Glomeruläre Filtrationsrate

Die meisten Stoffe, die im Harn erscheinen, werden im Tubulussystem teilweise rückresorbiert oder aber in das Tubuluslumen hinein sezerniert. Dadurch unterscheidet sich der Stoffmengenstrom (Stoffmenge pro Zeit) der Ausscheidung über den Harn ${\displaystyle {\dot {n}}_{\text{H}}}$ vom Stoffmengenstrom über den glomerulären Filter ${\displaystyle {\dot {n}}_{\text{g}}}$. Der Anteil der ausgeschiedenen an der filtrierten Stoffmenge für einen gegebenen Stoff heißt fraktionelle Ausscheidung:

${\displaystyle f={\frac {{\dot {n}}_{\text{H}}}{{\dot {n}}_{\text{g}}}}}$

Die fraktionelle Ausscheidung kann minimal 0 (vollständige Rückresorption, Beispiel Glucose) und maximal etwa 5 sein (ausgeprägte Sekretion, sodass das gesamte die Niere durchströmende Plasma geklärt wird, Beispiel PAH).

Der Stoffmengenstrom der Ausscheidung lässt sich ermitteln, indem der Volumenstrom (Harnvolumen pro Zeit) mit der Konzentration des betrachteten Stoffes im Harn multipliziert wird:

${\displaystyle {\dot {n}}_{\text{H}}=c_{\text{H}}\cdot {\dot {V}}_{\text{H}}}$

Damit lässt sich der Stoffmengenstrom über den glomerulären Filter ausdrücken als:

${\displaystyle {\dot {n}}_{\text{g}}={\frac {c_{\text{H}}}{f}}\cdot {\dot {V}}_{\text{H}}}$

Auch der Stoffmengenstrom über den glomerulären Filter kann als Produkt von Konzentration und Volumenstrom, hier des Primärharns, ausgedrückt werden. Wenn der betrachtete Stoff frei filtriert wird, ist die Konzentration im Primärharn gleich der Konzentration im Plasma:

${\displaystyle {\dot {n}}_{\text{g}}=c_{\text{P}}\cdot {\dot {V}}_{\text{g}}}$

Der Volumenstrom über den glomerulären Filter ist nichts anderes als die glomeruläre Filtrationsrate. Somit ergibt sich die Formel:

${\displaystyle {\dot {V}}_{\text{g}}={\frac {c_{\text{H}}}{f\cdot c_{\text{P}}}}\cdot {\dot {V}}_{\text{H}}}$

Clearance bezeichnet das fiktive Plasmavolumen, das pro Zeitspanne von einer bestimmten Substanz befreit wird. Den Begriff schufen 1928 Eggert Möller,[12] John F. McIntosh und Donald Dexter van Slyke für die Ausscheidung von Harnstoff.[13][14][15] Die Gleichung der Clearance lautet

${\displaystyle C={\frac {c_{\text{H}}}{c_{\text{P}}}}\cdot {\dot {V}}_{\text{H}}}$,

sie ergibt sich analog zu obiger Herleitung aus der Umrechnung des Stoffmengenstroms der Ausscheidung in einen Plasmavolumenstrom. Zwischen Clearance und glomerulärer Filtrationsrate besteht der Zusammenhang

${\displaystyle C=f\cdot {\dot {V}}_{\text{g}}}$.

Die Bestimmung der Clearance eines Stoffes ist problemlos möglich, da sie anders als die Bestimmung der GFR keine Kenntnis der fraktionellen Ausscheidung verlangt. Allerdings gibt es Stoffe, die frei filtriert und weder resorbiert noch sezerniert werden, sodass die fraktionelle Ausscheidung 1 ist und die Clearance mit der GFR gleichgesetzt werden kann.

