phải clorua) mà bình thường không có nồng độ cao trong nước tiểu có thể làm gián đoạn mối quan hệ được mô tả ở trên giữa amoniac và UAG trong nước tiểu. Một số ví dụ về các anion nước tiểu chưa được đo lường này bao gồm beta-hydroxybutyrate và acetoacetate ở bệnh nhân nhiễm toan ceton, hippurate sau khi hít toluene (ngửi keo), bicarbonate khi bệnh nhân RTA gần (proximal RTA) được điều trị bằng liệu pháp kiềm, D-lactate trong toan D-lactic, và 5-oxoproline liên quan đến việc tiêu thụ acetaminophen mạn tính (đặc biệt ở phụ nữ suy dinh dưỡng). Các anion này có thể được bài tiết cùng với natri hoặc kali hoặc cùng với amoniac. Việc bài tiết amoniac cùng với các anion chưa được đo lường như vậy sẽ không làm giảm UAG như khi amoniac được bài tiết cùng với clorua. Ngoài ra, việc bài tiết natri và/hoặc kali cùng với các anion chưa được đo lường như vậy góp phần làm UAG dương tính. Do đó, việc bài tiết các anion như vậy sẽ làm gián đoạn mối quan hệ giữa UAG và amoniac nước tiểu 22,23. (Xem “Tỷ lệ delta anion gap/delta HCO3 ở bệnh nhân toan chuyển hóa khoảng trống anion cao”.)

Do đó, mối quan hệ giữa UAG và bài tiết amoniac nước tiểu có thể bị gián đoạn ở nhiều bệnh nhân bị toan chuyển hóa khoảng trống anion cao. Khi những tình trạng này tồn tại, UOG (được thảo luận bên dưới) là chỉ số vượt trội cho việc bài tiết amoniac nước tiểu.

Nếu pH nước tiểu >6,5 thì bicarbonate trong nước tiểu cũng có thể ảnh hưởng đến việc tính toán UAG. Bicarbonate nước tiểu sẽ cần được trừ khỏi kết quả UAG để nó vẫn là chỉ số của amoniac nước tiểu.

Trẻ sơ sinh bài tiết các anion chưa được đo lường khác với tốc độ tương đối cao; do đó, UAG là một dấu hiệu không đáng tin cậy về nồng độ amoniac nước tiểu ở những bệnh nhân này 19.

Toan chuyển hóa do hít toluene là một ví dụ điển hình về tình trạng làm gián đoạn mối liên hệ giữa UAG và bài tiết amoniac nước tiểu 18. Toluene được chuyển hóa thành axit benzoic và sau đó nhanh chóng thành axit hippuric. Sự tích tụ của các axit tương đối mạnh này trong dịch cơ thể tạo ra toan chuyển hóa. Ở mức độ mà các anion benzoate và hippurate được giữ lại trong dịch ngoại bào, toan chuyển hóa là loại khoảng trống anion cao (do giảm bicarbonate và tăng benzoate và hippurate). Tuy nhiên, ở những bệnh nhân có chức năng thận bình thường hoặc gần bình thường, các anion hippurate và benzoate được bài tiết nhanh chóng qua nước tiểu bằng cả lọc cầu thận và bài tiết qua ống. Các anion này ban đầu được bài tiết cùng với natri và kali (trong giai đoạn này, UAG sẽ trở nên dương tính hơn). Theo thời gian, bài tiết amoniac nước tiểu tăng dần để đáp ứng với cả tình trạng toan máu và hạ kali máu. Amoniac chủ yếu được bài tiết cùng với hippurate. Trong những điều kiện này, UAG có khả năng vẫn dương tính và sai lệch gợi ý mức bài tiết amoniac tương đối thấp (vì UAG chỉ phát hiện amoniac được bài tiết cùng với clorua).

Hạ kali máu rõ rệt thường xảy ra ở những bệnh nhân này vì sự mất natri hippurate sớm tạo ra co mạch thể tích và tăng aldosterone thứ phát. Mức aldosterone cao, cùng với việc vận chuyển natri ống xa cao (như natri benzoate và natri hippurate), gây ra sự mất kali thận đáng kể. Hạ kali máu làm tăng thêm quá trình ammoniagenesis và bài tiết amoniac thận. Kết quả là, nhiều ion hydro liên kết với NH3 để tạo thành amoniac, và pH nước tiểu thường tăng trên 5,5. Sự kết hợp của toan chuyển hóa hạ kali máu, tăng pH nước tiểu và UAG dương tính mô phỏng các phát hiện dự kiến với RTA ống xa.

