VYŠETŘENÍ NEUTROFILNÍHO, S GELATINÁZOU ASOCIOVANÉHO LIPOKALINU V MOČI PO KARDIOCHIRURGICKÝCH VÝKONECH U DOSPĚLÝCH PACIENTŮ EXAMINATION OF URINE NEUTROPHIL GELATINASE-ASSOCIATED LIPOCALIN FOLLOWING CARDIAC SURGERY IN ADULTS MAGDALÉNA FOŘTOVÁ 1,2, JAN LEJSEK 1,3,4, MARTA PECHOVÁ 1, RICHARD PRŮŠA 1 1 Ústav klinické biochemie a patobiochemie UK 2. LF a FN Motol, Praha 2 Klinika nefrologie UK 1. LF a VFN, Praha 3 Klinika anesteziologie a resuscitace UK 2. LF a FN Motol, Praha 4 Zdravotnická záchranná služba Libereckého kraje, Liberec ABSTRAKT Východisko: Akutní poškození ledvin (acute kidney injury, AKI) je jednou z nejzávažnìjších komplikací v pooperaèním období u pacientù po kardiochirurgických výkonech až s 30 % incidencí. Je spojené s pøekvapivì vysokou hospitalizaèní mortalitou, obvykle pøekraèující 50 %. Neutrofilní s gelatinázou asociovaný lipokalin (NGAL) se jeví jako nadìjný biomarker pro èasnou diagnostiku AKI. Cíl: Zhodnotit spolehlivost vyšetøení moèového NGAL jako èasného biomarkeru ledvinného poškození po kardiochirurgických výkonech u dospìlých pacientù. Metodika: Sledovali jsme 10 dospìlých pacientù (prùmìrný vìk 62,9 ± 8,3 let, 8 mužù a 2 ženy), kteøí podstoupili kardiochirurgický výkon (9 pacientù aortokoronární bypass a 1 pacient náhradu aortální chlopnì pro tìžkou stenózu). Vzorky moèi a séra pro vyšetøení NGAL a kreatininu byly odebírány v èasech: 1) pøed zahájením operaèního výkonu, 2) 1 hodinu, 3) 5 hodin a 4) 10 hodin od konce operace. Koncentrace moèového NGAL (U-NGAL) byla stanovena chemiluminiscenèní imunoanalýzou na mikroèásticích (CMIA, automatický imunochemický analyzátor Architect i4000sr, Abbott, hodnota cut-off: 131,7 μg/l). Koncentrace kreatininu v séru a v moèi byla stanovena enzymovou kolorimetrickou metodou (automatický biochemický analyzátor Advia 1800, Siemens). Postoperaèní renální komplikace byly definovány jako vzestup sérového kreatininu na dvojnásobek výchozí hodnoty, pokles diurézy pod 0,7 ml/kg/h nebo potøeba diuretické podpory furosemidem v dávce vyšší než 1 mg/kg/den. Výsledky: U ètyø z deseti pacientù došlo ke vzniku pooperaèních renálních komplikací. Prùmìrné hodnoty U-NGAL (μg/l) u pacientù s renálními komplikacemi byly ve výše definovaných èasech následující: 1) 10,7; 2) 4,4; 3) 7,7; 4) 8,0 a pomìry U-NGAL/U-kreatinin (μg/mmol): 1) 0,52; 2) 1,10; 3) 2,54; 4) 1,87. U pacientù bez renálních komplikací byly zjištìny tyto prùmìrné hodnoty U-NGAL (μg/l): 1) 6,3; 2) 10,3; 3) 13,4; 4) 24,8 a U-NGAL/U-kreatinin (μg/mmol): 1) 0,55; 2) 2,96; 3) 3,96; 4) 7,15. Prùmìrné pooperaèní koncentrace (i mediány) jak U-NGAL, tak pomìru U-NGAL/U-kreatinin byly tedy vyšší ve skupinì bez renálních komplikací. U žádného ze sledovaných pacientù koncentrace NGAL v moèi nepøesáhla cut-off hodnotu. Závìr: Aèkoliv je vyslovení závìrù naší studie limitováno pøedevším malým poètem pacientù, výsledky naznaèují: 1) u dospìlé populace nemusí renální komplikace po kardiochirurgických výkonech vždy korespondovat se vzestupem koncentrací NGAL v moèi, 2) vhodnìjším iniciálním markerem akutního renálního poškození je v moèi pomìr NGAL/kreatinin. Klíèová slova: neutrofilní s gelatinázou asociovaný lipokalin (NGAL), NGAL v moèi, pomìr NGAL/kreatinin v moèi, akutní poškození ledvin, kardiochirurgické výkony, dospìlí pacienti ABSTRACT Background: Acute kidney injury (AKI) following cardiac surgery is one of the most serious complications during the postoperative period with an incidence of up to 30 %. It is associated with strikingly high mortality rates during hospitalization that usually exceed 50 %. Neutrophil gelatinase associated lipocalin (NGAL) appears to be a promising biomarker for the early diagnosis of AKI. Objective: To assess the reliability of the urinary NGAL examination as an early biomarker of renal injury following cardiac surgery in adults. 136 AKTUALITY V NEFROLOGII ROČNÍK 17 2011 ČÍSLO 4