Da die Wasserkonzentration im Harn praktisch der Wasserkonzentration im Plasma entspricht, ist die Wasser-Clearance gleich dem Harnstrom:

${\displaystyle C_{\text{W}}={\dot {V}}_{\text{H}}}$

Die Clearance aller osmotisch aktiven Teilchen heißt osmotische Clearance und lässt sich nach der gewöhnlichen Formel aus dem Harnstrom und den osmotischen Konzentrationen von Harn und Plasma berechnen:

${\displaystyle C_{\text{osm}}={\frac {c_{\text{osm H}}}{c_{\text{osm P}}}}\cdot {\dot {V}}_{\text{H}}}$

Wasser, das aus dem Harn weggedacht werden kann, sodass dieser die osmotische Konzentration des Plasmas annimmt, heißt freies Wasser; Wasser, das hinzugedacht werden muss, gilt hierbei als negatives freies Wasser. Die Clearance des freien Wassers ergibt sich, wenn man von der Wasser-Clearance die osmotische Clearance abzieht:

${\displaystyle C_{\text{fW}}=C_{\text{W}}-C_{\text{osm}}={\dot {V}}_{\text{H}}-{\frac {c_{\text{osm H}}}{c_{\text{osm P}}}}\cdot {\dot {V}}_{\text{H}}=\left(1-{\frac {c_{\text{osm H}}}{c_{\text{osm P}}}}\right)\cdot {\dot {V}}_{\text{H}}}$

Die Clearance des freien Wassers ist eine klinisch bedeutsame Größe bei der Beurteilung, ob ein Patient in der Lage ist, osmotische Störungen durch die körpereigenen Regulationsmechanismen selbstständig auszugleichen. Die physiologische Reaktion auf Hypoosmolarität ist eine positive Clearance von freiem Wasser. Bei Hyperosmolarität sollte dagegen durch die Wirkung des antidiuretischen Hormons Wasser zurückgehalten werden, sodass konzentrierter Harn entsteht, woraus sich rechnerisch eine negative Clearance von freiem Wasser ergibt.

Da das Gefäßbett der Niere vulnerabel gegen Störungen (z. B. durch Blutdruckschwankungen) ist, besitzt die Niere zwei wirksame Mechanismen, um die Glomeruläre Filtrationsrate und den renalen Blutfluss in engen Grenzen konstant zu halten: den tubuloglomerulären Feedback und die myogene Reaktion der afferenten Arteriolen (siehe Glomerulärer Feedback)[16].

Da Harnstrom und Harnkreatininkonzentration (per 24-h-Sammelurin) sowie die Plasmakreatininkonzentration (per Blutabnahme) im klinischen Setting bestimmt werden können, lässt sich nach obiger Formel aus den Messwerten die Kreatinin-Clearance (engl. creatinine clearance, CrCl) errechnen:

${\displaystyle C_{\text{Kreatinin}}={\frac {[{\text{Kreatinin}}]_{\text{Harn}}}{[{\text{Kreatinin}}]_{\text{Plasma}}}}\cdot {\dot {V}}_{\text{Harn}}}$

Die berechnete Clearance repräsentiert die GFR im Regelfall gut. Sie kann auf die Körperoberfläche normiert werden, damit der Vergleich mit Normalwerten für eine Körperoberfläche von 1,73 m² möglich wird. Die Normierung erfolgt nach der Formel C × 1,73 m²/KOF.[23][24][25] Wenn das Labor Körpergröße und Körpergewicht (zur Bestimmung der Körperoberfläche des Patienten) nicht kennt, „wird die Referenzkörperoberfläche [1,73 m²] bei der Berechnung verwendet.“[26]

Die Methode unterliegt folgenden Einschränkungen:

• Fehler beim Sammeln des Urins (beeinträchtigen die Güte der Clearance-Bestimmung): Die Bestimmung der Kreatinin-Clearance setzt ein exaktes Sammeln des Urins über 24 Stunden voraus. Zu Beginn der Sammelperiode muss die Harnblase vollständig entleert werden. Während der Sammelperiode muss der Urin vollständig gesammelt werden. Am Ende der Sammelperiode nach exakt 24 Stunden muss die Blase vollständig in das Urin-Sammelgefäß entleert werden. Da das korrekte Sammeln eines 24-h-Sammelurins aufwändig und fehleranfällig ist, wird die Kreatinin-Clearance im klinischen Alltag nur noch selten bestimmt.
• Tubuläre Kreatinin-Sekretion (nimmt der Gleichsetzung mit der GFR ihre Berechtigung): Bei normaler oder gering eingeschränkter Nierenfunktion ist der Anteil des tubulär sezernierten Kreatinins gegenüber der glomerulär filtrierten Menge gering und kann vernachlässigt werden. Bei schwerer Nierenfunktionseinschränkung kann der tubulär sezernierte Anteil über 50 % der ausgeschiedenen Kreatinin-Menge betragen, die glomeruläre Filtrationsrate wird dadurch unter Umständen erheblich überschätzt. Liegt die glomeruläre Filtrationsrate unter 30 ml/min, sollte daher zusätzlich die Harnstoff-Clearance bestimmt werden. Harnstoff wird im Gegensatz zu Kreatinin tubulär rückresorbiert, die Harnstoff-Clearance unterschätzt daher die glomeruläre Filtrationsrate. Bildet man den Mittelwert zwischen Kreatinin- und Harnstoff-Clearance, heben sich die Fehler beider Messungen in Näherung auf.

