Lexikon der Medizinischen Laboratoriumsdiagnostik
Autoren
W. G. Guder

Harnstoff

Harnstoff
Synonym(e)
Harnstoff-Stickstoff
Englischer Begriff
urea; BUN (blood urea nitrogen), wie es in USA gebräuchlich ist, bezeichnet den Stickstoffanteil des Harnstoffs
Definition
Harnstoff wurde im Urin entdeckt als Hauptausscheidungsform des Stickstoffs, seine Synthese wurde von Hans Krebs (1900–1981) als Funktion der Leber aufgeklärt.
Struktur
NH2-CO-NH2.
Molmasse
60,06 g.
Synthese – Verteilung – Abbau – Elimination
Harnstoff im Blut wird ausschließlich in der Leber synthetisiert. Pro Tag werden in Abhängigkeit von der Proteinzufuhr mit der Nahrung 0,5–1,5 mmol Harnstoff (30–90 g) gebildet und über glomeruläre Filtration und tubuläre Sekretion im Urin ausgeschieden. Dabei ist die Harnstoffausscheidung von der Wasserdiurese abhängig. Neben der enteralen und systemischen Aminosäurezufuhr bestimmt der pH-Wert des Bluts die Harnstoffsynthese. Bei Azidose wird die Harnstoffsynthese zugunsten der hepatischen Glutaminsynthese reduziert und der Stickstoff als Ammoniak im Urin ausgeschieden. Dies ist die Ursache, warum bei Hunger der Anteil des Harnstoffs an der Stickstoffausscheidung abnimmt und die Ausscheidung von Ammoniak im Urin steigt.
Halbwertszeit
In der Zirkulation 2–3 Minuten.
Funktion – Pathophysiologie
Die Harnstoffsynthese wird weitgehend in der Konzentration des Harnstoffs im Plasma widergespiegelt. Bei starker Einschränkung der Leberfunktion kommt es daher zu einer Verminderung der Harnstoffkonzentration bei normaler renaler Ausscheidung. Umgekehrt ist die häufigste Ursache eines Anstiegs der Harnstoffkonzentration im Blut die Verminderung der glomerulären Filtrationsrate und/oder der Wasserausscheidung im Sammelrohr der Niere.
Angeborene Ursachen der verminderten Harnstoffsynthese sind ein Fehlen eines der Enzyme des Harnstoffzyklus (Mangel an Arginase, Ornithintranscarbamylase, Arginosuccinatsynthetase oder Argininosuccinatlyase) mit erhöhter Ausscheidung von Citrullin und Hyperammoniämie bei Neugeborenen. Dies kann auch bei der transitorischen Hyperammoniämie vorübergehend als Reifestörung des Harnstoffzyklus auftreten. Beim Ornithintranscarbamylasemangel wird als Endprodukt Orotat vermehr im Urin ausgeschieden.
Untersuchungsmaterial – Entnahmebedingungen
Serum oder (Heparin-)Plasma. Die Bestimmung im Urin wird in einer Probe des Sammelurins vorgenommen.
Probenstabilität
Im Blut 1 Tag (danach Anstieg durch Bildung von Ammoniak, der bei der Messung miterfasst wird), im Plasma/Serum 7 Tage bei Raumtemperatur und im Kühlschrank, eingefroren 1 Jahr stabil. Im Urin 2 Tage bei Raumtemperatur stabil, wenn pH <7, bei bakterieller Infektion oder Kontamination Abbau durch bakterielles Wachstum mit Alkalisierung durch Ammoniakbildung.
Präanalytik
Einflussgrößen: Verminderung der Trinkmenge führt zum Anstieg des Harnstoffs ohne Anstieg anderer Marker der glomerulären Filtration. So können auch vermehrte Zufuhr von Stickstoff mit der Nahrung, katabole Zustände (z. B. postoperativ) und Herzinsuffizienz zum Anstieg des Harnstoffs führen, ohne dass die glomeruläre Clearance gestört ist. Infusion von Aminosäuren und starker Anstieg des Ammoniaks(bei fehlender Leerwertbildung in der Analytik, Störfaktor) können ebenfalls zu einem Anstieg der Harnstoffkonzentration führen.
Analytik
Die Analyse erfolgt heute nahezu ausschließlich mit der enzymatischen Ureasemethode und Nachweis des NH4 mit Glutamatdehydrogenase.
Konventionelle Einheit
mg/dL; Urin: g/24 h.
Internationale Einheit
mmol/L; Urin: mmol/24 h.
Umrechnungsfaktor zw. konv. u. int. Einheit
mg/dL × 0,167 = mmol/L.
Referenzbereich – Frauen
3–8 mmol/L (20–50 mg/dL) im Plasma /Serum, 300–550 mmol/24 h (18–33 g/24 h) im Sammelurin.
Referenzbereich – Männer
3–8 mmol/L (20–50 mg/dL) im Plasma /Serum, 300–550 mmol/24 h (18–33 g/24 h) im Sammelurin.
Referenzbereich – Kinder
Von 2–4 mmol/L (14–25 mg/dL) in den ersten Lebensmonaten ansteigend bis zu den Werten Erwachsener ab dem 10. Lebensjahr: 3–8 mmol/L (20–50 mg/dL) im Plasma /Serum, 300–550 mmol/24 h (18–33 g/24 h) im Sammelurin.
Indikation
Im Plasma/Serum wird Harnstoff häufig neben Kreatinin als Marker der Nierenfunktion im Rahmen des Basisprogramms gemessen. Bei Kindern zum Ausschluss einer Synthesestörung des Harnstoffzyklus. Zur Ermittlung einer Stickstoffbilanzierung wird die Harnstoffausscheidung im Sammelurin gemessen.
Interpretation
Eine erhöhte Harnstoffkonzentration wird meist als Ausdruck einer verminderten Nierenfunktion gesehen. Dabei muss berücksichtigt werden, dass Harnstoff unabhängig von der Muskelmasse, dafür aber in Abhängigkeit von der Nahrung, der Leberfunktion und dem Wasserhaushalt ist. Eine Interpretation einer erhöhten Harnstoffkonzentration sollte daher gemeinsam mit der Interpretation des Kreatinins (oder besser Cystatin C) erfolgen. Ursache diskrepanter Harnstoffanstiege bei normalem Kreatinin sind neben geringer Muskelmasse eine verminderte Trinkmenge und eine katabole Stoffwechsellage (auch z. B. durch Glukokortikoidgaben). Auch erhöhte orale oder parenterale Zufuhr von Stickstoff (Aminosäureinfusion) kann Harnstoff unabhängig von der Nierenfunktion erhöhen. Eine Verminderung der Harnstoffkonzentration findet sich neben angeborener Störung des Harnstoffzyklus bei stark eingeschränkter Leberfunktion und bei metabolischer Acidose.
Diagnostische Wertigkeit
Der Harnstoff hat trotz oder wegen seiner eingeschränkten Interpretierbarkeit eine feste Bedeutung bei der Abschätzung der Nierenfunktion, der Stickstoffbilanz und der Leberfunktion.
Literatur
Guder WG (2009) Harnstoff. In: Guder WG, Nolte J (Hrsg) Das Laborbuch für Klinik und Praxis, 2. Aufl. Elsevier/Urban und Fischer, München, S 816–817
Guder W, Häussinger D, Gerok W (1987) Renal and hepatic nitrogen metabolism in systemic acid base regulation. J Clin Chem Clin Biochem 25:457–466PubMed