摘要
尿液化学成分在健康和疾病状态下差异很大，受到饮食、体液状况、药物和疾病状态的影响。通过适当的分析，这些检测可提供关于不同临床疾病机制和治疗的重要见解，尤其是那些通过血浆化学成分异常首次检测到的疾病。这些检测不能单独解释，而需要结合关键临床信息，如药物使用、体格检查、血浆化学成分和肾功能。若合理使用并了解其局限性，尿液化学检测可为各种疾病的病理生理和治疗提供重要的见解。
引言
尿液化学检测在许多临床状况中具有重要价值，但由于解读复杂，常常被低估。虽然从血液样本中获得的基础代谢数据有明确的正常值，但尿液化学检测却没有这样的参考值。随着肾脏调整排泄速率以匹配饮食摄入和内源性产生，电解质的尿液排泄量也有很大差异。稀释或浓缩尿液的排出或药物的使用可能显著改变尿液中电解质的浓度，可能误导临床医生对尿液中电解质总量的评估。本文将集中讨论尿液化学检测的临床应用和解读，主要包括钠、钾、氯、pH、肌酐、尿素和渗透压。尿液化学成分最好结合采集时的临床状况来解读，这些检测可以为急性肾损伤（AKI）、体液状况、钠和钾的血浆异常以及酸碱紊乱的评估提供诊断和机制上的见解。
尿钠
有效循环量的评估
在正常情况下，肾脏钠的排泄量等于饮食摄入量减去通过汗液和粪便流失的少量钠，通常在40至220 mEq/d范围内。肾脏将排泄速率与饮食摄入量匹配，从而保持细胞外液体积在狭窄范围内。当有效循环量减少时，交感神经和肾素-血管紧张素-醛固酮系统的激活会导致肾脏对钠的强烈保留，使尿钠浓度降至<15 mEq/L。而体积扩张则会抑制这些效应机制并刺激心房钠尿肽释放，减少钠的重吸收，从而增加尿钠浓度。因此，尿钠浓度是体液状况的间接指标，反映了肾脏调节该状态的完整性。
在某些特定情况下，尿钠测量不能准确反映体液状况。尿钠浓度取决于尿液中自由水的量，因此受肾脏水重吸收率的影响。在水利尿的情况下，即使日排泄量较高，尿钠浓度也可能降低，错误地提示低容量状态。同样，浓缩尿液会增加尿钠浓度，即使钠总量较低，可能掩盖体积收缩的存在，错误地提示体液正常或体积扩张。钠的分数排泄率（FENa）考虑了肾脏水
重吸收对尿钠浓度的影响：该公式表示滤过钠中排泄至尿液中的百分比，提供了独立于尿液浓度的钠处理指标。
鉴别肾前性氮质血症与急性肾小管坏死
尿钠浓度和FENa的测量通常用于区分AKI是否为肾前性的，通过恢复血容量可以纠正，还是继发于急性肾小管坏死，此时补液可能会引起体积超负荷，从而有害。随机尿钠浓度<15 mEq/L和FENa<1%提示GFR下降中存在体积反应性成分。在已确诊的急性肾小管坏死患者中，即使细胞外液体积减少，肾小管功能丧失也会阻止钠的最大重吸收。这些检测在评估既往稳定的慢性肾病（CKD）患者的肾功能变化时也很有用；然而，由于肾灌注减少的反应延迟，尿钠的减少不会如正常肾脏那样显著。
在某些情况下，尿钠浓度和FENa无法有效区分肾实质损伤引起的氮质血症和体积反应性氮质血症。这些情况的特征是肾脏血管收缩，导致GFR和滤过负荷的下降，而肾小管功能仍然相对完好。尿液中的生化特征可能会在时间上从肾前性表现转变为急性肾小管坏死。这可能解释了文献中关于这些检测在AKI患者中的敏感性和特异性的差异。FENa的敏感性和特异性在应用于少尿和GFR下降的患者时最高。
在严重的充血性心力衰竭、晚期肝硬化和广泛烧伤的患者中，由于神经体液激活引起的钠滤过负荷减少，肾脏对钠的重吸收也可能达到如此程度，即使存在肾小管坏死，尿钠浓度和FENa仍然保持频低。尽管体积扩张，但在急性肾小球肾炎早期，尿钠浓度通常较低，因为肾小管功能完好且由于滤过的肾小球表面积减少导致钠滤过负荷减少。
