Кальцій - один із найважливіших макроелементів організму людини, що відіграє критичну роль у багатьох фізіологічних процесах. Близько 99% кальцію міститься в кістках та зубах, формуючи їхню структуру, тоді як решта 1% циркулює в крові та тканинах, забезпечуючи такі процеси як нервова провідність, м'язове скорочення, коагуляція крові та функціонування мембранних каналів. Гомеостаз кальцію підтримується складною регуляторною системою, що включає паратиреоїдний гормон (ПТГ), кальцитонін та вітамін D, які забезпечують баланс між абсорбцією в кишечнику, реабсорбцією в нирках та ремоделюванням кісткової тканини.
Визначення кальцію в сечі є фундаментальним діагностичним інструментом для оцінки його метаболізму та функції нирок. Рівень екскреції з сечею віддзеркалює баланс між абсорбцією в кишечнику та реабсорбцією в ниркових канальцях, що робить цей показник надзвичайно інформативним для діагностики широкого спектру патологічних станів.
Клінічне застосування аналізу на кальцій у сечі охоплює декілька важливих сценаріїв. По-перше, це діагностика гіперкальціурії — стану підвищеної екскреції кальцію, що є головним фактором ризику розвитку нефролітіазу (утворення ниркових каменів). Доведено, що близько 80% ниркових конкрементів містять кальцій, переважно у формі оксалату або фосфату кальцію. Дослідження, проведене Coe та співавторами (2005), продемонструвало, що пацієнти з рецидивуючим нефролітіазом у 50% випадків мають гіперкальціурію. По-друге, аналіз є ключовим для діагностики первинного гіперпаратиреозу, при якому надлишкова секреція ПТГ призводить до посиленої мобілізації кальцію з кісток, гіперкальціємії та, як наслідок, гіперкальціурії. Третім важливим застосуванням є діагностика ниркових тубулопатій, зокрема синдрому Фанконі та ниркового тубулярного ацидозу, при яких порушується реабсорбція елементу в канальцях. Нарешті, моніторинг рівня кальцію в сечі є невід'ємною частиною спостереження за пацієнтами з порушеннями метаболізму кальцію, включаючи остеопороз, саркоїдоз та деякі онкологічні захворювання.
Методологія дослідження
Методологія дослідження кальцію в сечі охоплює комплекс взаємопов'язаних етапів, що забезпечують достовірність та клінічну цінність результатів. Цей процес починається з найбільш критичного преаналітичного етапу — правильного збору та підготовки зразків сечі, від якого безпосередньо залежить точність подальшого аналізу.
Якість аналізу сечі безпосередньо залежить від правильності збору зразків. Існує два основних типи зразків для аналізу: 24-годинна сеча та рандомна порція сечі. Збір 24-годинної сечі вважається "золотим стандартом" для оцінки екскреції кальцію, оскільки він нівелює добові коливання, пов'язані з харчуванням та фізичною активністю. Дослідження Lieske та співавторів (2014) підтвердило, що чутливість діагностики гіперкальціурії при використанні 24-годинного збору сечі на 40% вища порівняно з рандомною пробою.
Процедура збору 24-годинної сечі потребує використання стерильних контейнерів об'ємом 2-3 літри. Важливим аспектом є додавання консервантів, найчастіше соляної кислоти (HCl), що запобігає преципітації кальцію та інших солей. Оптимальним є підтримання pH сечі на рівні 2-3. Зразки мають зберігатися при температурі 4-8°C для мінімізації бактеріального росту та ферментативної деградації.
Помилки на преаналітичному етапі можуть суттєво спотворити результати. Найчастішою проблемою є неповний збір 24-годинної сечі, що за даними Wu (2010) трапляється у 15-30% випадків. Для контролю повноти збору використовують визначення креатиніну, екскреція якого при нормальній функції нирок є відносно сталою (15-25 мг/кг/добу). Інші фактори, що впливають на результати, включають забруднення зразка, вплив медикаментів (тіазидні діуретики знижують екскрецію кальцію, тоді як фуросемід — підвищує) та особливості харчування (високий вміст натрію та білка в дієті збільшує екскрецію кальцію).
