Neutrophilen Gelatinase-assoziiertes Lipocalin (NGAL) - erste Untersuchungen eines neuen renalen Biomarkers bei gesunden Hunden und Hunden mit einer akuten oder chronischen Nierenerkrankung

Abstract

Die akute Nierenschädigung (AKI) ist eine bei Hunden häufig vorkommende und oft tödlich endende Erkrankung. Prärenale, intrinsisch renale und postrenale Ursachen werden unterschieden. Infektionskrankheiten (Leptospirose, bakterielle Pyelonephritis) und Intoxikationen (Medikamente, Pflanzen, Trauben, Frostschutzmittel) sind die häufigsten Ursachen einer AKI beim Hund. Die aufgrund der herkömmlichen Diagnostik zeitverzögerte Diagnosestellung trägt stark zur hohen Mortalitätsrate der AKI beim Hund (> 50 %) bei. Ihre Diagnose beruht überwiegend auf einem abrupten Anstieg der Serum-Kreatininkonzentration über den Referenzbereich. Kreatinin steigt jedoch erst an, wenn bereits 75 % oder mehr der ursprünglichen Nephronenpopulation funktionsunfähig sind. Kreatinin ist somit kein Echtzeit-Indikator einer Nierenschädigung. Außerdem wird Kreatinin durch verschiedene nicht-renale Faktoren beeinflusst und lässt keine Unterscheidung in akut und chronisch zu. Die frühe Diagnose einer AKI sowie die Differenzierung einer AKI von einer CKD sind aber von großer therapeutischer und prognostischer Relevanz, da bei der akuten Nierenerkrankung, im Gegensatz zur chronischen Nierenerkrankung, eine vollständige Erholung des Patienten ohne bleibende signifikante Nierenfunktionsstörung möglich ist. Hieraus resultiert die Notwendigkeit neuer und prädiktiver Biomarker für die Frühdiagnose einer akuten Nierenschädigung. In der Humanmedizin ist das Neutrophilen Gelatinase-assoziierte Lipocalin (NGAL) aktuell der vielversprechendste renale Biomarker zur Früherkennung einer AKI. Auch für den Hund wird ein NGAL ELISA Test Kit angeboten, es liegen jedoch nur wenige Daten zur labordiagnostischen Beurteilung beim Hund vor. Ziel dieser Studie war daher eine erste Evaluation von NGAL als renalen Biomarker bei gesunden Hunden sowie Hunden mit einer renalen Azotämie (AKI oder CKD). Insgesamt wurden zwischen November 2010 und November 2011 18 gesunde Hunde sowie 53 Hunde mit AKI und 30 Hunde mit CKD untersucht. Bei 28 Hunden wurde eine Leptospirose als Ursache der AKI diagnostiziert. Die Messung des NGAL erfolgte aus Heparin-Plasma- und Urinproben unter Verwendung eines kommerziell erhältlichen Sandwich Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA) - Kit (Dog NGAL ELISA Kit, BioPorto® Diagnostics A/S, Gentofte Dänemark).Die gesunde Kontrollgruppe wies statistisch signifikant niedrigere Plasma-NGAL-Konzentrationen und UNKQ-Werte auf als die Hunde mit einer renalen Azotämie. Die Plasma-NGAL-Konzentration der AKI-Gruppe war verglichen mit der CKD-Gruppe signifikant erhöht. Für den UNKQ konnte innerhalb beider Gruppen kein statistisch signifikanter Unterschied festgestellt werden. Die Diagnose einer Leptospirose übte keinen Einfluss auf NGAL-Werte aus. Die Plasma-Kreatininkonzentration korrelierte signifikant mit der Plasma-NGAL-Konzentration aller Hunde (gesunde Hunde, AKI, CKD) bzw. der Hunde mit einer renalen Azotämie, nicht jedoch mit der Plasma-NGAL-Konzentration der gesunden Studienpopulation. Für die im Doppelansatz gemessenen Plasma-NGAL-Konzentrationen wurde eine Intra-Assay-Varianz von 3,1 % errechnet, für die Urin-NGAL-Konzentrationen von 4,8 %. Es bestand kein Einfluss von Alter, Geschlecht und Körpergewicht auf die Plasma-NGAL-Konzentration und den UNKQ.Auch beim Hund kann die NGAL-Konzentration einfach und in engen Grenzen aus Plasma und Urin bestimmt werden. NGAL erfüllt viele Anforderungen an einen optimalen renalen Biomarker und kann auch beim Hund zur Differenzierung von gesunden Hunden und Hunden mit einer Nierenerkrankung hilfreich sein. Die Plasma-NGAL-Konzentration kann außerdem zur Differenzierung einer AKI von einer CKD bei Hunden mit einer renalen Azotämie beitragen.

Acute kidney injury (AKI) is a common and often fatal disorder in dogs. Causes include prerenal, intrinsic renal and postrenal conditions. Infectious disease (leptospirosis, bacterial pyelonephritis) and toxicity (medications, plants, grapes, antifreeze) are the most common causes of AKI in dogs. One of the reasons for the high mortality is the late recognition of AKI using traditional clinical diagnostic tests. At present, AKI is mainly diagnosed based on a rapid elevation in serum creatinine. However, serum creatinine only rises after a loss of renal function greater than 75 %. Therefore the increase in serum creatinine cannot be a real time indicator of renal injury since days are needed to reach a steady state between the production of serum creatinine and the decrease in excretion of serum creatinine. In addition, serum creatinine can be affected by multiple non-renal factors and is not helpful in distinguish AKI from CKD. Early recognition of AKI and differentiation of AKI from CKD is important for therapeutic and prognostic reasons and should be established as soon as possible because AKI potentially is reversible, whereas CKD is not. Therefore, there is a need for sensitive and specific markers for early detection of AKI, not only in human but also in veterinary medicine. Recently, a number of studies have indicated that serum and urine NGAL are sensitive and specific biomarkers for the prediction of AKI in human patients. There is now also a specific ELISA test for canine NGAL available, but NGAL results in dogs are sparse. The aim of this study was to evaluate serum and urinary NGAL in healthy dogs and dogs with renal azotemia (AKI or CKD). Between November 2010 and November 2011 NGAL measurements of 18 healthy dogs, 53 AKI dogs and 30 CKD dogs were performed. Plasma and urine NGAL concentrations were measured with commercially available sandwich enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) kit (Dog NGAL ELISA Kit, BioPorto® Diagnostics A/S, Gentofte Denmark).Plasma NGAL and UNCR were significantly lower in the healthy dogs compared to dogs with renal azotemia. Plasma NGAL concentration, but not UNCR, was significantly higher in dogs with AKI compared to dogs with CKD. Within the AKI group, no difference was detected in NGAL between dogs with and without leptospirosis. Creatinine was significantly correlated with plasma NGAL in the entire cohort and in dogs with renal azotemia, but not in healthy dogs. Plasma and urine NGAL concentration for the duplicate measurements showed an intra-assay variability of 3,1 % and 4,8 %, respectively. There was no significant correlation between NGAL and age, sex or bodyweight.Neutrophil gelatinase-associated lipocalin can be measured easily and within narrow limits in both blood and urine also from dogs. NGAL fulfills many requirements for an ideal renal biomarker and might be useful for the differentiation between healthy dogs and dogs with kidney disease. Furthermore, the plasma NGAL concentration might be helpful to differentiate AKI from CKD in dogs with renal azotemia.