利尿剂使用是另一个影响尿钠浓度和FENa准确性的情况。在充血性心力衰竭和肝硬化患者中，利尿剂的使用可能导致尿钠浓度和FENa升高，即使伴有有效循环血量减少。在这些患者中，计算尿素的分数排泄率（FEUrea）
可以提供帮助：在体积减少的情况下，水和尿素的近端重吸收增加，伴随肾脏灌注减少和滤过分数增加。噻嗪类和袢利尿剂在近端肾小管以远起效，因此不会影响尿素重吸收。因此，即使尿钠浓度和FENa增加，FEUrea仍然减少。FEUrea<35%提示有效血容量jian'shao。在肾上腺功能不全中，由于矿物质皮质激素缺乏导致远端钠重吸收受损，导致盐丧失和有效循环量减少，FEUrea也会降低。
图1：急性肾损伤（AKI）中尿钠浓度和钠的分数排泄率可能最初降低，但随后增加的原因
在这些情况下，由于系统性和/或肾内血管收缩剂的激活，GFR减少，导致钠的滤过负荷减少，此时肾小管功能相对完好。当损伤持续时，肾小管损伤变得更为广泛，导致尿钠浓度和钠的分数排泄率增加。
尿素的分数排泄率（FEUrea）在评估有效循环量时的局限性
当近端肾小管的盐和水的重吸收受损时，FEUrea 的有效性降低。这种情况可能发生在以下情况之后：使用乙酰唑胺、使用甘露醇引起的渗透性利尿、糖尿病失控引起的糖尿以及由于高蛋白摄入或分解代谢增加导致的尿素排泄增加。脑性盐耗综合征患者的近端肾小管盐重吸收也可能受损。
FEUrea 还用于区分容量反应性氮质血症和肾小管坏死，特别是在没有使用利尿剂的情况下。然而，由于研究通常严格选择了受试患者，并排除了间质性肾炎、肾小球肾炎（GN）、尿路梗阻和造影剂暴露的患者，因此很难评估该测试与FENa的比较价值。另一个限制是在老年患者和脓毒症患者中使用FEUrea。实验模型的研究表明，在内毒素血症和老龄化的情况下，肾单位中的尿素转运蛋白会下调。这种效应会导致在脓毒症和老年患者中，即使氮质血症仅由体积减少引起，FEUrea 也可能增加。
在容量下降伴随不可重吸收阴离子的情况下，尿钠浓度和FENa也会增加。如以下讨论，尿氯浓度在这种情况下通常较低。
尿氯
尿氯排泄与钠排泄反映了对饮食摄入的反应。与钠类似，尿氯浓度和氯的分数排泄率（FECL）可以用作有效循环量的间接标志物。尽管如此，两者在某些情况下的变化方向可能有所不同，单独依赖其中之一可能会导致对有效体积状态的误判。这种差异在体液失调伴随酸碱失衡时尤为明显。因此，当使用尿电解质评估容量或酸碱状态时，应同时测量尿钠和尿氯。
在容量减少的情况下，尿钠高且尿氯低提示存在不可重吸收的阴离子。可以使用尿pH值和临床背景来区分阴离子的性质。尿pH为7或8提示显著的尿碳酸氢盐排泄，这常见于呕吐或鼻胃吸引。体外产生的代谢性碱中毒会导致碳酸氢盐排泄到尿液中，伴随的钠作为碱的阳离子，而由于容量下降引起的神经体液激活反应，尿氯则保持低水平。尿钠/氯比值>1.6在此类患者中较常见。尿pH<6提示由其他不可重吸收的阴离子引起，例如酮体阴离子，或药物如替卡西林-克拉维酸钾、哌拉西林-他唑巴坦或羧苄西林钠。在有效容量下降的情况下，这些抗生素的使用增加了钠的输送，并结合远端肾单位中醛固酮水平的升高，导致由肾源性代谢性碱中毒引起的低尿pH值。