Wird die Kreatinin-Clearance mit der GFR gleichgesetzt, kann sie auch zur Berechnung der fraktionellen Ausscheidung eines Stoffes S genutzt werden (Clearance von S durch Clearance von Kreatinin). Dabei kürzt sich der Harnstrom heraus, sodass kein 24-h-Urin nötig ist, sondern eine einzelne Urinprobe (zur Messung der Konzentrationen) genügt.

${\displaystyle f_{\text{S}}={\frac {[{\text{S}}]_{\text{Harn}}\cdot [{\text{Kreatinin}}]_{\text{Plasma}}}{[{\text{S}}]_{\text{Plasma}}\cdot [{\text{Kreatinin}}]_{\text{Harn}}}}}$

Wie oben festgestellt lässt sich die GFR durch den Quotienten von Bildungsrate und Plasmakonzentration des Kreatinins annähern. Aufgrund unterschiedlicher Bildungsraten entspricht ein Serum-Kreatinin von 1,3 mg/dl bei einem 20-jährigen Mann einer glomerulären Filtrationsrate von 75 ml/min, bei einer 80-jährigen Frau dagegen einer glomerulären Filtrationsrate von 50 ml/min. Die Bildungsrate hängt von der Muskelmasse ab. Wenn es also gelingt, die Bildungsrate aus dem Körperbau des Patienten abzuschätzen, kann auf das aufwändige Urinsammeln verzichtet werden. Näherungsformeln, die auf diesen Überlegungen beruhen, berücksichtigen neben der gemessenen Kreatininkonzentration leicht zugängliche Werte wie Alter, Geschlecht oder Hautfarbe. Solche geschätzten Filtrationsraten werden als eGFR (estimated GFR) ausgewiesen. Als Hilfsmittel sind verschiedene Online-Nierenfunktionsrechner verfügbar (siehe Weblinks).

Diese Formel wurde 2009 veröffentlicht und berücksichtigt die Einflussgrößen Alter, Hautfarbe, Geschlecht und Kreatininbereiche. Diese Formel wurde 2012 nochmals überarbeitet. Wurde bislang die MDRD-Formel zur Berechnung der GFR herangezogen, zeigen neue Daten, dass die sogenannte CKD-EPI-Formel, insbesondere im Grenzbereich von gesunder Funktion und beginnender Niereninsuffizienz, noch zuverlässiger ist.

CKD-EPI nutzt die gleichen Parameter wie die MDRD-Formel, schätzt die GFR jedoch in höheren GFR-Bereichen besser, da unterschiedliche Kreatininbereiche berücksichtigt werden und außerdem hinsichtlich des Serum-Kreatinin hinsichtlich Frauen (< / > 0,7 mg/dl) und Männern (< / > 0,9 mg/dl) differenziert wird. In den Stadien 3 bis 5 besteht jedoch kein wesentlicher Unterschied.

Bei allen Angaben der GFR sollte generell die Berechnungsmethode vom Labor angegeben werden, ebenso ein Hinweis auf die Normierung („Üblicherweise wird die GFR auf eine Standardkörperoberfläche von 1,73 m² umgerechnet.“[27]).[28]

Die von Andrew Simon Levey et al.[29] entwickelte CKD-EPI-Formel lautet:

${\displaystyle {\text{eGFR}}=141\times \min({\text{SK}}/k,1)^{a}\times \max({\text{SK}}/k,1)^{-1{,}209}\times 0{,}993^{\text{Alter}}\times [1{,}018{\text{ falls weiblich}}]\times [1{,}159{\text{ falls schwarz}}]}$

bzw. aufgegliedert nach Geschlecht, Hautfarbe und Kreatininberechnung:

${\displaystyle {\text{eGFR}}=166\times ({\text{SK}}/0{,}7)^{-0{,}329}\times 0{,}993^{\text{Alter}}\quad ({\text{weiblich, schwarz, SK}}\leq 0{,}7)}$

