Как исследуют мочу в лаборатории
Общий анализ мочи
Моча – продукт обмена веществ, образующийся в почках в результате фильтрации жидкой части крови, а также процессов реабсорбции и секреции разных аналитов. Состоит на 96% из воды, остальные 4% приходятся на растворенные в ней азотистые продукты обмена белков (мочевина, мочевая кислота, креатинин и др.), минеральные соли и др. вещества.
Общий анализ мочи у детей и взрослых включает оценку физико-химических характеристик мочи и микроскопию осадка. Данное исследование позволяет оценить функцию почек и других внутренних органов, а также выявить воспалительный процесс в мочевых путях
Физико-химические исследования мочи включают оценку следующих показателей:
Микроскопия мочевого осадка включает оценку следующих объектов:
Физико-химические свойства
Оценка физических свойств мочи, таких как запах, цвет, мутность, проводится органолептическим методом. Удельный вес мочи измеряется при помощи урометра, рефрактометра или оценивается методами «сухой химии» (тест-полоски) – визуально или на автоматических анализаторах мочи.
У взрослого человека моча желтого цвета. Оттенок ее может колебаться от светлого (почти бесцветного) до янтарного. Насыщенность желтого цвета мочи зависит от концентрации растворенных в ней веществ. При полиурии моча имеет более светлую окраску, при уменьшении диуреза приобретает насыщенно-желтый оттенок. Окраска меняется при приеме лекарственных препаратов (салицилаты и др.) или употреблении некоторых пищевых продуктов (свекла, черника).
Патологически измененная окраска мочи бывает при:
В норме свежесобранная моча совершенно прозрачна. Мутность мочи обусловлена наличием в ней большого количества клеточных образований, солей, слизи, бактерий, жира.
В норме запах мочи нерезкий. При разложении мочи бактериями на воздухе или внутри мочевого пузыря, например в случае цистита, появляется аммиачный запах. В результате гниения мочи, содержащей белок, кровь или гной, например при раке мочевого пузыря, моча приобретает запах тухлого мяса. При наличии в моче кетоновых тел моча имеет фруктовый запах, напоминающий запах гниющих яблок.
Почки выделяют из организма «ненужные» и задерживают необходимые вещества для обеспечения обмена воды, электролитов, глюкозы, аминокислот и поддержания кислотно-основного баланса. Реакция мочи – рН – в значительной мере определяет эффективность и особенность этих механизмов. В норме реакция мочи слабокислая (рН 5,0–7,0). Она зависит от многих факторов: возраста, диеты, температуры тела, физической нагрузки, состояния почек и др. Наиболее низкие значения рН – утром натощак, наиболее высокие – после еды. При употреблении преимущественно мясной пищи – реакция более кислая, при употреблении растительной – щелочная. При длительном стоянии моча разлагается, выделяется аммиак и рН сдвигается в щелочную сторону.
Щелочная реакция мочи характерна для хронической инфекции мочевыводящих путей, также отмечается при поносе и рвоте.
Кислотность мочи увеличивается при лихорадочных состояниях, сахарном диабете, туберкулезе почек или мочевого пузыря, почечной недостаточности.
Удельный вес (относительная плотность) мочи
Относительная плотность отражает функциональную способность почек концентрировать и разводить мочу. Для нормально функционирующих почек характерны широкие колебания удельного веса мочи в течение суток, что связано с периодическим приемом пищи, воды и потерей жидкости организмом. Почки в различных условиях могут выделять мочу с относительной плотностью от 1,001 до 1,040 г/мл.
Максимальная верхняя граница удельного веса мочи у здоровых людей – 1,028 г/мл, у детей – 1,025 г/мл. Минимальная нижняя граница удельного веса мочи составляет 1,003–1,004 г/мл.
Для оценки химического состава мочи в настоящее время, как правило, применяют диагностические тест-полоски (метод «сухой химии»), выпускаемые разными производителями. Химические методы, используемые в тест-полосках, основаны на цветных реакциях, дающих изменение цвета тестовой зоны полоски при разных концентрациях аналита. Изменение окраски определяется визуально или с помощью отражательной фотометрии с использованием полуавтоматических или полностью автоматизированных анализаторов мочи, результаты оцениваются качественно или полуколичественно. При обнаружении патологического результата исследование может быть выполнено повторно с использованием химических методов.