在代谢性碱中毒中，尿氯浓度可作为碱中毒对含氯溶液反应性的一种标志。低尿氯提示氯反应性代谢性碱中毒，例如呕吐、氯丢失性腹泻、曾用利尿剂和高碳酸血症后代谢性碱中毒。相反，高尿氯浓度提示氯抗性碱中毒，见于Bartter和Gitelman综合征等遗传性疾病及由于矿物质皮质激素或类矿物质皮质激素效应增加导致的高血压疾病。
图2：代谢性碱中毒中的尿液化学特征
(A) 袢利尿剂和噻嗪类利尿剂及其基因等同物（分别为Bartter和Gitelman综合征）会导致有效循环容量的下降，并激活肾素-血管紧张素-醛固酮轴。钠在远端肾单位的递送增加，与矿物质皮质激素水平的增加相结合，导致钾和氢离子的排泄增加，进而引发低钾性代谢性碱中毒。尿素的分数排泄率（FE）减少至<35%，因为近端尿素的重吸收被刺激且不受远端钠氯转运障碍的影响。远期使用利尿剂引起的代谢性碱中毒对含氯溶液敏感，但在基因性疾病中具有抗性。
(B) 抗生素如羧苄西林、替卡西林和哌拉西林在有效血容量下降的情况下作为不可重吸收的阴离子，导致钠在远端肾单位递送增加，引发低钾血症和对氯敏感的代谢性碱中毒。这种情况下尿液pH（UpH）呈酸性，这是由于氢离子分泌增加所致。
(C) 主动呕吐或胃肠吸引会产生对氯敏感的代谢性碱中毒。碳酸氢盐作为不可重吸收的阴离子，导致远端钠递送增加，并导致钾流失。
(D) 盐皮质激素水平（Conn 综合征）或效应（Liddle 综合征）的原发性升高导致氯化物抵抗性代谢性碱中毒，并伴有肾脏钾流失和高血压。钠的远端输送增加是由于有效容量扩张导致近端重吸收受到抑制。。
尿氯高而尿钠低的情况
在容量减少的情况下，如果尿氯浓度高而尿钠浓度低，提示尿液中存在其他阳离子。如下图3所示，这种情况最常见于腹泻，腹泻导致低钾血症和代谢性酸中毒，从而引发高水平的铵（NH₄⁺）排泄，因而在血管内体积减少的情况下，尿液中仍需要排出氯。此类患者的典型尿钠/氯比值通常<0.76。
图3：尿氯浓度在鉴别氯反应性和氯抗性代谢性碱中毒中的作用
在因腹泻引起的正常阴离子间隙代谢性酸中毒中，尿氯浓度高是由于氯化铵（NH₄Cl）排泄增加所致。肾小管酸中毒的情况下，由于酸中毒引起的近端肾小管中NaCl重吸收减少，尿氯浓度也会增高。
在某些阴离子间隙代谢性酸中毒的原因中，尿氯浓度高是因为NH₄Cl排泄增加。在这些情况下，尿钠通常高于尿氯，这是由于钠和钾酸盐的排泄所致。
尿钾
肾脏每日排泄的尿钾量在10–15 mEq至400 mEq之间，具体取决于饮食摄入。测定患有血钾异常患者的尿钾浓度有助于判断肾脏是否作出适当反应或是否为导致该疾病的原因。尿钾浓度随机值在5–15 mEq/L之间通常提示低血钾的原因来自肾外因素，而>40 mEq/L则提示肾脏是导致该疾病的原因。这些数值的临床意义需要结合具体的临床背景，有时也需要考虑对治疗的反应。在一般情况下，非肾脏因素导致的低血钾在去除基础障碍后会相对容易纠正，而尿钾持续丢失会增加低血钾纠正的难度。与尿钠浓度一样，尿钾随机值的一个限制因素是尿液浓缩的程度。在水摄入减少或有效容量减少的情况下，低血钾患者的尿钾浓度达到40 mEq/L可能是合理的反应。尽管容量减少会刺激醛固酮分泌，但由于钠和水向远曲小管的输送减少，尿钾的绝对量仍然相对较低。同样，如果在水利尿的情况下获得的尿钾随机值<15 mEq/L，可能代表肾脏排钾增加。
跨小管钾梯度（TTKG）