Methods: We studied 10 adult patients (mean age 62.9 ± 8.3 years, 8 males and 2 females) having undergone cardiac surgery (9 patients had an aortocoronary bypass and 1 patient had an aortic valve replacement due to severe stenosis). Urine and serum samples for NGAL and creatinine analyses were collected: 1) before the beginning of the operation, 2) 1 hour, 3) 5 hours, and, finally, 4) 10 hours after the operation. The concentration of urine NGAL (U-NGAL) was assessed using Chemiluminiscent Microparticle Immunoassay technology (CMIA, Architect i4000 automatic immunoanalyser, Abbott, cut-off value: 131.7 μg/l). The concentration of serum and urine creatinine was assessed using the enzymatic colorimetric method (automatic biochemical analyser Advia 1800, Siemens). Postoperative renal complications were defined as 100 % or greater increase in serum creatinine from the baseline, diuresis decrease below 0.7 ml/kg/h or the requirement of furosemide in a dose greater than 1 mg/kg/day. Results: 4 of 10 patients developed postoperative renal complications. Average concentrations U-NGAL (μg/l) in the group with renal complications in above-mentioned times were following: 1) 10.7, 2) 4.4, 3) 7.7, 4) 8.0 and U-NGAL/U-creatinine ratio (μg/mmol): 1) 0.52, 2) 1.10, 3) 2.54, 4) 1.87. In the group without renal complications were found these average concentrations U-NGAL (μg/l): 1) 6.3, 2) 10.3, 3) 13.4, 4) 24.8 and U-NGAL/U-creatinine ratio (μg/mmol): 1) 0.55, 2) 2.96, 3) 3.96, 4) 7.15. It follows that average concentrations (and also medians) of both postoperative U-NGAL and U-NGAL/U-creatinine ratio were higher in the group without renal complications. There was no patient with U-NGAL above the cut-off value in both groups (with or without renal complications). Conclusion: Although the results of our study are limited mainly by the small number of patients, the results imply: 1) renal complications following cardiac surgery in adults do not necessarily correspond with the increase of urine NGAL concentrations, 2) NGAL/creatinine ratio in urine is more suitable initial marker of acute kidney injury than U-NGAL. Key words: neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL), urine NGAL, NGAL/creatinine ratio in urine, acute kidney injury, cardiac surgery, adult patients ÚVOD Neutrofilní s gelatinázou asociovaný lipokalin (NGAL, synonyma: lipokalin-2, siderokalin, onkogenní protein 24p3) je malý proteáza-rezistentní glykoprotein (25 kda, 178 aminokyselinových zbytkù), který byl pùvodnì identifikován v neutrofilních granulích, v nichž je kovalentnì vázaný na gelatinázu B (matrix metalloproteinázu 9, MMP-9). NGAL protein je syntetizován v èasných stádiích granulopoézy (v myelocytech v prùbìhu formace sekundárních granulí), zralé neutrofily NGAL mrna postrádají. Byl objeven na zaèátku 90. let minulého století (Kjeldsen, 1993; Devarajan, 2010; Cowland,1997). Lipokaliny obecnì tvoøí skupinu funkènì rozdílných malých sekreèních proteinù s charakteristickou terciární strukturou; do jakéhosi šálkového vazebného místa obvykle váží malé hydrofobní molekuly. Lipokaliny se váží na specifické receptory bunìèného povrchu a vytváøejí i makromolekulární komplexy. Mohou sloužit jako transportéry rùzných ligandù pøes bunìènou membránu, popsány jsou jejich funkce napø. pøi vytváøení èichového vjemu, pøi syntéze prostaglandinù, vývoji tkání aj. (Flower, 1993). NGAL je produkován také epiteliálními buòkami zejména distálních tubulù nefronu a je