Kreatinin

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Strukturformel
Struktur von Kreatinin
Allgemeines
Name Kreatinin
Andere Namen
  • 2-Imino-1-methylimidazolidin-4-on
  • 2-Imino-1-methyl-1,5-dihydro-4H-imidazol-4-on
  • 2-Imino-N-methylhydantoin
  • 1-METHYLHYDANTOIN-2-IMIDE (INCI)[1]
Summenformel C4H7N3O
Kurzbeschreibung

weißer Feststoff[2]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 60-27-5
EG-Nummer 200-466-7
ECHA-InfoCard 100.000.424
PubChem 26009888
ChemSpider 21640982
DrugBank DB11846
Eigenschaften
Molare Masse 113,12 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Schmelzpunkt

305 °C (Zersetzung)[2]

Löslichkeit
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [2]
keine GHS-Piktogramme
H- und P-Sätze H: keine H-Sätze
P: keine P-Sätze [2]
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0

−238,5 kJ/mol[4]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Kreatinin – in der internationalisierten Schreibweise Creatinin – ist ein Stoffwechselprodukt. Es bildet sich als stark basisches Amid (Lactam) aus der Säure Kreatin in wässriger Lösung und im Muskelgewebe irreversibel. Im Körper ist es ein harnpflichtiges Stoffwechselprodukt, muss also über die Nieren und den Urin ausgeschieden werden. Das schrieben schon 1856 Carl Ludwig in seinem Lehrbuch und 1866 auch der Brockhaus.[5]

Kreatinin als Stoffwechselparameter

Kreatinin ist ein wichtiger Nierenretentionsparameter in der Labormedizin. Es wird mit dem Urin mit einer relativ konstanten Rate von 1,0 bis 1,5 g pro 24 h ausgeschieden, größtenteils glomerulär, bei hohen Plasmawerten (von Serumkreatinin) teilweise auch aktiv tubulär. Die Ausscheidungsrate ist jedoch eine individuelle Konstante, die insbesondere von der Muskelmasse und vom Alter abhängig und somit medizinisch eher zur Verlaufskontrolle geeignet ist. Typische Werte für die Ausscheidungsrate sind 21 bis 27 mg/kg in 24 h für ein Alter zwischen 20 und 30 Jahren, 6 bis 13 mg/kg in 24 h für ein Alter von über 90 Jahren.[6]

Zahlreiche im Urin bestimmte Parameter werden auf die ausgeschiedene Kreatininmenge bezogen. Dieser Kreatininbezug eignet sich aber nicht für alle Stoffe.

Filtrative Nierenfunktion

Der Blutplasmaspiegel liegt bei zirka 0,7 mg/100 ml (50 bis 120 μmol/l), hängt aber auch von Faktoren wie Muskelmasse, körperlicher Aktivität, Lebensalter, Geschlecht und Nierenfunktion ab. Wichtig zur Beurteilung der Nierenfunktion ist, dass der Kreatininwert erst bei einer Einschränkung der glomerulären Filtrationsrate (GFR) von über 50 % deutlich ansteigt beziehungsweise erst dann signifikant wird. Damit schließt ein „normaler“ Kreatininwert eine beginnende Niereninsuffizienz nicht aus. Einen so genannten kreatininblinden Bereich gibt es jedoch nicht.

In der Labormedizin bestimmt man die Kreatinin-Clearance, d. h. die Kreatininausscheidung über die Nieren (renale Clearance). Damit erhält man einen zuverlässigeren Parameter zur Einschätzung der Nierenfunktion als den bloßen Plasmaspiegel von Kreatinin. Die Kreatinin-Clearance ist dasjenige Plasmavolumen, welches pro Zeiteinheit von Kreatinin befreit wird; sie ist näherungsweise mit der GFR identisch. Kreatinin wird tubulär nicht rückresorbiert, das heißt, praktisch jedes filtrierte Molekül erscheint letztlich im Harn.[7] Da die Plasmakonzentration von Kreatinin nicht konstant ist (s. o.), wird neben dem 24-Stunden-Sammelurin auch eine venöse Blutprobe benötigt, um die glomeruläre Clearance von Kreatinin bestimmen zu können.

