Eignen sich die Proteine S100a12 und Calprotectin bei kontrastmittelinduziertem Nierenversagen als Biomarker im Urin?: Untersuchung anhand einer prospektiven klinischen Studie

Abstract

Hintergrund: Kontrastmittelgestützte Untersuchungsverfahren finden in steigender Zahl Anwendung. Kontrastmittelinduziertes Nierenversagen (CIN) ist dabei eine unerwünschte Wirkung. Risikofaktoren hierfür sind, z.B. hohes Alter, Diabetes mellitus, Herz- oder Niereninsuffizienz. Diese Risiken nehmen aufgrund des demographischen Wandels zu. Die CIN ist mit einem schlechteren Kurz- und Langzeit-Outcome der betroffenen Patienten verbunden. Die gängige Definition der CIN basiert auf der Messung des Serum-Kreatinin, durch die das Nierenversagen jedoch erst 24-72h nach Kontrastmittelgabe angezeigt wird. Angesichts der sehr kurzen mittleren Krankenhausverweildauer von Patienten, stellt sich die Frage nach einem Biomarker, der eine CIN früher diagnostiziert. S100a12 und Calprotectin sind S100-Proteine, die in hoher Konzentration in aktivierten Granulozyten vorkommen, aber auch im Gewebe induzierbar sind. Sie gehören zu den „Damage-associated molecular pattern proteins“ (DAMP). Intrazellulär erfüllen sie Aufgaben der Zellhomöostase. Bei einem Zellschaden werden sie jedoch frei und verursachen die Aktivierung und Aufrechterhaltung einer Immunantwort. Ziel dieser Arbeit ist, Calprotectin und S100a12 im Urin als Biomarker für eine CIN zu untersuchen. Zusätzlich wird ein Zusammenhang mit dem Outcome der Patienten drei Monate nach Kontrastmittelgabe anhand sekundärer Endpunkte betrachtet. Methode: Basis dieser Arbeit ist eine prospektive Studie an 314 Patienten mit erhöhtem Risiko für eine CIN. Alle Patienten erhielten eine elektive Herzkatheteruntersuchung. Aus Urinproben vor und 24h nach KM wurde S100a12 und Calprotectin bestimmt. Gleichzeitig erfolgte eine Serum-Kreatininmessung. Zusätzlich wurde Kreatinin nach 48h bestimmt. Drei Monate nach Kontrastmittelgabe wurden die Probanden in einer Follow-up- Untersuchung auf die Endpunkte: „Verdopplung des Serumkreatinins“, „Dialyse“, „weitere Krankenhausaufenthalte“ und „Tod“ hin untersucht und erhielten eine weitere Serum-Kreatininmessung. Ergebnisse: 21 (7,4%) von 283 Patienten der Studienkohorte erlitten eine CIN. Die Analyse der Biomarker zeigte, dass CIN- Patienten 24h nach Kontrastmittelgabe signifikant höhere S100a12-Werte haben, als Patienten ohne CIN. Bei der Auswertung hinsichtlich der Calprotectin- Konzentration ergaben sich bei Patienten mit CIN nicht signifikant höhere Konzentrationen vor und 24h nach Kontrastmittelgabe. Patienten, die zum Zeitpunkt der Follow-up-Untersuchung einen Endpunkt erreicht hatten, wiesen jeweils vor und 24h nach Kontrastmittelgabe höhere S100a12- und Calprotectin- Konzentrationen auf, als Patienten, die keinen der beschriebenen Endpunkte erreichten. Dies erwies sich jedoch als nicht signifikant. Ein weiteres Ergebnis ist ein hoch signifikanter Unterschied der S100a12- und Calprotectin- Konzentrationen vor und 24h nach KM in Abhängigkeit vom Geschlecht. Die weiblichen Patienten wiesen hierbei höhere Werte auf als die männlichen. Schlussfolgerung: S100a12 eignet sich potentiell als Biomarker für die Diagnostik der CIN. Calprotectin erscheint in diesem Zusammenhang ungeeignet. Es sollten ergänzende Studien durchgeführt werden, um dies zu bestätigen. Im Bezug auf das Outcome der Patienten anhand der sekundären Endpunkte ergaben sich für S100a12 und Calprotectin keine signifikanten Ergebnisse.

Background: There are a rising number of patients undergoing radiocontrast media-enhanced examinations. Contrast media-induced kidney injury (CIN) is a side effect of the radiocontrast agent. Due to demographic changes, the incidence of risk factors for CIN-, such as advanced age, diabetes mellitus and cardiac or renal failure will increase. CIN is associated with worse short-and long-term outcomes. Today's common definition of CIN is based on measurement of the serum creatinine, which only indicates renal failure 24-72hrs after administration of radiocontrast media. It is necessary to find an earlier biomarker to indicate CIN. S100a12 and calprotectin are proteins that occur in high concentrations in activated granulocytes and can be induced in tissue. They belong to the "Damage-associated molecular pattern proteins" (DAMP) and fulfill the duties of intracellular homeostasis. During tissue or cell damage they are responsible for the activation and amplification of an immune response. The goal of this paper is to examine calprotectin and S100a12 in urine as a biomarker for CIN. Additionally, calprotectin and S100a12 are analyzed regarding the outcome based on specific endpoints three months after the administration of the contrast medium. Methods: We performed a prospective study on 314 patients with an increased risk for CIN undergoing percutaneous coronary angiography. Urine samples before and 24h after contrast media application were collected. S100a12 and calprotectin were measured. At the same time, creatinine samples were taken from the blood. Three months after administration of the contrast medium, data regarding the endpoints: "doubling of serum creatinine", "dialysis", "non-elective hospitalizations" and "death" were collected and another blood sample for creatinine measurement taken. Results: 21 (7,4%) out of 283 patients developed CIN. The results show that patients who developed CIN had significantly higher S100a12-levels than patients without CIN, 24hrs after administration of contrast medium. The calprotectin-level was not significantly higher before and 24hrs after contrast administration in patients with CIN. The patients who reached an endpoint, had higher S100a12- and calprotectin-levels before and 24hrs after contrast administration, compared to patients who did not reach an endpoint. However, this difference proved to be statistically insignificant. There is also strong evidence for a gender-dependent difference of S100a12- and calprotectin-levels before and 24hrs after contrast administration, with women having higher levels. Conclusion: S100a12 has the potential to be a promising biomarker detecting CIN. Calprotectin is as a biomarker rather unsuitable in this context. It is necessary to carry out further studies to confirm this. In terms of patient outcome on the basis of secondary endpoints no significant results for S100A12 and calprotectin were found.