UNIVERSITA DEGLI STUDI DI CATANIA
FACOLTA DI MEDICINA E CHIRURGIA
Corso di Laurea Specialistica in Medicina e Chirurgia
Dipartimento di Medicina Interna e Patologie Sistemiche
Clinica Medica “L. Condorelli”
Direttore: Prof. C. E. Fiore
NUOVI BIOMARKERS IN
ACUTE KIDNEY INJURY (AKI)
Antonino Reina
Relatore:
Chiar.mo Prof. Francesco Rapisarda
TERMINOLOGIE E DEFINIZIONI
DELLA DISFUNZIONE RENALE ACUTA
ACUTE KIDNEY INJURY
(A K I)

ADQI ( Acute Dialysis
Quality Initiative)

ASN ( American
Society of
Nephrology)

ISN (Società
Internazionale di
Nefrologia)

NKF ( National
Kidney Foundation)

European Society of
Intensive Care
Medicine
DEFINIZIONE
•
•
•
•
alta sensibilità
variegata
Identifica pazienti a rischio di sviluppare un danno renale
Identifica AKI con bisogno di terapia sostitutiva
STADIAZIONE
STABILIRE LINEE GUIDA TERAPEUTICHE CON VARIE
STRATEGIE DI TRATTAMENTO IN PAZIENTI IN UNA
STESSA CONDIZIONE CLINICA
R I F L E
AKI stratificata secondo i criteri RIFLE:
mortalità in diversi studi
Problematiche della definizione AKI


VARIAZIONE DEL FILTRATO GLOMERULARE

VARIAZIONE RELATIVA DELLA CREATININA
VARIAZIONE PERCENTUALE DELLA CREATININA




VARIAZIONE DELLA DIURESI
QUALE CREATININA BASALE?
QUALE INTERVALLO DI TEMPO?
QUALI CONDIZIONI DI IDRATAZIONE?
AKIN
R (I)
Increased creatinine x1.5
OR > 0.3mg/dl
UO < .5ml/kg/h
x 6 hr
Increased creatinine x2
UO < .5ml/kg/h
x 12 hr
I (II)
Increase creatinine x3
or creatinine 4mg/dl
F (III)
(Acute rise of 0.5 mg/dl)
UO < .3ml/kg/h
x 24 hr or
Anuria x 12 hrs
RRT Started
High
Sensitivity
High
Specificity
RIFLE e AKIN
UTILIZZO
FILTRATO?
VARIAZIONE
CREATININEMIA
INTERVALLO DI
TEMPO
STATO DI
IDRATAZIONE
RIFLE
AKIN
SI
NO
0,5 MG/DL
0,3 MG/DL
ENTRO 1
SETTIMANA
ENTRO 48 h
SOLO DOPO
“FLUID
RESUSCITATION”
OBIETTIVO
MIGLIORARE IL RINOSCIMENTO DEI PAZIENTI IN AKI
AKIN CONSENTE UN LEGGERO
MIGLIORAMENTO NEL RICONOSCERE I
PAZIENTI IN FASE “1” O “R”
BIOMARKER
CAMBIAMENTO DELL’ ESPRESSIONE DI UNA DETERMINATA
PROTEINA CORRELATO AL RISCHIO O ALLA PROGRESSIONE
DI UNA MALATTIA

DIAGNOSTICARE IL
RISCHIO PER UNA
DETERMINATA
PATOLOGIA
STABILIRE LA
NECESSITA’ DI UN
CORRETTO APPROCCIO
TERAPEUTICO

Per esempio…
PER LA DIAGNOSI DI
PATOLOGIA
MIOCARDICA

MIOGLOBINA


CK-MB
TROPONINE
Complications
Normal
Increased
risk
Damage
 GFR
AKIN Scheme,
2006
Kidney
failure
Toxic/ischemic
Necrosis
Injury
Normal
Epithelium
Damage
Potential biomarkers for early diagnosis of AKI
 Kidney Injury Molecule-1 (KIM-1)
 (NGAL)
 N-acetyl--D-glucosaminidase (NAG)
 Cystatin C
 Interleukin-18 (L-18), microalbuminuria
 FABP, Fetuin
Death
Apoptosi
s
Cell death
GFR
Serum Creatinine
Blood Urea Nitrogen
Delayed biomarkers for kidney
injury
Candidate Biomarkers for Kidney Injury
Proximal Tubules
Distal Tubules
s
Osteopontin
Clusterin
Lipocalin (NGAL)
GST-
NAG
EGF
Osteopontin
Cystatin C
IL-18
Calbindin-D28
KIM-1
Clusterin
Lipocalin (NGAL)
GST
2-microglobulin
NAG
EGF
Osteopontin
Cystatin C
IL-18
Retinol binding prot
Loop of Henle
Glomerulus
osteopontin
Cystatin C
Protein
Papilla
2-microglobulin
WT-1 in exosomesPelvis
Collecting Duct
Calbindin- D28
Cortex
Medulla
Ureter
Frank Dieterle, Estelle Marrer, Eiko Suzuki, Olivier Grenet,Andre Cordier & Jacky Vonderscher: Monitoring kidney safety in drug
development: Emerging technologies and their implications, Current Opinion in Drug Discovery & Development 2008 11(1):60-71
La nostra attenzione si è rivolta quindi ad alcuni
biomarker attualmente oggetto di studi

ACTINA
 KIM
1

FETUINA A
 NAG

CISTATINA C
 NGAL

INTERLEUCHINE
ACTINA
regioni basali delle cellule endoteliali
In verde la distribuzione di actina nel
citoscheletro dell’endotelio degli
animali da esperimento
 A= senza ischemia
 B= dopo 12 h dall’induzione di
ischemia
 C=dopo 24 h dalla riperfusione
FETUINA A
sintetizzata nel fegato e secreta nel sangue con ruolo
antinfiammatorio
si è ipotizzato che la
Fetuina A ematica
potrebbe essere filtrata dai
glomeruli

