Akute Nierenschädigung - Ischämische Fernpräkonditionierung: ein Therapiekonzept für die Niere?

Die akute Nierenschädigung ist eine häufige und schwerwiegende Komplikation, die mit einer erhöhten Morbidität und Mortalität einhergeht. Sepsis und große chirurgische Eingriffe, insbesondere herzchirurgische Operationen, sind die häufigsten Ursachen für die Entwicklung einer akuten Nierenschädigung. Bereits geringgradige Serumkreatininwert-Erhöhungen sind mit einer erhöhten Mortalitätsrate assoziiert, sodass effektive Strategien zur Verhinderung einer akuten Nierenschädigung essenziell sind. Die ischämische Fernpräkonditionierung ist eine Intervention, die gekennzeichnet ist durch kurze Ischämie- und Reperfusionsphasen eines entfernten Gewebes oder Organs, bevor der eigentliche Schaden am Zielorgan stattfindet. Diese einfache und komplikationslose Maßnahme ist möglicherweise ein renoprotektiver Ansatz.

Abstract

Acute kidney injury is a common and serious complication with a huge impact on morbidity and short- as well as long-term mortality. Sepsis and major surgeries, especially cardiac surgery, are the most common causes of acute kidney injury. Slight increases of serum-creatinine levels are associated with adverse outcomes highlighting the relevance of the need for nephroprotective strategies to reduce the occurrence of acute kidney injury. Remote ischaemic preconditioning is an intervention consisting of brief episodes of ischaemia and reperfusion at a remote site before subsequent ischaemic insults occur. This simple and uncomplicated method may offer an effective nephroprotective strategy.

Kernaussagen

• Die akute Nierenschädigung (acute kidney injury, AKI) ist eine häufige Komplikation, die mit einer erhöhten Mortalitätsrate einhergeht.

• Im Rahmen der Nephroprotektion empfehlen die KDIGO-Leitlinien

  • die Herstellung eines ausreichenden Perfusionsdrucks,

  • den restriktiven Umgang mit nephrotoxischen Substanzen,

  • die Vermeidung von Hyperglykämien und

  • eine engmaschige Überwachung der sog. „klassischen“ Biomarker Serumkreatinin und Urinvolumen.

• Die ischämische Fernpräkonditionierung (remote ischaemic preconditioning, RIPC) ist eine einfache und komplikationsarme Intervention, die gekennzeichnet ist durch eine Abfolge kurzer Episoden einer Ischämie und Reperfusion an einem entfernten Gewebe oder Organ.

• Metaanalysen konnten zeigen, dass RIPC einen renoprotektiven Effekt besitzt.

• Eine aktuelle Studie bei Hochrisikopatienten nach herzchirurgischen Eingriffen zeigte eine Reduktion der AKI um 15 % und eine Milderung des Schweregrads der AKI durch die präoperative Anwendung von RIPC.

• Folgender Mechanismus wird postuliert: Durch die kurzen Ischämie- und Reperfusionsphasen werden proinflammatorische Zytokine freigesetzt, die bestimmte Rezeptoren an den renalen Tubulusepithelzellen aktivieren, sodass es zu einem kurzfristigen Zellzyklusarrest kommt, der die Tubulusepithelzellen vor weiteren Schäden schützt.

• Propofol scheint den protektiven Mechanismus von RIPC aufzuheben.

• Eine generelle Empfehlung zur RIPC kann aufgrund der uneinheitlichen Ergebnisse der aktuellen großen Studien nicht gegeben werden.

• Bei Hochrisikopatienten für die Entwicklung einer AKI sollte eine Intervention mit RIPC erwogen werden.