Die Annahme, dass Kreatinin tubulär nicht rückresorbiert wird, gilt nur für ausreichend hydrierte Personen. Bei jedem absoluten oder relativen Flüssigkeitsmangel im Sinne einer Exsikkose vergrößern die Tubuli kompensatorisch die Rückresorptionsquote des Primärharns (=GFR) mit allen darin gelösten Stoffen bis hin zur Oligurie oder Anurie. Das gilt auch für Kreatinin. Außerdem steht bei der Anurie kein Sammelurin für eine Analyse zur Verfügung. Bei der Oligoanurie kann die GFR valide also mit keinem Verfahren bestimmt werden; die einzige Ausnahme ist Cystatin C. Cystatin C wird bei jeder Dehydrierung und bei jeder Herzinsuffizienz zwar ebenfalls vermehrt tubulär rückresorbiert, dann aber noch in den Tubuli vollständig zerstört, erscheint also nicht mehr im Blut. Es gibt zahlreiche GFR-Schätzformeln, die nach dem Plasmaspiegel von Cystatin C fragen; die einfachste lautet GFR = 80/Cys.[8]

Eine einfachere, aber ungenauere Abschätzung der GFR ist durch die alleinige Bestimmung der Plasmakreatininkonzentration gegeben. Dabei macht man sich eine nichtlineare Beziehung zwischen GFR und der Konzentration im Blutplasma zunutze. Sowohl in die Formel von Donald William Cockcroft und Matthew Henry Gault aus dem Jahre 1975 (Cockcroft-Gault-Formel)[9][10] als auch in die aktuelleren von Mawer, Björnsson, Hull und Martin[11] gehen des Weiteren noch Geschlecht, Alter und Körpergewicht ein. Die 1999 von der Modification of Diet in Renal Disease Study Group (MDRD) entwickelte Formel[12][13][14] verzichtet auf eine Einbeziehung des Körpergewichts, fragt aber nach der Hautfarbe mit Bezug zur Körperoberfläche. Bei Kindern sind die Schwartz-Formel[15] oder die Counahan-Barratt-Formel[16][14] zur Berechnung der GFR geeignet.[17]

Alle kreatininbasierten GFR-Schätzformeln liefern bei sehr großen und sehr kleinen Plasmakreatininspiegeln falsche Ergebnisse. Der Kreatininspiegel ist abhängig von der Muskelaktivität und vom Blutvolumen. Beispielsweise führen eine Rhabdomyolyse oder Leistungssport zu sehr großen und andererseits eine hohe Querschnittslähmung mit Hyperhydratation zu sehr kleinen Plasmakreatininspiegeln. Irrtümlich werden dann eine Nierenkrankheit oder im Gegenteil eine überdurchschnittliche Nierengesundheit vorgetäuscht. Auch Arzneimittel können den Kreatininspiegel beeinflussen, so wird dieser beispielsweise durch Opiate und Diuretika erhöht.

Kreatinin-Ausscheidung

Die Ausscheidung von Kreatinin findet über die Niere statt. Ein Maß für die Ausscheidung über die Niere (lateinisch ren) ist die renale Clearance. Bei der Bestimmung mittels Sammelurin wird die Kreatinin-Clearance wie folgt berechnet:

mit

: Kreatinin-Clearance in ml/min
: Urin-Kreatinin in mg/dl
: Harnvolumen in ml
: Serum-Kreatinin in mg/dl
Zeit: Sammelzeit, meist in Minuten angegeben.

Die Cockcroft-Gault-Formel[9] ermöglicht eine Abschätzung auf Basis des Serumkreatinins nur bei Erwachsenen und eignet sich für die Verfolgung einer veränderten glomerulären Filtration unter Pharmakotherapie:[14]

mit

, : siehe oben
Alter: Alter in Jahren
Gewicht: Körpergewicht in kg.