Các mối quan tâm bổ sung

Trong mọi điều kiện trạng thái ổn định, lượng chất điện giải được hấp thụ và bài tiết phải bằng nhau. Do đó, lượng bài tiết natri, kali và clorua hàng ngày qua nước tiểu (giả sử mất mồ hôi tối thiểu) phải bằng lượng hấp thụ của chúng, và do đó UAG là hàm của sự hấp thụ các chất điện giải này qua đường tiêu hóa 24. Những thay đổi trong thành phần chế độ ăn uống do, ví dụ, các chất phụ gia thực phẩm chứa muối natri không chứa clorua, chẳng hạn như bicarbonate, phosphate, nitrate, hoặc benzoate, có thể làm tăng UAG (tức là trở nên dương hơn), độc lập với sự thay đổi trong bài tiết amoni. UAG cũng có thể trở thành một chỉ số kém chính xác hơn đối với amoni niệu (urine NH4+) ở những người ăn chế độ ăn nhiều thịt. Lượng axit hàng ngày của họ tương đối cao, và việc bài tiết amoni qua nước tiểu tăng lên do tải lượng axit cao. Tuy nhiên, việc bài tiết amoni qua nước tiểu cùng với phosphate và sulfate sẽ không làm giảm UAG, và UAG thậm chí có thể trở nên dương hơn nếu lượng kali hấp thụ cao được bài tiết cùng với các anion không chứa clorua, chủ yếu là phosphate và sulfate.

Mặc dù có những lo ngại và hạn chế này, UAG vẫn có thể là một công cụ hữu ích để ước tính xem việc bài tiết amoni có tăng đáng kể hay giảm đáng kể khi nguyên nhân gây nồng độ bicarbonate huyết tương thấp không rõ ràng.

Nhiều khó khăn chẩn đoán liên quan đến UAG đã dẫn đến việc giới thiệu một chỉ số thay thế khác của amoni niệu: UOG. (Xem ‘Khoảng trống osmolal nước tiểu’ bên dưới.)

KHOẢNG CÁCH THẨM THẤU NƯỚC TIỂU

Một phương pháp thay thế để ước tính định tính nồng độ amoni trong nước tiểu (NH4+) là UOG 2,18. Chỉ dấu thay thế của amoni nước tiểu này thường hoạt động tốt bất kể amoni được bài tiết cùng với clorua và/hoặc với bất kỳ anion nào khác. Mối quan hệ giữa UOG và sự bài tiết amoni thường không bị gián đoạn bởi một số tình trạng làm gián đoạn tiện ích chẩn đoán của UAG. (Xem ‘Hạn chế của UAG’ ở trên.)

Trong hầu hết các điều kiện, độ thẩm thấu nước tiểu được tạo ra bởi muối natri, muối kali, urea, glucose (nếu có) và muối amoni. Do đó, nếu độ thẩm thấu nước tiểu được đo (bằng máy đo thẩm thấu) và sau đó được tính toán bằng cách sử dụng nồng độ đo được của natri, kali, urea và glucose (nếu có), sự khác biệt sẽ đại diện cho nồng độ muối amoni. Độ thẩm thấu nước tiểu tính toán (không bao gồm muối amoni) được xác định bằng công thức sau (bộ tính 2 và bộ tính 3) 16:

Độ thẩm thấu nước tiểu tính toán (mosmol/kg) = (2 x [Na + K]) + [Nitơ urea trong mg/dL]/2.8 + [Glucose trong mg/dL]/18

Nồng độ natri và kali được nhân với 2 để tính đến sự đóng góp thẩm thấu của các anion bị phân ly của chúng, trong khi các số chia 2.8 và 18 là cần thiết để chuyển đổi đơn vị nồng độ nitơ urea và glucose từ mg/dL sang mmol/L hoặc mosmol/kg. Tuy nhiên, nếu nồng độ urea và glucose được báo cáo bằng đơn vị tiêu chuẩn (tức là, mmol/L), công thức đơn giản hơn sau đây nên được sử dụng:

Độ thẩm thấu nước tiểu tính toán (mosmol/kg) = (2 x [Na + K]) + [Urea] + [Glucose]

