Einleitung: Die akute Nierenschädigung (AKI) hat eine hohe Prävalenz bei hospitalisierten Patienten und ist mit ungünstigen klinischen Verläufen assoziiert. Neue Biomarker, wie neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL), verbessern zwar die frühe Detektion einer AKI, können jedoch von diversen Störfaktoren beeinflusst werden. Wir haben cation transport regulator homolog 1 (CHAC1) in einem Mausmodell der Nierenschädigung durch Ischämie-Reperfusion (IRI) als potenziellen neuen Biomarker der hyperakuten Nierenschädigung identifiziert. Ziel dieser Arbeit ist die Übertragung der Ergebnisse in ein klinisches Setting. Hierzu wurde zunächst ein Western Blot-Protokoll entwickelt, das zur Messung von CHAC1 im Urin bei einer Kohorte von Patienten verwendet wurde, bei denen durch unilaterales Abklemmen der Nierenarterie während einer Teilnephrektomie eine IRI induziert wurde. Zusätzlich wurde eine Fallserie mit Patienten mit verschiedenen AKI-Formen zusammengestellt, um potenziell vielversprechende klinische Szenarien für zukünftige Studien zu identifizieren. Methoden: Die Studienpopulation bestand aus 37 Patienten, von denen 27 eine Teilnephrektomie mit unilateralem Abklemmen der Nierenarterie erhielten (Gruppe 1). 10 Patienten erhielten eine Teilnephrektomie ohne renale Ischämie (Gruppe 2). Urinproben wurden präoperativ sowie einmal täglich im postoperativen Verlauf entnommen. Die Fallserie umfasste 15 Patienten mit verschiedenen AKI-Formen und 26 Patienten ohne AKI (Kontrollgruppe), von denen jeweils eine Urinprobe gesammelt wurde. CHAC1 im Urin wurde mittels Western Blot gemessen. Die Ergebnisse wurden mittels ImageJ semiquantitativ ausgewertet, wobei für alle Messungen eine Kalibrierung zu bekannten Konzentrationen von rekombinantem CHAC1 durchgeführt wurde. NGAL und Calprotectin im Urin wurden mittels enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) gemessen. Ergebnisse: Die Patienten in Gruppe 1 wiesen sechs Stunden postoperativ sowie bis zum dritten postoperativen Tag signifikant höhere CHAC1-Konzentrationen auf als präoperativ. In Gruppe 2 war postoperativ kein signifikanter Anstieg der CHAC1-Konzentration zu beobachten. Die höchste CHAC1-Konzentration wurde in Gruppe 1 sechs Stunden nach der Operation erreicht. Es konnte kein signifikanter Unterschied der maximalen postoperativen Konzentrationsänderung von CHAC1 gegenüber dem präoperativen Ausgangswert zwischen den beiden Gruppen festgestellt werden (p=0,77). Im Rahmen der Fallserie konnte CHAC1 bei allen AKI-Patienten im Urin gemessen werden und die Konzentrationen lagen signifikant höher als bei Patienten ohne AKI (p<0,001). Schlussfolgerung: CHAC1 im Urin ist ein vielversprechender neuer Biomarker zur Detektion einer AKI. CHAC1 kann im Urin von Patienten mit verschiedenen AKI-Formen mittels Western Blot nachgewiesen werden. Im Setting der AKI nach unilateraler Ischämie (eher milde Form der AKI) zeigt CHAC1 insgesamt eine niedrige diagnostische Wertigkeit. Aufbauend auf die vielversprechenden Ergebnisse der Fallserie können zukünftig weitere Studien in verschiedenen klinischen Settings durchgeführt werden, um die diagnostische Qualität von CHAC1 weitergehend zu evaluieren.
Introduction: Acute kidney injury (AKI) has a high prevalence among hospital patients and is associated with unfavorable clinical courses. Novel biomarkers such as neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL) improve the early detection of AKI, but they are sensitive to stimuli other than kidney injury. We identified cation transport regulator homolog 1 (CHAC1) as a potential new biomarker for early AKI in a mouse model of ischemia-reperfusion injury (IRI). The goal of this project was to translate these findings into a clinical setting. Therefore, I developed a Western Blot protocol to evaluate the utility of urinary CHAC1 in a cohort of patients who underwent unilateral clamping of the renal artery inducing IRI during partial nephrectomy. Secondly, I put together a case series including patients with different forms of AKI to determine promising clinical settings for future research. Methods: The study population consisted of 37 patients. 27 underwent partial nephrectomy with unilateral clamping of the renal artery (group 1). 10 patients underwent partial nephrectomy without renal ischemia (group 2). Urinary samples were collected before surgery and serially after surgery. The case series consisted of 15 patients with different forms of AKI and 26 patients without AKI (control group) donating one urine sample each. Urinary CHAC1 was detected by Western blotting. Semiquantitative analysis of band intensity was performed using ImageJ calibrating to known quantities of recombinant CHAC1 loaded onto adjacent lanes. Urinary NGAL and calprotectin were measured using enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Results: In patients undergoing partial nephrectomy with renal ischemia urinary CHAC1-concentrations significantly increased compared to preoperative baseline from 6h up to 3 days after surgery. In group 2 there was no significant increase in CHAC1-concentrations after surgery. Highest CHAC1- concentrations in group 1 were reached 6h after surgery. There was no significant difference in the highest change from baseline CHAC1 after surgery between the two groups (p=0,77). Regarding the case series, CHAC1 was detectable in all samples of AKI patients and concentrations were significantly higher than in patients without AKI (p<0,001). Conclusion: Urinary CHAC1 is a promising new biomarker for the detection of AKI. It is detectable in the urine of patients with different forms of AKI using Western blot. In the setting of AKI after unilateral renal ischemia, a rather mild form of AKI, CHAC1 shows a low diagnostic value. Future studies in different clinical settings need to further evaluate the diagnostic value of urinary CHAC1.