Weitere an spezifische Bedingungen geknüpfte Algorithmen sind in Umlauf.[14] In folgenden Fällen kann die Kreatinin-Clearance erniedrigt sein:

  • Nierenerkrankungen
  • Nierenschäden durch Flüssigkeitsverluste (Durchfall, Erbrechen, Dürsten, Schock)
  • Exzessive Fleischzufuhr
  • Längere körperliche Arbeit vor der Blutabnahme

Und in diesen zu hoch:

Bestimmung

Zur Serumgewinnung wird die entnommenen Blutprobe zentrifugiert, dann gibt es zwei Möglichkeiten zur Kreatininbestimmung:

(1) Das Serumkreatinin kann dann mittels eines kinetischen Farbtests nach der Jaffé-Methode bestimmt werden: Die Jaffé-Methode beruht auf einer gepufferten kinetischen Reaktion ohne Deproteinisierung. In alkalischer Lösung reagiert Kreatinin mit Pikrat und bildet einen gelbroten Komplex.[18] Die Färbung führt zu einer Extinktionszunahme bei 512 nm und ist direkt proportional zur Kreatinin-Konzentration in der Probe. Serum- und Plasmaproben enthalten u. a. Proteine, die bei der Jaffé-Methode unspezifisch mitreagieren. Zur Korrektur der unspezifischen Färbung werden deshalb von den ermittelten Werten jeweils 0,3 mg/dl (26,5 μmol/l) abgezogen.

(2) Zur genaueren enzymatischen Bestimmung der Serumkreatinin-Konzentration stehen zwei verschiedene Enzyme zur Verfügung: Die Kreatininase (= Kreatinin-Amidohydrolase, EC 3.5.2.10) oder die Kreatinin-Deaminase (Kreatinin-Iminohydrolase, EC 3.5.4.21) können genutzt werden.[19]

Quantifizierung

Die Bestimmung des Kreatiningehaltes in Lebensmitteln mit Muskelfleischanteil kann photometrisch erfolgen. Dazu wird die Probe zunächst sauer aufgearbeitet, um vorhandenes Kreatin in Kreatinin zu cyclisieren. Die dabei in Nebenreaktionen entstehenden Maillard-Produkte (z. B. Hydroxymethylfurfural) stören die photometrische Bestimmung und werden daher mittels Säulenchromatographie und Etherextraktion abgetrennt. Anschließend wird das Kreatinin mit Pikrinsäure in alkalischem Milieu umgesetzt, wobei ein Meisenheimer-Komplex entsteht, der photometrisch bestimmt werden kann.[20]