${\displaystyle {\text{eGFR}}=166\times ({\text{SK}}/0{,}7)^{-1{,}209}\times 0{,}993^{\text{Alter}}\quad ({\text{weiblich, schwarz, SK}}>0{,}7)}$

${\displaystyle {\text{eGFR}}=163\times ({\text{SK}}/0{,}9)^{-0{,}411}\times 0{,}993^{\text{Alter}}\quad ({\text{männlich, schwarz, SK}}\leq 0{,}9)}$

${\displaystyle {\text{eGFR}}=163\times ({\text{SK}}/0{,}9)^{-1{,}209}\times 0{,}993^{\text{Alter}}\quad ({\text{männlich, schwarz, SK}}>0{,}9)}$

${\displaystyle {\text{eGFR}}=144\times ({\text{SK}}/0{,}7)^{-0{,}329}\times 0{,}993^{\text{Alter}}\quad ({\text{weiblich, nicht schwarz, SK}}\leq 0{,}7)}$

${\displaystyle {\text{eGFR}}=144\times ({\text{SK}}/0{,}7)^{-1{,}209}\times 0{,}993^{\text{Alter}}\quad ({\text{weiblich, nicht schwarz, SK}}>0{,}7)}$

${\displaystyle {\text{eGFR}}=141\times ({\text{SK}}/0{,}9)^{-0{,}411}\times 0{,}993^{\text{Alter}}\quad ({\text{männlich, nicht schwarz, SK}}\leq 0{,}9)}$

${\displaystyle {\text{eGFR}}=141\times ({\text{SK}}/0{,}9)^{-1{,}209}\times 0{,}993^{\text{Alter}}\quad ({\text{männlich, nicht schwarz, SK}}>0{,}9)}$

mit

• eGFR: geschätzte glomeruläre Filtrationsrate adjustiert für eine Standardkörperoberfläche von 1,73 m², Einheit: ml/min pro 1,73 m²
• SK: Serum-Kreatinin in mg/dl (IDMS-kalibriert)
• ${\displaystyle k}$: 0,7 (weiblich), 0,9 (männlich)
• ${\displaystyle a}$: −0,329 (weiblich), −0,411 (männlich)

Die Cockcroft-Gault-Formel (kurz auch Formel nach Cockcroft) wurde 1973 von Donald William Cockcroft und Matthew Henry Gault zur Abschätzung der Kreatinin-Clearance entwickelt.[30] Zu Grunde lagen die Daten von 249 Männern mit einer Kreatinin-Clearance zwischen 30 und 130 ml/min.

${\displaystyle C_{\text{Kreatinin}}={\frac {140-{\text{Alter}}}{72\times {\text{SK}}}}\times {\text{Gewicht}}\times (0{,}85{\text{ falls weiblich}})}$

• ${\displaystyle C_{\text{Kreatinin}}}$: geschätzte Kreatinin-Clearance in ml/min
• SK: Serum-Kreatinin in mg/dl
• Alter: Alter in Jahren
• Gewicht: Körpergewicht in kg

Das Ergebnis ist nicht auf die Körperoberfläche bezogen. Die Cockcroft-Gault-Formel schätzt anders als andere Formeln nicht die mit Labormethoden bestimmte GFR, sondern die Kreatinin-Clearance. Da Kreatinin auch mehr oder weniger stark tubulär sezerniert wird, ist die Kreatinin-Clearance stets höher als die GFR, sodass die Cockcroft-Gault-Formel die GFR systematisch überschätzt.

Seit 1989 wurde an einem großen Kollektiv von Patienten mit Nierenfunktionseinschränkung die Auswirkung einer proteinarmen Kost auf den Verlauf einer chronischen Nierenerkrankung untersucht (Modification of Diet in Renal Disease Study, MDRD-Studie).[31] Zu Beginn der Studie wurde bei allen Studienteilnehmern Serum-Kreatinin, Kreatinin-Clearance und glomeruläre Filtrationsrate (mittels [¹²⁵I]-Iothalamat) bestimmt.[32] Anhand der Daten von 1628 Studienteilnehmern wurde 1999 die MDRD-Formel entwickelt.[33]