Белок в норме в моче отсутствует или присутствует в неопределяемой обычными методами концентрации (следы). Выявляют несколько видов протеинурии (появление белка в моче):
В норме глюкоза в моче отсутствует. Появление глюкозы в моче может иметь несколько причин:
Билирубин в норме в моче отсутствует. Билирубинурия выявляется при паренхиматозных поражениях печени (гепатиты), механической желтухе, циррозах, холестазе, в результате действия токсических веществ.
Нормальная моча содержит низкую концентрацию (следы) уробилиногена. Уровень его резко возрастает при гемолитической желтухе, а также при токсических и воспалительных поражениях печени, кишечных заболеваниях (энтериты, запоры).
К кетоновым телам относятся ацетон, ацетоуксусная и бета-оксимаслянная кислоты. Увеличение выделения кетонов с мочой (кетонурия) появляется при нарушении углеводного, липидного или белкового обмена.
Нитриты в нормальной моче отсутствуют. В моче они образуются из нитратов пищевого происхождения под влиянием бактерий, если моча не менее 4 часов находилась в мочевом пузыре. Обнаружение нитритов в правильно хранившихся образцах мочи свидетельствует об инфицировании мочевого тракта.
В норме в моче отсутствует. Гемоглобинурия – результат внутрисосудистого гемолиза эритроцитов с выходом гемоглобина – характеризуется выделением мочи красного или темно-бурого цвета, дизурией, нередко болями в пояснице. При гемоглобинурии эритроциты в осадке мочи отсутствуют.
Микроскопия осадка мочи
Осадок мочи делят на организованный (элементы органического происхождения – эритроциты, лейкоциты, эпителиальные клетки, цилиндры и др.) и неорганизованный (кристалы и аморфные соли).
Исследование проводят визуально в нативном препарате с использованием микроскопа. Кроме визуального микроскопического исследования, применяется исследование с помощью автоматических и полуавтоматических анализаторов.
За сутки с мочой выделяется 2 млн. эритроцитов, что при исследовании осадка мочи составляет в норме 0–3 эритроцита в поле зрения для женщин и 0–1 эритроцит в поле зрения у мужчин. Гематурией называют увеличение эритроцитов в моче выше указанных значений. Выделяют макрогематурию (изменен цвет мочи) и микрогематурию (цвет мочи не изменен, эритроциты обнаруживаются только при микроскопии).
В мочевом осадке эритроциты могут быть неизмененные (содержащие гемоглобин) и измененные (лишенные гемоглобина, выщелоченные). Свежие, неизмененные эритроциты характерны для поражения мочевыводящих путей (цистит, уретрит, прохождение камня).
Появление в моче выщелоченных эритроцитов имеет большое диагностическое значение, т.к. они чаще всего имеют почечное происхождение и встречаются при гломерулонефритах, туберкулезе и других заболеваниях почек. Для определения источника гематурии применяют трехстаканную пробу. При кровотечении из уретры гематурия бывает наибольшей в первой порции (неизмененные эритроциты), из мочевого пузыря – в последней порции (неизмененные эритроциты). При других источниках кровотечения эритроциты распределяются равномерно во всех трех порциях (выщелоченные эритроциты).
Лейкоциты в моче здорового человека содержатся в небольшом количестве. Норма для мужчин 0–3, для женщин и детей 0–6 лейкоцитов в поле зрения.
Увеличения числа лейкоцитов в моче (лейкоцитурия, пиурия) в сочетании с бактериурией и наличием клинических симптомов свидетельствует о воспалении инфекционной природы в почках или мочевыводящих путях.
В мочевом осадке практически всегда встречаются клетки эпителия. В норме в анализе мочи не больше 10 эпителиальных клеток в поле зрения.
Эпителиальные клетки имеют различное происхождение:
Цилиндр – белок, свернувшийся в просвете почечных канальцев и включающий в состав своего матрикса любое содержимое просвета канальцев. Цилиндры принимают форму самих канальцев (слепок цилиндрической формы). В норме в пробе мочи, взятой для общего анализа цилиндры отсутствуют. Появление цилиндров (цилиндрурия) является симптомом поражения почек.
