Biochemistry of urine Dr. Pichapat Piamrojanaphat Biochemistry Department Faculty of Medicine, CMU

Objectives 1.Nature of urine 2.Composition of urine 3.Correlation between disease & abnormal urine composition

Color Yellow clear Normal Yellow Riboflavin Orange Pyridium (ยารักษาอาการปัสสาวะขัด) Rifampin (ยารักษาวัณโรค), carotene Colorless D.M , D.I Yellow-Green bile pigment , Liver disease Red hemoglobin , myoglobin Black Ox homogentisic acid , Quinine , G6PD Deficiency สีปัสสาวะที่ผิดปกติขึ้นอยู่กับโรค พยาธิสภาพบางชนิด อาหารและยาบางชนิดที่รับประทานเข้าไป

Odor Urinoid -> ammonia Acetone D.M. Maple maple syrup urine Foul-smell UTI Sulfurous cystinuria , homocystinuria

Turbidity (1) Clear in normal urine ความขุ่นของปัสสาวะ Clear in normal urine PO4 , CO3 -> precipitate in alkali urine Urate, Oxalate , Cystine , pus , blood , epithelial cell -> precipitate in acid urine

Turbidity(2) rbc (hematuria) > 500 cells/cc wbc (pyuria) > 200 cells/cc Fat (lipuria) Chyle (chyluria) : lymphatic obstruction

pH (1) เป็นการบอกความสามารถของไตในการ ควบคุมสมดุลกรด - ด่างของร่างกาย Normal urine pH = 4.6-8.0 Acid urine occur in high protein diet starvation Acidosis UTI from Escherichia coli. เปลี่ยนแปลงไปตามขบวนการเมทาบอลิซึมของร่างกาย ชนิดของอาหาร โรคและการรักษาด้วยยา

pH (2) Alkaline urine occur in vegeterian Alkalosis UTI from Proteus spp. , Pseudomonas spp.

Specific gravity เป็นการวัดความสามารถของไตในการควบคุมความเข้มข้น และส่วนประกอบของของเหลวในร่างกายให้คงที่ Normal value 1.003 - 1.030 Infant < 2 years 1.001 – 1.018 เปลี่ยนแปลงตามปริมาณของสาร(แข็ง) ในปัสสาวะและปริมาตรของน้ำ

Hyperspecific gravity 1.025 – 1.035 fever diarrhea Vomiting Excessive sweating Glucosuria , proteinuria Hypernatremia Dehydration Syndrome In appropriate ADH secretion (SIADH)

Hypospecific gravity 1.001 - 1.010 D.I เนื่องจากขาด Anti-diuretic hormone ( ADH ) ไตไม่สามารถทำให้ปัสสาวะเข้มข้นได้ I.V Hypothermia Excessive drinking Glomerulonephritis

Urine osmolality Urine osmolality หมายถึง ความเข้มข้นของสารละลายในปัสสาวะ (solute/water ratio in term of mOsm/kg water) Sodium,Potassium.chloride, bicarbonate, glucose, protein urea are osmotically important solutes Random specimen : 50-1,200 mOsm/kgwater

Volume 600 - 2500 cc/day (~ 1200 cc/day) Day:Night = 2:1 – 4:1 > 2500 cc/day = polyuria < 400 cc/day = oliguria < 50 cc/day = anuria

Polyuria Diabetes mellitus Diabetes insipidus Diuretic Alcohol

Oliguria Renal cause : Acute renal failure Dehydration : diarrhea , burn Partial urinary obstruction Congestive heart failure

Anuria Complete obstruction uropathy Acute tubular necrosis Hemolytic transfusion reaction

Urine composition ประกอบด้วย น้ำ 95 % Inorganic salt Organic nitrogen compound

- ร้อยละ 95 เป็น น้ำ - ร้อยละ 2 เป็น Urea ส่วนที่เหลือเป็น - Uric acid - ร้อยละ 95 เป็น น้ำ - ร้อยละ 2 เป็น Urea ส่วนที่เหลือเป็น - Uric acid - Creatinine - โซเดียม - โปแตสเซี่ยม - คลอไรด์ - แคลเซี่ยม - แมกนีเซี่ยม - ฟอสเฟท - ซัลเฟต - และ แอมโมเนีย

ค่าปกติ รายการ ค่าปกติ White Blood Cells (WBC, เม็ดเลือดขาว) Negative Red Blood Cells (RBC, เม็ดเลือดแดง) Epithelial Cells (Epi, เซลเยื่อบุทางเดินปัสสาวะ) Glucose (Glu, น้ำตาลในปัสสาวะ) Bilirubin (Bil, น้ำดี) Ketones (Ket, ภาวะเป็นกรดในร่างกาย) Specific Gravity (ความถ่วงจำเพาะ) 1.003 – 1.030 Blood (เลือด) pH (ความเป็นกรด - ด่าง) 4.6 - 8.0 Protein ( โปรตีน) Urobilinogen ( สารที่ได้จากน้ำดี) 0.3-1.0 EU/dL Nitrite (NIT, ภาวะติดเชื้อแบคทีเรีย) Leukocytes ( เม็ดเลือดขาว) Color (สี) Yellow Clear

