Vol 3, No 2 (2010)
Prace poglądowe
Published online: 2010-05-25
Laboratoryjne wskaźniki ostrego uszkodzenia nerek oznaczane w moczu i w surowicy
Forum Nefrologiczne 2010;3(2):71-81.
Abstract
Ostre uszkodzenie nerek (AKI) jest chorobą o wysokim
stopniu zachorowalności i śmiertelności, dotyczącą
ciężko chorych pacjentów. W dotychczasowej
diagnostyce laboratoryjnej brakuje czułych i łatwych
dla praktyki klinicznej markerów laboratoryjnych dla
wykrywania wczesnego uszkodzenia nerek o znaczeniu
prognozującym stopniowy rozwój AKI.
W pracy przedstawiono nowych kandydatów na biochemiczne markery laboratoryjne, przyczynowo powiązane z patomechanizmem powstawania i rozwoju AKI, oraz przeanalizowano możliwość ich oznaczania w surowicy i w moczu. Część z nich jest dobrze znana, chociaż niewykorzystywana w praktyce laboratoryjnej, inne natomiast są wynikiem współczesnych doświadczeń eksperymentalnych, wymagających walidacji i badań klinicznych. Aktualna identyfikacja i klasyfikacja AKI opiera się głównie na obserwacji stopniowego wzrostu stężenia kreatyniny w surowicy, mimo że parametr ten dostarcza opóźnionych i nierzetelnych informacji w stosunku do rzeczywiście toczących się zmian patologicznych w nerce. Najbardziej obiecującymi parametrami AKI oznaczanymi w surowicy są cystatyna C, NGAL i kwas moczowy. Wśród markerów AKI oznaczanych w moczu wyróżnia się enzymy uwalniane z uszkodzonych komórek kanalika (fosfataza alkaliczna, gamma glutamylotranspeptydaza, aminopeptydaza alaninowa, izoenzymy transferazy glutationowej, N-acetylo-β-D-glukozaminidaza), niskocząsteczkowe białka osocza (alfa-1-mikroglobulina, beta-2-mikroglobulina, białko wiążące retinol, cystatyna C) oraz białka produkowane w nerce specyficznie powiązane z rozwojem AKI: CYR-61, NGAL, KIM-1, cytokiny i chemokiny (Gro-α, IL-18) oraz strukturalne i funkcjonalne białka kanalików nerkowych (F-aktyna, izoforma-3 wymiennika sodowo- wodorowego).
Opierając się na różnicach ekspresji wymienionych markerów, uzyskanie ich panelu oznaczanego w surowicy i w moczu może być pomocne dla różnicowania przyczyn rozwoju AKI, ustalenia czasu trwania, ostrości uszkodzenia nerek, prognozowania rozwoju choroby oraz monitorowania odpowiedzi na wprowadzone leczenie.
Forum Nefrologiczne 2010, tom 3, nr 2, 71-81
W pracy przedstawiono nowych kandydatów na biochemiczne markery laboratoryjne, przyczynowo powiązane z patomechanizmem powstawania i rozwoju AKI, oraz przeanalizowano możliwość ich oznaczania w surowicy i w moczu. Część z nich jest dobrze znana, chociaż niewykorzystywana w praktyce laboratoryjnej, inne natomiast są wynikiem współczesnych doświadczeń eksperymentalnych, wymagających walidacji i badań klinicznych. Aktualna identyfikacja i klasyfikacja AKI opiera się głównie na obserwacji stopniowego wzrostu stężenia kreatyniny w surowicy, mimo że parametr ten dostarcza opóźnionych i nierzetelnych informacji w stosunku do rzeczywiście toczących się zmian patologicznych w nerce. Najbardziej obiecującymi parametrami AKI oznaczanymi w surowicy są cystatyna C, NGAL i kwas moczowy. Wśród markerów AKI oznaczanych w moczu wyróżnia się enzymy uwalniane z uszkodzonych komórek kanalika (fosfataza alkaliczna, gamma glutamylotranspeptydaza, aminopeptydaza alaninowa, izoenzymy transferazy glutationowej, N-acetylo-β-D-glukozaminidaza), niskocząsteczkowe białka osocza (alfa-1-mikroglobulina, beta-2-mikroglobulina, białko wiążące retinol, cystatyna C) oraz białka produkowane w nerce specyficznie powiązane z rozwojem AKI: CYR-61, NGAL, KIM-1, cytokiny i chemokiny (Gro-α, IL-18) oraz strukturalne i funkcjonalne białka kanalików nerkowych (F-aktyna, izoforma-3 wymiennika sodowo- wodorowego).