Основным компонентом неорганизованного осадка мочи являются соли в виде кристаллов или аморфных масс. Характер солей зависит от рН мочи и других свойств мочи. Например, при кислой реакции мочи обнаруживаются мочевая кислота, ураты, оксалаты, при щелочной реакции мочи – кальций, фосфаты, мочекислый аммоний. Особого диагностического значения неорганизованный осадок не имеет, косвенно можно судить о склонности пациента к мочекаменной болезни. При ряде патологических состояний в моче могут появляться кристаллы аминокислот, жирных кислот, холестерина, билирубина, гематоидина, гемосидерина и т.д.
Появление в моче лейцина и тирозина говорит о выраженном расстройстве обмена веществ, отравлении фосфором, деструктивном заболевании печени, пернициозной анемии, лейкозе.
Цистин – врожденное нарушение цистинового обмена – цистиноз, цирроз печени, вирусный гепатит, состояние печеночной комы, болезнь Вильсона (врожденный дефект обмена меди).
Ксантин – ксантинурия обусловлена отсутствием ксантиноксидазы.
В норме моча в мочевом пузыре стерильна. При мочеиспускании в нее попадают микробы из нижнего отдела уретры.
Появление в общем анализе мочи бактерий и лейкоцитов на фоне симптомов (дизурия или лихорадка) свидетельствует о клинически проявляющейся мочевой инфекции.
Наличие в моче бактерий (даже в сочетании с лейкоцитами) при отсутствии жалоб расценивается как бессимптомная бактериурия. Бессимптомная бактериурия повышает риск инфекции мочевых путей, особенно при беременности.
Обнаружение грибов рода Саndida свидетельствует о кандидамикозе, возникающего чаще всего в результате нерациональной антибиотикотерапии, приеме иммуносупрессоров, цитостатиков.
В осадке мочи могут быть обнаружены яйца кровяной шистосомы (Schistosoma hematobium), элементы эхинококкового пузыря (крючья, сколексы, выводковые капсулы, обрывки оболочки пузыря), мигрирующие личинки кишечной угрицы (стронгилиды), смываемые мочой с промежности онкосферы тениид, яйца острицы (Enterobius vermiсularis) и патогенные простейшие – трихомонады (Trichomonas urogenitalis), амебы (Entamoeba histolitika – вегетативные формы).
Условия взятия и хранения образца
Для общего анализа собирают утреннюю порцию мочи. Сбор мочи проводят после тщательного туалета наружных половых органов без применения антисептиков. Для исследования используется свежесобранная моча, хранившаяся до анализа не более четырех часов. Образцы стабильны при температуре 2–8 °С не более 2 сут. Использование консервантов нежелательно. Перед исследованием мочу тщательно перемешивают.
Организация современной лаборатории клинического анализа мочи в поликлинике
А.Н. Шибанов, Генеральный директор А/О Юнимед, член правления Ассоциации производителей средств клинической лабораторной диагностики.
И.М. Елькина, специалист по продукции А/О Юнимед
Общий клинический анализ мочи наряду с общим клиническим анализом крови является наиболее часто выполняемым видами лабораторных исследований в поликлинике. Широкая распространенность данного вида анализа обусловлена следующими основными причинами. Во-первых, возможностью получения большого объема диагностической информации, как о состоянии почек, так и многих других органов и систем. Во-вторых, простотой получения материала для исследования, так как методы забора мочи в основном неинвазивные. В-третьих, относительной низкими затратами на выполнение анализов.
Общий клинический анализ мочи включает в себя:
Состав и свойства мочи определяются как состоянием почек пациента, так и рядом протекающих в организме физиологических и патофизиолоогических процессов. Для выполнения анализов мочи в лаборатории применяется целый ряд специальных аналитических методов с применением специализированного оборудования. С целью обеспечения высокой производительности и повышения точности анализов все шире в современных лабораториях применяются автоматизированные методы анализа мочи.
Как и всякое лабораторное исследование, клинический анализ мочи состоит из трех основных этапов: преаналитического, аналитического и постаналитического.
Преаналитический этап очень важен для получения качественных результатов исследований. Он состоит из следующих элементов: направление на анализ, подготовка пациента к проведению анализа, сбор мочи, доставка пробы мочи в лабораторию, подготовка аналитических препаратов из нативной мочи.
