NGAL als früher AKI-Biomarker

NGAL – Der moderne Marker zum frühen Nachweis einer akuten Nierenschädigung (AKI)

Ein plötzlicher und anhaltender Ausfall der Nierenfunktion charakterisiert das akute10c36f9963 Nierenversagen. Dieser Begriff wird zunehmend durch die Begriffe „Akute Nierenschädigung“ bzw. „Acute Kidney Injury (AKI)“ ersetzt. Klinisch zeigt sich ein grundsätzlich reversibler Ausfall der Nierenfunktion. Dieser manifestiert sich zu einem späteren Zeitpunkt, an dem die Niere bereits erheblich geschädigt wurde, in einem Anstieg von Stoffwechselprodukten wie Harnstoff oder Kreatinin im Blutplasma und einem Abfall der renalen Filtrationsleistung bzw. des Harnvolumens.

Sobald sich diese Parameter normalisieren gilt der Patient allgemein als geheilt. Aber die vorübergehende starke Schädigung der Niere bleibt nicht ohne Folgen. Eine Studie an 556.090 Patienten zeigte, dass eine Episode einer Dialyse-erfordernden akuten Nierenschädigung sowohl mit einem 28-fach höheren Risiko für eine chronische Nierenerkrankung (Stadium 4, 5 oder höher) als auch mit einem mehr als 2-fach höheren Todesrisiko verbunden war (Lo LJ et al., Kidney Int 2009). Anhand von Daten des Nationalen Zentrums für Gesundheitsstatistik der USA von 2001 werden die jährlichen Gesundheitsausgaben, die auf eine im Krankenhaus erworbenene akute Nierenschädigung zurück zu führen sind, auf mehr als 10 Milliarden Dollar geschätzt (Chertow GM et al., J Am Soc Nephrol 2005).6_nieren_ngal_02_7eb0e80547

Eine akute Nierenschädigung tritt bei 5 – 7 % aller hospitalisierten Patienten auf und ist mit einer hohen Morbidität und Mortalität verbunden (Mishra J et al., Lancet 2005; Chertow GM et al., J Am Soc Nephrol 2005). 50% aller Fälle sind durch Ischämie verursacht, 35% durch nephrotoxische Einflüsse und 15% durch Infektionen oder Autoimmunreaktionen, die zu akuter Glomerulo-oder tubulointerstitieller Nephritis führen (Mehta RL et al., J Am Soc Nephrol 2003).

Die Auslöser eines AKI, das zu einem akuten Nierenversagen führen kann, sind vielfältig:

Ischämie_120_01Septischer, hämorrhagischer oder kardiogener Schock führen zu einer Minderdurchblutung / Sauerstoffmangel. Große Operationen, z.B. aufgrund von Aortenabklemmung und Absperrung der Blutzufuhr zu den Nieren während kardiopulmonalem Bypass.

 

Nephrotoxizität (Nierenschädigende Wirkung von Substanzen) durch CNephrotoxizität_120_02hemotherapeutika, Röntgenkontrastmittel, Aminoglykoside und bestimmte andere Antibiotika, einige NSAIDs, Toxine und Gifte.

 

Infektionen_120_02

Infektionen oder Immunreaktionen, die zu akuter Glomerulo- oder tubulointerstitieller Nephritis führen.

 

 

Nierentransplantation_120_b_02Verschiedene ischämische, immunologische, entzündliche oder infektiöse Verletzungen und möglicherweise Medikamenten-bedingte Nephrotoxizität in einigen Fällen. Die Folgen sind eine fehlende oder verzögerte Transplantatfunktion oder eine akute Abstoßung.

Viele dieser Patienten müssen mit einer Nierenersatztherapie behandelt werden. Die Therapieentscheidung hierfür wird neben bildgebenden Verfahren anhand einer Reihe renaler Biomarker getroffen. Klassische Parameter sind dabei Harnstoff, Kreatinin, Cystatin C und andere. Da die Behandlung mit dem klinischen Outcome korreliert, ist jedoch die frühzeitige Diagnose von signifikanter Bedeutung.

