dc.contributor.author
Schaefer, Helen Leanne
dc.date.accessioned
2018-06-07T21:30:47Z
dc.date.available
2012-05-15T09:06:00.811Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/8007
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-12206
dc.description.abstract
In response to severe injury or illness, inflammatory mediators initiate a
systemic proinflammatory reaction, which is in turn attenuated or counteracted
by the activation of modulating anti-inflammatory mechanisms. Severe
inflammatory response syndrome (SIRS) is the state that occurs when an
imbalance arises between pro- and anti-inflammatory responses. As a
consequence of SIRS, endothelium cells are activated, vascular permeability is
increased and vasodilatation, hypovolaemia, hypotension and tissue hypoxia
occur. Increased renal filtration of plasma proteins is believed to result
from these processes. The definition and diagnostic criteria for SIRS in
humans, as developed in 1992, has recently been adapted by veterinarians for
the recognition of SIRS in dogs. In the current study, 39 dogs with SIRS and
15 healthy dogs were examined for the presence, quantity and quality of
proteins in their urine. Urine and blood samples were obtained from the
diseased dogs on admission to a veterinary hospital as well as 24 (n=16) and
48 (n=24) hours thereafter, whenever possible. Urinalysis was conducted for
total protein content and creatinine in order to calculate the urinary protein
to creatinine ratio (UPC). Using ELISA, urinary albumin and RBP levels were
also quantified and the ratios, albumin to urinary creatinine (UAC) and RBP to
urinary creatinine (URBPC) were calculated. SDSPAGE was conducted for each dog
to further identify the proteinuric pattern as indicative of low molecular
weight (LMW) or middle molecular / high molecular weight (MMW/HMW)
proteinuria. Furthermore, reference ranges for the level of urinary RBP and
the URBPC were defined which could be used to help further establish reference
values for future studies. This study showed that proteinuria is a common
occurrence in dogs identified as having SIRS. Diseased dogs had significantly
much higher levels for excretion of total urinary protein, UPC, albumin and
RBP compared to the healthy dogs. 27 diseased dogs (69%) had a UPC > 0.5, 25
dogs (64%) had a UAC > 30 mg/g indicating microalbuminuria to overt
proteinuria, whilst 36 dogs (92%) had a URBPC level above the defined upper
limit of 33.3 μg/g. The incidence of abnormally high RBP in urine, regardless
of whether or not UPC or albumin values were increased, indicated that an
element of tubular malfunction was present in almost all diseased dogs. Whilst
the UPC and UAC levels were significantly higher at admission than 48 hours
later, this was not found for RBP, indicating that although glomerular
proteinuria begins to subside within this time, tubular impairment may have a
longer duration. The protein patterns obtained through visual inspection of
SDS-PAGE showed great difference between the healthy and diseased dogs. The
dogs with SIRS had a total of 11 different bands. Although a band in the range
60-70 kDa dominated, occurring in 36 dogs (92%), 58% of the total counted
bands were in the LMW range whilst 42% were MMW/HMW. In the SDS-PAGE from the
healthy dogs, 3 different bands were visible and only 45% of total counted
bands were LMW. Through visual evaluation of the SDS-PAGE, all healthy dogs
were deemed to have a physiological pattern. Of the diseased dogs, 11 (28%)
exhibited an electrophoresis pattern indicative of tubular proteinuria, 18
(46%) had patterns suggesting mixed proteinuria, 2 (5%) had patterns
indicating glomerular origins and 8 dogs (21%) were deemed to have
physiological patterns. Previously reported gender-specific proteinuric
differences were evident between entire healthy males and the remaining
healthy dogs in this study. This was seen through the significantly higher UPC
and higher number and intensity of specific LMW bands in urine from the
healthy males compared with the other healthy dogs. Although 18 of 19 entire
diseased dogs exhibited these specific bands, the generally higher incidence
of LMW bands in urine of diseased dogs made an identification of gender
specific patterns difficult. The higher level of proteinuria in the diseased
dogs may also have masked possible genderspecific characteristics as no
difference in UPC was observed between entire males and others. The search for
differences in urinary protein excretion between survivors (n=26) and
nonsurvivors (n=13) proved not remarkable as no significant differences were
found between survivors and non-survivors, neither for proteinuria at
admission nor on day 2. Although it appears that SIRS significantly influences
renal protein filtration and reabsorption in dogs, correlations between the
occurrence of acute proteinuria and mortality and proteinuria severity with
mortality were not apparent. Of interest for future investigations is whether
increasing or subsiding levels of proteinuria during the early stages of SIRS
and in particular, individual trends in proteinuria of glomerular or tubular
origin, could have implications for mortality prediction in dogs. Further
investigation involving a larger patient collective would be valuable in the
search for markers for the severity of a systemic inflammatory response and
for evaluating prognosis in dogs with SIRS.