TUBULO CONTORTO
DISTALE
GLOMERULO
TUBULO CONTORTO
PROSSIMALE

evitare il riassorbimento
tubulare
ANSA DI HENLE
DOTTO COLLETTORE

apparire in una frazione non
esosomiale solubile
DOTTO PAPILLARE
FETUINA A


campioni animali con AKI indotta da cisplatino
volontari sani

alcuni volontari ricoverati
in ICU con AKI

altri volontari ricoverati in
ICU senza AKI
CISTATINA C
molecola a basso peso molecolare (13kD)
inibitore delle proteasi, prodotta dalle cellule nucleate
in seguito a stimoli infiammatori



per le sue piccole
dimensioni e il suo
pH basico è
liberamente filtrata
dai glomeruli.
non è secreta ma è
riassorbita dalle
cellule dell’epitelio
tubulare
prossimale
viene catabolizzata
così da non
ritornare in circolo
CREATININA Vs CISTATINA C
IN UN CAMPIONE DI 46 STUDI

Formula di Hoek:
GFR (ml/min/1,73 m2)=1.962+[1.123 x log(1/serum Cys C (mg/l))]
KIM-1
Ig-like Domain
1
Mucin Domain
17
Cytoplasmic
Domain
290 311
CCCC
ARD5
CC
TSP Rich
•••
AKG7
ACA12
359
•••
1400
polyclonal
ABE3
Monoclonal Antibodies
Cytoplasmic
Domain
311
N-glycan
Metalloproteinase
359
Tyr-P
KIM-1

La concentrazione urinaria
della proteina KIM-1 è
significativamente alta nelle
urine di quei pazienti con
necrosi tubulare acuta
dovuta a ischemia

Rispetto ai livelli che
invece sono presenti nelle
urine di pazienti con altre
forme di insufficienza
renale acuta o cronica
NAG
glicosidasi molto attiva ritrovata nei lisosomi delle cellule dell’epitelio dei tubuli


il suo alto peso
molecolare (>130 kD)
esclude a priori la sua
fisiologica filtrazione
glomerulare
l’aumento della quantità
urinaria di quest’enzima
potrebbe essere una misura
sensitiva e ragionevolmente
specifica di danno tubulare
TUBULO CONTORTO
DISTALE
GLOMERULO
TUBULO CONTORTO
PROSSIMALE
ANSA DI HENLE
DOTTO COLLETTORE
DOTTO PAPILLARE
quando si è cercato di determinare la probabilità di ricorso a
dialisi o morte, NAG mostrava un continuo aumento della
probabilità del verificarsi di detti eventi
mentre invece KIM-1 non aumentava continuamente ma
raggiungeva un livello stabile
INTERLEUCHINE
PROINFIAMMATORIE




ruolo nell’insufficienza renale acuta non è ben
conosciuto
Si è visto che predicono danno renale in pazienti
trapiantati
La loro diretta manipolazione in pazienti con sepsi non
ha avuto gli effetti sperati
un aumento del log di Il-6 di 10 punti
comportava un aumento del rischio
di AKI del 16%
APACHE II
(Acute Physiology Age Chronic Health Evaluation)

è un sistema di gravità a punteggio che considera:
 34 items
Una classificazione dello stato preesistente del paziente
 l’età
Si è visto che un elevato
punteggio di APACHE II è
correlato con il rischio di
insorgenza di AKI
in tutta la popolazione
aumenta la probabilità di
AKI del 23% ogni 5 punti
in più in APACHE II
NGAL
Neutrophil gelatinase associated lipocaline
proteina legata alla gelatinasi nei neutrofili espressa in diversi
organi
L’espressione di NGAL è aumentata in tutti questi
epiteli quando vengono danneggiati,
specialmente a livello renale
NGAL

maggiori concentrazioni
urinarie di NGAL erano elevate
in pazienti con AKI
azotemia prerenale


disfunzione renale già
stabilizzata

normale
funzionalità renale
A livello renale la creatinina non può essere
considerata un biomarker ottimale
CREATININEMIA
INCREMENTO
RIDUZIONE
ETA’ GIOVANE
ETA’ AVANZATA
SESSO MASCHILE
SESSO FEMMINILE
MASSA MUSCOLARE
ELEVATA
RIDUZIONE MASSA
MAGRA
ALIMENTAZIONE
CARNEA
DIETA VEGETARIANA
ATTIVITA’ FISICA
AMPUTAZIONI
KETOACIDOSI
IPERGLICEMIA
IPERBILIRUBINEMIA
FARMACI
Le nostre osservazioni…
PRELIEVI
Baseline (T0)
P R INC IP AL I P AT OL OG IE
OS S E R VAT E
A sei ore dal baseline (T6)
DIA B E TE
A dodici ore dal baseline (T12)
P A TO L O G IA
IP E R TE NS IV A
A un giorno dal baseline (D1)
P A TO L O G IA
C A R DIO V A S C O L A R E
A due giorni dal baseline (D2)
P A TO L O G IA R E NA L E
A tre giorni dal baseline (D3)
P A TO L O G IA
R E S P IR A TO R IA
E P A TO P A TIA
Campione pazienti
54%
m
f
46%
Le nostre osservazioni…
In tutta la durata dello studio prescindendo da quali fossero le
condizioni del soggetto e i valori di NGAL la creatinina si è
mantenuta all’interno di un determinato range