Die Einbeziehung der Hautfarbe berücksichtigt die erhöhte Muskelmasse von Afroamerikanern. Es gibt mehrere Varianten der MDRD-Formel. 2006 erfolgte eine Anpassung an die standardisierte Serum-Kreatinin-Bestimmung nach der Jaffé-Reaktion.[34] Als Standard hatte sich bis dahin die Vier-Variablen-MDRD-Formel durchgesetzt, in die Alter, Geschlecht, Hautfarbe und Serum-Kreatinin eingehen (Angabe in exponentieller und in logarithmischer Schreibweise):

${\displaystyle {\begin{aligned}{\text{eGFR}}&=186\cdot {\text{SK}}^{-1{,}154}\times ({\text{Alter}})^{-0{,}203}\times (0{,}742{\text{ falls weiblich}})\times (1{,}210{\text{ falls schwarze Hautfarbe}})\\&=\exp(5{,}228-1{,}154\times \ln({\text{SK}})-0{,}203\cdot \ln({\text{Alter}})-(0{,}299{\text{ falls weiblich}})+(0{,}192{\text{ falls schwarze Hautfarbe}}))\end{aligned}}}$

• eGFR: geschätzte glomeruläre Filtrationsrate adjustiert für eine Standardkörperoberfläche von 1,73 m², Einheit: ml/min pro 1,73 m²
• SK: Serum-Kreatinin in mg/dl
• Alter: Alter in Jahren

Die MDRD-Formel ist mehrfach modifiziert worden.[35] 2009 wurde die MDRD-Formel für die standardisierte Kreatininmessung überarbeitet und angepasst.[36][37] Seit 2021 fragt Andrew Simon Levey (siehe dort) nicht mehr nach der Hautfarbe der Patienten. Seine Formeln benötigen keine Angabe des Körpergewichts, da sie die glomeruläre Filtrationsrate für eine standardisierte Körperoberfläche von 1,73 m² angibt. Sie ist bei Menschen mit moderater bis schwerer chronischer Einschränkung der Nierenfunktion genauer als die Cockcroft-Gault-Formel und als die Kreatinin-Clearance. Der Wert der MDRD-Formel bei Nierengesunden ist nicht geklärt, eine Anwendung bei hospitalisierten Patienten wird nicht empfohlen.[38]

Bei Anwendung auf die Laborwerte von Kindern liefern die bisher genannten Formeln nur sehr fehlerbehaftete Ergebnisse. Daher kann bei Kindern die speziell entwickelte Counahan-Barratt-Formel verwendet werden.[39]

${\displaystyle {\text{eGFR}}={\frac {0{,}43\cdot {\text{KL}}}{\text{SK}}}}$

• eGFR: geschätzte glomeruläre Filtrationsrate
• KL: Körperlänge in cm
• SK: Serum-Kreatinin in mg/dl

Die Näherungsformeln sind validiert für ambulante, chronisch nierenkranke Patienten mit moderater bis schwerer Nierenfunktionseinschränkung (Stadium 3 und 4). Die Formeln sind nicht geeignet zur Bestimmung der glomerulären Filtrationsrate bei Personen mit normaler Nierenfunktion oder leichter Nierenfunktionseinschränkung. Insbesondere die MDRD-Formel unterschätzt bei Menschen mit einer glomerulären Filtrationsrate über 60 ml/min diese um ca. 10 ml/min.[40] Ebenso wenig geeignet sind die Näherungsformeln zur Bestimmung der glomerulären Filtrationsrate bei Krankenhauspatienten mit akuter Nierenfunktionsverschlechterung, bei Menschen mit schwerem Übergewicht, bei stark verminderter Muskelmasse (Amputation von Gliedmaßen, Unterernährung) oder bei Menschen mit besonders hoher (Nahrungsergänzungen bei Bodybuildern) oder niedriger (Vegetarier) Kreatin-Zufuhr mit der Nahrung. Als Mittel zum bevölkerungsweiten Screening und zur Überwachung der Nierenfunktion im besonders wichtigen Frühstadium der diabetischen Nephropathie sind die Näherungsformeln ebenfalls nicht geeignet.[41]