sekretován do moèe nebo se dostává zpìt do plazmy, je volnì filtrovatelný. V malém množství byl nalezen v celé øadì dalších tkání a orgánù, napø. v plicích, žaludku, støevì, játrech, prostatì, dìloze, slinných žlázách. Jeho zvýšená exprese je významnì indukována poškozením epitelu (pøi zánìtu, ischémii nebo neoplastických transformacích vedle akutního poškození ledvin napø. adenomy, zánìty støeva, infekce moèových cest èi systémové infekce, adenokarcinom prsu, pankreatu, uroteliální karcinom) èi endotelu (NGAL byl prokázán v aterosklerotických plátech, v aneurysmatech aorty). Produkce NGAL se zvyšuje též v orgánech, ve kterých probíhá involuce, jako je poporodní dìloha a prsní žláza po laktaci (Devarajan, 2010; Nickolas, 2008; Hemdahl, 2006; Folkesson, 2007; Friedl, 1999; Nielsen, 1996; Liu, 1997). NGAL má význam v imunitní odpovìdi (pùsobí bakteriostaticky váže enterobaktin a další siderofory, které pøipravují mikroorganizmy o ionty železa), pro diferenciaci, proliferaci a pøežití bunìk (komplex NGALsiderofor-ionty Fe chrání renální tkáò pøed ischemickoreperfuzním poškozením). V postischemické ledvinì se pøednostnì kumuluje v proximálních tubulech spolu s proliferujícími buòkami, což podpoøilo hypotézu, že indukuje reepitalizaci. Zdá se, že vytváøení jeho komplexu s MMP-9 chrání enzymatickou aktivitu MMP-9 pøed degradací, èímž NGAL zasahuje do regulace procesù fyziologické i patologické pøestavby tkání, zejména angiogeneze (Mori, 2005; Mishra 2003). Díky malé velikosti molekul a rezistenci vùèi odbourávání je NGAL snadno vylouèen a detekován v moèi jeho volná forma (nejèastìji jako monomer, v malém množství též jako dimer èi trimer) i v komplexu s MMP-9. Hladiny v moèi korelují s hladinami v plazmì nebo séru. Zvláštì vysoké hladiny v moèi mùžeme oèekávat v pøípadì, kdy je NGAL uvolòován do moèi pøímo ledvinnými tubuly nebo uroteliálním karcinomem (Yan, 2001). NGAL se jeví jako velmi slibný marker pøedevším u akutního poškození ledvin, u chronického onemocnìní ledvin jeho sérové i moèové koncentrace významnì korelují s glomerulární filtrací. Je jedním z nejèasnìjších proteinù, jejichž syntéza je indukována v ledvinách po ischemickém a nefrotoxickém poškození; jeho zvýšení v séru a moèi lze pozorovat bìhem 2 hodin od vzniku poškození ledvin, 24 až 48 hodin pøed zvýšením sérového kreatininu. V prùøezové studii vykazovali dospìlí s prokázaným akutním selháním ledvin (definovaným jako zdvojnásobení sérové koncentrace kreatininu v období kratším než pìt dnù) více než desetinásobný vzestup sérové koncentrace NGAL a více než stonásobný vzestup koncentrace NGAL v moèi oproti kontrolním osobám (Nickolas, 2008; Bolignano, 2008; Parikh, 2008; Ronco, 2007; Mishra, 2004). Pøínos stanovení tohoto markeru pro èasnou detekci akutního poškození ledvin byl pozorován u pacientù na jednotkách intenzivní péèe, po kardiochirurgickém AKTUALITY V NEFROLOGII ROČNÍK 17 2011 ČÍSLO 4 137
výkonu, u pacientù s kontrastní nefropatií a po podávání nefrotoxických léèiv. U nemocných po transplantaci ledviny se NGAL ukázal jako perspektivní biomarker opoždìného nástupu funkce štìpu (Bennett, 2008; Hirsch, 2007; Parikh, 2006). Akutní renální poškození je jednou z nejzávažnìjších komplikací u pacientù po kardiochirurgických výkonech až s 30% incidencí. Hlavními pøíèinami jeho vzniku jsou: ischemicko-reperfuzní trauma bìhem mimotìlního obìhu, nízký srdeèní výdej, pùsobení exotoxinù (antibiotika, diuretika) a endotoxinù (myoglobin), preexistující renální dysfunkce. Negativnì pùsobí hypotenze, hypotermie, hemodiluce, nepulzativní prùtok a indukce zánìtlivé odpovìdi (Gerlichová, 2008). Cílem naší studie bylo vyšetøení NGAL v moèi právì u pacientù po