ความผิดปกติของสมดุลโซเดียม ค่าปกติของโซเดียม Na = 135 - 145 mmol/l ภาวะโซเดียมในเลือดต่ำ(Hyponatremia) พบได้ในสภาวะดังนี้ คือ การขาดฮอร์โมน aldosterone, การได้รับยาถ่ายปัสสาวะและโรคไตอักเสบ การอาเจียนและท้องเดิน แผลไฟไหม้หรือน้ำร้อนลวก ผู้ป่วย DI (เบาจืด) ไตขับปัสสาวะออกมากกว่าปกติ มีผลให้โซเดียมถูกขับออกมาก ผู้ป่วย DM (เบาหวาน )และมีอาการ metabolic acidosis จะผลิต ketone body ซึ่งจะจับกับโซเดียมออกทางปัสสาวะมาก ผู้ป่วยที่เป็นโรคไต ชนิดที่ทำให้ประสิทธิภาพการดูดกลับของท่อไตทำงานน้อยกว่าปกติ

ภาวะโซเดียมในเลือดสูง(hypernatremia) พบโซเดียมในเลือดสูงในผู้ป่วยต่อไปนี้ ผู้ป่วยที่มีภาวะขาดน้ำ คือ ร่างกายเสียน้ำไปมากกว่าปกติแต่โซเดียมยังเท่าเดิม การรักษาผู้ป่วยด้วยยาที่มีโซเดียมเป็นส่วนประกอบเป็นจำนวนมาก ผู้ป่วยที่มีฮอร์โมนอะดรีนาลินสูง (cushing's syndrome) เนื่องจากการทำงานของต่อมหมวกไตมากเกินไปทำให้มีการผลิตฮอร์โมนในกลุ่มคอร์ติโคสเตอรอยด์เพิ่มขึ้น และไปกระตุ้นการดูดกลับของโซเดียม ภาวะ diabetic coma ซึ่งมีสาเหตุมาจากการลดกลูโคสมากเกินไป ทำให้โซเดียมออกมาจากเซลล์มากเพื่อรักษาความกดดันออสโมติค

ความผิดปกติของสมดุลโปแตสเซียม ค่าปกติของโปตัสเซียม K = 3.5 - 5.5 mmol/l ภาวะโปแตสเซียมในเลือดต่ำ (hypokalemia) เกิดจากการสูญเสียโปแตสเซียมทางปัสสาวะเพิ่มขึ้น ได้แก่ ภาวะที่มี aldosterone มาก, การได้รับยาขับปัสสาวะ, ไตวายและ renal tubular acidosis การอาเจียน,ท้องเดิน

ภาวะโปแตสเซียมในเลือดสูง(hyperkalemia) อาจมีสาเหตุมาจาก ภาวะที่ไตเสียความสามารถในการขับถ่ายโปแตสเซียม ปัสสาวะไม่ออกหรือมีการอุดตันในท่อปัสสาวะ มี renal tubular acidosis ซึ่งรบวนการแลกเปลี่ยนโซเดียมอิออนกับไฮโดรเจนอิออน จึงไปดึงโปแตสเซียมในซีรั่มให้สูงขึ้น มีการหลั่ง aldosterone น้อยเกินไป

Sodium Most cation in urine Indicated urine volume Control acid-base balance Adult : 40-220 mEq/day Child : 41-115 mEq/day

Chloride Most anion in urine Adult : 140-250 mEq/day Child <6 years : 15-40 mEq/day Child 10-14 years : 64-176 mEq/day

Potassium Adult : 25-125 mEq/day Child : 10-60 mEq/day

Calcium Controled by parathyroid Normal diet : 100-300 mg/day Low calcium diet : 50-150 mg/day

Magnesium Depend on diet 75-150 mg/day or 3.0-6.0 mEq/day

Organic Nitrogen copound Uric acid From purine catabolism Normal Adult: 500-1000mg/day

Increased urine uric acid Gout Chronic myelogenous leukemia ถ้ามีปริมาณมากและปัสสาวะเป็นกรดจะตกตะกอน ทำให้เกิดนิ่ว

Creatine Indicate body muscle destruction renal function Normal adult : 0-6 mg/day Increased in : starvation, hyperthyroidism leukemia , myopathy, burn

Creatinine เกิดจากการสลาย creatine phosphate โดยกล้ามเนื้อ 1 - 2 g/day indicate body muscle destruction renal function (creatinine clearance test)

15-25 g/day Urea End product of protein metabolism indicated renal function, dietary protein Normal urine urea nitrogen = 15-25 g/day

ปัสสาวะที่ผิดปกติ: Glucose Glucosuria venous blood glucose > renal threshold > 180 mg% high blood glucose (DM) high Carbo diet impair renal absorption

Protein (1) Normal Adult : 10-140 mg/day Adult female : 30-100 mg/day Child < 10 years : 10-100 mg/day Half is albumin the rest is Tamm-Horsfall Proteinuria : urine protein > 150mg/day

Protein (2) Physiological proteinuria Heavy exercise Fever Pregnant Pathological proteinuria Kidney disease UTI

Ketone bodies ( Ketonuria) Normal urine : < 25 mg% Starvation High fat catabolism Severe D.M.