Направление на клинический анализ мочи выполняет лечащий врач. В зависимости от решаемой диагностической задачи заказывается либо полный комплекс исследований клинического анализа мочи, либо отдельные его виды. Здесь следует отметить, что применение современных анализаторов мочи позволяет быстро и недорого выполнить анализ состава мочи по 11- 13 компонентам. Например, анализатор мочи UriscanPro позволяет за час выполнить исследование до 720 проб мочи по 13 показателям. При этом стоимость одной тест-полоски на 11 показателей составляет всего 7,6 руб. По этой причине в мировой практике анализ отдельных показателей состава мочи врачам практически не заказывается.
Для проведения клинического анализа мочи специальная подготовка пациента, как правило, не требуется.
Сбор мочи является очень важным элементом преаналитического этапа исследования. Контаминация пробы мочи может существенным образом исказить результат анализа. Поэтому при назначении клинического анализа мочи врач должен дать пациенту четкую инструкцию выполнения процедуры сбора мочи.
Рис.1. Контейнер для сбора биоматериала
Для сбора и доставки мочи в лабораторию должны применяться специально закрывающиеся контейнеры для исследования мочи, а при сборе мочи на бактериурию – стерильные контейнеры. Применение стеклянных банок и любой другой тары от пищевых продуктов может приводить к неконтролируемой контаминации пробы и ошибочным результатам анализа. Так, остатки детергентов после мытья баночек в домашних условиях могут существенно повлиять на результаты определения, как химического состава мочи, так и так и анализа форменных элементов мочи. Сейчас для забора мочи рекомендуется применять одноразовые пластиковые контейнеры. Эти контейнеры изготовлены из специальных экологически безопасных материалов.
Современные методы исследования химического состава мочи и ее физических свойств выполняются с нативными образцами. Для исследования осадка мочи необходимо приготовить специальный аналитический препарат. Для этого применяется метод центрифугирования мочи с последующей диспергацией осадка в определенном количестве мочи. От качества выполнения этой процедуры существенным образом зависит точность результата анализа. Центрифугирование мочи выполняется в обычных стеклянных или пластиковых центрифужных пробирках с применением обычных центрифуг, типа ОПН-8, ЦЛМН-Р10-01 «Элекон». Основным недостатком работы на этих центрифугах является то, что необходимо сливать надосадочную жидкость и при этом остаточный объем жидкости стандартизировать не возможно.
Рис.2. Центрифуга для микроскопии осадка мочи «СenSlide 2000»
Относительно недавно на российском рынке появились специальные пробирки и центрифуги «Сen Slide 2000», США (рис.2), которые радикально повысили качество приготовления препарата для анализа осадка мочи и благодаря этому значительно повысили точность анализа.
Пробирка «Сen Slide» (рис. 3) состоит из двух частей – емкости для мочи и слайда – тонкой части пробирки, куда в ходе центрифугирования собирается весь осадок мочи.
В пробирку «Сen Slide» вносится 5 мл. мочи. Далее центрифуга, управляемая микропроцессором, вращает пробирки согласно запрограммированным времени и скорости. В конце цикла центрифугирования мочевой осадок равномерно распределяется в зоне просмотра пробирки «Сen Slide» и полностью готов к микроскопическому анализу.
Рис.3.Пробирка для микроскопии осадка мочи «СenSlide»
После центрифугирования пробирка вставляется в специальный держатель пробирок «Сen Slide», который помещается на предметный столик микроскопа. Держатель пробирок «Сen Slide» устанавливает каждую пробирку «Сen Slide» в одну и туже позицию на предметном столике микроскопа, поэтому дополнительной фокусировки при смене пробирок не требуется.
Новая технология приготовления препарата для анализа осадка мочи имеет следующие преимущества:
— специальный режим центрифугирования с автоматическим выключением обеспечивает равномерное распределение осадка мочи в зоне просмотра пробирки;
— пробирки «Сen Slide» являются одновременно пробирками для центрифугирования и слайдами для микроскопии;
— при их использовании исчезает необходимость в предметных и покровных стеклах и в переносе осадка;
— максимальное снижение количества этапов исследования позволяет на 80 % сократить общее время анализа;
— закрытость системы существенно снижает риск передачи инфекций и биологического заражения окружающей среды.
