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Neutrophil Gelatinase-assoziiertes Lipocalin zur frühen Detektion des akuten Nierenversagens nach kardiochirurgischer Operation

Baumgarten, Heike


Originalveröffentlichung: (2018) Giessen : VVB Laufersweiler Verlag
Zum Volltext im pdf-Format: Dokument 1.pdf (4.691 KB)


Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-135203
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2018/13520/

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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Kerckhoff-Klinik Bad Nauheim, Abteilung Kardiologie
Fachgebiet: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-6663-5
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 07.02.2018
Erstellungsjahr: 2018
Publikationsdatum: 09.04.2018
Kurzfassung auf Deutsch: Jährlich werden in Deutschland mehr als 80000 Operationen mit HLM durchgeführt. Die demographische Entwicklung zeigt eine deutliche Zunahme der Lebenserwartung in Deutschland, somit steigt auch die Anzahl der kardiovaskulären Erkrankungen. Die Zahlen der Leistungsstatistik der DGTHG verzeichnen eine deutliche Zunahme der Patienten über 80 Jahre. Mehr als die Hälfte aller Patienten, die sich in Deutschland einer herzchirurgischen Operation unterziehen, sind über 70 Jahre alt. Begleiterkrankungen stellen ein erhöhtes Risiko für perioperative Komplikationen dar.
Eine häufige, postoperative Komplikation stellt das ANV nach kardiochirurgischen Eingriffen dar. Es ist ursächlich komplex. Pathophysiologische Mechanismen, welche das Auftreten von CSA-AKI begünstigen, sind nicht nur Toxine wie z.B. Medikamente oder Kontrastmittel. Auch spielen Veränderungen in der renalen Hämodynamik, insbesondere bei Operationen mit HLM, eine große Rolle. So wird beispielsweise die Art des Eingriffs und die damit verbundene Dauer der extrakorporalen Zirkulation als Risikofaktor für das Auftreten eines kardiochirurgisch-assoziierten Nierenversagens identifiziert. Dies deckt sich mit den hier erarbeiteten Daten. Der Verlust der Autoregulation und erhöhte renale Vasokonstriktion sind hier als Ursache zu nennen. Daraus resultierend tritt eine tubuläre Dysfunktion auf, welche durch ein proinflammatorisches Milieu und eine verminderte Versorgung mit Sauerstoff noch getriggert wird. Somit sollten perioperativ immer modifizierbare Risikofaktoren bedacht werden. Hier ist zum einen die OP Methode zu nennen. Im Bereich der Koronarchirurgie ist eine Operation ohne Herz-Lungen-Maschine mit einem selteneren Auftreten von ANV vergesellschaftet. Auch zeigen viele Daten, dass die Zeit zwischen Koronarangiographie mit Kontrastmittel und der Operation, sofern es der Befund zulässt, von Bedeutung ist. Der arterielle Mitteldruck während der Operation sollte über 80 mmHg gehalten werden. Erhöhter Blutverlust, Re-Thorakotomien und Bluttransfusionen sind ebenso Risikofaktoren für das Auftreten eines CSA-AKI.
Insgesamt ist somit das ANV nach kardiochirurgischen Operationen eine multifaktoriell begünstigte Komplikation, welche eine genaue Risikostratifizierung nötig macht. Hierzu gibt es eine Vielzahl neuer Biomarker, die untersucht werden. Bei den derzeit im klinischen Alltag verwendeten Biomarkern Kreatinin und Harnstoff wird das verspätete Ansteigen als Hauptnachteil gesehen. In dem in dieser Arbeit untersuchten Patientenkollektiv von 141 Patienten, die sich einer kardiochirurgischen Operation unterzogen, fanden sich in der Gruppe mit CSA-AKI keine signifikant höheren Werte für Kreatinin und Harnstoff in den präoperativen Messungen. Lediglich die eGFR war in der Gruppe mit CSA-AKI signifikant erniedrigt. Auch in der isolierten Betrachtung der Gruppe mit CSA-AKI vom Stadium 1 gegenüber der Gruppe mit CSA-AKI vom Stadium 2 und 3 fanden sich präoperativ keine erhöhten Harnstoff- und Kreatininwerte. 4 Stunden postoperativ konnten in der Gruppe mit CSA-AKI signifikant höhere Werte von Harnstoff und Kreatinin nachgewiesen werden, jedoch fanden sich keine signifkanten Konzentrationen in der Gruppe mit CSA-AKI des Stadiums 1 gegenüber der Gruppe mit Stadium 2 und 3. Somit wurden in dieser Kreatinin, Harnstoff und eGFR als valide frühe Marker zur Identifikation eines CSA-AKI herausgearbeitet, lassen jedoch kein Schluss auf den Schweregrad des CSA-AKI zu.
NGAL als vielversprechender Biomarker zur Diagnose eines CSA-AKI war ebenfalls in den präoperativen Messungen nicht signifikant in der Gruppe mit CSA-AKI erhöht. Jedoch zeigt es in der Auswertung der Gruppe mit CSA-AKI vom Stadium 2 und 3 einen deutlich erhöhten Ausgangswert gegenüber der Gruppe mit CSA-AKI vom Stadium 1. Somit ist NGAL vielversprechend für die Risikostratifizierung für ein CSA-AKI. Vergleichend ist auch 4 h nach der Operation der NGAL Wert in der Gruppe mit ANV vom Stadium 2 und 3 deutlich erhöht, so dass er die frühe Identifikation von schwerwiegenderen Stadien des CSA-AKI ermöglicht und so einen Vorteil gegenüber den konventionellen Biomarkern hat.
Cystatin C als weiterer in dieser Arbeit untersuchter Biomarker zeigt als einziger in den Baseline Untersuchungen der Gruppe mit CSA-AKI eine signifikant erhöhte Konzentration im Vergleich zu Kreatinin, Harnstoff und NGAL (Tabelle 7). 4 h postoperativ ist er ebenfalls deutlich in der Gruppe mit CSA-AKI erhöht. Bei genauerer Betrachtung der Gruppe mit CSA-AKI ist jedoch Cystatin C in der Gruppe mit Stadium 1 nicht signifikant niedriger als in der Gruppe der Patienten vom Stadium 2 und 3. Somit ist Cystatin C in dieser Arbeit kein Marker, der Rückschlüsse auf die Schwere des CSA-AKI zulässt. 4 h postoperativ ist er nur schwach signifikant erhöht in der Gruppe mit Stadium 2 und 3. Dementsprechend ist NGAL ein deutlich aussagekräftigerer Marker.