de
dc.description.abstract
Die Ausscheidung von Plasmaproteinen in den Urin ist sowohl von anatomischen
und physiologischen Charakteristika der Nephrone, als auch von den molekularen
Eigenschaften der Proteine selbst abhängig. Im Wesentlichen bestimmen folgende
Faktoren das Schicksal der Proteine während der Passage durch die Glomeruli:
(1) die Porengröße der dreischichtigen glomerulären Filtrationsmembran, (2)
die Polarität der Membran, die eine Rolle in der strukturellen
Aufrechterhaltung dieser Schichten spielt und (3) die Ladung und Molekular-
gewicht der Proteine. Proteine mit einem niedrigen Molekulargewicht (LMW
Proteine < 60 kDa) sind relativ frei filtrierbar, für mittelgroße Proteine
(MMW 60-80kDa) ist eine Passage vor allem durch die polyanionische Oberfläche
stark limitiert und hochmolekulare Proteine (HMW > 80kDa) können unter
physiologischen Bedingungen die Filtrationsmembran nicht passieren. Proteine,
die durch die glomeruläre Filtrationsmembran gelangen, werden fast vollständig
mittels rezeptorvermittelter Endozytose in den proximalen Nierentubuli
rückresorbiert. Die Membranrezeptoren Megalin und Cubilin sind hierfür
verantwortlich. Der überwiegende Anteil der im Endharn physiologisch
ausgeschiedenen Proteine wird im distalen Tubulusbereich synthetisiert und
sezerniert. Auf renaler Ebene kommt es vor allem zu einer Proteinurie, wenn
die strukturelle Integrität der glomerulären Filtrationsmembran beschädigt ist
und erhöhte Mengen an MMW- und LMW-Proteinen diese passieren können und/oder
die Rückresorptionsmechanismen in den Nierentubuli eingeschränkt oder
überfordert sind. Zusätzlich können prä- oder postrenale Ursachen sowie eine
Kombination dieser Mechanismen zu einer Proteinurie führen. Die Molekulargröße
der Proteine im Urin gibt Hinweise auf die Lokalisation der Läsion oder
Dysfunktion. Erhöhtes Vorkommen von z.B. Albumin (einem MMW Protein) im
Endharn deutet auf Läsionen im Glomerulusbereich hin, wohingegen die
Ausscheidung hoher Mengen von Retinol- Bindungsprotein (ein LMW Protein)
charakteristisch für Tubulusläsionen ist. Als Antwort des Organismus auf
Traumata oder schwere Erkrankungen kommt es zur schnellen Freisetzung von
inflammatorischen Zytokinen und Interleukinen in das Blut. Proinflammatorische
Mediatoren wie z.B. IL-1, IL-6 und TNF-α reagieren an Oberflächenrezeptoren
verschiedener Zellen wie Makrophagen, neutrophilen Granulozyten, T-Lymphozyten
und Endothelzellen, die ihrerseits die immunologischen, pathophysiologischen
und klinischen Zeichen einer inflammatorischen Antwort hervorrufen. Um eine
