Анализ мочи: физические, химические и микроскопические исследования.

Введение

Анализ мочи — это комплекс медицинских исследований, включающий физическое (макроскопическое) исследование мочи, химическую оценку с использованием тест-полосок и микроскопическое исследование. Анализ мочи, образованный от слов "моча" и "анализ", позволяет оценить такие параметры, как цвет, прозрачность, запах и удельный вес; тест-полоски измеряют химические свойства, такие как pH, концентрация глюкозы и уровень белка; а микроскопия проводится для выявления элементов, таких как клетки, цилиндры, кристаллы и микроорганизмы.

Предыстория

Моча образуется в результате фильтрации крови почками. Образование мочи происходит в микроскопических структурах, называемых нефронами, число которых в нормальной человеческой почке достигает примерно миллиона. Кровь поступает в почку по почечной артерии и течет через сосудистую систему почки в клубочек – запутанный клубок капилляров, окруженный капсулой Боумена. Клубочек и капсула Боумена вместе образуют почечное тельце. Здоровый клубочек пропускает многие растворенные вещества из крови, но не пропускает клетки или вещества с высокой молекулярной массой, такие как большинство белков. Фильтрат из клубочка поступает в капсулу и далее в почечные канальцы, которые реабсорбируют воду и растворенные вещества из фильтрата обратно в кровоток и секретируют вещества из крови в мочу для поддержания гомеостаза. Первым отделом является проксимальный извитой каналец. Фильтрат поступает в петлю Генле, затем в дистальный извитой каналец и, наконец, в собирательную трубочку. Собирательные трубочки в конечном итоге дренируются в почечные чашечки, которые ведут к почечной лоханке и мочеточнику. Моча течет по мочеточникам в мочевой пузырь и выводится из организма через мочеиспускательный канал. Помимо выведения отходов, процесс образования мочи способствует поддержанию водно-электролитного и кислотно-щелочного баланса в организме. Состав мочи отражает не только функцию почек, но и множество других аспектов регуляторных процессов организма. Простота получения образца мочи делает ее удобным выбором для диагностических исследований.

Медицинское применение

Анализ мочи включает в себя оценку физических свойств мочи, таких как цвет и прозрачность; химический анализ с использованием тест-полосок для мочи; и микроскопическое исследование. Тест-полоски содержат индикаторные площадки, пропитанные химическими веществами, которые изменяют цвет при взаимодействии с конкретными компонентами образца, такими как глюкоза, белок и кровь, а микроскопическое исследование позволяет подсчитать и классифицировать твердые элементы мочи, такие как клетки, кристаллы и бактерии. Анализ мочи – один из наиболее часто выполняемых медицинских лабораторных тестов. Он часто используется для диагностики инфекций мочевыводящих путей и для обследования других проблем с мочевыделительной системой, таких как недержание мочи. Он может применяться для скрининга заболеваний в рамках общего медицинского обследования. Результаты могут указывать на наличие таких состояний, как заболевания почек, печени и диабет. В неотложной медицине анализ мочи используется для обследования множества симптомов, включая боли в животе и тазу, лихорадку и спутанность сознания. Во время беременности он может быть проведен для скрининга на наличие белка в моче (протеинурия), что может быть признаком преэклампсии, и бактерий в моче, связанных с осложнениями беременности. Анализ мочи незаменим в диагностике и лечении заболеваний почек.

Сбор образцов

Образцы для анализа мочи собирают в чистую (желательно стерильную) емкость. Образцы также могут быть получены из мочевого катетера или путем введения иглы через брюшную стенку в мочевой пузырь (супрапубикальная аспирация). У младенцев и маленьких детей мочу можно собирать в мешок, прикрепленный к области гениталий, но это сопряжено с высоким риском контаминации. Если образец не исследован своевременно, могут быть получены неточные результаты, так как бактерии в моче будут размножаться, а такие элементы, как клетки и цилиндры, будут разрушаться. Рекомендуется проводить анализ мочи в течение двух часов после сбора образца, если моча не охлаждается. Различные аномальные цвета могут быть вызваны приемом лекарственных препаратов. Необычно яркий желтый цвет может появиться после употребления витаминов группы B, в то время как феназопиридин, используемый для лечения боли, связанной с мочевыводящими путями, может окрасить мочу в оранжевый цвет. Метиленовый синий может придать ей синий или сине-зеленый оттенок. Фенолфталеин, стимулирующее слабительное, ранее содержавшееся в препарате "Экс-Лакс", может вызывать цвета от красного до пурпурного, а леводопа, применяемая для лечения болезни Паркинсона, может привести к появлению мочи цвета колы. Также во время анализа мочи оценивается прозрачность мочи. Обычно моча прозрачная; вещества, такие как кристаллы, клетки, бактерии и слизь, могут придавать ей мутность. Молочно-белый вид может быть вызван очень высокой концентрацией лейкоцитов или жиров, либо хилурией (наличием лимфатической жидкости в моче). Неконсервированная моча со временем будет становиться мутнее.