Благодаря выше перечисленным преимуществам технология «Сen Slide» находит все более широкое применение в российских лабораториях.
Аналитический этап
Для выполнения анализа химического состава мочи в современных лабораториях применяются специализированных анализаторы мочи. В подавляющей части таких приборов применяется метод сухой химии. В основе методов «сухой химии» для анализа мочи лежат цветные реакции, приводящие к изменению окраски тестовой зоны полоски. В зависимости от химических свойств определяемого аналита используются как обычные химические реакции, так и ферментативные (например, глюкозооксидазная реакция при определении содержания глюкозы в моче). Некоторые аналиты определяют по их собственной ферментативной активности (лейкоциты, гемоглобин). Изменение окраски тестовых зон определяется либо визуально – сравнивается окраска зоны с цветовой шкалой на пенале, либо с помощью специального отражательного фотометра. Последний метод оценки цветной реакции более предпочтителен, поскольку позволяет получить объективный результат анализа. Визуальная оценка реакций существенно зависит как от характера освещения в помещении, так и от особенностей цветовосприятия зрения лаборанта.
Анализаторы мочи на тест-полосках делятся на три группы.
Первая группа представляет собой специализированные отражательные фотометры с ручным помещением тест-полоски в фотометрическую зону. Это наиболее простые и дешевые приборы.
Рис.4. Анализатор мочи Uriscan Optima
Примером прибора этого класса может служить анализатор мочи Uriscan Optima, Корея (рис. 4).
Отличительной особенностью этого класса приборов является то, что хронометраж реакции – время между смачиванием тест-полоски мочой и фотометрированием, должен осуществлять лаборант. Удлинение этого времени относительно номинального может приводить к завышенным результатам анализа, а поспешность лаборанта приводит к заниженным результатам.
Рис.6. Анализатор мочи Uriscan Pro
Во второй группе анализаторов фотометрирование осуществляется автоматически в строго определенное время. Для этого в приборе имеется специальный транспортер тест-полосок. Примером такого прибора является анализатор мочи Uriscan Pro, Корея(Рис.5).
URISCAN PRO – это высокопроизводительный анализатор (до 720 тестов в час). Автоматический контроль времени инкубации тест-полоски с мочой исключает влияние человеческого фактора на результат исследования и повышает производительность прибора. Это позволяет применять анализатор в лабораториях поликлиник с большим количеством обслуживаемого населения.
Рис.6. Анализатор мочи Uriscan Super
В настоящее время для минимизации влияния человеческого фактора на результат исследования все шире стали применяться полностью автоматические анализаторы мочи, в которых нанесение проб мочи на тестовые зоны, хронометраж реакции и фотометрирование выполняются автоматически. Примером такого анализатора является Uriscan Super, Корея (Рис.6).
Следующим шагом аналитического этапа является определение белка в моче. Этот показатель необходимо определять во всех пробах мочи. В настоящее время в некоторых лабораториях с целью экономии времени и средств анализ на белок в моче делают в два этапа. Сначала все пробы мочи анализируют качественным методом с применением сульфосалициловой кислоты или полуколичественным методом с применением тест-полосок. Затем для положительных проб выполняется количественный анализ. Это серьезная ошибка. Применение тест-полосок не позволяет определить протеинурию, обусловленную глобулинами, так как реагент, который используется в тест-полосках всех производителей (бромфеноловый синий) селективно чувствителен к альбуминовым фракциям. Качественные же методы, основанные на реакции преципитации белков в кислой среде, нередко дают ложные результаты. Это связано с влиянием различных факторов на результат анализа, такими как: мутность (если моча не центрифугирована), рН мочи, рентгеноконтрасные красители с органическими йодидами, присутствие кристаллина, лекарств, в частности пенициллина, цефалоспоринов и др.
При относительно невысоких концентрациях белка в моче эти факторы и их сочетание могут приводить, как к завышенным результатам измерений, так и к заниженным. При высоких концентрациях белка в моче заниженные результаты измерений методом с применением сульфосалициловой кислоты, а иногда и ложноотрицательные результаты получаются из-за образования крупных преципитатов белка, быстро выпадающих в осадок. При этом результат измерения будет очень сильно зависеть от того, как лаборант проведет анализ. Так, например, встряхивание пробирки значительно ускоряет образование крупных преципитатов.