stark überschießende Reaktion zu verhindern, sollte die systemische
inflammatorische Reaktion schon nach kurzer Zeit durch die Freisetzung von
anti-inflammatorischen Mediatoren gebremst werden. Ist die ursprüngliche
imflammatorische Reaktion zu stark, oder das Gleichgewicht zwischen pro- und
antiinflammatorischen Reaktionen gestört, entwickelt sich ein Zustand, der
„Systemic Inflammatory Response Syndrome“ (SIRS) genannt wird. Die genauen
Pathomechanismen sind noch nicht vollständig geklärt, jedoch wird angenommen,
dass bei einem SIRS inflammatorische Mediatoren und Immunzellen für die
Aktivierung von Endothelzellen verantwortlich sind, und somit zu
Vasodilatation, erhöhter Gefäßpermeabilität, Hypovolämie, Hypotension und
Gewebshypoxie führen. Dies kann zur Schädigung der anatomischen Struktur und
Einschränkung der physiologischen Funktion der Nieren führen, so dass
letztendlich erhöhte Mengen von Plasmaproteinen über den Urin verloren gehen
können. In der Humanmedizin wurde eine Definition für SIRS sowie klinische
Kriterien zur Erkennung von SIRS 1992 international festgelegt. Diese
Kriterien wurden für die Veterinärmedizin adaptiert. Das Ziel dieser Studie
war es, zu untersuchen, ob (1) SIRS bei Hunden zur Proteinurie führt, (2) ob
Proteinmuster erkannt werden können, die auf eine glomeruläre oder tubuläre
Dysfunktion rückschliessen lassen und (3) ob die Proteinurie als
prognostischer Marker verwendet werden kann. Fünfzehn gesunde und 39 kranke
Hunde gingen in die Studie ein. Diesen Hunden wurden bei Erstvorstellung Harn-
und Blutproben entnommen und in der Gruppe der erkrankten Tiere wurden, wenn
möglich, zusätzliche Harnproben nach 24 (n=16) bzw. 48 (n=24) Stunden
entnommen. Mittels der Bradford-Analyse und der alkalischen Pikrat-Methode
wurden jeweils Gesamtprotein und Kreatinin im Harn gemessen und ein
Urinprotein-Urinkreatinin-Quotient (UPC) gebildet. Ein ELISA wurde zur
Bestimmung der Urinproteinmengen von Albumin und Retinol-Bindungsprotein (RBP)
verwendet und die Quotienten Albumin-Kreatinin (UAC) und RBP-Kreatinin (URBPC)
errechnet. Die Proteinmuster wurden mittels einer SDS Polyacrylamid-
Gelelektrophorese (SDS-PAGE) analysiert. Die schon von anderen Autoren
beschriebenen geschlechtsspezifischen Unterschiede in Proteinuriemustern wurde
auch in dieser Studie beim Vergleich der Werte von gesunden nicht kastrierten
Rüden und den übrigen gesunden Hunden deutlich. Sowohl UPC als auch die Anzahl
und Intensität spezifischer LMW-Banden waren bei diesen Rüden deutlich höher.