Запах

Запах мочи обычно может варьироваться от отсутствующего (когда моча очень светлая и разбавленная) до гораздо более сильного, когда организм обезвожен и моча концентрирована. Временные изменения запаха мочи могут возникать после употребления определенных продуктов, особенно спаржи. Моча у диабетиков, находящихся в состоянии кетоацидоза (содержащая высокий уровень кетоновых тел), может иметь фруктовый или сладкий запах, а моча у людей с инфекциями мочевыводящих путей часто имеет неприятный запах. Некоторые врожденные нарушения обмена веществ вызывают характерные запахи, такие как болезнь кленового сиропа (названная так по запаху мочи) и фенилкетонурия (вызывающая запах, напоминающий мышиный). Запах редко отмечается при проведении анализа мочи.

Удельный вес

Удельный вес мочи является мерой ее концентрации, предоставляющей информацию о состоянии гидратации и функции почек. Обычно он находится в диапазоне от 1,003 до 1,035; более низкие значения указывают на разбавленную мочу, а более высокие – на концентрированную. Постоянно поддерживающийся удельный вес мочи около 1,010 (изостенурия) может свидетельствовать о повреждении почек, поскольку это говорит об утрате ими способности контролировать концентрацию мочи. Почки не способны производить мочу с удельным весом выше 1,040, однако такие показатели могут наблюдаться в моче, содержащей вещества с высокой молекулярной массой, например, контрастные вещества, используемые при рентгенологических исследованиях. Удельный вес мочи обычно измеряется с помощью тест-полосок, но также могут применяться рефрактометры. Показания тест-полосок основаны на концентрации ионов в образце, в то время как показания рефрактометра подвержены влиянию других веществ, таких как глюкоза и белок.

Строка для анализа мочи

Полоски для анализа мочи, или "тест-полоски", позволяют быстро измерять множество параметров и веществ в моче. Полоска погружается в образец мочи, а изменения цвета на реагентных площадках считываются через определенный промежуток времени визуально или с помощью автоматического прибора. Набор тестов варьируется в зависимости от типа тест-полоски, но обычно включает глюкозу, кетоны, билирубин, уробилиноген, кровь, лейкоцитарную эстеразу (белые кровяные клетки), белок, нитрит, pH и удельную плотность. Нитрит указывается как отрицательный или положительный; другие показатели могут оцениваться по шкале или представляться в виде приблизительной концентрации, основанной на интенсивности изменения цвета. Возможны ложноположительные и ложноотрицательные результаты. Общие источники ошибок включают аномальную окраску мочи, которая затрудняет интерпретацию изменений цвета; высокие уровни аскорбиновой кислоты (витамина С), которые могут вызывать ложноотрицательные результаты для крови, билирубина, глюкозы и нитрита; а также колебания концентрации образца. Эритроциты иногда можно отличить от свободного гемоглобина или миоглобина, поскольку первые вызывают зернистый рисунок на тестовой площадке, а вторые – равномерное изменение цвета.

Белые кровяные клетки

Для оценки концентрации лейкоцитов измеряется лейкоцитарная эстераза, фермент, содержащийся в гранулоцитах. Действие фермента на химические вещества в тестовой полоске приводит к образованию фиолетового азокрасителя. Ложноположительные результаты могут возникать при загрязнении образца вагинальными выделениями, а ложноотрицательные – в сильно концентрированных образцах или образцах с высоким содержанием глюкозы и белка. Повышенное количество лейкоцитов в моче обычно свидетельствует об инфекции или воспалении. У людей с низким уровнем нейтрофилов в крови (нейтропения) может быть недостаточно лейкоцитов в моче для получения положительной реакции.