Согласно Приказу №45 от 97.02.2000 года, погрешность измерения не должна превышать 20%. Многие исследования у нас в России и за рубежом показали, что только пирогалловый метод позволяет обеспечить такую точность.
Учитывая все вышеизложенное, специалистами нашей Компании был разработан новый анализатор белка в моче «Микролаб 600» (Рис. 7), предназначенный для рутинных количественных анализов концентрации белка в моче с применением красителя пирогалловый красный (ПГК).
Рис.7. Анализатор белка в моче «Микролаб 600»
Медицинские испытания фотометра «Микролаб 600» проводились в трех ведущих медицинских учреждениях: Российском кардиологическом научно-производственном комплексе МЗ РФ (РКНПК МЗ РФ), Российской медицинской академии последипломного образования МЗ РФ (РМПО МЗ РФ), Российском научном центре хирургии РАМН (РНЦХ РАМН). В настоящее время уже несколько тысяч лабораторий на территории России стали применять для определения общего белка мочи метод ПГК.
При анализе общего белка мочи (ОБМ) на фотометре «Микролаб 600» используется новый отечественный биохимический набор реагентов для количественного определения концентрации ОБМ «ЮНИ-ТЕСТ-БМ». Данный набор основан на использовании реакции образования комплекса красителя пирогалловый красный и молибдат натрия с молекулами белка. Метод определения общего белка мочи с применением ПГК в настоящее время используется в большинстве лабораторий, как поликлинического звена, так и КДЛ крупных стационаров.
Почему пирогалловый метод позволяет получать более точные результаты измерения концентрации белка в моче?
Во-первых, за счет большей кратности разведения пробы мочи в реакционной смеси. Если в сульфосалициловом методе отношение проба мочи:реагент составляет 1:3, то в пирогаллоловом методе оно может быть в пределах от 1:10 до 1:50 в зависимости от варианта методики, что значительно уменьшает влияние состава мочи на результат измерения.
Во-вторых, реакция протекает в сукцинатном буфере, то есть при стабильном рН.
И, наконец, сам принцип метода, можно сказать, более «прозрачный». Молибдат натрия и краситель пирогаллоловый красный образуют комплекс с молекулой белка. Это приводит к тому, что молекулы красителя в свободном состоянии не поглощающие свет на длине волны 600 нм в комплексе с белком свет поглощают. Таким образом, мы как бы метим каждую молекулу белка красителем и в результате получаем, что изменение оптической плотности реакционной смеси на длине волны 600 нм четко коррелирует с концентрацией белка в моче. Причем, поскольку сродство пирогаллолового красного к разным фракциям белка практически одинаковое, метод позволяет определять общий белок мочи.
Оценка физических свойств мочи, таких как запах, цвет, мутность, проводится органолептическим методом. Удельный вес мочи измеряется урометром или с помощью тест-полосок на автоматических анализаторах мочи. Удельный вес, измеряемый диагностическими полосками, зависит от числа ионов и буферной способности раствора.
Если образец мочи содержит большое количество белка или глюкозы, то при использовании тест-полосок получают более низкие показатели удельного веса по сравнению с фактическими величинами. Поэтому определение удельного веса мочи с помощью урометра является более предпочтительным.
После того, как результаты анализа мочи получены, наступает постаналитический этап. От организации этого этапа, во многом зависит, как точность постановки диагноза, так и подбор адекватных методов лечения. Результаты анализа фиксируются на бланке, с пометкой границ норм и выделением патологических результатов.
Если лаборатория переходит с одного метода анализа на другой, в частности с метода определения белка в моче методом сульфосалициловой кислоты на пирогалловый красный, очень важно акцентировать внимание всех лечащих врачей о существенном изменении границ норм значений!
Для получения достоверных результатов анализа мочи необходимо не только применять современные оборудование и методы исследования, но и обеспечить качественное выполнение аналитических процессов сотрудниками лаборатории. Очень важно чтобы, приступая к новым видам исследований, лаборант внимательно изучил аналитические принципы исследования и при выполнении всех аналитических процедур, четко следовал инструкциям, прилагаемым к соответствующему оборудованию и наборам реагентов.