Schlüsselwörter:

akute Nierenschädigung - Nephroprotektion - ischämische Fernpräkonditionierung

Keywords:

acute kidney injury - nephroprotection - remote ischaemic preconditioning

• Literatur

• 1 Kellum JA, Bellomo R, Ronco C. Kidney attack. JAMA 2012; 307: 2265-2266
• 2 Chawla LS, Amdur RL, Shaw AD et al Association between AKI and long-term renal and cardiovascular outcomes in United States veterans. Clin J Am Soc Nephrol 2014; 9: 448-456
• 3 Murugan R, Karajala-Subramanyam V, Lee M et al Acute kidney injury in non-severe pneumonia is associated with an increased immune response and lower survival. Kidney Int 2010; 77: 527-535
• 4 Chawla LS, Eggers PW, Star RA, Kimmel PL. Acute kidney injury and chronic kidney disease as interconnected syndromes. N Engl J Med 2014; 371: 58-66
• 5 Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) Acute Kidney Injury Work Group. KDIGO Clinical Practice Guideline for Acute Kidney Injury. Kidney Int Suppl 2012; 2: 1-138
• 6 Murry CE, Jennings RB, Reimer KA. Preconditioning with ischemia: a delay of lethal cell injury in ischemic myocardium. Circulation 1986; 74: 1124-1136
• 7 Jensen HA, Loukogeorgakis S, Yannopoulos F et al Remote ischemic preconditioning protects the brain against injury after hypothermic circulatory arrest. Circulation 2011; 123: 714-721
• 8 Er F, Nia AM, Dopp H et al Ischemic preconditioning for prevention of contrast medium-induced nephropathy: randomized pilot RenPro Trial (Renal Protection Trial). Circulation 2012; 126: 296-303
• 9 Tapuria N, Kumar Y, Habib MM et al Remote ischemic preconditioning: a novel protective method from ischemia reperfusion injury – a review. J Surg Res 2008; 150: 304-330
• 10 Kharbanda RK, Nielsen TT, Redington AN. Translation of remote ischaemic preconditioning into clinical practice. Lancet 2009; 374: 1557-1565
• 11 Shihab FS, Bennett WM, Andoh TF. Role of cellular cholesterol in pharmacologic preconditioning with cyclosporine in experimental kidney transplantation. Am J Nephrol 2010; 31: 134-140
• 12 Konstantinov IE, Li J, Cheung MM et al Remote ischemic preconditioning of the recipient reduces myocardial ischemia-reperfusion injury of the denervated donor heart via a Katp channel-dependent mechanism. Transplantation 2005; 79: 1691-1695
• 13 Shimizu M, Tropak M, Diaz RJ et al Transient limb ischaemia remotely preconditions through a humoral mechanism acting directly on the myocardium: evidence suggesting cross-species protection. Clin Sci (Lond) 2009; 117: 191-200
• 14 Zarbock A, Schmidt C, Van Aken H et al Effect of remote ischemic preconditioning on kidney injury among high-risk patients undergoing cardiac surgery: a randomized clinical trial. JAMA 2015; 313: 2133-2141
• 15 Gho BC, Schoemaker RG, van den Doel MA et al Myocardial protection by brief ischemia in noncardiac tissue. Circulation 1996; 94: 2193-2200
• 16 Jones WK, Fan GC, Liao S et al Peripheral nociception associated with surgical incision elicits remote nonischemic cardioprotection via neurogenic activation of protein kinase C signaling. Circulation 2009; 120 (Suppl. 11) S1-9
• 17 Loukogeorgakis SP, Panagiotidou AT, Broadhead MW et al Remote ischemic preconditioning provides early and late protection against endothelial ischemia-reperfusion injury in humans: role of the autonomic nervous system. J Am Coll Cardiol 2005; 46: 450-456
• 18 Donato M, Buchholz B, Rodríguez M et al Role of the parasympathetic nervous system in cardioprotection by remote hindlimb ischaemic preconditioning. Exp Physiol 2013; 98: 425-434
• 19 Basalay M, Barsukevich V, Mastitskaya S et al Remote ischaemic pre- and delayed postconditioning – similar degree of cardioprotection but distinct mechanisms. Exp Physiol 2012; 97: 908-917