Нитриты

Некоторые бактерии, вызывающие инфекции мочевыводящих путей, способны восстанавливать нитраты мочи до нитритов. Обнаружение нитритов, проявляющееся в виде розового цвета на тест-полоске, служит индикатором инфекции мочевыводящих путей. Однако не все бактерии, вызывающие инфекции мочевыводящих путей, продуцируют нитриты, и поскольку для протекания химической реакции требуется время, анализ лучше проводить с утренней порцией мочи, которая накапливалась в мочевом пузыре в течение ночи. Низкое потребление овощей может привести к снижению уровня нитратов в моче, что препятствует образованию нитритов. Ложноположительные результаты могут возникать в загрязненных образцах или при неправильном хранении, способствующем размножению бактерий.

Белок

Тестирующие полоски определяют уровень белка в моче, используя способность белка вмешиваться в работу pH-индикаторов. На индикаторной площадке содержится индикатор, зафиксированный при pH 3, который меняет цвет с желтого на зеленый в присутствии белка. Небольшое количество белка в моче может быть нормальным, но повышенный уровень (протеинурия) может указывать на заболевание почек. В большинстве случаев протеинурия вызвана повышенным уровнем альбумина, который тестовые полоски могут обнаруживать относительно хорошо; однако они значительно менее чувствительны к другим белкам, таким как белок Бенс-Джонса, который может встречаться при множественной миеломе. Поскольку реакция на индикаторной площадке зависит от pH, при высокой щелочности мочи могут возникать ложноположительные результаты. Если проводится микроскопия, знание pH образца помогает идентифицировать любые присутствующие кристаллы.

Удельный вес

Для оценки удельного веса мочи используются тест-полоски, определяющие концентрацию ионов в моче. Тестовая зона содержит полиэлектролит, высвобождающий ионы водорода пропорционально концентрации ионов в образце. Изменение pH, возникающее в результате этого, измеряется с помощью pH-индикатора. Показания, полученные с помощью реактивных полосок, в отличие от рефрактометров, не зависят от таких веществ, как глюкоза, мочевина и контрастные вещества. Ложно заниженные результаты могут наблюдаться в щелочной моче.

Красные кровяные клетки

Под микроскопом нормальные эритроциты выглядят как маленькие вогнутые диски. Их количество указывается на поле высокого разрешения. В сильно концентрированной моче они могут сморщиваться и приобретать шиповидную форму, что называется кренацией, а в разбавленной моче они могут набухать и терять гемоглобин, образуя слабо различимый контур, известный как "тень" клетки. Небольшое количество эритроцитов в моче считается нормальным. Повышенный уровень эритроцитов называется гематурией. Микроскопическая гематурия иногда наблюдается у здоровых людей после физической нагрузки или вследствие загрязнения образца менструальной кровью. Патологические причины гематурии разнообразны и включают травмы мочевыводящих путей, камни в почках, инфекции мочевыводящих путей, лекарственную токсичность, злокачественные новообразования мочеполовой системы, а также различные другие заболевания почек и системные заболевания.

Белые кровяные клетки

Как правило, большинство лейкоцитов в моче – нейтрофилы. Они имеют округлую форму, больше по размеру, чем эритроциты, содержат клеточное ядро и выглядят зернистыми. Небольшое количество лейкоцитов может присутствовать в моче здоровых людей, при этом у женщин их обычно немного больше, чем у мужчин. Повышенное количество лейкоцитов называется пиурией или лейкоцитурией и связано с инфекцией или воспалением мочевыводящих путей. Лейкоциты также могут появляться в моче после физических упражнений или лихорадки. Увеличение количества эозинофилов (эозинофилурия) может наблюдаться при остром интерстициальном нефрите и хронических инфекциях мочевыводящих путей. Для достоверного различия эозинофилов и нейтрофилов необходима цитоцентрифугация и окраска образца мочи.