Opierając się na różnicach ekspresji wymienionych markerów, uzyskanie ich panelu oznaczanego w surowicy i w moczu może być pomocne dla różnicowania przyczyn rozwoju AKI, ustalenia czasu trwania, ostrości uszkodzenia nerek, prognozowania rozwoju choroby oraz monitorowania odpowiedzi na wprowadzone leczenie.
Forum Nefrologiczne 2010, tom 3, nr 2, 71-81
Keywords: ostre uszkodzenie nerekcystatyna CNAGNGALIL-18KIM-1
References
- Schrier RW, Wang W, Poole B, et al. Acute renal failure: definitions, diagnosis, pathogenesis, and therapy. J Clin Invest. 2004; 114(1): 5–14.
- Venkataraman R, Kellum JA. Defining acute renal failure: the RIFLE criteria. J Intensive Care Med. 2007; 22(4): 187–193.
- Izzedine H, Baumelou A, Deray G. Acute renal failure in HIV patients. Nephrol Dial Transplant. 2007; 22(10): 2757–2762.
- Trof RJ, Di Maggio F, Leemreis J, et al. Biomarkers of acute renal injury and renal failure. Shock. 2006; 26(3): 245–253.
- Westhuyzen J, Endre ZH, Reece G, et al. Measurement of tubular enzymuria facilitates early detection of acute renal impairment in the intensive care unit. Nephrol Dial Transplant. 2003; 18(3): 543–551.
- Liangos O, Perianayagam MC, Vaidya VS, et al. Urinary N-acetyl-beta-(D)-glucosaminidase activity and kidney injury molecule-1 level are associated with adverse outcomes in acute renal failure. J Am Soc Nephrol. 2007; 18(3): 904–912.
- Devarajan P, Krawczeski CD, Nguyen MT, et al. Biomarkers for the early detection of acute kidney injury. Pediatr Nephrol. 2008; 23(12): 2151–2157.
- Akcan-Arikan A, Zappitelli M, Loftis LL, et al. Modified RIFLE criteria in critically ill children with acute kidney injury. Kidney Int. 2007; 71(10): 1028–1035.
- Soni SS, Ronco C, Katz N, et al. Early diagnosis of acute kidney injury: the promise of novel biomarkers. Blood Purif. 2009; 28(3): 165–174.
- Bagshaw SM, George C, Dinu I, et al. A multi-centre evaluation of the RIFLE criteria for early acute kidney injury in critically ill patients. Nephrol Dial Transplant. 2008; 23(4): 1203–1210.
- Rabb H. Novel urinary markers for early diagnosis of ARF. Am J Kidney Dis. 2003; 42(3): 599–600.
- Mishra J, Mori K, Ma Q, et al. Amelioration of ischemic acute renal injury by neutrophil gelatinase-associated lipocalin. J Am Soc Nephrol. 2004; 15(12): 3073–3082.
- Lisowska-Myjak B. Serum and urinary biomarkers of acute kidney injury. Blood Purif. 2010; 29(4): 357–365.
- Herget-Rosenthal S, Poppen D, Hüsing J, et al. Prognostic value of tubular proteinuria and enzymuria in nonoliguric acute tubular necrosis. Clin Chem. 2004; 50(3): 552–558.
- Becherucci F, Mazzinghi B, Ronconi E, et al. The role of endothelial progenitor cells in acute kidney injury. Blood Purif. 2009; 27(3): 261–270.
- Vaidya VS, Ramirez V, Ichimura T, et al. Urinary kidney injury molecule-1: a sensitive quantitative biomarker for early detection of kidney tubular injury. Am J Physiol Renal Physiol. 2006; 290(2): F517–F529.
- Molls RR, Savransky V, Liu M, et al. Keratinocyte-derived chemokine is an early biomarker of ischemic acute kidney injury. Am J Physiol Renal Physiol. 2006; 290(5): F1187–F1193.
- Dent CL, Ma Q, Dastrala S, et al. Plasma neutrophil gelatinase-associated lipocalin predicts acute kidney injury, morbidity and mortality after pediatric cardiac surgery: a prospective uncontrolled cohort study. Crit Care. 2007; 11(6): R127.
- Coca SG, Yalavarthy R, Concato J, et al. Biomarkers for the diagnosis and risk stratification of acute kidney injury: a systematic review. Kidney Int. 2008; 73(9): 1008–1016.
- Bonventre JV. Diagnosis of acute kidney injury: from classic parameters to new biomarkers. Contrib Nephrol. 2007; 156: 213–219.
