Akut ve Kronik Böbrek HasarındaYeni Biyobelirteçler

Prof.Dr. Süleyman Caner KARAHANKTÜ Tıp Fakültesi

Tıbbi Biyokimya AD, Trabzon

TKBD Kongresi, Bodrum, Nisan 2019

Sunu Planı

• Akut ve Kronik Böbrek Hasarının Tanımı

• Akut ve Kronik Böbrek Hasarının Tanı Kriterleri

• Akut ve Kronik Böbrek Hasarında Yeni Biyobelirteçlerin Yeri

Böbrek Fonksiyonları

1. Total vücut suyu dengesi2. Elektrolit dengesi 3. Osmotik denge4. Asit-baz dengesi5. Kan basıncının düzenlenmesi6. Eliminasyon ve atılım

(üre, kreatinin, ürik asit,amonyak, ilaç ve hormon metabolitleri)

7. Hormon sentezi ve aktivasyonu (renin, eritropoietin, vitamin D3)

8. Metabolik fonksiyonlar (glikojen , glutamin)

Akut Böbrek Hasarı(ABH, AKI)-Tanım

Böbrekteki ani ve ilerleyici fonksiyon kaybına bağlı olarak; üre ve kreatinin gibi azotlu ürünlerin birikmesi, sıvı -elektrolit ve asit-baz dengesinin bozulması,oligo/anüri ile seyreden bir sendromdur.

Görülme sıklığı : (Genel toplumda < %1.5, Yatan hastalarda % 7-18, ICU: %35-50)

Akut böbrek hasarı, hastanın uzun-dönemdeki mortalitesi ve kronik böbrek hastalığı(CKD)gelişmesi için bağımsız bir risk faktörüdür.

Mortalite oranı:(Komplike olmayan ABH: % 5-27, ICU: %40-90)

Kronikleşme oranları: (Son dönem böbrek yetmezliği: % 15-25, CKD gelişmesi: %40-55)

Figure 2. The continuum of acute kidney injury (AKI),acute kidney disease (AKD) and chronic kidney disease (CKD)

Chawla, L. S. et al. (2017) Acute kidney disease and renal recovery: consensus report of the Acute Disease Quality Initiative (ADQI) 16 WorkgroupNat. Rev. Nephrol. doi:10.1038/nrneph.2017.2

Modified from Acute Dialysis Quality Initiative 16; www.adqi.org.

Kronik Böbrek Hastalığı (KBH, CKD) -Tanım

Kronik böbrek hastalığı, böbreklerde sebebine bakılmaksızın 3 aydan daha uzun süren fonksiyon kaybı ve yapısal hasarolarak tanımlanır.

Glomerüler filtrasyon hızı < 60 ml/dk/1.73 m2

Kronik böbrek hastalığı; eşlik eden kardiovasküler olaylar, enfeksiyon, AKI gelişimi, fiziksel ve kognitif fonksiyonların bozulması, patolojik sürecin ilerlemesi nedeniyle yüksek bir morbidite ve mortalite oranına sahiptir.

Figure 1. Acute kidney injury and chronic kidney disease

Chawla, L. S. et al. (2017) Acute kidney disease and renal recovery: consensus report of the Acute Disease Quality Initiative (ADQI) 16 WorkgroupNat. Rev. Nephrol. doi:10.1038/nrneph.2017.2

Modified from Acute Dialysis Quality Initiative 16; www.adqi.org.

Akut Böbrek Hasarı Etiyolojisi

(% 55-60) (% 5)(% 35-40)

J. Martensson, C.‐R. Martling and M. Bell. Novel biomarkers of acute kidney injury and failure: Clinical Applicability.                         British Journal of Anaesthesia109(6): 843–50 (2012).

Akut Böbrek Hasarı‐Tanı Kriterleri

RIFLE (Risk Injury Failure Loss End stage),  2004

AKIN (Acute Kidney Injury Network),  2009

KDIGO  (Kidney Disease Impromig Global Outcomes),  2012

ABH, Geleneksel Biyobelirteçlerin Kısıtlılıkları-1

«Renal Hasar» ile «Renal Disfonksiyon» böbreğin farklı patofizyolojik evrelerini yansıtır.  Kreatinin renal disfonksiyonun bir göstergesidir ve böbrek fonksiyonlarında yaklaşık %50 azalma meydana gelene kadar kan kreatinin değerleri yükselmeyebilir;(GFH: 60‐120 mL/dk ; Kreatinin Kör Aralığı). 