Ключові правила збору сечі для аналізу кальцію:
●Використовувати тільки стерильні контейнери належного об’єму
●Дотримуватись режиму зберігання при низькій температурі
●Додавати консервант для стабілізації зразка
●Чітко фіксувати час початку та завершення збору
●Уникати пропусків сечовипускань протягом доби
●Повідомити лабораторію про прийом медикаментів, які впливають на екскрецію кальцію
●Дотримуватись стандартного раціону харчування без екстремальних дієт напередодні аналізу
Основні методи визначення кальцію у сечі
Існує декілька аналітичних методів визначення кальцію у сечі, кожен з яких має свої переваги, недоліки та сфери застосування.
Атомно-абсорбційна спектроскопія (ААС) базується на принципі поглинання світла атомами кальцію. Зразок сечі розпилюється в полум'я, де кальцій переходить в атомарний стан і поглинає світло специфічної довжини хвилі (422,7 нм). Інтенсивність поглинання пропорційна концентрації кальцію. Для цього методу використовується спектрофотометр із лампами з порожнистим катодом. Переваги ААС включають високу точність (коефіцієнт варіації <3%) та специфічність. До недоліків належать тривалий час аналізу (5-10 хвилин на зразок) та відносно висока вартість обладнання.
Мас-спектрометрія з індуктивно-зв'язаною плазмою (ICP-MS) є одним із найсучасніших методів. Принцип полягає в іонізації атомів кальцію в аргоновій плазмі з температурою 6000-10000°K та подальшому аналізі за співвідношенням маса/заряд. Метод ICP-MS забезпечує надзвичайно високу чутливість (межа детекції до 0,1 мкг/л) та можливість одночасного визначення багатьох елементів. Основним недоліком є висока вартість лабораторного обладнання та складність обслуговування, що обмежує його використання переважно референтними лабораторіями.
Колориметричні методи, особливо із застосуванням о-крезолфталеїнового комплексону, є найпоширенішими в клінічній практиці. Принцип методу базується на утворенні забарвленого комплексу між кальцієм та специфічним барвником у лужному середовищі. Інтенсивність забарвлення, що вимірюється спектрофотометрично при 570-580 нм, пропорційна концентрації кальцію. Метод автоматизований і широко використовується в біохімічних аналізаторах). Перевагами є швидкість (30-60 секунд на аналіз), доступність та відносно низька вартість. Недоліком може бути інтерференція з іншими двовалентними катіонами, хоча сучасні реагенти містять маскуючі агенти для мінімізації цього ефекту.
Іон-селективні електроди (ISE) представляють альтернативний підхід, що базується на вимірюванні електрохімічного потенціалу мембрани, селективної до іонів кальцію. Ці електроди часто інтегровані в портативні аналізатори електролітів, що дозволяє проводити визначення безпосередньо в місці надання медичної допомоги. Переваги включають швидкість аналізу (менше 1 хвилини) та простоту використання. Основним недоліком є можлива інтерференція з іншими іонами та менша точність порівняно з референтними методами.
Автоматизація в лабораторії
Сучасні лабораторії широко використовують автоматичні аналізатори для визначення кальцію у сечі. Ці системи інтегрують преаналітичний етап (розведення, додавання реагентів), аналітичний етап (вимірювання) та постаналітичний етап (обчислення результатів, контроль якості). Автоматизація підвищує продуктивність, знижує ризик помилок та забезпечує стандартизацію процесу. Прикладами такої системи є HTI CL-500. Впровадження лабораторних інформаційних систем (ЛІС) додатково оптимізує робочий процес та забезпечує інтеграцію результатів аналізу в електронні медичні карти пацієнтів.
Калібрування та контроль якості
Точність визначення кальцію у сечі критично залежить від належного калібрування та контролю якості. Для калібрування використовуються сертифіковані стандартні розчини кальцію з відомою концентрацією. Ці калібратори простежуються до референтних матеріалів Національного інституту стандартів і технологій (NIST) або інших міжнародних стандартів. Рекомендується проводити калібрування при зміні партії реагентів або згідно з регламентом виробника.