- Ricci Z, Ronco C. Today's approach to the critically ill patient with acute kidney injury. Blood Purif. 2009; 27(1): 127–134.
- Wheeler DS, Devarajan P, Ma Q, et al. Serum neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL) as a marker of acute kidney injury in critically ill children with septic shock. Crit Care Med. 2008; 36(4): 1297–1303.
- Royakkers AA, van Suijlen JDE, Hofstra LS, et al. Serum cystatin C-A useful endogenous marker of renal function in intensive care unit patients at risk for or with acute renal failure? Curr Med Chem. 2007; 14(21): 2314–2317.
- Ejaz AA, Mu W, Kang DH, et al. Could uric acid have a role in acute renal failure? Clin J Am Soc Nephrol. 2007; 2(1): 16–21.
- Nakagawa T, Mazzali M, Kang DH, et al. Uric acid--a uremic toxin? Blood Purif. 2006; 24(1): 67–70.
- Branten AJ, Mulder TP, Peters WH, et al. Urinary excretion of glutathione S transferases alpha and pi in patients with proteinuria: reflection of the site of tubular injury. Nephron. 2000; 85(2): 120–126.
- Uchida K, Gotoh A. Measurement of cystatin-C and creatinine in urine. Clin Chim Acta. 2002; 323(1-2): 121–128.
- Mishra J, Ma Q, Prada A, et al. Identification of neutrophil gelatinase-associated lipocalin as a novel early urinary biomarker for ischemic renal injury. J Am Soc Nephrol. 2003; 14(10): 2534–2543.
- Muramatsu Y, Tsujie M, Kohda Y, et al. Early detection of cysteine rich protein 61 (CYR61, CCN1) in urine following renal ischemic reperfusion injury. Kidney Int. 2002; 62(5): 1601–1610.
- Han WK, Bailly V, Abichandani R, et al. Kidney Injury Molecule-1 (KIM-1): a novel biomarker for human renal proximal tubule injury. Kidney Int. 2002; 62(1): 237–244.
- Ferguson SM. CYR61 as a marker for acute renal failure. Federal Register. 2003; 68: 18660.
- Parikh CR, Mishra J, Thiessen-Philbrook H, et al. Neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL) as a biomarker for acute renal injury after cardiac surgery. Lancet. 2005; 365(9466): 1231–1238.
- Bolignano D, Coppolino G, Campo S, et al. Urinary neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL) is associated with severity of renal disease in proteinuric patients. Nephrol Dial Transplant. 2008; 23(1): 414–416.
- van Timmeren MM, Bakker SJL, Vaidya VS, et al. Tubular kidney injury molecule-1 in protein-overload nephropathy. Am J Physiol Renal Physiol. 2006; 291(2): F456–F464.
- Zhang Z, Humphreys BD, Bonventre JV. Shedding of the urinary biomarker kidney injury molecule-1 (KIM-1) is regulated by MAP kinases and juxtamembrane region. J Am Soc Nephrol. 2007; 18(10): 2704–2714.
- Edelstein CL, Hoke TS, Somerset H, et al. Proximal tubules from caspase-1-deficient mice are protected against hypoxia-induced membrane injury. Nephrol Dial Transplant. 2007; 22(4): 1052–1061.
- Melnikov VY, Ecder T, Fantuzzi G, et al. Impaired IL-18 processing protects caspase-1-deficient mice from ischemic acute renal failure. J Clin Invest. 2001; 107(9): 1145–1152.
- Parikh CR, Abraham E, Ancukiewicz M, et al. Urine IL-18 is an early diagnostic marker for acute kidney injury and predicts mortality in the intensive care unit. J Am Soc Nephrol. 2005; 16(10): 3046–3052.
- Washburn KK, Zappitelli M, Arikan AA, et al. Urinary interleukin-18 is an acute kidney injury biomarker in critically ill children. Nephrol Dial Transplant. 2008; 23(2): 566–572.
- Schwartz N, Hosford M, Sandoval RM, et al. Ischemia activates actin depolymerizing factor: role in proximal tubule microvillar actin alterations. Am J Physiol. 1999; 276(4 Pt 2): F544–F551.
- Kwon O, Molitoris BA, Pescovitz M, et al. Urinary actin, interleukin-6, and interleukin-8 may predict sustained ARF after ischemic injury in renal allografts. Am J Kidney Dis. 2003; 41(5): 1074–1087.
- Devarajan P. Emerging biomarkers of acute kidney injury. . In: Ronco C, Bellomo R, Kellum JA. ed. Acute Kidney Injury. Contrib. Nephrol. , Basel Karger 2007: 203–212.
