●신장의 기능
체액, 전해질 및 산-염기 상태를 조절하는 역할
신장은 사구체에서 혈액 여과와 세뇨관에서의 선택적 흡수나 분비를 통해서 체액, 전해질 및 산-염기 상태를 조절하는 역할을 맡고 있다. 노폐물 제거는 신장의 주요한 기능으로 신기능 변화로 인해 약물과 그 대사산물이 적절히 분비되지 못하여 약물 독성의 흔한 원인이 되고 있다. 내분비 기능으로 골과 미네랄 대사(1,25-(OH)2 vitamin D) 조절, 조혈(erythropoietin) 및 부신 기능(renin)을 가지고 있다.
총 심박출량의 1/4에 해당되는 혈액이 분단 1.200~1,500mL로 신장을 지나면서 사구체에서 단백질이 제거된 125~130 mL의 체액이 만들어진다. 이를 사구체여과율(GFR)이라 하며, 신기능을 평가하는 중요한 척도로 이용한다. 건강한 성인에서 정상적인 소변 배출량이 일일 평균 1,500 mL 정도이므로 단지 1% 정도가 사구체 여과물이 되며 대부분은 네프론을 따라 재흡수된다. 근위세뇨관에서 물과 나트륨의 3/4, 모든 당, 대부분의 아미노산 그리고 다양한 양의 전해질 및 이온과 저분자량의 물질(단백, 요산 및 요소)가 재흡수 된다. 이 재흡수과정은 능동적 및 수동적 운반으로 이루어진다.
물, 요소와 염소 이온은 수동적 기전으로 그 외의 다른 물질들은 능동적 기전, 즉 에너지를 사용한 재흡수 과정을 거친다. 당, 이산화탄소 및 인은 신혈장 역치 또는 최대허용 농도가 존재하므로 100% 재흡수되지않아 소변으로 배출된다. GFR은 사구체에서 여과되는 물질의 청소(clearance) 능력을 측정하는 것이지 세뇨관에서 재흡수되거나 세뇨관으로 분비되는 것을 포함하지 않는다. 청소율은 분당 1 mL의 혈장에서 물질을 제거하는 능력을 말한다.
헨레고리(Loop of Henle)에서는 물의 배출을 조절하고 염을 제거하여 소변의 농도를 조절하며 원위세뇨관에서는 비교적 작은 분자량의 염, 물 그리고 이산화탄소를 재흡수하고 요산, 암모니아 및 수소이온을 분비한다. 집합관에서는 ADH의 조절 하에 물의 재흡수 기능을 담당하고 있다.
신장질환은 사구체, 신세뇨관, 간질 및 혈관의 기본 구성요소를 침범하는 병변으로 나눌 수 있다. 대부분 신장질환은 임상경과에 있어서 말기까지 무증상인 경우가 많다. 만성신부전의 경웅도 많은 비특이적인 증상만이 나타난다. 따라서 신기능의 이상 유무와 정도를 결정하는 검사를 이용하는 것은 중요한 일이다. 그러나 많은 시장질환에서 전체 네프론이 소실되는 경우, 특히 말기 신질환(ESRD)의 경우에도 신장 손상의 초기 원인을 구별하기 어려운 경우가 종종 있다. 따라서 신기능검사 중에서 통상적인 소변검사가 중요한 검사 중의 하나가 된다.
●신기능검사 (renal function test)
blood urea nitrogen (BUN), creatinine, creatinine clearance
신장기능을 평가하기 위한 여러 가지 생화학적 검사를 말한다. 신장은 체액, 전해질 및 산-염기 상태를 조절하는 장기로, 혈중 노폐물을 제거하는 중요한 역할을 담당한다. 신장 자체의 여러 질환이나 다른 장기의 질환 합병증으로 신장기능이 떨어지면 신장 기능에 영향을 받는다. 신기능의 손상 정도를 파악하고, 치료에 어느 정도 반응하는지, 또 신대체요법이 필요할 것인지 등을 파악하고자 할 때, 몇 가지 생화학적 검사들을 조합하여 신기능을 평가할 수 있다.
1) 혈액요소질소(blood urea nitrogen, BUN)
요소는 간에서 요소회로 효소의 작용으로 아미노산과 암모니아로부터 생산되는데, 고나습적으로 용소의 농도를 혈액에서 측정했기 때문에 혈액요소질소(blood urea nitrogen, BUN)라는 용어를 사용하고 있다. 이러한 요소는 신장을 통해 배설되므로 혈액 농도가 신기능 지표로 사용될 수 있다. 하지만 요소는 신기능 이외에 식이, 간기능 변화 등에 따라서도 수치가 달라질 수 있으므로 BUN만으로 신기능을 평가하기는 어렵다.
2) 크레아티닌(creatinine)
크레아티닌은 근육에서 대사과정을 통해 크레아틴(creatine)으로부터 생성되며, 요소와 달리 신장기능 이외의 영향이 적어서 신기능을 평가하는 데 훨씬 유용하다. 크레아틴은 근육에서 에너지 생성을 위해 매우 중요한 분자이다. 체내 크레아틴은 매일 약 2%만 크레아티닌으로 전환된다. 체내 근육은 상대적으로 일정하기 때문에 혈액내 크레아티닌 농도도 거의 변화가 없다.