kardiochirurgických výkonech, ovìøení jeho spolehlivosti v predikci renálního poškození a stanovení vhodného schématu vyšetøení odstupù mezi jednotlivými odbìry vzorkù. SOUBOR PACIENTŮ A METODIKA Soubor tvoøilo deset pacientù ve vìku 49 až 76 let (prùmìr 62,9 ± 8,3 let, 8 mužù a 2 ženy), kteøí podstoupili kardiochirurgický výkon. U ètyø pacientù byla pøedoperaènì zvýšená koncentrace sérového kreatininu, ale pouze jeden pacient mìl pøedoperaènì diagnostikovanou chronickou renální insuficienci (jeho koncentrace kreatininu byla 157 μmol/l, u ostatních 3 byla koncentrace jen mírnì nad referenèním rozmezím). Devíti pacientùm byla provedena revaskularizace myokardu pro ischemickou chorobu srdeèní (1krát bez použití mimotìlního obìhu), jeden pacient podstoupil náhradu aortální chlopnì pro stenózu. Stav pacientù byl sledován do druhého pooperaèního dne. Pooperaèní prùbìh byl vyhodnocen jako prùbìh s renálními komplikacemi v pøípadì vzniku alespoò jedné z následujících komplikací: pokles diurézy pod 0,7 ml/kg/h, vzestup sérové koncentrace kreatininu nad dvojnásobek pøedoperaèní hodnoty, potøeba diuretické podpory furosemidem v dávce vyšší než 1 mg/kg/den. Jako prùbìh s obìhovými komplikacemi byl hodnocen stav, kdy bylo nutné podávat noradrenalin v dávce nad 0,25 μg/kg/min, dobutamin v dávce nad 10 μg/kg/ min, milrinon v dávce nad 0,35 μg/kg/min, levosimendan nebo použít mechanickou podporu obìhu. Pooperaèní renální komplikace byly zaznamenány u 4 pacientù (všichni tito pacienti mìli i komplikace obìhové), pooperaèní obìhové komplikace u 6 pacientù, 4 pacienti byli zcela bez komplikací. Výsledky vyšetøení jsme hodnotili jednak v souboru všech pacientù a jednak v souborech pacientù s renálními komplikacemi a bez nich. Vzorky moèi k vyšetøení byly odebírány po úvodu do celkové anestézie (odbìr 1) a dále v odstupu jedné (odbìr 2), pìti (odbìr 3) a deseti hodin (odbìr 4) od konce operace resp. od pøíjmu na jednotku intenzivní péèe. Zároveò se stanovením NGAL byla ve vzorcích moèi a séra vyšetøena koncentrace kreatininu. Koncentrace moèového NGAL (U-NGAL) byla stanovena chemiluminiscenèní imunoanalýzou na mikroèásticích (Chemiluminiscent Microparticle Immunoassay technology, CMIA, automatický imunochemický analyzátor Architect i4000sr, Abbott), hodnota cut-off byla 131,7 μg/l. Koncentrace kreatininu v séru a v moèi byla stanovena enzymovou kolorimetrickou metodou (automatický biochemický analyzátor Advia 1800, Siemens), referenèní rozmezí: sérum: muži 55 až 96 μmol/l, ženy 42 až 80 μmol/l, moè: muži i ženy 5,7 až 14,7 mmol/l. VÝSLEDKY Prùmìrné hodnoty ± výbìrové smìrodatné odchylky a mediány koncentrací NGAL v moèi, pomìrù koncentrací NGAL/kreatinin v moèi a koncentrací sérového kreatininu jsou uvedeny v tabulce 1 až 3. Prùmìrné hodnoty koncentrací NGAL v moèi nevykazovaly ani dvojnásobný vzestup oproti pøedoperaèním hodnotám jak v souboru všech pacientù, tak v souborech pacientù bez renálních komplikací ani s renálními komplikacemi. Oproti tomu, pomìry koncentrací NGAL/kreatinin v moèi dosahovaly více než dvojnásobného vzestupu mezi prvním a druhým odbìrem ve všech souborech, v souboru pacientù s renálními komplikacemi jsme navíc zaznamenali více než dvojnásobný vzestup i mezi druhým a tøetím odbìrem. Pooperaèní prùmìrné hodnoty i hodnoty mediánù U-NGAL a pomìrù U-NGAL/U-kreatinin byly zaznamenány vyšší v souboru pacientù bez renálních komplikací ve srovnání s pacienty s renálními komplikacemi. Oproti tomu, sérové koncentrace kreatininu byly vyšší v souboru s renálními komplikacemi. Vzhledem k malému poètu pacientù jsme statisticky hodnotili pouze soubor všech 10 pacientù, kde nebyl zjištìn statisticky významný rozdíl v hodnotách