Böbrek hasarı ile serum kreatinin artışına yol açan fonksiyon kaybıarasında geçen sürenin(lag time, 48‐72 saate kadar) ABH klinik yönetimindeki gecikme nedeniyle yüksek morbidite ve mortalite oranlarına neden olduğu vurgulanmaktadır.   

ABH  riski nedeniyle takip edilen bazı hastaların bazal kreatinin değerinin bilinmemesi önemi bir değerlendirme eksikliğidir.

Serum kreatinin miktarları kas kitlesi, vasküler volüm, tayin metodu interferansı, ilaç etkileşimleri, prerenal azotemi ve diyet gibi böbrek dışıfaktörlerden etkilenmektedir.

ABH, Geleneksel Biyobelirteçlerin Kısıtlılıkları-2

İdrar volümü; ABH her zaman oligo-anüri ile seyretmeyebilir.Dehidratasyon, diüretikl veya vasküler düzenleyici ajan kullanılmasıidrar hacmini etkiler. İdrar miktarı takibi hassas ve pratik değildir.

Diğer testler; • Fraksiyone sodyum atılım oranı, Üre ve BUN/kreatinin gibi idrar

kimyası testleri akut tubüler nekroz ile prerenal azotemi tablolarınıbirbirinden ayırabilir. Ancak test sonuçları diüretik kullanımı ve vücut volümünden etkilenirler.

• İdrar sedimentinde renal tübuler hücrelerini değerlendirmek böbrek hasarını belirlemede faydalı olabilir. Ancak, hücrelerin idrara dökülme süresi, idrarın alınma zamanı ve kimyasal bileşimi, bu hücreleri tanımlamanın uzmanlık gerektirmesi yöntemin handikaplarıdır.

• Proteinüri renal hasarın yerleşmesi sonucunda görülür.

• Chen L-X, Koyner JL. Biomarkers in Acute Kidney Injury. Crit Care Clin 2015; 31: 633-48. • Wausung ME et all. Biomarkers of renal function, which and when?. Clinica Chimica Acta 2015; 438: 350-357.

ABH / KBH: Neden Yeni Biyobelirteçlere İhtiyaç var?

Akut ve kronik böbrek hastalığında güncel klinik uygulamalarda kreatinin ve idrar volümü esas alınmaktadır.

Bu kriterler böbreğin disfonksiyonu safhasında yükseldiği için;

hasarı erken belirleyemezler,

risk skorlama güçleri iyi değil,

tedavi etkinliğini ve prognozu izlemede yeterli değildirler,

ABH, görülme sıklığının yanında uzayan hastane yatış süresi, renal replasman tedavisi(RRT) ihtiyacı, eklenen klinik tablolar, yüksek morbidite ve mortalite oranı nedeniyle önemlidir. 

Son 15 yılda ABH erken teşhisi, risk sınıflaması, ayırıcıtanı,tedavi stratejisinin seçimi, ve prognozunun belirlenmesinde yararlı olabilecek çok sayıda belirteçler tanımlandı.

Characteristics of an ideal biomarker of kidney:

1. Noninvasive,2. Highly sensitive and specific,3. Increases rapidly and reliably in response to kidney disease,4. Correlates with the amount of kidney injury,5. Provides risk stratification and prognostic information,6. Is site specific,7. Applicable across different populations,8. Identifies possible mechanisms of injury(pre-,intra-, pos-trenal),9. Highly stable over time and across different temperatures and pH,10. Does no interfere with drugs.11. It should be rapidly and reliably measurable.

Michael E. Wasunga, Lakhmir S. Chawla, Magdalena Madero. Biomarkers of renal function, which and when?.

Clinica Chimica Acta 438 (2015) 350–357.

Netrin-1, NHE-3, ProANP, Thyrptophan glycoconjugate(MPT)

J. Martensson, C.‐R. Martling and M. Bell. Novel biomarkers of acute kidney injury and failure: ClinicalApplicability. British Journal of Anaesthesia109(6): 843–50 (2012).

1‐2‐3. Ekstrarenal dokulardan salgısıartanlar(AKI veya travma, enfeksiyon, sepsis, majör cerrahi ve yanık  gibi sistemik inflamatuar cevabı uyaran durumlar, kan ve idrar): 

NGAL, IL‐18 ve L‐FABP

4. Proksimal tubülden reabsorpsiyonu  bozulduğu için idrarda artanlar:   

Sistatin C, NGAL ve B2‐MG

5. Uyarılmış tubüler epitelyal senteze bağlı olarak idrarda artanlar:  

NGAL, IL‐18, NAG,  KIM‐1,               TIMP‐2, IGFBP‐7 , L‐FABP ve MCP‐1

6. Tubüler lümene migrate olmuş aktive immün hücrelerden salgılanan ve idrarda artanlar:  

NGAL ve  IL‐18

ABH-Yeni Biyobelirteçler

Üzerinde en fazla çalışma yapılan 8 belirteç:

NGAL, Sistatin C, NAG, KIM-1, IL-18, L-FABP, IGFBP‐7 ve TIMP‐2 

Çalışma konuları:

•Kardiak cerrahi, iskemi, oksidatif stres, nefrotoksik ajanlar, sepsis, renal transplantasyon, diabet ve metabolik sendrom,

Amaç ve hedef: •Erken ve ayırıcı tanı, risk sınıflaması, prognozun belirlenmesi, tedavi stratejisinin seçimi ve takibi

•Chen L‐X, Koyner JL. Biomarkers in Acute Kidney Injury. Crit Care Clin 2015; 31: 633‐48.  Chen L‐X, Koyner JL. Biomarkers in Acute Kidney Injury. Crit Care Clin 2015; 31: 633‐48. 

Netrin‐1: Laminin‐ilişkili multifonksiyonel bir protein(50‐75 kDa ).Hücre gelişmesinde(neovaskülarizasyon, adhezyon, tümorogenez) rol oynayan kemotaktik bir molekül. Böbrek tubul epitel hücrelerinde ekspresse edilir ve böbrek hasarında 1‐2 saat içinde idrarda oldukça yükselir, idrar miktarları hasarın şiddeti ve süresi ile orantılıdır. 

NGAL;  Neutrophil Gelatinase‐A ssociated Lipocalin; Lipocalin‐2

Bakteriyel, iskemik ve nefrotoksik  ABH modellerinde kan ve idrarda miktarları artan  bir akut faz proteinidir.  

Kardiak cerrahiden(CPB) 24‐48 saat sonra ABH gelişen hastalarda;   CPB sonrası2 saat içindeki serum NGAL konsantrasyonları cerrahi öncesinden 20 kat ve idrar NGAL ise 100 kat yüksek olarak bulunmuştur.  Cerrahi sonrası 2 saatlik üriner NGAL miktarlarının AKI gelişimini tahmin etme gücü (AUC‐ROC ) 0.998, serum NGAL ise  (AUC‐ROC ) 0.91 olarak bulunmuştur.   

Üriner NGAL seviyelerindeki değişikliklerin; ABH diyaliz ihtiyacının, mortalitenin ve renal iyileşmenin yararlı bir belirteci olduğu gösterildi.

Tayin yöntemleri:  Western Blotting, RIA, Triage(plazma), CLIA ( Abbott Architect, idrar)

Kısıtlılıkları: 

1. Diabet, dolaşım bozuklukları ve bakteriyel enfeksiyonlar gibi böbrek öncesi    nedenlere bağlı olarak NGAL  artar. 

2. Böbrekler  ve nötrofillerden salgılanan NGAL formları farklı veya tayinde kullanılan antikorların konfigürasyonları faklı

Kidney Injury Molecule‐1 (KIM‐1) 

Tübül hücrelerinin apikal membranlarında lokalize bir transmembran protein.

İskemik ve nefrotoksik böbrek hasarı sonrası proksimal tubül hücrelerinde up-regüle edilen bir transmembran proteinidir.

Böbrekten başka bir organın ekspresse ettiği günümüze kadar gösterilemediği için idrara salgılanan KIM-1 böbrek hasarına çok yüksek spesifikliğe sahiptir.

KIM-1, nefrotoksik ajanlara(sisplatin) bağlı böbrek hasarını gösteren FDA onaylı bir biyobelirteçtir.

İnterlökin‐18 (IL‐18)

Kaspaz-1 aracılığıyla üretilen bir proinflamatuar sitokindir(18 kDa).

Akut böbrek hasarında ekspresyonu artar ve hasar şiddetiyle orantılı olarak IL-18 idrara çıkar. Akut tubüler nekrozun teşhis ve ayırıcı tanısında yüksek sensitivite ve spesifisiteye sahip olduğu gösterilmiştir(AUC >%90)

• Dezavantajları;

1. Bağırsak hastalıkları, inflamatuar artrit, SLE

hepatitler, gibi prerenal hadiselerde IL-18 seviyeleri artıyor.

2. Tayini pratik ve ucuz değil(ELISA).

N‐Asetil‐β‐Glukozaminidaz(NAG)

• Büyük bir(> 130 kDa) lizozomal enzimdir ve glikoproteinlerin    N‐terminal glukoz rezidülerini hidroliz eder.  Bu boyutu NAG’ın glomeruler filtrasyonunu engeller ve bu nedenle idrarda artışıtubüler kaynaklıdır diye kabul edilir. 