Эпителиальные клетки

Эпителиальные клетки формируют выстилку мочевыводящих путей. В моче могут встречаться три типа: плоскоклеточные эпителиальные клетки, переходные эпителиальные клетки и эпителиальные клетки почечных канальцев. Некоторые лаборатории не различают три типа клеток и просто указывают "эпителиальные клетки" в целом. Плоскоклеточные эпителиальные клетки выстилают мочеиспускательный канал, а также влагалище и наружный слой кожи. Они очень крупные, плоские и тонкие, с неровными краями и одним небольшим ядром. Они могут изгибаться, приобретая различные формы. Они не считаются клинически значимыми, но их большое количество может указывать на загрязнение образца вагинальными выделениями или кожей мочеполовой области. Переходные эпителиальные клетки, также известные как уротелиальные клетки, выстилают мочевыводящий тракт от почечной лоханки через мочеточники и мочевой пузырь, а у мужчин – верхний (проксимальный) отдел мочеиспускательного канала. Они меньше плоскоклеточных клеток, а их форма варьируется в зависимости от слоя эпителия, из которого они происходят, но чаще всего они имеют округлую или грушевидную форму. Они могут содержать одно или два ядра. Небольшое количество этих клеток обнаруживается в нормальной моче; большее количество может наблюдаться после инвазивных процедур, таких как катетеризация или цистоскопия, или при состояниях, раздражающих мочевыводящие пути, например, при инфекциях мочевыводящих путей. При отсутствии недавней травмы мочевыводящих путей, скопления и пласты переходных клеток в моче могут свидетельствовать о злокачественном новообразовании, требующем дальнейшего обследования. Эпителиальные клетки почечных канальцев (ЭПК) выстилают собирательные трубочки, а также дистальные и проксимальные канальцы почек. Их бывает трудно идентифицировать в неокрашенной моче, так как они похожи на уротелиальные клетки и лейкоциты; однако, как правило, они крупнее лейкоцитов и меньше уротелиальных клеток, а клетки собирательных трубочек, в отличие от уротелиальных клеток, часто имеют прямой край. Обнаружение большого количества ЭПК является значимым признаком, поскольку это указывает на повреждение почечных канальцев. Это может происходить при таких состояниях, как острый тубулярный некроз, токсическое воздействие лекарственных препаратов или тяжелых металлов, острый гломерулонефрит, отторжение трансплантата почки, травма и сепсис.

Отливки

Мочевые цилиндры – это цилиндрические структуры, состоящие из гликопротеина Тамма-Горсфолла. Их форма обусловлена почечными канальцами, где они формируются, а белковая основа может включать клетки или другой материал. Гиалиновые цилиндры содержат только белок и могут обнаруживаться в небольших количествах у здоровых людей; их количество может временно увеличиваться после физических нагрузок или обезвоживания. Постоянное увеличение количества наблюдается при многих заболеваниях почек. Они почти прозрачны и их трудно увидеть при световой микроскопии. Гранулярные цилиндры, названные так из-за их микроскопического вида, содержат дегенерированный клеточный материал или белковые агрегаты. Они считаются признаком патологии и связаны с заболеваниями почек, хотя редко могут встречаться у здоровых людей, особенно после интенсивной физической активности. Крупные, плотные цилиндры с трещинами по краям, называемые восковидными цилиндрами, традиционно ассоциируются с хронической почечной недостаточностью, хотя подтверждающих этому мало доказательств. Некоторые типы кристаллов характерны для определенных заболеваний. Кристаллы лейцина и тирозина могут наблюдаться при заболеваниях печени, а кристаллы цистина указывают на цистинурию (хотя они выглядят идентично гексагональным вариантам кристаллов мочевой кислоты и могут быть дифференцированы только при дополнительном исследовании). Кристаллы холестерина редко встречаются при нефротическом синдроме и хилурии.

Организмы

Микроорганизмы, которые можно обнаружить в моче, включают бактерии, дрожжи и Trichomonas vaginalis. Моча детей с энтеробиозом может содержать яйца Enterobius vermicularis, а яйца Schistosoma haematobium могут быть выявлены в образцах мочи у людей с паразитарными инвазиями.

Другие элементы

Мукус может обнаруживаться в моче, где он выглядит как полупрозрачные волнистые нити при микроскопии. Обнаружение мукуса обычно не имеет клинического значения, но его можно спутать с гиалиновыми цилиндрами. Сперматозоиды иногда могут быть обнаружены в моче как у мужчин, так и у женщин; у девочек и лиц, находящихся в уязвимом положении, это может свидетельствовать о сексуальном насилии. Сообщение о наличии сперматозоидов в моче человека (сперматурия), особенно у женщин, является дискуссионным вопросом. Жировые капли и овальные тельца жира могут присутствовать при липидурии, которая имеет различные причины, наиболее значимой из которых является нефротический синдром. Загрязнители из окружающей среды, такие как зерна крахмала, волосы и волокна ткани, могут быть видны, но не фиксируются в результатах анализа.

Интерпретация

Пример эталонных значений для анализа мочи с помощью диагностической палочки: Результат анализа: Кровь – Отрицательный, Лейкоциты – Отрицательный, Нитриты – Отрицательный, Белок – Отрицательный – незначительное количество, pH – 5–7, Удельный вес – 1,003–1,035, Глюкоза – Отрицательный, Кетоны – Отрицательный, Билирубин – Отрицательный, Уробилиноген – <1 мг/дл.