U-NGAL, v pøípadì pomìru U-NGAL/U-kreatinin nebyl na 5% hladinì významnosti též zaznamenán statisticky významný vztah (nejtìsnìjší vztah byl zjištìn mezi odbìrem 1 a 4, kdy p = 0,07), v pøípadì kreatininu byl zjištìn významný rozdíl mezi odbìrem 1 a 4 (p = 0,03). U žádného ze sledovaných pacientù koncentrace NGAL v moèi pøedoperaènì ani pooperaènì nepøesáhla cut-off hodnotu (131,7 μg/l), resp. byla vždy hluboko pod ní, nejvyšší namìøená koncentrace byla 48,6 μg/l. Dokonce i pooperaèní hodnoty U-NGAL u pacienta s chronickou renální insuficiencí byly nízké (nejvyšší hodnota 7,5 μg/l), zatímco hodnota sérového kreatininu významnì stoupala (157 318 μmol/l). Pomìr NGAL/kreatinin v moèi u vzorkù odebraných v úvodu operace významnì koreloval s vìkem pacienta (r = 0,96, p < 0,001), korelace vìk vs. U-NGAL byla ménì významná (r = 0,80, p < 0,05), korelace vìk vs. sérový kreatinin byla na 5% hladinì významnosti nevýznamná (r = 0,56). Obrázek 2 až 4 pro ilustraci znázoròuje prùbìh hodnot koncentrací moèového NGAL, pomìru NGAL/kreatinin v moèi a sérového kreatininu u 3 pacientù (modøe 138 AKTUALITY V NEFROLOGII ROČNÍK 17 2011 ČÍSLO 4
Obr. 1: Prùbìh koncentrací NGAL v moèi u tøí pacientù (modøe pacient se zcela nekomplikovaným pooperaèním prùbìhem, oranžovì pacienti s renálními komplikacemi) Obr. 2: Prùbìh pomìru koncentrací NGAL/kreatinin v moèi u tøí pacientù (modøe pacient se zcela nekomplikovaným pooperaèním prùbìhem, oranžovì pacienti s renálními komplikacemi) Obr. 3: Prùbìh koncentrací sérového kreatininu u tøí pacientù (modøe pacient se zcela nekomplikovaným pooperaèním prùbìhem, oranžovì pacienti s renálními komplikacemi) znázornìn vývoj hodnot pacienta se zcela nekomplikovaným pooperaèním prùbìhem, oranžovì prùbìh hodnot 2 pacientù s renálními (i obìhovými) komplikacemi). DISKUZE A ZÁVĚR U nìkterých pacientù jsme zaznamenali vyšší koncentrace U-NGAL v úvodu operace (odbìr 1) než v odstupu 1 hodiny od konce operace (odbìr 2), což lze vysvìtlit pøedoperaèní restrikcí pøíjmu tekutin a s ní spojenou hypotenzí s relativní hypoperfuzí splanchniku a/nebo výdejem menšího množství více koncentrované moèi v dùsledku restrikce tekutin (viz prùbìh hodnot pacienta 2 na obr. 1 a po pøepoètu na kreatinin na obr. 2). Dynamika vývoje koncentrace NGAL v moèi nedosahovala v prùmìru ani dvojnásobných vzestupù oproti pøedchozím hodnotám. Oproti tomu, urèité vývojové trendy mùžeme sledovat v pomìru koncentrací NGAL/ kreatinin v moèi. Ve všech souborech došlo k více než dvojnásobnému zvýšení prùmìru tohoto pomìru mezi odbìrem 1 a 2, u pacientù s renálními komplikacemi navíc mezi 2. a 3. odbìrem. V tomto souboru však prùmìrná hodnota pomìru narùstala pozvolnìji než v souboru pacientù bez renálních komplikací. S podivem, právì u pacientù s renálními komplikacemi, byly zjištìny všechny pooperaèní hodnoty prùmìrù i mediánù jak U-NGAL, tak i pomìru U-NGAL/U-kreatinin nižší než v souboru bez renálních komplikací. Koncentrace sérového kreatininu byly naopak vyšší u pacientù s renálními komplikacemi (tab. 2 a 3). Soubor pacientù s renálními postoperaèními komplikacemi tvoøili 4 pacienti 3 z nich mìli již pøedoperaènì zvýšený kreatinin (2 mírnì, 1 pacient mìl diagnostikovanou chronickou renální insuficienci). Nìkteré studie (McIlroy, 2010; Hogan, 2010) popisují, že èasný vzestup NGAL (za 2 až 6 hodin po ischemické èi jiné zátìži ledvin) je patrný pøedevším u pacientù s normálními renálními parametry pøed pùsobením inzultu. U pacientù s již preexistující renální insuficiencí (s glomerulární filtrací < 60 ml/min/1,73 m 2 ) se obvykle moèový NGAL zvyšuje pozdìji než sérový kreatinin (za 20 a více hodin po pùsobení inzultu). I u našeho pacienta s