• ABH tespitinde NAG’nin en önemli üstünlüğü sensitivitesidir. Proksimal tubül hücre hasarı sonrası idrar NAG seviyeleri hasar derecesiyle doğrudan ilişkili olarak artar.

• Dezavantaj:

1. Tayini hızlı ve kolay(enzimatik kolorimetrik yöntem). Ancak; metod standatize değil, sonuçların değişkenliği fazla, cut‐off değeri yok, sonuçların validasyonu ile ilgili yeterli veri yok.

2. ABH dışında idrar NAG seviyelerini yükselten nedenler; romatoid artrit, NSAID veya analjezik kullanımı, vaskülitler, sekonder amiloidoz, bozulmuş glukoz toleransı

• Sistatin C:

GFR belirlenmesinde kullanılan küçük bir molekül.(13 kDa).  YBÜ’de serum Sistatin C  miktarındaki %50 artışın akut böbrek 

hasarını kreatinin artışından 1‐2 gün önceden öngörebilir.(AUC 0.97 ve 0.82, sırası ile) (akut tubüler nekroz). 

Üriner sistatin C düzeylerinin  ICU de akut böbrek hastalarının  RRT(diyaliz veya transplant) gereksiniminin iyi bir belirleyicisi olduğu gösterilmiştir. 

• L‐FABP:  The Liver‐Type Fatty Acid‐Binding Protein: 

L‐FABP, böbrekte  en fazla proksimal tubül hücrelerinde mevcuttur. Renal iskemi, toksinler, hiperglisemi ve enfeksiyon gibi stres durumlarında ekspresyonu ve idrara salgılanması artar. 

İdrar,L‐FABP takibinin böbrek hastalığının şiddeti ve prognozunu   

belirlemede faydalı bir erken biyobelirteç olabileceği rapor edildi.• Y. Xu et al. / Clinica Chimica Acta 445 (2015) 85–90

Cell‐cycle arrest proteins, G1

• Insuline‐like growth factor binding protein 7 (IGFBP‐7) 

• Tissue Inhibitor of Metalloproteinases‐2(TIMP‐2) 

Böbreğin  iskemi, inflamasyon, oksidatif stres, uv radyasyon, droglar ve toksinlere maruz kalması IGFBP‐7  ve TIMP‐2 ekspresyonunu ve salgısını uyarır. 

Akut böbrek hasarında IGFBP‐7 ve TIMP‐2 up‐regülasyonu ; hücre döngüsünün  G1 fazında durdurulmasına aracılık ettikleri ve böbrek hücrelerinin korunmasında rol oynadıklarıdüşünülmektedir. 

Bu nedenle, tubüler hücrelerden idrara salgılanmaları artar ve idrarda IGFBP‐7 ve TIMP‐2 tayini ABH gelişme riskini belirlemede kullanılır: Renal Alarm

A Renal “Alarm System” The NephroCheck® Test(sandwich immunassay), designed to detect  the presence of two key biomarkers to evaluate intensive care patients’ risk of acute kidney injury, is a breakthrough in renal risk assessment.

Sağlıklı şahıslarda referans aralık:  0.04 ‐2.25(ng/mL)2/1000

IL‐18  Tubular                        ELISA L‐FABP                                                             Tubular                       ELISA TIMP‐2 and  IGFBP‐7                                                                Tubular                       ELISA (NephroCheck)Netrin‐1  Tubular                       ELISA               

ABH‐Yeni Strateji 

Böbrek hasarı için tanımlanmışmükemmel bir referans belirteç olmamasınedeniyle yeni biyobelirteçler ya rehberlerin (örn KDIGO) handikaplıbelirteçleriyle ya da daha önce ABH üzerindeki performansı rapor edilen diğer belirteçler ile karşılaştırıldı. Biyobelirtecin göreceli performans değerlendirmesi ABH kullanım gücünü azaltır.

Belirteçlerden bir çoğunun ABH için spesifitesi ve/veya sensitivitesi düşük.

Belirteçlerden bir çoğunun pratik ve uygun ve güvenilir  bir tayin metodu yok.

Belirteçlerden bir çoğunun validasyon çalışması yok.

ADQI (The Acute Dialysis Quality Initiative) tarafından yeni böbrek belirteçleriyle ilgili çalışma verileri değerlendirildi ve kreatinin gibi fonksiyonel belirteçler ile hasar belirteçlerinin kombine edilmesinin daha effektif olacağıdeklere edildi.