Obwohl bei 18 von 19 kranken nicht kastrierten Rüden die spezifischen Banden
ebenfalls vorhanden waren, konnten geschlechtsspezifische Unterschiede
aufgrund der insgesamtdeutlich erhöhten Anzahl von LMW-Banden in der Gruppe
der kranken Hunde nicht identifiziert werden. Auch waren bei den UPC-Werten
der nicht kastrierten Rüden und der restlichen erkrankten Hunde keine
Unterschiede vorhanden und es ist anzunehmen, daß mögliche
geschlechtsspezifische Charakteristika durch die stärker ausgeprägte
Proteinurie bei erkrankten Hunden verdeckt worden sind. Die Studie konnte
zeigen, dass eine Proteinurie bei Hunden mit SIRS häufig vorkommt. Alle
gemessenen Harnparameter, d.h. Gesamtprotein, UPC, Albumin, UAC, RBP und URBPC
waren im Median bei kranken Hunden am Tag 0 im Vergleich zu gesunden Tieren
signifikant erhöht. 27 Hunde (69%) der kranken Gruppe hatten eine UPC >0.5, 25
Hunde (64%) hatten eine erhöhte Albuminausscheidung, nachweisbar durch einen
UAC-Quotienten von >30mg/g, desweiteren war bei 36 Hunden (92%) die URBPC
höher als 33.3 μg/g. Diese erhöhte RBP- Ausscheidung ohne gleichzeitig
erhöhtes UPC, bzw. erhöhte Albuminwerte liess vermuten, dass bei fast allen
Hunden der erkrankten Gruppe ein tubuläre Schädigung vorhanden war. Insgesamt
waren die Werte für UPC und UAC am Tag 0 signifikant höher als am Tag 2, wobei
diese Differenz für den Parameter URBPC nicht das Signifikanzniveau erreichte.
Anhand dieser Ergebnisse ist zu vermuten, dass bei Hunden mit SIRS eine akute
aber scheinbar transiente glomerulär bedingte Proteinurie auftritt, wohingegen
die tubulären Schädigungen etwas länger anhalten. Die Proteinmuster im SDS-
PAGE zeigten deutliche Unterschiede zwischen kranken und gesunden Hunden. Bei
SIRS-Patienten trat eine deutlich höhere Anzahl von Banden auf (11 vs. 3),
zusätzlich war eine größere Streuung des Molekulargewichtes zu erkennen. Bei
erkrankten Hunden war am Tag 0 in 46% (n=18) der Gelelektrophoresen ein Muster
für eine gemischte Proteinurie sichtbar und bei 28% (n=11) waren die
Proteinmuster typisch für eine tubuläre Proteinurie. In nur 5% (n=2) der
Elektrophoresen waren rein glomeruläre Proteinmuster vorhanden. Im Gegensatz
dazu waren bei allen gesunden Hunden physiologische Proteinmuster zu erkennen.
Obwohl eine überwiegende Anzahl der Hunde mit SIRS bei der Erstuntersuchung
eine Proteinurie aufwiesen, konnte kein Unterschied in den UPC-, UAC- und
URBPC-Werten der überlebenden (n=26) und nicht-überlebenden (n=13) Hunde
festgestellt werden. Im Gegensatz zu Berichten aus der Humanmedizin scheint
das Vorkommen bzw. der Schweregrad der Mikroalbuminurie bei Hunden mit SIRS
keine Prognose im Hinblick auf die Mortalität zu erlauben. Die Frage, ob eine
Abnahme der Proteinausscheidung innerhalb der ersten 48 Stunden Rückschlüsse
auf einen positiven Krankheitsverlauf zulässt, konnte durch diese Studie nicht
geklärt werden. Weitere Untersuchungen mit größeren Patientenzahlen wären für
die Suche nach einem Marker für den Schweregrad einer systemischen
inflammatorischen Reaktion und zur Beurteilung der Prognose von Hunden mit
SIRS notwendig.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
systemic inflammatory response syndrome
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::630 Landwirtschaft::630 Landwirtschaft und verwandte Bereiche
dc.title
Investigations on the quantitative and qualitative protein excretion in urine
of dogs with Severe Inflammatory Response Syndrome (SIRS)
dc.contributor.firstReferee
Univ.-Prof. Dr. B. Kohn
dc.contributor.furtherReferee
Univ.-Priv.-Doz. Dr. J. Raila
dc.contributor.furtherReferee
Univ.-Prof. Dr. H. Hartmann
dc.date.accepted
2011-09-13
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000036643-0
dc.title.translated
Untersuchungen zur quantitativen und qualitativen Proteinausscheidung im Harn
von Hunden mit „Severe Inflammatory Response Syndrome“ (SIRS)
en
refubium.affiliation
Veterinärmedizin
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000036643
refubium.note.author
Mensch und Buch Verlag
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