Низкомолекулярные азотистые вещества представлены, главным образом, продуктами обмена белков и нуклеиновых кислот. Эти вещества остаются в надосадочной жидкости или фильтрате после осаждения крупномолекулярных белков и составляют остаточный азот крови. Основными фракциями остаточного азота являются:
мочевина(примерно 50%), аминокислоты (около 25%), креатин и креатинин (7,5%), полипептиды, нуклеотиды и азотистые основания (5%), мочевая кислота (4%), аммиак и индикан (0,5%).
Увеличение фракций остаточного азота (азотемия) по своему характеру может быть абсолютным, связанным с действительным накоплением азотистых компонентов в крови, и относительным, связанным с дегидратацией. В свою очередь, абсолютная азотемия может быть ретенционная (почечного происхождения) и продукционная. Ретенционнаявозникает в результате задержки выведения и различается на азотемии почечного происхождения (заболевания клубочков — нефриты, туберкулез почек, нефросклероз и т.д.) и внепочечного происхождения. Внепочечные,в свою очередь, подразделяются на надпочечные (результат нарушений гемодинамики и падения фильтрационного давления при сердечно‑сосудистой недостаточности, снижении артериального давления) и подпочечные (при гипертрофии или аденоме простаты, почечнокаменной болезни). Продукционная азотемия выявляется при всех состояниях, связанных с увеличением распада белка, от ретенционной ее отличает повышение содержания аминокислот в крови, а также одновременное накопление азотистых компонентов в крови и моче.
В некоторых лабораториях до сих пор применяется определение общего содержания остаточного азота, но наибольшее диагностическое значение имеет определение концентрации отдельных его компонентов.
Мочевина (синоним карбамид, ММ=60Д) — диамид угольной кислоты, конечный продукт белкового обмена у, так называемых, уреотелических животных и человека. При поступлении с дневным пищевым рационом 100—120 г белков с мочой за сутки выделяется 20—25 г мочевины (по другим данным, 20—30 г). Синтезируется М. в печени из СО2, аммиака и азота α-аминогрупп L-аспарагиновой кислоты в результате циклической последовательности биохимических реакций, получившей название цикла мочевины (цикл аргинина — мочевины, орнитиновый цикл, цикл Кребса — Гензелейта). Мочевина с кровью разносится по всему организму, легко проникает через мембраны клеток и равномерно распределяется во внеклеточном и внутриклеточном пространствах. В почках мочевина полностью фильтруется, 40‑50% ее реабсорбируется в почечных канальцах и активно секретируется тубулярными клетками. Азот мочевины составляет около 90% всего выводимого азота. В результате происходит обезвреживание токсического аммиака путем образования водорастворимой М., выводимой из организма с мочой (пропорционально клубочковой фильтрации в почках).
Мочевина мало токсична, но токсичны накапливающиеся вместе с ней ионы калия и производные гуанидина: гуанидинуксусная кислота, метилгуанидин. Мочевина – осмотически активное вещество, легко проникает через мембраны клетки, при этом она увлекает с собой воду. Это приводит к отеку тканей паренхиматозных органов, миокарда, ЦНС, вызывая нарушение их функций.
Креатин синтезируется из глицина, аргинина и метионина в ходе последовательных реакций в почках и печени. Отсюда креатин с током крови доставляется в мышцы, фосфорилируется с образованием высокоэнергетического соединения креатинфосфата (КФ). КФ играет важную роль в обеспечении энергией работающей мышцы в начальный период. Далее в ходе спонтанного гидролиза (1‑2%) либо после перенесения фосфорной группы от креатинфосфата на адениловую кислоту из креатина образуется креатинин, который выводится с мочой. В норме количество креатинина в моче соответствует мышечной массе тела и не зависит от суточного количества мочи. Определение содержания креатина и креатинина в крови и моче используют для характеристики интенсивности работы мышц в спортивной медицине и в клинической практике при некоторых патологических состояниях. Клиренс креатинина является чувствительным способом измерения клубочковой фильтрации. Клиренс креатинина – это объем плазмы крови, который очищается от креатинина за 1 мин при прохождении через почки. Чем выше клиренс, тем эффективнее работают почки по очищению крови от креатинина и выведения его с мочой.
Рис.1. Образование креатинина
Полипептиды поступают в кровь частично из кишечника (при переваривании белков), частично из тканей в результате распада тканевых белков. Молекулы средней массы (МСМ) – вещества, в основном, пептидной природы, которые не осаждаются ТХУ и поэтому относятся к компонентам остаточного азота, являются важными универсальными факторами эндогенной интоксикации.
Мочевая кислота (МК; 2,6,8-триоксипурин; ММ=168 кД) – главный продукт обмена пуриновых оснований, свободных и входящих в состав сложных белков – нуклеопротеидов. МК является продуктом ферментативной реакции, которая катализируется ксантиноксидоредуктазой (КОР), существующей в двух изоформах – оксидазной и дегидрогеназной. Субстратом КОР являются ксантин или гипоксантин, образующиеся при распаде пуриновых оснований.
МК образуется, главным образом, в печени при распаде пуриновых нуклеотидов (аденина и гуанина), поступающих с пищей, эндогенных и синтезированных de novo. Около 80‑85% ее выделяется почками, остальное количество — через кишечник. Почечная экскреция мочевой кислоты зависит от профильтрованного количества, которое почти полностью реабсорбируется в проксимальном канальце, а также секреции и реабсорбции в дистальном канальце, в итоге выводится около 10% профильтрованной мочевой кислоты. В плазме крови мочевая кислота находится в виде урата натрия в концентрации, близкой к насыщению. Поэтому при превышении в крови нормальных значений уровня МК существует возможность кристаллизации уратов и развитие патологического состояния – подагры. В последние годы показано важное место гиперурикемии (повышения уровня МК) в патогенезе артериальной гипертензии, ишемической болезни сердца, хронической сердечной недостаточности, а также в развитии воспаления.
Нитриты/нитраты (NOx‾)являются стабильными метаболитами оксида азота (NO•), образующегося в ферментативной реакции из L-аргинина, которая катализируется семейством ферментов – NO-синтаз. Оксид азота, являясь полифункциональной молекулой, в результате своего метаболизма превращается в нитриты/нитраты, которые в отличие от короткоживущей молекулы NO•, устойчивы и могут определяться в биологических жидкостях и тканях. Избыточное накопление нитритов/нитратов может свидетельствовать о развитии нитрозильного стресса, обладающего повреждающим действием на клетки, органы, ткани.
Индикан представляет собой калиевую или натриевую соль индоксилсерной кислоты, образующейся в печени при обезвреживании индола. Индол появляется в кишечнике при гниении белков из аминокислоты триптофана. Кроме индоксилсерной кислоты в печени образуется и индоксилглюкуроновая кислота. Оба производных индола водорастворимы и удаляются с мочой.