跨小管钾梯度（TTKG）是一种方法，旨在克服随机尿钾浓度在评估血钾异常患者时的局限性：该公式估算皮质集合管腔内钾浓度与小管液与血浆等渗时毛细血管周围液体中钾浓度的比值。在低血钾患者中，TTKG值<3提示肾脏对该病症的反应是适当的，而>7则提示肾脏存在钾浪费。醛固酮活性与TTKG呈正相关，在高血钾患者中，TTKG值<6通常表示集合管反应不适当，尽管研究对具体的临界值有不同的结果。计算TTKG时，尿钠浓度应至少为25 mEq/L，且尿渗透压应等于或高于血浆渗透压。
认识到尿素和钠在远端髓质重吸收，一些人质疑TTKG的有效性，因为该公式假设集合管远端渗透溶质的吸收可以忽略不计。为此，使用尿钾与肌酐比率来评估肾脏对钾的处理。该公式利用了肌酐在尿液中分泌的恒定速率，因此此比值能够校正尿浓缩的变异性。尿钾/肌酐比率<13 mEq钾/g肌酐（<2.5 mEq钾/mmol肌酐）被认为是对胃肠道钾丢失、利尿剂的远期使用、饮食摄入减少和钾向细胞转移的适当反应；更高的数值提示肾脏反应不适当。
图 4：根据尿液中钾与肌酐比率对低钾血症患者进行诊断的流程图。RTA，肾小管酸中毒。
在代谢性酸中毒评估中的尿液化学成分
尿液化学成分分析能够提供有关肾脏排泄铵离子量的信息，因此有助于区分非阴离子间隙高氯性代谢性酸中毒的肾性和肾外原因。肾性来源的代谢性酸中毒的特点是低铵排泄率，而肾外来源的代谢性酸中毒则表现为铵排泄增加。直接测量尿液中的铵离子是区分两者的最合适方法，但如果无法进行该检测，则可以通过测量尿液阴离子间隙（UAG）间接评估尿铵排泄
量。UAG通常为正值，范围为30到50 mmol/L，这是因为尿液中排泄了未测量的阴离子，如磷酸盐、硫酸盐和有机阴离子。在代谢性酸中毒的情况下，正常肾脏的氨生成量从基线值的30–40 mmol/d增加到>200 mmol/d。铵离子与氯离子一起排泄到尿液中，增加的氯化铵浓度将导致UAG变为负值，这表明酸中毒的来源是肾外的。正值的UAG提示铵离子生成受限，表明肾脏是酸中毒的原因。在慢性呼吸性碱中毒的情况下，作为一种代偿反应，血浆氯离子增加而碳酸氢盐浓度降低。在这种情况下，UAG为正值，因为尿铵排泄适当地较低。
尿液阴离子间隙的误导性
当其他未测量的离子被排泄时，尿液阴离子间隙（UAG）可能具有误导性。例如，在糖尿病和酒精性酮症酸中毒中，尿液中钠酮酸盐的增加排泄，以及甲苯暴露中的尿钠苯甲酸盐和尿钠苯甲酸盐的排泄，会使UAG保持为正值，尽管尿铵排泄量已适当增加。类似的情况也可见于D-乳酸酸中毒。近端小管管腔膜中的钠-L-乳酸共转运体的立体特异性导致D-乳酸的重吸收效率较L-乳酸低，导致D-乳酸以钠或钾盐的形式排泄到尿液中。当铵与氯以外的阴离子（如β-羟基丁酸或苯甲酸盐）排泄时，尿液铵的增加排泄也可能被忽略。在这些情况下，尿渗透压间隙的计算可作为尿铵排泄的
间接指标。尿渗透间隙是测量的尿渗透压与计算的尿渗透压之间的差异：尿渗透间隙通常约为10到100 mOsm/kg。由于铵盐通常是尿渗透压的唯一重要溶质，因此显著高于100 mOsm/kg的值反映了铵盐排泄的增加。其他渗透性活性溶质，如甘露醇和乙醇、甲醇及乙二醇等酒精，在没有铵排泄增加的情况下也能增加尿渗透间隙。尽管乙醇代谢迅速，但甲醇和乙二醇（尤其是在用富马比唑治疗时）的尿排泄会显著增加尿渗透间隙。血浆渗透间隙的增加和特定的临床背景是提示毒性酒精摄入的关键线索。
尿pH的局限性