UOG là sự khác biệt toán học giữa độ thẩm thấu nước tiểu đo được và độ thẩm thấu nước tiểu tính toán bằng một trong các phương trình trên. Vì, trong hầu hết các điều kiện, muối amoni là các chất tan tiết niệu chính khác đóng góp quan trọng vào độ thẩm thấu nước tiểu, kết quả này nên tỷ lệ thuận với amoni niệu. Các muối amoni bao gồm amoni clorua (NH4Cl) cũng như amoni được bài tiết cùng với bất kỳ anion “chưa đo” nào như beta-hydroxybutyrate hoặc hippurate. Do đó, UOG sẽ tăng khi sự bài tiết bất kỳ muối amoni nào trong nước tiểu tăng lên. Trái ngược với UAG, mối quan hệ giữa UOG và amoni nước tiểu không bị gián đoạn bởi nồng độ cao của các anion nước tiểu “chưa đo”.

Trong điều kiện bình thường, UOG nằm trong khoảng 10 đến 100 mosmol/kg 15,16,25,26. Nếu tất cả các giả định trên là đúng, thì nồng độ amoni nước tiểu sẽ xấp xỉ một nửa giá trị này (do các anion đi kèm, giả sử chúng là đơn hóa trị) và bình thường nằm trong khoảng 5 đến 50 mEq/L. Tuy nhiên, như đã thảo luận liên quan đến UAG, UOG là một thước đo định tính thô, chứ không phải định lượng, của nồng độ amoni nước tiểu.

Ứng dụng lâm sàng thông thường của UOG

Phản ứng thận chính đối với tình trạng toan chuyển hóa mạn tính là tăng bài tiết ammonium, và điều này có thể vượt quá 200 đến 300 mEq/ngày ở bệnh nhân bị toan chuyển hóa mạn tính nặng 6,27. Ngược lại, giá trị dưới 75 mEq/L ở bệnh nhân bị toan chuyển hóa mạn tính cho thấy suy giảm bài tiết ammonium 15. Do đó:

UOG dưới 150 mosmol/kg ở bệnh nhân bị toan chuyển hóa mạn tính cho thấy việc bài tiết ammonium bị suy giảm 15,16. Vì việc bài tiết ammonium giảm ở bệnh nhân bị toan ống thận xa (RTA), UOG thấp phù hợp với (nhưng không chẩn đoán) tình trạng này. Nồng độ ammonium nước tiểu giảm cũng phù hợp với RTA loại 4.

Khi UOG vượt quá 400 mosmol/kg, có khả năng nồng độ ammonium nước tiểu là 200 mEq/L trở lên 16. Điều này được mong đợi trong trường hợp toan chuyển hóa tăng clo được tạo ra do tiêu chảy mạn tính, hít toluene, và các rối loạn khác mà phản ứng thận đối với tình trạng toan máu vẫn còn nguyên vẹn.

Hạn chế của UOG

Các lo ngại đã được nêu liên quan đến UAG đã được thảo luận ở trên, và một số cũng có thể áp dụng cho tính toán UOG 28. (Xem ‘Các lo ngại bổ sung’ ở trên.)

Nhiễm trùng đường tiết niệu do vi khuẩn sản xuất urease sẽ làm gián đoạn mối quan hệ giữa UOG và bài tiết amoni nitơ của thận. Urease xúc tác sự hình thành amoni và bicarbonate từ urea và nước. UOG sẽ tăng, phản ánh nồng độ bicarbonate amoni cao (NH4HCO3). Tuy nhiên, amoni này được hình thành bên ngoài thận (trong bàng quang hoặc bình chứa) và do đó không đại diện cho amoni nitơ hoặc bài tiết axit của thận.

Sự bài tiết qua nước tiểu của các chất tan không amoni, hoạt động thẩm thấu mà không được bao gồm trong các công thức trên (ví dụ: cồn [methanol, ethylene glycol] và mannitol) sẽ làm tăng UOG ngay cả khi bài tiết amoni nitơ của thận không cao. Mặc dù ethanol được chuyển hóa khá nhanh, nhưng các loại cồn độc hại được bài tiết đáng kể qua nước tiểu, đặc biệt trong quá trình điều trị bằng ethanol hoặc fomepizole. Do đó, việc đo UOG cũng như khoảng osmolal huyết tương có thể hữu ích trong chẩn đoán ngộ độc cồn.