•Chen L‐X, Koyner JL. Biomarkers in Acute Kidney Injury. Crit Care Clin 2015; 31: 633‐48. 

Kronik Böbrek Hastalığı

KBH genellikle kardiovasküler olaylar, enfeksiyonlar, ABH atakları, kognitif ve fiziksel fonksiyonlarda bozulma ve progresyon ile beraberdir. Bu komobiteler nedeniyle KBH yüksek bir mortalite  ve morbidite oranına sahiptir. 

Sistatin C

Sistatin C,  kronik böbrek hastalığında GFR hesaplamasında ve kardiovasküler hastalık değerlendirmesinde kullanılan bir belirteçtir. 

KDIGO rehberi, sCrea kullanan GFR formülündeki   «missing CKD»hastalarını sistatin C kullanan formüllerin tespit edebileceğini ve KBH değerlendirmelerindeki spesifisiteyi arttırdığını belirtmektedir. 

Kreatinin, Sistatin C ve idrar albümin/kreatinin oranı kombinasyonu KBH da risk sınıflamasını kolaylaştırdı, son dönem böbrek hastalığına progresyonu ve mortaliteyi tahmin etmede faydalı oldu.

KBH ve NGAL

Evre 2‐4 arası KBH çocuklarda  üriner NGAL seviyelerinin GFR ile anlamlı bir ters korelasyon gösterdiği ve böbrek fonksiyonu              (GFR) < 30 mL/ hastalarda Sistatin C den daha iyi bir böbrek fonksiyon belirteci olduğunu rapor edildi. 

Üriner NGAL/kreratinin oranı yüksek olan (uNCR) evre 3‐4  kronik böbrek hastalarında daha yüksek RRT başlama ve mortalite riski saptandığı gösterildi.

18.5 aylık bir takip çalışmasında idrar ve plazma NGAL seviyelerinin  KBH progresyonunun güçlü bir belirleyicisi olduğu gösterildi .

• Mitsnefes MM et al. Pediatric Nephrol 2007; 22(1): 101‐8• Smith ER et al. Nephrol Dial Transplant 2013; 28: 1569‐79.• Bolignano D et al. Clin J Am Soc Nephrol 2009;4: 337‐44.

• Fibroblast Growth factor 23; FGF‐23

Osteoblastlardan sekrete edilen, paratiroid hormon sekresyonunu inhibe ederek  fosfat atılımını indükleyen bir proteindir.

FGF‐23 , KBH’da metabolik kemik bozukluklarının ve prognozun doğru ve 

güvenilir  bir belirteci olarak kullanılabileceği gösterildi. 

• Asimetrik Dimetilarginin; (ADMA): eNOS inhibitörü

Böbrek fonksiyon bozukluklarında renal klirensinin azalması ve tabloya çeşitli kardiovasküler olayların eşlik etmesine bağlı olarak ADMA seviyeleri artar. 

Bu nedenle ADMA nın, kardiovasküler hastalık ile KBH arasındaki  Eksik/kayıp Bağlantı olduğu düşünülür. Ayrıca ADMA’nin böbrek hasarındaki hızlıilerlemenin ve mortalitenin güçlü bir belirleyicisi olduğu kabul edilir.

Connective Tissue Growth Factor(CTFG): 

Hücre proliferasyonu, adhezyon ve yara iyileşmesi gibi çok sayıda hücre fonksiyonunda rol oynayan  matriks protein ailesinin bir üyesidir.                 CTFG  doku fibrozisinin önemli bir mediatörüdür. 

CTFG nin, diabetik nefropatide son dönem böbrek hastalığının(ESRD) bağımsız bir belirteci olduğu ve GFR deki azalma oranı ile çok iyi korelasyon gösterdiği belirtilmiştir.

Monocyte Chemoattractant Protein‐1; (MCP‐1) 

Çalışmalar, diabetik nefropatili hastalarda yüksek glukoz seviyelerine ve glikozilasyon son ürünlerine yanıt olarak podositlerin ve tubüler hücrelerin MCP‐1 ürettiği ve hastaların kan ve idrar MCP‐1 seviyelerinin de anlamlıolarak yüksek olduğunu göstermiştir.  Ancak, MCP‐1  seviyeleri ile renal aktivite ve hasar derecesi arasında anlamlı bir ilişki saptanamamıştır. 

• (KDIGO Global Outcomes. Kidney Int Suppl 2013;3: 1‐150)

• Nguyen TQ et al. Diabetes Care 2006; 29(1): 83‐8.

KTÜ Tıp Fakültesi, Trabzon