chronickou renální insuficiencí diagnostikovanou pøedoperaènì (se vstupní hodnotou sérového kreatininu 157 μmol/l) jsme zaznamenali nízké hladiny moèového NGAL v prùbìhu celého sledování, aèkoliv hodnota kreatininu se zvýšila o více než 100 %. U žádného ze sledovaných pacientù koncentrace NGAL v moèi nepøesáhla cut-off hodnotu tzn. ani u pacientù s postoperaèními renálními komplikacemi. Tento výsledek mohl být jistì ovlivnìn malým poètem sledovaných pacientù. Sérový kreatinin se zvýšil o 50 % (jak bývají v nìkterých studiích definovány renální komplikace ) u 2 pacientù, a to u opakovanì zmiòovaného pacienta s chronickou renální insuficiencí (u nìhož byly zjištìny koncentrace U-NGAL i pomìru U-NGAL/U-kreatinin velmi nízké) a dále u pacienta s pøedoperaènì fyziologickým kreatininem, jehož vývoj hodnot NGAL i kreatininu je znázornìn na obr. 1 3, pacient je oznaèen jako pacient 3. K obdobným zjištìním jako my došli i èeští autoøi Gerlichová et al. (2008). Jejich studie sledovala 65 pacientù, kteøí podstoupili kardiochirurgický výkon s mimotìlním obìhem. Pooperaèní renální poškození (acute kidney AKTUALITY V NEFROLOGII ROČNÍK 17 2011 ČÍSLO 4 139
Tab. 1: Soubor všech pacientù (N = 10), prùmìr ± výbìrová smìrodatná odchylka, v závorce medián, odbìr 1: po úvodu do celkové anestézie, odbìr 2: v odstupu 1 h od konce operace, odbìr 3: v odstupu 5 h od konce operace, odbìr 4: v odstupu 10 h od konce operace odbìr Tab. 3: Soubor pacientù bez postoperaèních renálních komplikací (N = 6), prùmìr ± výbìrová smìrodatná odchylka, v závorce medián, èasy odbìrù viz tabulka 1 odbìr U-NGAL [μg/l] U-NGAL [μg/l] U-NGAL/ U-kreatinin [μg/mmol] U-NGAL/ U-kreatinin [μg/mmol] injury, AKI) bylo definováno jako vzestup sérového kreatininu na 1,5násobek výchozí hodnoty nebo pokles glomerulární filtrace o více než 25 % pøedoperaèní hodnoty. K pooperaènímu rozvoji AKI došlo u 21 nemocných (32 %), hladiny a kinetika moèového NGAL nebyla významnì odlišná od skupiny bez renálního poškození (no- AKI). U všech nemocných došlo ke vzestupùm U-NGAL ve 4. a 12. hodinì od zahájení operace bez signifikantního rozdílu mezi skupinou AKI a no-aki (po 4 hodinách byl nárùst hodnot cca 2 3násobný a hodnota mediánu byla vyšší dokonce ve skupinì no-aki, po 12 hodinách 6násobný, mediány byly v obou skupinách témìø shodné). Rozdíl v kinetice moèového NGAL byl detekovatelný až po 24 hodinách, kdy ve skupinì bez rozvoje AKI hladina klesla, zatímco u nemocných s AKI dále stoupala, tento rozdíl ale nebyl statisticky významný. Hodnota glomerulární filtrace (vypoètená podle rovnice MDRD) po 24 hodinách vykázala signifikantní pokles ve skupinì s rozvojem AKI ve srovnání se skupinou nemocných bez AKI. V roce 2005 publikoval Mishra et al. závìry jedné z prvních studií s NGAL u dìtských kardiochirurgických nemocných. Elevaci moèového NGAL s odstupem 2 hodin po ukonèení operace hodnotil jako spolehlivý marker renálního poškození (senzitivita/specificita 1,00/0,98). Studie Bennetta z roku 2008 sledovala 196 dìtských pacientù po kardiochirurgické operaci a akutní poškození ledvin definovala jako zvýšení sérového kreatininu o 50 a více %. K jeho vývoji došlo u 51 % pacientù. Prùmìrná koncentrace moèového NGAL se u této skupiny (s rozvojem AKI) zvýšila již za 2 S-kreatinin [μmol/l] 1 8,2 ± 5,9 (5,3) 0,54 ± 0,17 (0,57) 92,4 ± 26,1 (90,0) 2 7,9 ± 4,0 (7,3) 2,22 ± 1,16 (2,52) 97,8 ± 37,9 (91,0) 3 10,1 ± 5,7 (7,5) 3,15 ± 2,31 (3,27) - 4 16,4 ± 16,2 (11,5) 4,51 ± 6,05 (2,35) 131,4 ± 70,2 (116,5) Tab. 2: Soubor pacientù s postoperaèními renálními komplikacemi (N = 4), prùmìr ± výbìrová smìrodatná odchylka, v závorce medián, èasy odbìrù viz tabulka 1 odbìr U-NGAL [μg/l] U-NGAL/ U-kreatinin [μg/mmol] S-kreatinin [μmol/l] 1 10,7 ± 7,7 (12,8) 0,52 ± 0,28 (0,57) 106,8 ± 36,3 (99,5) 2 4,4 ± 0,8 (4,4) 1,10 ± 0,75 (1,10) 123,8 ± 48,3 (106,0) 3 7,7 ± 4,8 (6,6) 2,54 ± 2,00 (2,29) - 4 8,0 ± 4,6 (10,4) 1,87 ± 1,11 (1,93) 180,8 ± 92,4 (143,5) S-kreatinin [μmol/l] 1 6,3 ± 4,4 (4,8) 0,55 ± 0,09 (0,57) 82,8 ± 12,7 (83,5) 2 10,3 ± 3,2 (9,9) 2,96 ± 0,57 (2,75) 80,5 ± 16,8 (79,0) 3 13,4 ± 6,1 (14,5) 3,96 ± 2,88 (3,72) - 4 24,8 ± 20,7 (13,6) 7,15 ± 8,33 (2,69) 98,5 ± 22,4 (102,5) hodiny 15krát a za 4 až 6 hodin 25krát, u pacientù bez rozvoje AKI došlo pouze k 3,6násobnému vzestupu U-NGAL po 2 hodinách a 3,4násobnému vzestupu po 4 hodinách (ve srovnání s výchozí hodnotou). Po pøepoètu na mg kreatininu došlo u skupiny s rozvojem AKI za 2 hodiny po operaci k 21násobnému a za 4 hodiny k 40násobnému vzestupu NGAL, u pacientù bez následného rozvoje AKI hodnoty NGAL vykazovaly 4 resp. 6,5násobný vzestup. Výsledky další studie u dìtí dokumentují statisticky významnou souvislost mezi elevací plazmatického NGAL 2 hodiny po kardiochirurgickém výkonu a rozvojem AKI (Dent, 2007). Studie Wagenera z roku 2006, která sledovala 81 dospìlých pacientù po kardiochirurgických zákrocích, došla sice ke stejným závìrùm jako studie sledující dìtské pacienty (zvýšení U-NGAL je spojeno se zvýšeným výskytem pooperaèního rozvoje AKI), ale významnì nižším hodnotám senzitivity a specificity NGAL v moèi pro predikci AKI (senzitivita/specificita 0,73/0,78), a to s èasovým odstupem 18 hodin od skonèení operace. Výsledky naznaèují, že použití U-NGAL jako markeru rozvoje AKI v kardiochirurgii dospìlých nedosahuje spolehlivosti jako u dìtských pacientù. Již citovaná èeská studie Gerlichové et al. (2008) pøinesla obdobné závìry ve smyslu nižší spolehlivosti NGAL a delšího èasového odstupu od kardiochirurgického výkonu. Nejlépe predikovala zhoršení renálních funkcí hodnota moèového NGAL za 24 hodin od zahájení operace (senzitivita/ specificita 0,57/0,68). Aèkoliv je vyslovení závìrù naší studie limitováno pøedevším malým poètem pacientù, výsledky naznaèují: 1. u dospìlé populace nemusí renální komplikace po kardiochirurgických výkonech a vývoj akutního renálního poškození vždy korespondovat se vzestupem koncentrací NGAL v moèi, 2. vhodnìjším iniciálním markerem akutního renálního poškození je v moèi pomìr koncentrací NGAL/kreatinin. LITERATURA 1. Bennett M, Dent CL, Ma Q et al. Urine NGAL predicts severity of acute kidney injury after cardiac surgery: a prospective study. Clin J Am Soc Nephrol 2008; 3(3): 665-673. 2. Bolignano D, Lacquaniti A, Coppolino G et al. Neutrophil gelatinase-associated lipocalin reflects the severity of renal impairment in subjects affected by chronic kidney disease. Kidney Blood Press Res 2008; 31(4): 255-258. 140 AKTUALITY V NEFROLOGII ROČNÍK 17 2011 ČÍSLO 4
3. Cowland JB, Borregaard N. Molecular characterization and pattern of tissue expression of the gene for neutrophil gelatinase-associated lipocalin from humans. Genomics 1997; 45: 17-23. 4. Dent CL, Ma Q, Dastrala S et al. Plasma neutrophil gelatinase-associated lipocalin predicts acute kidney injury, morbidity and mortality after pediatric cardiac surgery: a prospective uncontrolled cohort study. Crit Care 2007; 11(6): 127-134. 5. Devarajan P. Neutrophil gelatinase-associated lipocalin: a promising biomarker for human acute kidney injury. Biomark Med 2010; 4(2): 265-280. 6. Flower DR, North AC, Attwood TK et al. Structure and sequence relationships in the lipocalins and related proteins. Protein Sci 1993; 2(5): 753-761. 7. Folkesson M, Kazi M, Zhu C et al. Presence of NGAL/MMP- 9 complexes in human abdominal aortic aneurysms. Thromb Haemost 2007; 98(2): 427-433. 