Der Graph der Beziehung zwischen dem Serumkreatininspiegel und der filtrativen Nierenfunktion ist eine Hyperbel, weil Kreatinin in allen Schätzformeln für die GFR im Nenner steht. Fällt die GFR beispielsweise von 40 ml/min auf 20 ml/min, verdoppelt dies den Kreatininspiegel. Fällt die GFR dagegen von 100 ml/min auf 80 ml/min, erhöht dies den Kreatininspiegel theoretisch nur um 25 %. Tatsächlich ist der Anstieg des Serum-Kreatinins sogar noch geringer, weil bei beginnendem Abfall der GFR die Sekretion von Kreatinin gesteigert wird. Erst wenn die GFR um mindestens 50 % fällt, ist der Anstieg des Kreatinins so groß, dass er nicht mehr durch Messfehler oder Störfaktoren (Muskelmasse, Proteinzufuhr, körperliche Arbeit) erklärt werden kann. Der Bereich zwischen 100 ml/min und 60 ml/min wird traditionell als kreatininblind bezeichnet. Tatsächlich gibt es keinen klar begrenzten kreatininblinden Bereich, sondern nur eine zunehmende absolute Unsicherheit höherer eGFR-Werte.

Die Serumkonzentration von Cystatin C (abgekürzt Cys) ist ein Marker zur Abschätzung der GFR mit dem Referenzbereich von 0,50 mg/dl bis 0,96 mg/dl[46] (andere Angabe: < 1,4 mg/l[47]). Die Einheit mg/dl muss beim Einsetzen in die Schätzformeln weggelassen werden. Die Einheit der GFR ist dann ml/min.

Die einfachste von zahlreichen Formeln lautet GFR = 80/Cys.[48]

Es gibt mehrere andere Cystatin-C-basierte GFR-Schätzformeln. Ein weiteres Beispiel aus dem Pschyrembel verlangt eine Division von 74,8 durch die mit 1,33 potenzierte Serumkonzentration von Cystatin C.[48]

In The New England Journal of Medicine wurde 2012 eine anspruchsvollere Formel veröffentlicht. Danach wird der Serum-Cystatin-C-Spiegel durch 0,8 dividiert. Anschließend wird der Quotient mit −0,499 beziehungsweise mit −1,328 potenziert, je nachdem, ob die Serum-Cystatin-C-Konzentration kleiner oder größer als 0,8 mg/dl ist. Diese Potenz wird zuerst mit 133, dann mit 99,6 Prozent vom Lebensalter (in ganzen Jahren) und schließlich bei Frauen noch mit 0,932 multipliziert.[49] Zur Vereinfachung der Rechnung kann man die Faktoren 133 und 99,6 % des Lebensalters zum Produkt von Lebensalter und 132,468 zusammenfassen. Für Frauen gilt GFR = Potenz × Alter × 123,46.

Die Firma Siemens Healthcare Diagnostics empfahl für ihre Systeme die Laborformel GFR = −4,32 + 80,35/Cys.[50]

Es gibt in der Fachliteratur auch GFR-Schätzformeln, die neben Cystatin C zusätzlich zur Ergebnisverbesserung auch noch nach dem Kreatininspiegel fragen.

Die Nierenfunktionsleistung wird gemäß der Empfehlung der Kidney Disease Outcome Quality Initiative (KDOQI) in folgende Stufen eingeteilt:

Grad der Nierenschädigung (glomeruläre Filtrationsrate adjustiert für eine Standardkörperoberfläche von 1,73 m², Einheit: ml/min pro 1,73 m²):

• I Stadium: > 90 bedeutet normale oder erhöhte GFR, aber (wie in Stadium II) Eiweiß im Urin oder pathologischer Befund in bildgebenden Verfahren
• II Stadium: 60–89 bedeutet geringgradiger Funktionsverlust
• III Stadium: 30–59 bedeutet mittelgradiger Funktionsverlust
• IV Stadium: 15–29 bedeutet schwerer Funktionsverlust
• V Stadium: < 15 bedeutet Nierenversagen

Im Rahmen einer Studie (NHANES III) wurde anhand von 10.000 in den USA lebenden Menschen die Nierenfunktion überprüft. Dabei wurde festgestellt, dass die Nierenfunktion mit dem Alter abnimmt. Dies ist unabhängig von Hautfarbe und Geschlecht, jeweils bezogen auf eine Standardkörperoberfläche von 1,73 m². Eine gesunde Niere verliert pro Jahr etwa 0,7 % bis 1 % der Nierenleistung.[53][54] Im Kinder- und Jugendlichenalter steigt die GFR ungefähr proportional zur Körperoberfläche vorerst jedoch noch an.[51]