Ngược lại, UOG sẽ giảm nếu natri và kali trong nước tiểu không hoàn toàn phân ly khỏi các anion tương ứng 28. Sự phân ly của muối natri và kali có mối quan hệ nghịch với độ thẩm thấu nước tiểu; do đó, UOG có thể đánh giá thấp bài tiết amoni nitơ của thận khi nước tiểu có độ cô đặc cao.

TÓM TẮT

Tổng quan – Chẩn đoán nhiễm toan ống thận xa (RTA) thường có thể được thực hiện từ tiền sử bệnh, hóa sinh huyết thanh và pH nước tiểu. RTA xa được đặc trưng bởi pH nước tiểu duy trì trên 5,5 mặc dù có tình trạng toan chuyển hóa và acid máu. Phản ứng thận bình thường đối với toan chuyển hóa kèm acid máu là tăng tiết acid và giảm pH nước tiểu xuống 5,3 hoặc thấp hơn. Tuy nhiên, một số bệnh nhân có cơ chế acid hóa thận bình thường nhưng bị toan chuyển hóa và hạ kali máu có thể có pH nước tiểu trên 5,5. Điều này là do nồng độ amoni nước tiểu cao (NH4+). Nếu bệnh nhân bị toan chuyển hóa tăng clorua và acid máu có pH nước tiểu trên 5,5, việc đo amoni nước tiểu có thể phân biệt những người bị RTA xa với những người có cơ chế acid hóa thận bình thường. Tuy nhiên, nếu không thể đo amoni nước tiểu một cách dễ dàng, thì khoảng anion nước tiểu (UAG) hoặc khoảng osmolal nước tiểu (UOG) có thể hữu ích trong việc phân biệt RTA với các nguyên nhân toan chuyển hóa không phải RTA (như tiêu chảy). (Xem ‘Sử dụng khoảng anion và osmolal nước tiểu trong chẩn đoán RTA xa’ ở trên.)

Khoảng anion nước tiểu

Tính toán khoảng anion nước tiểu – UAG (còn được gọi là “khoảng cation nước tiểu” hoặc “điện tích ròng nước tiểu”) được tính bằng sự khác biệt giữa tổng nồng độ natri và kali trong nước tiểu và nồng độ clorua trong nước tiểu (máy tính 1). UAG có thể cung cấp ước tính gián tiếp, hay đại diện, về sự bài tiết amoni qua nước tiểu. Tuy nhiên, trong một số điều kiện nhất định, UAG có thể cung cấp thông tin gây hiểu lầm. (Xem ‘Khoảng anion nước tiểu’ ở trên.)

Diễn giải khoảng anion nước tiểu – Ở bệnh nhân bị một số dạng toan chuyển hóa (ví dụ, do tiêu chảy), sự bài tiết natri và kali qua thận giảm trong khi sự bài tiết clorua nước tiểu vẫn cao hơn. Cation được bài tiết cùng với clorua trong những trường hợp này là amoni. Do đó, clorua nước tiểu thường vượt quá tổng natri cộng kali nước tiểu, và UAG trở nên âm (thường nhỏ hơn -20). Ngược lại, bệnh nhân bị toan chuyển hóa tăng clorua do RTA có sự bài tiết amoni nước tiểu giảm, và UAG thường dương (thường lớn hơn 20). Ở bệnh nhân bị toan chuyển hóa tăng clorua (tức là không có khoảng anion), UAG thường được sử dụng theo cách sau (xem ‘Ứng dụng lâm sàng thông thường của UAG’ ở trên):

UAG dương từ 20 trở lên thường chỉ ra sự bài tiết amoni thấp hoặc bình thường. Do đó, bệnh nhân bị toan chuyển hóa do suy giảm bài tiết amoni qua thận (như RTA xa) sẽ có UAG dương.

UAG âm nhỏ hơn -20 thường chỉ ra sự bài tiết amoni tăng (tức là lớn hơn 80 mEq/L). Do đó, giá trị UAG thường nằm trong khoảng từ -20 đến -50 mEq/L ở bệnh nhân bị toan chuyển hóa do tiêu chảy.