2_kurven_ngal_05

 

Unter den neueren Biomarkern etabliert sich zunehmend NGAL (Neutrophile Gelatinase-assoziiertes Lipocalin) im klinischen Einsatz. Dieses Protease-resistente Polypeptid wird in der Niere vor allem in den renalen Tubuluszellen exprimiert. NGAL steigt bereits 30 Minuten nach einer renalen Schädigung in Abhängigkeit von Dauer und Ausmaß der schädigenden Wirkung (z. B. Ischämie) an. Dieser Biomarker ist daher für die frühe Diagnose und für die Einschätzung des Grades eines renalen Defektes hervorragend geeignet.

Die Messung von NGAL ist insbesondere sinnvoll für:

  • die Stratifikation von Patienten bei der Einlieferung in die Notaufnahme für die positive oder negative Entscheidung zur Einweisung auf die Intensivstation sowie zur Unterscheidung zwischen prärenalem und intrarenalem AKI
  • die frühe Entscheidung für oder gegen die Einleitung einer Nierenersatztherapie
  • die Überwachung von Patienten auf der Intensivstation, wo 50% aller Patienten ein AKI entwickeln können. NGAL als einfacher Screening-Parameter ermöglicht die früheste Warnung vor dieser schwerwiegenden Komplikation und bietet somit die beste Möglichkeit zur Verbesserung der Ergebnisse. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei AKI-Risikopatienten und bei Patienten mit schwer erfassbarer Quelle (aufkommendes „Systemic Inflammatory Response Syndrome“ (SIRS) oder „Multiple Organ Dysfunction“ (MOD)). Insgesamt ermöglicht die NGAL-Bestimmung eine Verkürzung der Aufenthaltsdauer auf der Intensivstation.
  • die Überwachung von NGAL-Spiegeln nach kardiopulmonaler Bypasschirurgie; die durch das Verfahren verursachte Nierenschädigung kann frühzeitig erkannt werden
  • die prädiktive Beurteilung von Funktion und Überleben des Spenderorgans nach Nierentransplantation
  • die Überwachung der Nierenfunktion nach intravenöser Gabe von Jod-Kontrastmitteln wie sie in der diagnostischen Bildgebung eingesetzt werden
  • die Evaluation von Wirksamkeit und Sicherheit neuer Verfahren, Therapien und Medikamente

Weitere Informationen:

Aktuelles zu NGAL von BioPorto Diagnostics
NGAL Youtube-Video
KDIGO Clinical Practice Guideline for Acute Kidney Injury (1) – Appendices A-F
KDIGO Clinical Practice Guideline for Acute Kidney Injury (2)

* Anm.: Im Gegensatz zur Angabe im Video, dass NGAL von den distalen Nierentubuli freigesetzt wird, zeigten frühe Studien von Matthaeus et al. (1) und Mishra et al. (2), dass NGAL nach Ischämie allgemein in den proximalen Tubuli der Nephrone (und von humanen proximalen Tubulusepithelzellen in Zellkultur) hoch reguliert wird.
Welche Region des Nephrons mehr NGAL in den Urin abgibt bleibt kontrovers
.

(1) Matthaeus T, Schulze-Lohoff E, Ichimura T, Weber M, Andreucci M, Park KM, Alessandrini A, Bonventre JV (2001) Co-regulation of neutrophil gelatinase-associated lipocalin and matrix metalloproteinase-9 in the postischemic rat kidney. J Am Soc Nephrol 12:787A.
(2) Mishra J, Ma Q, Prada A, Mitsnefes M, Zahedi K, Yang J, Barasch J, Devarajan P (2003) Identification of neutrophil gelatinase-associated lipocalin as a novel early urinary biomarker for ischemic renal injury. J Am Soc Nephrol 14:2534-2543.