Creatine is used as a storage form of high energy phosphate. The phosphate of ATP is transferred to creatine, generating creatine phosphate, through the action of creatine phosphokinase. The reaction is reversible such that when energy demand is high (e.g. during muscle exertion) creatine phosphate donates its phosphate to ADP to yield ATP.
Both creatine and creatine phosphate are found in muscle, brain and blood. Creatinine is formed in muscle from creatine phosphate by a nonenzymatic dehydration and loss of phosphate. The amount of creatinine produced is related to muscle mass and remains remarkably constant from day to day. Creatinine is excreted by the kidneys and the level of excretion (creatinine clearance rate) is a measure of renal function.
3) 사구체 여과율(glomerular filtration rate, GFR)
사구체 여과율은 신장이 일정시간 동안 특정 물질을 제거할 수 있는 혈장량으로 정의되며, 신장기능을 가장 잘 반영하는 지표이다. 많은 신기능 저하를 일으키는 질환에서 감소되며, 질환의 중증도 평가, 경과 및 치료 효과 판정 등에 이용된다. 가장 정확하게 측정하려면 이눌린(inulin)이나 동위원소(125I-iothalamate) 등을 주사하여 그 배설율을 측정하여야 하나, 그 과정의 번거로움 때문에 실제 진료 현장에서 쓰기에는 불편함이 있다.
이를 대신하여, 24시간 소변을 모아 이로부터 계산한 크레아티닌 청소율(creatinine clearance, CrCl)을 사구체 여과율의 추정값으로 사용하거나, 더 간단하게는 크레아티닌 농도로부터 직접 사구체 여과율을 추정하여 많이 사용한다. 계산식은 다음과 같다.
CrCl = (uCr x uV) / (sCr x 1440)
CrCl = creatinine clearance Ucr = urine creatinine
Vur = 24 hour urine volume Pcr = serum cratinine
1440 = number of minutes in 24hours
●검사방법
크레아티닌 청소율을 직접 계산해야 할 경우, 혈액 검사를 통해 혈중 크레아티닌을 측정하는 것에 더하여 24시간 소변도 모아야 한다. 모으는 방법은 우선 시작하기 전에 첫 소변은 버리고 이때부터 24시간 동안 나오는 소변을 모두 모으며 24시간이 다 되었을 때 마지막으로 소변을 받는다. 채뇨하는 동안 용기는 냉장 보관해야 한다.
BUN을 측정할 때에는 대개 요소분해효소(urease)를 이용하는 방법을 많이 이용한다. 요소분해효소가 요소를 분해하면 암모니아가 생성되고, 이 암모니아를 다양한 효소에 반응시켜 나오는 최종 산물을 측정한다. 크레아티닌을 측정하는 데에 가장 많이 이용하는 방법은 자페(Jaffe) 반응으로, 크레아티닌과 피크르산염(picrate)이 결합하여 야노프스키(Janovski) 결합물을 생성하는 반응을 이용한다.
반응이 종료된 후 생성된 최종 물질 중 특정 파장의 빛을 잘 흡수하는 물질을 대상으로 해당하는 파장의 빛을 쏘여주면 알고자 하는 물질의 농도가 높을수록 더 많은 빛을 흡수하게 된다. 이때 쏘여준 빛의 세기에 비하여 흡수되지 않고 흡수한 빛의 비율을 이용하여 계산한 값을 흡광도라 하고, 이 흡광도를 측정하는 기계를 분광광도계(spectrophotometer)라고 한다. 이러한 분광광도계는 일반 검사실에서 많은 물질의 농도를 측정하는 데에 이용되는 매우 중요한 측정기기이다.
●주의사항
카페인 함유 물질을 삼가고 격렬한 운동도 피할 것
24시간 소변을 채취할 경우, 가능하면 카페인 함유 물질이나 약물 복용은 삼가고, 격렬한 운동도 하지 않는 것이 좋다. 용변 중의 소변도 모두 모아야 한다. 시메티딘(cimetidine), 트리메토프림(trimethoprim), 살리실산(salicylate) 등의 약물을 복용할 경우, 크레아티닌(creatinine)의 세뇨관 분비를 억제하기 때문에 정확한 측정에 방해가 될 수 있다.
●검사결과
미국에서는 creatinine 단위를 mg/dL로 사용하고, 카나다와 일부 유럽국가에서는 μmol/L이 사용된다. 크레아티닌 1 mg/dL은 88.4 μmol/L에 해당한다.
정상적으로 혈중 BUN/Cr 비는 10:1~20:1 사이를 유지한다. 신기능이 저하될 경우, 혈액 중에 요소와 크레아티닌이 함께 증가하므로 이러한 비율은 유지된다. 그러나 고단백식이, 위장관 출혈, 조직 붕괴 등의 신기능 저하에 의한 요소 상승이 아닌 경우에는 BUN/Cr 비가 20:1 이상으로 증가하게 된다.
●참고치
BUN 5 - 20 mg/dL (1.8 - 7.1 mmol urea/L)
Creatinine 0.6 - 1.2 mg/dL (53 - 106 μmol/L) (enzymatic method)
0.8 - 1.5 mg/dL (70 - 133 μmol/L) (mannual Jaffe reaction)
Creatinine clearance Male: 97 - 137 ml/min.
Female: 88 - 128 ml/min.
Acute tubular necrosis, Congestive heart failure
Dehydration, Glomerulonephritis, ....