Hạn chế của khoảng anion nước tiểu – Một số tình trạng, chẳng hạn như toan ceton hoặc hít toluene, có thể dẫn đến bài tiết qua nước tiểu một nồng độ cao các anion “chưa đo” (ví dụ: beta-hydroxybutyrate và acetoacetate hoặc hippurate). Trong những trường hợp này, amoni được bài tiết cùng với các anion này chứ không phải cùng với clorua. Sự bài tiết amoni cùng với các anion chưa đo này sẽ không làm giảm UAG như khi amoni được bài tiết cùng với clorua. Khi những điều kiện này tồn tại, UAG có thể trở thành một chỉ số gây hiểu lầm về sự bài tiết amoni nước tiểu và không còn chỉ ra chính xác nguyên nhân gây toan chuyển hóa. (Xem ‘Hạn chế của UAG’ ở trên.)

Khoảng osmolal nước tiểu

Ưu tiên khoảng osmolal nước tiểu hơn khoảng anion nước tiểu – Một phương pháp thay thế để ước tính định tính nồng độ amoni nước tiểu là UOG. Tính toán này tương quan tốt với amoni nước tiểu cho dù nó được bài tiết cùng với clorua hay bất kỳ anion nào khác. Do đó, mối quan hệ giữa UOG và sự bài tiết amoni thường không bị gián đoạn bởi những điều kiện sẽ làm gián đoạn mối quan hệ giữa amoni nước tiểu và UAG.

Tính toán khoảng osmolal nước tiểu – UOG được tính bằng sự khác biệt toán học giữa độ osmolality nước tiểu được đo trực tiếp và độ osmolality nước tiểu được tính toán từ nồng độ natri, kali, nitơ urea (hoặc urea) trong nước tiểu, và, nếu que thử dương tính với glucose, nồng độ glucose (máy tính 2 và máy tính 3>) (xem ‘Khoảng osmolal nước tiểu’ ở trên và ‘Ứng dụng lâm sàng thông thường của UOG’ ở trên):

Diễn giải khoảng osmolal nước tiểu:

UOG nhỏ hơn 150 mosmol/kg ở bệnh nhân bị toan chuyển hóa mạn tính cho thấy sự bài tiết amoni bị suy giảm. Vì sự bài tiết amoni giảm ở bệnh nhân bị RTA xa, nên UOG thấp phù hợp với chẩn đoán này.

Khi UOG vượt quá 400 mosmol/kg, có khả năng nồng độ amoni nước tiểu là 200 mEq/L trở lên. Điều này được mong đợi ở bệnh nhân bị toan chuyển hóa tăng clorua do tiêu chảy mạn tính và các toan chuyển hóa khác không phải do khiếm khuyết ống thận.

Hạn chế của khoảng osmolal nước tiểu – Nếu có nhiễm trùng đường tiết niệu do vi khuẩn sản xuất urease, thì nồng độ amoni nước tiểu sẽ tăng đáng kể trong bàng quang hoặc bình chứa. Nồng độ amoni nước tiểu sẽ không còn phản ánh sự bài tiết amoni qua thận. Cả việc đo trực tiếp amoni nước tiểu và UOG sau đó sẽ thất bại như các chỉ số của sự bài tiết amoni qua thận. UOG cũng sẽ trở nên gây hiểu lầm như một chỉ số nồng độ amoni nước tiểu nếu có các chất tan không phải amoni, hoạt động osmolal được bài tiết mà không được bao gồm trong độ osmolality nước tiểu tính toán (ví dụ: rượu [ethanol, methanol, ethylene glycol] và mannitol). (Xem ‘Hạn chế của UOG’ ở trên.)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

