Hämolyse bei Patientinnen und Patienten mit ARDS und Therapie mit ECMO

Abstract

Hintergrund Bei Patientinnen und Patienten mit einem schweren acute respiratory distress syndrome (ARDS) kann eine Therapie mit einer extrakorporalen Membranoxygenierung (ECMO) notwendig sein. Sowohl das ARDS selbst als auch die Therapie mit ECMO können eine Hämolyse verursachen. Diese kann zur Freisetzung von Hämoglobin in das Blutplasma (fHb) und dadurch zur Schädigung umliegender Strukturen führen. Bei einer Hämolyse kann die Niere hohen fHb-Konzentrationen ausgesetzt sein. Dies kann möglicherweise zu einer akuten Nierenschädigung beitragen. Als Antagonist zu fHb existiert das Protein Haptoglobin (Hp), das fHb im Blutplasma bindet. Ziel der Arbeit war die Überprüfung der Assoziation erhöhter Konzentrationen von fHb bei Beginn der ECMOTherapie mit dem Vorherrschen einer akuten Nierenschädigung sowie die Evaluation, ob eine Assoziation zwischen einer hohen Hp-Konzentration und einem Schutz der Niere vor der Schädigung durch fHb besteht. Methodik Die Daten der vorliegenden Arbeit wurden bei Patientinnen und Patienten mit einem ARDS und Therapie mit veno-venöser ECMO (VV ECMO) im Zeitraum vom 01.01.2007 bis 31.12.2018 erhoben. Überprüft wurde eine Assoziation der Konzentration von fHb und Hp bei Beginn der ECMO-Therapie mit dem Vorherrschen einer akuten Nierenschädigung Stadium 3 nach Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO). Zusätzlich erfolgte die Evaluation einer Hp-Konzentration, die mit hoher Sensitivität vor dem Vorliegen einer akuten Nierenschädigung schützt. Ergebnisse Es wurden 273 Patientinnen und Patienten eingeschlossen, von denen 154 (56,4%) bei Beginn der ECMO-Therapie eine akute Nierenschädigung aufwiesen. Die fHb-Konzentration und die Prävalenz einer akuten Nierenschädigung stiegen proportional bis zu einem Plateau von 15 mg/dl an. Patientinnen und Patienten mit moderater (5- 14 mg/dl) und hoher fHb-Konzentration (≥15 mg/dl) hatten im Vergleich zu Patientinnen und Patienten mit niedriger fHb-Konzentration (<5mg/dl) ein zweieinhalbfach bzw. fünffach erhöhtes Risiko für das Vorherrschen einer akuten Nierenschädigung (korrigierte Odds Ratio [OR] moderat vs. niedrig 2,69 [95% KI 1,25-5,95] p=0,012 und OR hoch vs. niedrig 5,47 [95% KI 2,00-15,9] p=0,001). In den Gruppen mit moderater und hoher fHb- Konzentration war eine hohe Hp-Konzentration (>2,7 g/l bei moderatem fHb, >2,4 g/l bei hohem fHb) zu Beginn der ECMO-Therapie mit dem gleichen Risiko für das Vorliegen einer akuten Nierenschädigung assoziiert wie in der Gruppe mit niedriger fHb-Konzentration. Diskussion Eine erhöhte Konzentration von fHb bei Beginn der ECMO-Therapie ist bei Patientinnen und Patienten mit ARDS und Therapie mit VV ECMO ein unabhängiger Risikofaktor für das Vorherrschen einer akuten Nierenschädigung. Bei Vorherrschen erhöhter fHb-Konzentrationen sind höhere Hp-Konzentrationen mit einer reduzierten Prävalenz einer akuten Nierenschädigung assoziiert. Daher könnte eine höhere Hp-Konzentration einen Ansatz zum Schutz der Niere bei Hämolyse darstellen.

Background Patients with the severe acute respiratory distress syndrome (ARDS) might require the use of an extracorporeal membrane oxygenation (ECMO). The ARDS itself and the therapy with ECMO can cause a hemolysis and lead to plasma free hemoglobin (fHb), which potentially harms the surrounding tissues. When hemolysis occurs, the kidney can be exposed to high concentrations of fHb which might be a factor for an acute kidney injury. Haptoglobin (Hp) functions as scavenger of fHb. The aim of this study was to investigate a possible association between an increased concentration of fHb at the beginning of therapy with ECMO and the presence of an acute kidney injury. Moreover, this study explored if a high plasma concentration of Hp is associated with renal protection from fHb-associated harmful effects. Methods Data were collected from patients with ARDS who received therapy with venovenous ECMO (VV ECMO) between January 2007 and December 2018. An association between the concentration of fHb and Hp at the beginning of therapy with ECMO and the presence of an acute kidney injury stage 3 Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) was evaluated. Furthermore, it was assessed whether a certain plasma concentration of Hp was associated with protection from fHb-associated renal injury. Results There were 273 patients with ARDS and treatment with VV ECMO. At the beginning of therapy with ECMO, 154 of these patients (56,4%) had an acute kidney injury. The concentration of fHb and the presence of an acute kidney injury increased linear until reaching a plateau at 15 mg/dl. Patients with a moderate (5-14 mg/dl) or high fHb-concentration (≥15 mg/dl) had either a 2.5-fold or 5-fold higher risk of an acute kidney injury when compared to patients with a low concentration of fHb (adjusted odds ratio [OR] moderate vs. low 2,69 [95% CI 1,25-5,95] p=0,012 and OR high vs. low 5,47 [95% CI 2,00-15,9] p=0,001). In the group of patients with a moderate and high concentration of fHb, patients with high concentrations of Hp (>2,7 g/l in patients with moderate fHb, >2,4 g/l in patients with high fHb) at the beginning of therapy with VV ECMO had a similar risk for acute kidney injury compared to patients with a low plasma concentration of fHb. Discussion An increased concentration of fHb at the beginning of therapy with VV ECMO is associated with the presence of acute kidney injury in patients with ARDS who are treated with VV ECMO. Among patients with ARDS und high concentrations of fHb, higher concentrations of Hp are associated with a lower prevalence of acute kidney injury. Therefore, higher concentrations of Hp could serve as a new approach to protect the kidney in patients with hemolysis.