     eGFR im jeweiligen Alter

Eine chronische Nierenkrankheit liegt vor, wenn über drei Monate die adjustierte glomeruläre Filtrationsrate unter 60 ml/min pro 1,73 m² liegt oder über einen ebensolchen Zeitraum Eiweiß im Urin nachweisbar ist.[55] Da die Näherungsformeln bei einer Reduktion der glomerulären Filtrationsrate unter 60 ml/min hinreichend genaue Werte liefern und die Eiweißausscheidung anhand des Eiweiß/Kreatinin-Quotienten im Spontanurin quantifiziert werden kann, ist zur Diagnose einer chronischen Nierenkrankheit das Sammeln des Urins über 24 Stunden nicht mehr zwingend nötig.[56] Repräsentative Daten aus Deutschland zur Häufigkeit einer Einschränkung der glomerulären Filtrationsrate auf Werte < 60 ml/min pro 1,73 m² liefert die Studie zur Gesundheit in Deutschland (DEGS). Danach besteht bei 2,3 % der deutschen Wohnbevölkerung im Alter zwischen 18 und 79 Jahre eine eingeschränkte Nierenfunktion.[57]

Wegen der antiproportionalen Korrelation zwischen Serum-Kreatinin und glomerulärer Filtrationsrate lässt sich die Rate des Nierenfunktionsverlustes in einer bestimmten Zeitspanne nur ungenau aus der Änderung des Serum-Kreatinins abschätzen. Bei einem 50-jährigen entspricht ein Anstieg des Serum-Kreatinins von 1,0 auf 2,0 mg/dl einem Abfall der glomerulären Filtrationsrate um 46 ml/min, ein weiterer Anstieg des Serum-Kreatinins von 2,0 auf 3,0 mg/dl entspricht dagegen nur noch einem Abfall der glomerulären Filtrationsrate um 14 ml/min.

Bei einem Abfall der glomerulären Filtrationsrate unter 60 ml/min treten mannigfaltige Komplikationen auf, insbesondere Bluthochdruck, Malnutrition, Blutarmut und Knochenerkrankungen. Da diese Komplikationen frühzeitig behandelt werden müssen, sind bei einem Abfall der glomerulären Filtrationsrate unter 60 ml/min zusätzliche diagnostische und therapeutische Maßnahmen erforderlich. Bei einem weiteren Absinken der glomerulären Filtrationsrate unter 30 ml/min sollte ein Nephrologe hinzugezogen werden, da bei einer glomerulären Filtrationsrate unter 15 ml/min ein Nierenersatzverfahren wie Dialyse oder Nierentransplantation erforderlich werden kann.

Viele Medikamente (in Deutschland im Mittel jeder sechste Wirkstoff) werden durch die Nieren ausgeschieden. Bei eingeschränkter Nierenfunktion ist daher oftmals eine Anpassung der Dosis erforderlich. Insbesondere die seit 1973 gebräuchliche Cockcroft-Gault-Formel wird in großem Umfang bei der Berechnung von Medikamentendosierungen in Abhängigkeit von der Nierenfunktion eingesetzt (siehe auch Dosisanpassung bei Niereninsuffizienz). Als weiterführende Informationsquelle ist hier die Webseite dosing.de[58] des Universitätsklinikums Heidelberg zu empfehlen.

Mit zunehmendem Abfall der glomerulären Filtrationsrate steigen die Häufigkeit kardiovaskulärer Erkrankungen wie Schlaganfall und Herzinfarkt sowie die Gesamtsterblichkeit (Mortalität).[59] Eine verminderte glomeruläre Filtrationsrate ist damit ein kardiovaskulärer Risikofaktor. Eine besonders hohe Korrelation besteht zwischen kardiovaskulärem Risiko und Cystatin-C-Spiegel.

Aufgrund der allgemeinen Organknappheit sind die Kriterien, nach denen ein potentieller Nierenspender akzeptiert wird, in den letzten Jahren gelockert worden. Es wird jedoch gefordert, dass bei einem Nierenspender die glomeruläre Filtrationsrate über 80 ml/min liegt.[60]

Wegen der Einschränkungen der Näherungsformeln ist eine Bestimmung der glomerulären Filtrationsrate mittels 24-h-Sammelurin erforderlich

• bei Personen mit besonders niedrigem oder hohem Körpergewicht,
• bei besonders fleischarmer oder fleischreicher Ernährung,
• bei Personen mit Amputation von Gliedmaßen,
• bei rascher Änderung der Nierenfunktion,
• bei Diabetikern in frühen Stadien der Nierenbeteiligung,
• wenn bei normaler oder milde eingeschränkter Nierenfunktion eine genaue Kenntnis der glomerulären Filtrationsrate erforderlich ist, z. B. wenn eine Nierenspende oder die Behandlung mit nierenschädlichen Medikamenten geplant ist.