Внутрішній контроль якості передбачає щоденне вимірювання контрольних зразків з нормальним та патологічним рівнем кальцію. Результати контролів оцінюються за правилами Вестгарда, що дозволяє виявляти систематичні та випадкові помилки. Додатково, лабораторії можуть брати участь у зовнішніх програмах оцінки якості, таких як EQAS (External Quality Assessment Scheme), що забезпечує міжлабораторне порівняння та відповідність міжнародним стандартам.
Інтерпретація результатів
Інтерпретація результатів визначення кальцію у сечі вимагає врахування багатьох факторів, включаючи тип зразка, метод аналізу, вік та стать пацієнта, а також клінічний контекст.
Нормативні значення в 24-годинній сечі представлені в таблиці:
Категорія
Норма екскреції кальцію
Чоловіки
2.5-7.5 ммоль/добу (100-300 мг/добу)
Жінки
2.5-6.2 ммоль/добу (100-250 мг/добу)
Діти
0.1-0.15 ммоль/кг/добу (4-6 мг/кг/добу)
Вагітні
2.0-9.0 ммоль/добу (80-360 мг/добу)
Визначення кальцію в сечі має широке клінічне призначення:
- Ідентифікація гіперкальціурії — збільшення екскреції кальцію понад 7.5 ммоль/добу (300 мг/добу) для чоловіків або 6.2 ммоль/добу (250 мг/добу) для жінок.
- Диференційна діагностика типів гіперкальціурії:
○Абсорбтивна гіперкальціурія (підвищена абсорбція в кишечнику)
○Резорбтивна гіперкальціурія (підвищена резорбція з кісток)
○Ниркова гіперкальціурія (порушення реабсорбції кальцію в ниркових канальцях)
- Оцінка ризику утворення ниркових каменів та моніторинг ефективності профілактичних заходів.
- Діагностика патологій паращитоподібних залоз (первинний та вторинний гіперпаратиреоз).
- Визначення ефективності лікування остеопорозу та інших метаболічних захворювань кісток.
Численні фактори впливають на екскрецію кальцію з сечею. Дієта з високим вмістом натрію збільшує екскрецію через конкуренцію за реабсорбцію в ниркових канальцях. Дослідження Nouvenne та співавторів (2010) показало, що зниження споживання натрію на 100 ммоль/добу зменшує екскрецію кальцію на 1.2 ммоль/добу. Високобілкова дієта також підвищує екскрецію кальцію через збільшення кислотного навантаження. Окремі медикаменти значно впливають на метаболізм показника: тіазидні діуретики знижують екскрецію, тоді як петльові діуретики та глюкокортикоїди її підвищують. Особливо важливо враховувати фізіологічне підвищення екскреції кальцію під час вагітності, пов'язане зі збільшенням швидкості клубочкової фільтрації та змінами гормонального фону.
Висновки
Визначення кальцію в сечі є фундаментальним діагностичним інструментом у нефрології, ендокринології та метаболічній медицині. Сучасні методи аналізу, від класичних колориметричних до високотехнологічних мас-спектрометричних, забезпечують широкий спектр можливостей для клінічних лабораторій різного рівня.
Точність та клінічна релевантність результатів безпосередньо залежать від дотримання преаналітичних вимог, зокрема, правильності збору 24-годинної сечі. Інтеграція автоматизованих систем аналізу та комплексних програм контролю якості суттєво підвищує надійність результатів.
Інтерпретація рівня показника в сечі вимагає врахування численних фізіологічних, дієтичних та медикаментозних факторів, що підкреслює необхідність тісної співпраці між клініцистами та лабораторними спеціалістами. Стандартизація процесів та впровадження нових аналітичних технологій залишаються ключовими напрямками розвитку, що сприятимуть подальшому підвищенню діагностичної цінності цього дослідження.