Urinvolumina waren am ersten postoperativen Tag bei Patienten mit einemm CSA-AKI vom Stadium 2 und 3 signifikant geringer als im Vergleich zu Patienten ohne CSA-AKI. Interessanterweise hatten Patienten, die ein CSA-AKI vom Stadium 1 am ersten postoperativen Tag eine geringer Urinausscheidung im Vergleich zu Patienten mit Stadium 2 und 3.
Im 9-Monats-Follow-up konnten wir nachweisen, dass Patienten, die ein CSA-AKI vom Stadium 2 und 3 entwickelten, eine deutlich höhere Mortalität hatten als die Patienten, welche kein CSA-AKI oder ein CSA-AKI vom Stadium 1 entwickelten.
Kurzfassung auf Englisch: More than 80,000 operations employing heart-lung machines (HLM) are carried out in Germany every year. Demographic changes in Germany have shown a significant increase in life expectancy, and the incidence of cardiovascular disease has risen in parallel. Statistics from the DGTHG indicate a significant increase in the number of patients over 80 years of age. More than half of the patients undergoing cardiac surgery in Germany are over 70 years old. Age-associated co-morbidities represent an elevated risk for peri-operative complications.
Cardiac surgery associated kidney injury (CSA-AKI) is a common post-operative complication of cardiac surgery. Its origins are complex. Pathophysiological mechanisms that increase the risk of CSA-AKI include toxins such as medications or contrast agents. Changes in renal hemodynamics, especially during operations using ECC, also play an important role. For example, the type of procedure and the duration of extracorporeal circulation have been identified as risk factors for cardiac surgery-associated renal failure. The data presented here are consistent with these results. The loss of autoregulation and elevated renal vasoconstriction are contributing factors. These lead to tubular dysfunction, which is triggered by a pro-inflammatory milieu and a decreased oxygen supply. Thus, modifiable risk factors should always be considered peri-operatively. One of these is the choice of operative method. In coronary procedures, operations without ECC are associated with a lower incidence of CSA-AKI . Much data has shown that the time interval between coronary angiography using contrast agents and an operation is critical, as long as the results are compatible with allowing such an interval. The mean arterial pressure should be held at 80 mmHg during an operation. Significant loss of blood, repeated thoracotomy, and blood transfusions are also risk factors for CSA-AKI.
Taken together, these findings show that CSA-AKI following cardiac surgery is a multifactorial complication that necessitates precise risk stratification. To this end there are a number of new biomarkers that are being investigated. The delayed increase in creatinine and urea, two biomarkers that are used in daily clinical practice, is viewed as being a disadvantage. In the cohort of 141 cardiac surgical patients examined in the present work, none in the group with CSA-AKI had elevated pre-operative concentrations of these biomarkers. The only difference observed was that eGFR was significantly lower in this group. In the subgroup analysis there was also no difference in pre-operative values for creatinine and urea in patients with stage 1 CSA-AKI versus those with stage 2 or 3. Four hours post-operatively the levels of urea and creatinine were higher in the CSA-AKI group, but there was again no difference in the values of those with stage 1 versus those with stage 2 or 3. Thus, creatinine, urea, and eGFR can be viewed as early biomarkers for identification of CSA-AKI, but they do not allow the prediction of the severity of the condition.
NGAL, another biomarker for the diagnosis of CSA-AKI, was also not significantly elevated in pre-operative samples from the CSA-AKI group. In further analysis of the group with stage 2 or 3 CSA-AKI, however, baseline NGAL levels were significantly elevated in comparison with the group with stage 1 CSA-AKI. Thus, NGAL can be viewed as a promising biomarker for risk stratification of CSA-AKI. NGAL levels rose significantly 4 hours after the operation in the subgroup of patients with stage 2 or 3 CSA-AKI, demonstrating the advantage that NGAL has over other biomarkers in the early identification of severe stages of CSA-AKI.
Cystatic C, also investigated in this study, was the only biomarker that was significantly elevated at baseline as compared with creatinine, urea, and NGAL. Cystatic C was also significantly elevated 4 hours post-operatively in the group with CSA-AKI. Closer examination of the CSA-AKI group showed that cystatin C values were not significantly lower in the group with stage 1 CSA-AKI as compared with the group with stage 2 or 3 AKF, indicating that cystatin C is not a biomarker that allows conclusions about the degree of severity of CSA-AKI in this study. Cystatin C was only slightly elevated 4 hours after the operation for the group with stage 2 or 3 CSA-AKI; thus, NGAL is a more meaningful biomarker in this context.
At the 9-month follow-up, we observed that patients developing stage 2 or 3 CSA-AKI had a significantly higher mortality than patients with no CSA-AKI or stage 1 CSA-AKI.
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