Die Bestimmung der Nierenfunktion mittels exogener Markersubstanzen ist in der Regel nur noch im Rahmen von Forschungsvorhaben erforderlich.

Bei einem extremen (absoluten oder relativen) Flüssigkeitsmangel (Exsikkose, Dehydrierung) kommt es kompensatorisch zu einer Steigerung der tubulären Rückresorption mit dem Ergebnis einer Oligurie oder sogar einer Anurie. Dabei kann die GFR nur noch mittels Cystatin C bestimmt werden.

Mit der Nierendialyse sollen die Beschwerden einer Urämie verhindert werden. Entsprechende Symptome bei der urämischen Enzephalopathie, bei der urämischen Perikarditis und beim urämischen Pruritus stellen eine Indikation für den Dialysebeginn dar.[61] Diesbezügliche labormedizinische Grenzwerte für die einzelnen harnpflichtigen Urämietoxine und die diversen Nephrotoxine existieren nicht. Hilfsweise beginnt man mit der Andialyse bei einer Verminderung der glomerulären Filtrationsrate. Auch beim Fehlen von Urämiesymptomen ist eine Nierenersatzbehandlung angezeigt, wenn die GFR kleiner als 7 ml/min ist.[61] Unklar bleibt, ob hier (bei Erwachsenen) die tatsächliche GFR oder die normierte GFR(1,73 m²/KOF) gemeint ist. Man unterscheidet zwischen Frühdialyse (GFR < 15 ml/min) und Spätdialyse (GFR < 5 ml/min).

Alle üblichen radiologischen oder nuklearmedizinischen Verfahren zur seitengetrennten Bestimmung der filtrativen Nierenfunktion liefern nur das Filtrationsverhältnis oder sogar nur das Eliminationsverhältnis beider Nieren zueinander mit der Summe 100 % ohne Angabe der GFR.[62]

Bei Kindern ist die GFR-Bestimmung (trotz mehrerer vorhandener Schätzformeln) unüblich oder problematisch, weil es keine GFR-Normalwert-Tabellen für gesunde und kranke Kinder gibt.

Bei Anwendung der speziellen GFR-Schätzformen für Kinder bleibt unklar, ob diese Formeln die tatsächliche GFR oder aber die normierte GFR(1,73 m²/KOF) bestimmen sollen. Je jünger die Kinder, desto größer sind die Unterschiede zwischen GFR und GFR(1,73 m²/KOF).

Bei der Medikamentendosierung ist die renale Ausscheidung des Wirkstoffes maßgeblich und nicht die glomeruläre Filtration von Kreatinin oder Cystatin C.[63] Wenn nur die unwirksamen Abbauprodukte über die Nieren ausgeschieden werden, dann ist die Kenntnis der GFR hinsichtlich einer möglichen Bioakkumulation (Überdosierung bei Niereninsuffizienz) oder auch hinsichtlich eines zu geringen Wirkspiegels (Unterdosierung bei überdurchschnittlich guter Nierenfunktion) bedeutungslos.

Das Krebsmedikament Crizotinib (Handelsname: Xalkori) blockiert den Transport von Kreatinin und erhöht so die Serumspiegel von Kreatinin, ohne dass sich dabei die filtrative Nierenfunktion verändert.[64]

Nach beiderseitiger Nephrektomie oder bei totaler Nierenagenesie (Anephrie, Aplasia renalis bilateralis, Nierenaplasie[65]) mit einer „arenalen Anurie“[66] ist die errechnete GFR das Ergebnis der Dialyse. Bei allen anderen Dialyse-Patienten ist die GFR die Summe aus maschineller Filtration und renaler Restfunktion (Restdiurese[67]). Aber auch hier ist an die Verfälschungen der GFR-Bestimmung durch eine tubuläre Rückresorption und eine tubuläre Sekretion der verwendeten Substrate zu denken. Filtration, Sekretion und Resorption werden durch Nerven und Hormone gesteuert und können durch Medikamente, besonders durch Diuretika und andere Blutdruckmittel, beeinflusst werden.[68]