尿pH并不能可靠地区分由肾脏疾病引起的酸中毒和肾外原因的酸中毒。在铵生成减少的情况下，一小部分远端H+分泌可以将尿pH降至<5。尽管尿pH呈酸性，但由于铵排泄减少，净酸排泄仍较低。同样，碱性尿并不一定表示肾脏酸化缺陷。当氨生成受到刺激时，远端H+分泌可能相当活跃，但由于氨的缓冲作用，尿液仍然相对碱性。远端钠递送的严重减少（如在晚期肝硬化中）也会限制H+分泌，使尿液相对碱性。
图5：肾性和非肾性代谢性酸中毒中的尿液化学特征
(A) 腹泻中的代谢性酸中毒
腹泻时，粪便中失去的潜在碳酸氢盐、氯化钠和钾会导致正常间隙高氯性代谢性酸中毒、低钾血症和细胞外液体积收缩。酸中毒和低钾血症刺激肾脏氨的生成，使远端氢离子分泌量增加。铵与氯离子一起排泄，导致尿阴离子间隙为负值，并增加渗透间隙。尽管远端氢离子分泌显著，但由于尿铵的缓冲作用，自由氢离子浓度降低，因此尿液pH（UpH）未达到最大酸性。
(B) 酸性尿的过度生成
此处展示了多种酸性尿过度生成的例子。这些酸（NaA）的钠盐或钾盐排泄到尿液中，代表了体内碳酸氢盐的间接丢失，导致尽管大量铵排泄，尿阴离子间隙仍为正值。由于体积收缩的反应，尿钠和钾浓度会高于尿氯浓度。尽管一些铵以NH4Cl形式排泄，大量铵会与这些酸的阴离子盐一同排泄。尿渗透间隙因尿中大量铵增加而增大，表明酸中毒源于肾外因素。
(C) 远端（1型）和近端（2型）肾小管酸中毒（RTA）
远端（1型）和近端（2型）肾小管酸中毒的特点是低钾性高氯性正常阴离子间隙代谢性酸中毒。远端（1型）RTA源于远端小管中氢离子分泌的缺陷，干扰了碳酸氢盐的再生。尿液pH始终为碱性（pH 6–7），由于远端钠递送增加与醛固酮增加相耦合（源于酸中毒导致的近端小管钠重吸收减少），尿钾排泄增多。H+-K+-ATP酶活性受损也会导致肾钾浪费。近端（2型）RTA则是由于近端小管碳酸氢盐重吸收的最大限度下降。当血浆碳酸氢盐超过近端小管重吸收的上限时，尿pH呈碱性，尿钠和钾增加，而尿氯较低。当血浆碳酸氢盐浓度下降至减少的近端小管上限时，尿pH将变为酸性，钾的浪费程度也会降低。
4型 RTA 以高钾性正常阴离子间隙代谢性酸中毒为特征。当该疾病源于肾素-血管紧张素-醛固酮轴的紊乱时，尿pH为酸性；当由小管功能障碍引起时，尿pH则较碱性。在所有类型的RTA中，尿铵排泄减少，表现为尿阴离子间隙为正值，且尿渗透间隙无显著增加。
尿渗透压
测量尿渗透压与尿液化学成分一起可以为水平衡紊乱患者提供重要的诊断信息。尿渗透压通常可以在<100到约1200 mOsm/kg的范围内，因此可以通过尿渗透压的测量来判断该值是否在预期范围内。在正常肾功能下，原发性多饮症患者饮水量过多（>20 L/d）会超过肾脏的正常排泄能力，导致低渗性低钠血症，此时尿液为最大稀释状态。随着肾功能的下降，这一阈值会降低。类似的情况在适度饮水和极低溶质摄入同时存在时也会发生，即“啤酒贪食综合征”。另一种情况是“茶加吐司”饮食，这有时见于老年患者。低溶质排泄限制了肾脏排水的能力，因为溶质排泄决定了肾脏排水量的上限。
更常见的是，在低渗性低钠血症中，尿渗透压>200 mOsm/kg，表明血管加压素作用减少自由水排泄。尿液电解质可以用于评估血容量状态，并确定血管加压素水平增加的原因是否是循环紊乱引起的压力感受器卸载，或压力感受器无关的原因，例如抗利尿激素异常分泌综合征。
在高钠血症患者中，如果下丘脑和肾功能正常，尿渗透压应达到最大浓缩状态（>1000 mOsm/kg H2O），因为血浆血管加压素水平增加。老年患者的最大浓度较低，这是由于尿液浓缩能力随年龄增长而下降。如果尿渗透压<300 mOsm/kg，则表明存在中枢性或肾性尿崩症。这两种疾病可通过观察外源性血管加压素给药后的尿渗透压和尿量变化来区分。中枢性尿崩症的患者尿渗透压会增加，尿量会减少，而肾性尿崩症患者无明显反应。部分中枢性或肾性尿崩症患者的反应可能不太明显。