Интерпретация анализа мочи учитывает результаты физического, химического и микроскопического исследований, а также общее состояние пациента. Результаты анализа мочи всегда следует интерпретировать с использованием референсных значений, предоставленных лабораторией, выполнившей исследование, или информации, указанной производителем тест-полоски/устройства. Не все отклонения от нормы свидетельствуют о заболевании, и ложноположительные результаты встречаются часто. По этой причине использование анализа мочи для массового скрининга не рекомендуется, хотя он остается распространенной практикой. Анализ мочи часто используется для диагностики инфекций мочевыводящих путей, однако значимость результатов зависит от общей клинической картины. При наличии симптомов ИМП положительные результаты на нитриты и лейкоцитарную эстеразу указывают на ИМП. При подозрении на ИМП, особенно в сложных случаях или при неоднозначных результатах анализа мочи, может быть выполнено бактериологическое исследование мочи для выявления микроорганизмов (при их наличии), определения количества колоний и проведения теста на чувствительность к антибиотикам. Количество колоний помогает отличить контаминацию от инфекции. Если в моче обнаружено значительное количество бактерий, но нет симптомов ИМП, состояние называется бессимптомной бактериурией. Бессимптомная бактериурия часто встречается у пожилых людей и пациентов с длительно установленным мочевым катетером и в большинстве случаев не требует лечения. Исключение составляют беременные женщины, у которых бактериурия связана с неблагоприятным исходом беременности. Заболевания почек, поражающие клубочки, могут вызывать микроскопическую гематурию, которая в этом случае называется гломерулярной гематурией. Матула стала символом медицинской практики в целом. Врачеватели древности интерпретировали цвет мочи, используя круговые схемы, сопоставляющие цвет с различными заболеваниями. Связь характеристик мочи с болезнями основывалась на теории четырех гуморов. Считалось, что различные области колбы матулы соответствуют различным органам и областям человеческого тела. В XVI веке Парацельс применил принципы алхимии к изучению мочи, полагая, что вещества, полученные путем дистилляции и осаждения мочи, могут предоставить диагностическую информацию. В этом смысле его можно считать предшественником биохимических методов анализа мочи. В конце Средних веков и в эпоху Возрождения злоупотребления уроскопией недобросовестными лицами стали вызывать критику. "Уроманты", не имевшие медицинского образования, утверждали, что могут не только диагностировать заболевания, но и определять беременность, пол будущего ребенка и даже предсказывать будущее по моче. В 1637 году английский врач Томас Брайан опубликовал книгу "Пророк мочи, или Определенные лекции о мочеприемнике", критикуя тех, кто претендовал на диагностику заболеваний с помощью уроскопии без осмотра пациента. В XIX веке наблюдалось увеличение числа химических методов анализа мочи, однако эти методы были трудоемкими и непрактичными; в одной из современных редакционных статей врач жаловался на опасность ношения азотной кислоты (используемой для обнаружения альбумина) в кармане. Начались поиски более удобных методов. Ранний метод, напоминающий тест-полоски для мочи, был разработан французским химиком Фр. Маумене в 1850 году. Он пропитал шерстяную полоску хлоридом олова, добавил каплю мочи и подверг ее воздействию пламени. Если моча содержала глюкозу, шерсть чернела. В 1880-х годах Уильям Пави разработал порошкообразные реагенты для анализа мочи, а Джордж Оливер представил "Уринарные тест-бумаги" для определения альбумина и глюкозы, которые имели коммерческий успех и продавались как в Германии, так и в Великобритании. С 1900 года наблюдалось увеличение числа коммерческих наборов реагентов для анализа мочи. Начиная с 1920-х годов химик Фриц Фейгл разработал высокочувствительные методы точечного тестирования на фильтровальной бумаге, что подготовило почву для современных тест-полосок для мочи. Фейгл также ввел метод определения белка с использованием индикаторной ошибки белка, который до сих пор используется. Этот прорыв привел к созданию дополнительных тест-полосок для других веществ. В мае 2010 года Американское химическое общество признало это изобретение Национальным историческим химическим памятником. В 1957 году компания Miles Laboratories представила тест-полоску для определения белка в моче под названием Albustix, а в 1959 году были выпущены первые мульти-тест полоски. Автоматические считыватели тест-полосок появились на рынке в 1980-х годах.