Veränderungen der Gefäßregulation - gemessen durch digitale Photoplethysmographie - bei chronischer Niereninsuffizienz

Abstract

Die Haupttodesursache bei Patienten mit chronischer Niereninsuffizienz sind kardiovaskuläre Komplikationen. Diese Studie vergleicht die Veränderungen der Eigenschaften von Gefäßen chronisch niereninsuffizienter Patienten in Beziehung zu einer nierengesunden Kontrollgruppe. Die chronisch niereninsuffizienten Patienten wurde hierzu in drei Gruppen unterteilt. Die Kontrollgruppe (Con), (Alter 65±1; Anzahl: 145) stand dabei einer Gruppe hämodialysepflichtiger Patienten (HD), (mittleres Alter 65±1; Anzahl: 124), einer Gruppe nierentransplantierter Patienten (NTX), (mittleres Alter 51±2; Anzahl: 55) und einer Gruppe kompensiert chronisch niereninsuffizienter Patienten (CRF), (mittleres Alter 72±2; Anzahl: 40) gegenüber. Als Methode diente die nicht-invasive Aufzeichnung der (Volumen-)Pulskurven mittels digitaler Photoplethysmographie. Aus den gewonnenen Pulskurven wurde der Vascular Index (RI), als Charakteristikum des diastolischen Pulskurvenanteils analysiert, sowie die zweite Ableitung der Pulskurve (SDPTG) berechnet, welche über die Quotienten der abgebildeten Extrema, (a-d) den systolischen und den diastolischen Pulskurvenanteil berücksichtigt. Durch Kompression des Blutzuflusses am Oberarm der Patienten und der daraus resultierenden Veränderung des RI aufgrund flussabhängiger Vasodilatation konnte die Funktionstüchtigkeit des Endothels beurteilt werden. Es zeigte sich ein erhöhter basaler RI bei allen nierenkranken Patientengruppen im Vergleich zur Kontrolle (Con: 31,1±0,9%; HD: 35,8±1,0%; NTX: 35,2±1,8%; CRF: 34,1±0,6%; p<0,05 für den Vergleich Kontrolle gegen HD). Die Veränderungen des RI im Rahmen der flussabhängigen Vasodilatation fielen bei den nierenkranken Patientengruppen geringer aus im Vergleich zur Kontrollgruppe. So betrug die Differenz des Basalwertes zum Maximalwert des RI im Anschluss an die Stauphase bei Con 17,9±2,6%, bei HD 5,4±3,3%; bei NTX 3,0±3,7% und bei CRF 17,3±1,7% (p<0,05 für den Vergleich Kontrolle gegen HD; p<0,01 für den Vergleich Kontrolle gegen NTX). Der basale RI korrelierte dabei signifikant mit der glomerulären Filtrationsrate (GFR), abgeschätzt durch die Formel nach MDRD (p=0,0008) und der Kreatinin-Clearance, abgeschätzt nach der Cockcroft-Gault- Formel (p=0,0005) sowie mit den Serumkonzentrationen der Retentionsparameter Kreatinin (p=0,0007) und Harnstoff (p=0,0082) sowie mit der mittleren Sauerstoffsättigung (p<0,0001). Die RI zur Beurteilung der flussabhängigen Vasodilatation, RImaximum und RIreactive-hyperemia, zeigten signifikante Korrelationen zu den Blutdruckparametern. RIreactive-hyperemia korrelierte mit dem systolischen Blutdruckwert (p=0,0163) dem diastolischen Blutdruckwert (p=0,0197) und dem mittleren Blutdruckwert (p=0,0194). Der RImaximum zeigte eine Korrelation zum diastolischen Blutdruckwert (p=0,0454). Ein Vergleich von Quotienten der absoluten Beträge der Extremwerte b , d und a (B/A und D/A) der verschiedenen Patientengruppen jeweils zur Kontrollgruppe zeigte keinerlei signifikante Unterschiede. Der B/A korrelierte jedoch signifikant mit dem Alter (p=0,0291) und der D/A signifikant mit der mittleren Sauerstoffsättigung (p=0,0002). Die im Rahmen dieser Studie durchgeführten Untersuchungen zeigten bei Patienten mit terminaler Niereninsuffizienz somit sowohl eine erhöhte Steifigkeit des Gefäßsystems, als auch eine endotheliale Dysfunktion.

The leading causes of mortality in patients with chronic renal failure are cardiovascular complications. This study intended to compare vascular characteristics of patients with chronic renal failure to those with normal renal function (Control; age 65±1years, n=145). Patients with chronic renal failure were divided into three groups: First, end-stage renal failure undergoing hemodialysis (HD; age 65±1 years, n=124), second, patients with renal transplantation (NTX; age 51±2 years, n=55) and third, compensated chronic renal failure (CRF; age 72±2years, n=40). We used digital photoplethysmography as a non-invasive, continous and investigator-independent method to analyse digital pulse waveforms. Vascular function was characterized first by reflective index (RI), a marker of diastolic component of pulsewave and second by the second derivative of photoplethysmogram waveform (SDPTG) consisting of an a , b , c and d peak, considering both systolic and diastolic component of pulswave. Endothelial function was assessed by endothelium-dependent flow mediated dilation (FMD) to reactive hyperemia after forearm ischemia. A significant increase of RI in patients undergoing hemodialysis compared to controls was found (p<0,05). (Con 31,1±0,9%; HD 35,8±1,0%; NTX 35,2±1,8%; CRF 34,1±0,6%). Endothelial function, analyzed by FMD and assessed by the change of basal RI to RImaximum following forearm ischemia was lower in hemodialysis patients (p<0,05) and in renal transplantated patients (p<0,01) compared to controls. (Changes of RI: Con 17,9±2,6%, HD 5,4±3,3%; NTX 3,0±3,7% and CRF 17,3±1,7%). RI was significantly correlated to glomerular filtration rate (GFR) estimated by using the Modification of Diet in Renal Disease (MDRD) equation (p=0,0008) and creatinine clearance estimated by using the Cockcroft-Gault (CG) equation (p=0,0005). Furthermore RI showed significantly correlations to serum concentrations of creatinine (p=0,0007) and urea (p=0,0082) and to mean SpO2 (p<0,0001). RImaximum and RIreactive-hyperemia, as the markers for endothelial function were significantly correlated to blood pressure. RIreactive-hyperemia was significantly correlated to systolic blood pressure (p=0,0163), to diastolic blood pressure (p=0,0197) and to mean blood pressure (p=0,0194). RImaximum was significantly correlated to diastolic blood pressure (p=0,0454) Analyzed ratios of the peaks a , b and d (B/A and D/A), derived from SDPTG showed no significant differences between controls and different groups of chronic renal failure. B/A correlated significantly with age (p=0,0291) and D/A correlated significantly with mean SpO2 (p=0,0002). In conclusion, the previous study showed increased arterial stiffness and impaired endothelial function in patients with end-stage renal failure which could explain the elevated cardiovascular mortality.