尿渗透压可以区分多尿症患者中的水性利尿和渗透性利尿。尿渗透压<100 mOsm/kg提示水性利尿，见于尿崩症或原发性多饮症；而300至600 mOsm/kg之间的值提示渗透性利尿。100至300 mOsm/kg的中间值提示混合性多尿，见于部分中枢性或肾性尿崩症或水和溶质同时摄入的情况。在摄入正常饮食的情况下，每日渗透排泄量平均为600–900 mOsm，主要由尿素、钠、钾和铵盐贡献。当尿量和尿渗透压的乘积超过此范围时，提示有其他渗透溶质参与了多尿。无控制的糖尿病导致的糖尿、蛋白质营养补充导致的尿素生成增加、含盐静脉注射液或甘露醇的应用均可引起渗透性利尿。无多饮情况下的多尿可见于低钠血症患者在快速水排泄时，如停用噻嗪类药物或补充皮质醇或甲状腺激素后。
图6：用于评估多尿患者的尿液化学检测
多尿通常定义为尿量>3 L/d，可能由水性利尿或渗透性利尿引起。尿渗透压（Uosm）<100 mOsm/kg 表明水性利尿。在心因性多饮症中，限制游离水摄入将导致尿量减少和尿渗透压增加，而在尿崩症中则无影响。在给予去氨加压素后，尿渗透压的增加提示中枢性尿崩症，而肾性尿崩症则无反应。尿渗透压>300 mOsm/kg 提示渗透性利尿。当尿渗透压在100至300 mOsm/kg之间时，通常提示混合型多尿，可能由于水和溶质同时摄入或部分中枢性或肾性尿崩症。在接受水负荷的情况下，慢性肾脏病（CKD）患者因无法最大程度稀释尿液，也可能在此范围内。
当尿液中的大部分渗透溶质可由钠和钾浓度之和的两倍来解释时，提示钠盐（NaCl）的给药是原因。当尿渗透压与尿电解质浓度之间存在较大差距时，提示渗透性利尿可能由葡萄糖、尿素或甘露醇引起。尽管尿渗透压通常高于血浆值，但在渗透性利尿过程中仍可能出现高钠血症，因为血浆钠浓度是由水和电解质的相对流失决定的，而不是由总渗透溶质决定的。计算电解质游离水排泄可预测此情况下血浆钠浓度的变化。图表显示，随着渗透性利尿的进展，尿渗透压将逐渐降低至与血浆等渗的值，因为高管腔流速阻止了与髓质间质液的渗透平衡，即使精氨酸加压素不受限制。
在渗透性利尿过程中，患者的尿渗透压可能高于血浆渗透压，但仍处于负水平衡状态。当尿液中钠和钾的浓度低于血浆浓度时，表明存在游离水丢失。计算电解质游离水清除率对于预测血浆钠浓度的变化方向非常有用：正值表明体内游离水的丢失，并预测血浆钠浓度会随时间升高。负值则提示水摄入将降低血浆钠浓度，考虑了不显性水分损失。
结论
尿液化学成分在健康和疾病状态下变化广泛，受饮食、体液状态、药物和疾病的影响。在正确的分析下，这些检测结果能够为血浆化学成分异常首先揭示的各种临床疾病的机制和治疗提供重要的见解。这些检测不能孤立地解读，而是需要结合关键的临床信息，如用药、体格检查和血浆化学成分，包括肾功能。当合理使用并了解其局限性时，尿液化学成分检测可以为多种疾病的病理生理机制和治疗提供重要的见解。
肾内基础必读！
原文链接：
https://journals.lww.com/cjasn/pages/articleviewer.aspx?year=2019&issue=02000&article=00023&type=Fulltext