8. Friedl A, Stoesz SP, Buckley P et al. Neutrophil gelatinaseassociated lipocalin in normal and neoplastic human tissues. Cell type-specific pattern of expression. Histochem J 1999; 31: 433-441. 9. Gerlichová M, Èerný V, Dostál P et al. Hodnocení spolehlivosti Neutrophil Gelatinase-Associated Lipocalin jako markeru renální dysfunkce v kardiochirurgii dospìlých prospektivní studie. Anest intenziv Med 2008; 6: 297-303. 10. Hemdahl AL, Gabrielsen A, Zhu C et al. Expression of neutrophil gelatinase-associated lipocalin in atherosclerosis and myocardial infarction. Arterioscler Thromb Vasc Biol 2006; 26: 136-142. 11. Hirsch R, Dent C, Pfriem H et al. NGAL is an early predictive biomarker of contrast-induced nephropathy in children. Pediatr Nephrol 2007; 22(12): 2089-2095. 12. Hogan M: NGAL s predictive performance varied with baseline kidney function in post-hoc analysis. Nephrology Times 2010; 3(3): 8-10. 13. Kjeldsen L, Johnsen AH, Sengeløv H et al. Isolation and primary structure of NGAL, a novel protein associated with human neutrophil gelatinase. J Biol Chem 1993; 268(14): 10425-10432. 14. Liu Q, Ryon J, Nilsen-Hamilton M. Uterocalin: a mouse acute phase protein expressed in the uterus around birth. Mol Reprod Dev 1997; 46(4): 507-514. 15. McIlroy DR, Wagener G, Lee HT. Neutrophil gelatinase-associated lipocalin and acute kidney injury after cardiac surgery: the effect of baseline renal function on diagnostic performance. Clin J Am Soc Nephrol 2010; 5(2): 211-219. 16. Mishra J, Ma Q, Prada A et al. Identification of neutrophil gelatinase-associated lipocalin as a novel early urinary biomarker for ischemic renal injury. J Am Soc Nephrol 2003; 14: 2534-2543. 17. Mishra J, Mori K, Ma Q et al. Amelioration of ischemic acute renal injury by neutrophil gelatinase-associated lipocalin. J Am Soc Nephrol 2004; 15(12): 3073-3082. 18. Mishra J, Dent C, Tarabishi R et al. Neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL) as a biomarker for acute renal injury after cardiac surgery. Lancet 2005; 365(9466): 1231-1238. 19. Mori K, Lee HT, Rapoport D et al. Endocytic delivery of lipocalin-siderophore-iron complex rescues the kidney from ischemia-reperfusion injury. J Clin Invest 2005; 115: 610-621. 20. Nickolas TL, Barasch J, Devarajan P: Biomarkers in acute and chronic kidney disease. Curr Opin Nephrol Hypertens 2008; 17(2): 127-132. 21. Nielsen BS, Borregaard N, Bundgaard JR et al. Induction of NGAL synthesis in epithelial cells of human colorectal neoplasia and inflammatory bowel diseases. Gut 1996; 38: 414-420. 22. Parikh CR, Devarajan P. New biomarkers of acute kidney injury. Crit Care Med. 2008 36(4): S159-165. 23. Parikh CR, Jani A, Mishra J et al. Urine NGAL and IL-18 are predictive biomarkers for delayed graft function following kidney transplantation. Am J Transplant 2006; 6(7): 1639-1645. 24. Ronco C. NGAL: diagnosing AKI as soon as possible. Crit Care 2007; 11(6): 173. 25. Wagener G, Jan M, Kim M et al. Association between increases in urinary neutrophil gelatinase-associated lipocalin and acute renal dysfunction after adult cardiac surgery. Anesthesiology 2006; 105(3): 485-491. 26. Yan L, Borregaard N, Kjeldsen L et al. The high molecular weight urinary matrix metalloproteinase (MMP) activity is a complex of gelatinase B/MMP-9 and neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL). Modulation of MMP-9 activity by NGAL. J Biol Chem 2001; 276: 37258-37265. MUDr. Ing. Magdaléna Foøtová Ústav klinické biochemie a patobiochemie UK 2. LF a FN Motol V Úvalu 84 150 06 Praha 5 Klinika nefrologie UK 1. LF a VFN U Nemocnice 2 128 08 Praha 2 e-mail: MagdalenaFortova@seznam.cz AKTUALITY V NEFROLOGII ROČNÍK 17 2011 ČÍSLO 4 141