  1. Batlle DC, Hizon M, Cohen E, et al. The use of the urinary anion gap in the diagnosis of hyperchloremic metabolic acidosis. N Engl J Med 1988; 318:594.
  2. Halperin ML, Vasuvattakul S, Bayoumi A. A modified classification of metabolic acidosis: a pathophysiologic approach. Nephron 1992; 60:129.
  3. Rose BD, Post TW. Clinical Physiology of Acid-Base and Electrolyte Disorders, 5th ed, McGraw-Hill, New York 2001. p.590.
  4. Inase N, Ozawa K, Sasaki S, Marumo F. Is the urine anion gap a reliable index of urine ammonium excretion in most situations? Nephron 1990; 54:180.
  5. Oh M, Carroll HJ. Value and determinants of urine anion gap. Nephron 2002; 90:252.
  6. Owen OE, Licht JH, Sapir DG. Renal function and effects of partial rehydration during diabetic ketoacidosis. Diabetes 1981; 30:510.
  7. MADISON LL, SELDIN DW. Ammonia excretion and renal enzymatic adaptation in human subjects, as disclosed by administration of precursor amino acids. J Clin Invest 1958; 37:1615.
  8. Uribarri J, Goldfarb DS, Raphael KL, et al. Beyond the Urine Anion Gap: In Support of the Direct Measurement of Urinary Ammonium. Am J Kidney Dis 2022; 80:667.
  9. Tizianello A, Garibotto G, Robaudo C, et al. Renal ammoniagenesis in humans with chronic potassium depletion. Kidney Int 1991; 40:772.
  10. Han KH, Lee HW, Handlogten ME, et al. Effect of hypokalemia on renal expression of the ammonia transporter family members, Rh B Glycoprotein and Rh C Glycoprotein, in the rat kidney. Am J Physiol Renal Physiol 2011; 301:F823.
  11. Verlander JW, Chu D, Lee HW, et al. Expression of glutamine synthetase in the mouse kidney: localization in multiple epithelial cell types and differential regulation by hypokalemia. Am J Physiol Renal Physiol 2013; 305:F701.
  12. Bishop JM, Lee HW, Handlogten ME, et al. Intercalated cell-specific Rh B glycoprotein deletion diminishes renal ammonia excretion response to hypokalemia. Am J Physiol Renal Physiol 2013; 304:F422.
  13. Lee Hamm L, Hering-Smith KS, Nakhoul NL. Acid-base and potassium homeostasis. Semin Nephrol 2013; 33:257.
  14. Gruzdys V, Cahoon K, Pearson L, Raphael KL. Measurement of Urinary Ammonium Using a Commercially Available Plasma Ammonium Assay. Kidney360 2022; 3:926.
  15. Kim GH, Han JS, Kim YS, et al. Evaluation of urine acidification by urine anion gap and urine osmolal gap in chronic metabolic acidosis. Am J Kidney Dis 1996; 27:42.
  16. Dyck RF, Asthana S, Kalra J, et al. A modification of the urine osmolal gap: an improved method for estimating urine ammonium. Am J Nephrol 1990; 10:359.
  17. Batlle D, Chin-Theodorou J, Tucker BM. Metabolic Acidosis or Respiratory Alkalosis? Evaluation of a Low Plasma Bicarbonate Using the Urine Anion Gap. Am J Kidney Dis 2017; 70:440.
  18. Carlisle EJ, Donnelly SM, Vasuvattakul S, et al. Glue-sniffing and distal renal tubular acidosis: sticking to the facts. J Am Soc Nephrol 1991; 1:1019.
  19. Sulyok E, Guignard JP. Relationship of urinary anion gap to urinary ammonium excretion in the neonate. Biol Neonate 1990; 57:98.
  20. Raphael KL, Gilligan S, Ix JH. Urine Anion Gap to Predict Urine Ammonium and Related Outcomes in Kidney Disease. Clin J Am Soc Nephrol 2018; 13:205.
  21. Batlle D, Ba Aqeel SH, Marquez A. The Urine Anion Gap in Context. Clin J Am Soc Nephrol 2018; 13:195.
  22. Palmer BF, Clegg DJ. The Use of Selected Urine Chemistries in the Diagnosis of Kidney Disorders. Clin J Am Soc Nephrol 2019; 14:306.
  23. Palmer BF, Clegg DJ. Electrolyte Disturbances in Patients with Chronic Alcohol-Use Disorder. N Engl J Med 2017; 377:1368.
  24. Uribarri J, Oh MS. The Urine Anion Gap: Common Misconceptions. J Am Soc Nephrol 2021; 32:1025.
  25. Kamel KS, Halperin ML. An improved approach to the patient with metabolic acidosis: a need for four amendments. J Nephrol 2006; 19 Suppl 9:S76.
  26. Meregalli P, Lüthy C, Oetliker OH, Bianchetti MG. Modified urine osmolal gap: an accurate method for estimating the urinary ammonium concentration? Nephron 1995; 69:98.
  27. CLARKE E, EVANS BM, MACINTYRE I, MILNE MD. Acidosis in experimental electrolyte depletion. Clin Sci 1955; 14:421.
  28. Raphael KL, Ix JH. Correlation of Urine Ammonium and Urine Osmolal Gap in Kidney Transplant Recipients. Clin J Am Soc Nephrol 2018; 13:638.