Blood 2 forms hematuria : occult & gross Hemoglobinuria; associate with hemolysis

Hematuria Glomerulonephritis Physical injury ต่อ ไต เช่น นิ่ว Tumor UTI Sulfonamide,salicylate,barbiturate

Hemoglobinuria Incompatible blood transfusion การติดเชื้อ มาลาเรีย ไทฟอยด์ Severe burn venom

Bilirubin Urine bilirubin : 0-0.02 mg/day Increased in : hepatitis , cirrhosis , liver & biliary tumor , obstructive biliary tract diseases

Urobilinogen Random specimen : < 1 mg/dL 2-hr specimen : < 1 mg/2 hr. 24 hr specimen : 0.5-4.0 mg/day

Increased urinary urobilinogen Increased hemolysis : malaria , hemolytic anemia Hepatic damage : cirrhosis , acute hepatitis

การตรวจปัสสาวะ ( Urinalysis )

การตรวจปัสสาวะ ( Urinalysis ) - การตรวจปัสสาวะเป็นการตรวจทางห้องปฏิบัติการที่สำคัญอย่างหนึ่งเพื่อคัดกรองโรคและวินิจฉัยโรค - ผู้ป่วยที่แรกรับเข้าโรงพยาบาลจะต้องได้รับการตรวจปัสสาวะ ซึ่งเป็นวิธีที่ทำได้รวดเร็ว ราคาถูก นอกจากนั้นยังใช้เป็นส่วนหนึ่งของการตรวจร่างกายทั่วไป

ความสำคัญของการตรวจปัสสาวะ ช่วยในการวินิจฉัยโรค บอกความรุนแรงของโรค ช่วยในการรักษาและช่วยในการติดตามการดำเนินของโรค โดยเฉพาะโรคระบบทางเดินปัสสาวะ ตั้งแต่ ไต กรวยไต ท่อไต กระเพาะปัสสาวะ จนถึงท่อปัสสาวะ นอกจากนี้ยังมีความสำคัญสำหรับโรคอื่น ๆ เช่น โรคตับ โรคเบาหวาน เป็นต้น การตรวจปัสสาวะสามารถที่จะใช้เป็นสิ่งบ่งชี้ให้ทราบถึงความผิดปกติของไตได้

การตรวจปัสสาวะทางห้องปฏิบัติการแบ่งเป็น 3 ขั้นตอน คือ 1. การตรวจคุณสมบัติทางกายภาพ 2. การตรวจคุณสมบัติทางเคมี 3. การตรวจโดยใช้กล้องจุลทรรศน์

การตรวจคุณสมบัติทางกายภาพ

การตรวจคุณสมบัติทางกายภาพ การดูจำนวนหรือปริมาตรของปัสสาวะ การดูสีของปัสสาวะ ( Color ) การดูลักษณะของปัสสาวะ ( Appearance ) ความเป็นกรด – ด่าง ของปัสสาวะ ( pH ) ค่าความถ่วงจำเพาะของปัสสาวะ ( Specific gravity )

ค่าความถ่วงจำเพาะของปัสสาวะ Specific Gravity ความถ่วงจำเพาะของปัสสาวะเป็นเครื่องวัดความเข้มข้นของสารละลายในปัสสาวะ มีค่าเปลี่ยนแปลงตลอดวัน ขึ้นกับปริมาตรน้ำที่ดื่ม อาหาร อุณหภูมิและการทำกิจกรรมต่าง ๆ โดยจะมีค่าสูงสุดในปัสสาวะที่ถ่ายครั้งแรกตอนเช้า

ประโยชน์ของการหาค่าความถ่วงจำเพาะของปัสสาวะ Specific Gravity มีประโยชน์ในการวัดความสามารถของไตในการควบคุมความเข้มข้นของปัสสาวะที่มีสารต่าง ๆ ซึ่งไตจะขับออกมา โดยเฉพาะ ยูเรีย โซเดียม คลอไรด์ ซึ่งเป็นสารที่พบมากในปัสสาวะ หรือเป็นการวัดความสามารถในการดูดซึมกลับของท่อไต ซึ่งดูดซึมสารต่าง ๆ รวมทั้งน้ำ

Urinometer

Refractometer

Refractometer

Reagent strips

Reagent strips