Cyclization of Creatine.svg
Reaction of Creatinine with Picric Acid.svg

Einzelnachweise

  1. ↑ Eintrag zu 1-METHYLHYDANTOIN-2-IMIDE in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 4. März 2020.
  2. ↑ a b c d e Datenblatt Kreatinin bei Merck, abgerufen am 19. Januar 2011.
  3. ↑ a b Eintrag zu Kreatinin. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 11. November 2014.
  4. ↑ David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-26.
  5. ↑ Allgemeine deutsche Real-Encyklopädie für die gebildeten Stände – Conversations-Lexikon, 11. Auflage, 7. Band, F. A. Brockhaus-Verlag, Leipzig 1866, S. 675.
  6. ↑ J. P. Kampmann, J. M. Hansen: Glomerular filtration rate and creatinine clearance. In: British journal of clinical pharmacology. Band 12, Nummer 1, Juli 1981, S. 7–14, PMID 6788057, PMC 1401744 (freier Volltext).
  7. ↑ Deswegen zählt Kreatinin zu den so genannten Nichtschwellensubstanzen. Quelle: Franz Volhard: Die doppelseitigen hämatogenen Nierenerkrankungen. In: Gustav von Bergmann, Rudolf Staehelin (Hrsg.): Handbuch der inneren Medizin. 2. Auflage. Verlag von Julius Springer, Berlin / Heidelberg 1931, Band 6, 1. Teil, S. 5. (unbestätigter Kommentar: Dort wurde vergessen, dass bei der kompensatorischen Oligurie oder Anurie alle filtrierten Substanzen ganz oder teilweise tubulär rückresorbiert werden und nicht im Harn erscheinen.).
  8. ↑ Willibald Pschyrembel: Klinisches Wörterbuch, 267. Auflage. De Gruyter, Berlin / Boston 2017, ISBN 978-3-11-049497-6, S. 343.; analog: 268. Auflage. De Gruyter, Berlin / Boston 2020, ISBN 978-3-11-068325-7, S. 315.
  9. ↑ a b Donald William Cockcroft, Matthew Henry Gault: Prediction of creatinine clearance from serum creatinine. In: Nephron. Band 16, Nummer 1, 1976, S. 31–41, PMID 1244564. (Übersichtsartikel: PDF-Datei)
  10. ↑ Matthew Henry Gault, Donald William Cockcroft: Letter: Creatinine clearance and age. In: The Lancet. Band 2, Nummer 7935, September 1975, S. 612–613, PMID 51444.
  11. ↑ Hyung L. Kim, Satyan K. Shah, Wei Tan, Sergey A. Shikanov, Kevin C. Zorn, Arieh L. Shalhav, Gregory E. Wilding: Estimation and prediction of renal function in patients with renal tumor. In: The Journal of Urology. 181, 2009, S. 2451–2460. doi:10.1016/j.juro.2009.01.112. PMID 19371883.
  12. ↑ Stevens LA, Zhang Y, Schmid CH: Evaluating the performance of equations for estimating glomerular filtration rate. J. Nephrol 2008 Nr.21 S. 797–80
  13. ↑ Andrew Simon Levey, J. P. Bosch u. a.: A more accurate method to estimate glomerular filtration rate from serum creatinine: a new prediction equation. Modification of Diet in Renal Disease Study Group. In: Annals of internal medicine. Band 130, Nummer 6, März 1999, S. 461–470, PMID 10075613.
  14. ↑ a b c d Christian Thomas, Lothar Thomas: Renal failure - Measuring the glomerular filtration rate, Deutsches Ärzteblatt International 2009, Jahrgang 106, Nummer 51–52: S. 849–854 DOI: 10.3238/arztebl.2009.0849.
  15. ↑ George J. Schwartz, Alvaro Muñoz, Michael F. Schneider, Robert H. Mak, Frederick Kaskel, Bradley A. Warady, Susan L. Furth: New equations to estimate GFR in children with CKD. In: Journal of the American Society of Nephrology. Band 20, Nummer 3, März 2009, S. 629–637, doi:10.1681/ASN.2008030287. PMID 19158356. PMC 2653687 (freier Volltext).
  16. ↑ National Kidney Disease Education Program: Health Professionals: Chronic kidney disease overview. http://nkdep.nih.gov/professionals/chronic_kidney_disease. htm (last accessed August 2006)
  17. ↑ Walter E. Haefeli: Arzneimitteltherapie bei Niereninsuffizienz. (PDF; 2,8 MB) Universität Heidelberg, abgerufen am 6. August 2012
  18. ↑ A. Foster-Swanson, M. Swartzentruber, P. Roberts, R. Feld, M. Johnson, S. Wong et al. : Reference interval studies of the rate-blanked creatinine/Jaffe method on BM/Hitachi systems in six US laboratories. [Abstract]. Clin. Chem. 1994 Nr. 40 S. 1057.
  19. ↑ Kreatinin-Bestimmung, enzymatisch versus Jaffé (PDF) Fachinformation LaborDiagnostik Karlsruhe, abgerufen 29. April 2022
  20. ↑ R. Matissek, G. Steiner, M. Fischer: Lebensmittelanalytik. 5., vollständig überarbeitete Auflage. Springer Spektrum, Berlin / Heidelberg 2014, ISBN 978-3-642-34828-0, S. 387–390.

Weblinks

Wikibooks: Biochemie und Pathobiochemie: Arginin-Stoffwechsel – Lern- und Lehrmaterialien
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