• 20 Malhotra S, Naggar I, Stewart M, Rosenbaum DM. Neurogenic pathway mediated remote preconditioning protects the brain from transient focal ischemic injury. Brain Res 2011; 1386: 184-190
• 21 Hu S, Dong H, Zhang H et al Noninvasive limb remote ischemic preconditioning contributes neuroprotective effects via activation of adenosine A1 receptor and redox status after transient focal cerebral ischemia in rats. Brain Res 2012; 1459: 81-90
• 22 Nayak GH, Prentice HM, Milton SL. Neuroprotective signaling pathways are modulated by adenosine in the anoxia tolerant turtle. J Cereb Blood Flow Metab 2011; 31: 467-475
• 23 Hale SL, Kloner RA. Protection of myocardium by transient, preischemic administration of phenylephrine in the rabbit. Coron Artery Dis 1994; 5: 605-610
• 24 Bankwala Z, Hale SL, Kloner RA. Alpha-adrenoceptor stimulation with exogenous norepinephrine or release of endogenous catecholamines mimics ischemic preconditioning. Circulation 1994; 90: 1023-1028
• 25 Liem DA, Verdouw PD, Ploeg H et al Sites of action of adenosine in interorgan preconditioning of the heart. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2002; 283: H29-37
• 26 Diwan V, Kant R, Jaggi AS et al Signal mechanism activated by erythropoietin preconditioning and remote renal preconditioning-induced cardioprotection. Mol Cell Biochem 2008; 315: 195-201
• 27 Weinbrenner C, Schulze F, Sárváry L, Strasser RH. Remote preconditioning by infrarenal aortic occlusion is operative via delta1-opioid receptors and free radicals in vivo in the rat heart. Cardiovasc Res 2004; 61: 591-599
• 28 Patel HH, Moore J, Hsu AK, Gross GJ. Cardioprotection at a distance: mesenteric artery occlusion protects the myocardium via an opioid sensitive mechanism. J Mol Cell Cardiol 2002; 34: 1317-1323
• 29 Armstrong S, Ganote CE. Preconditioning of isolated rabbit cardiomyocytes: effects of glycolytic blockade, phorbol esters, and ischaemia. Cardiovasc Res 1994; 28: 1700-1706
• 30 Hausenloy DJ, Yellon DM. Survival kinases in ischemic preconditioning and postconditioning. Cardiovasc Res 2006; 70: 240-253
• 31 Xu Z, Ji X, Boysen PG. Exogenous nitric oxide generates ROS and induces cardioprotection: involvement of PKG, mitochondrial KATP channels, and ERK. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2004; 286: H1433-1440
• 32 Costa AD, Garlid KD, West IC et al Protein kinase G transmits the cardioprotective signal from cytosol to mitochondria. Circ Res 2005; 97: 329-336
• 33 Ma H, Huang X, Li Q et al ATP-dependent potassium channels and mitochondrial permeability transition pores play roles in the cardioprotection of theaflavin in young rat. J Physiol Sci 2011; 61: 337-342
• 34 Claytor RB, Aranson NJ, Ignotz RA et al Remote ischemic preconditioning modulates p38 MAP kinase in rat adipocutaneous flaps. J Reconstr Microsurg 2007; 23: 93-98
• 35 Vinten-Johansen J, Yellon DM, Opie LH. Postconditioning: a simple, clinically applicable procedure to improve revascularization in acute myocardial infarction. Circulation 2005; 112: 2085-2088
• 36 Kin H, Zhao ZQ, Sun HY et al Postconditioning attenuates myocardial ischemia-reperfusion injury by inhibiting events in the early minutes of reperfusion. Cardiovasc Res 2004; 62: 74-85
• 37 Kharbanda RK, Peters M, Walton B et al Ischemic preconditioning prevents endothelial injury and systemic neutrophil activation during ischemia-reperfusion in humans in vivo. Circulation 2001; 103: 1624-1630
• 38 Venugopal V, Laing CM, Ludman A et al Effect of remote ischemic preconditioning on acute kidney injury in nondiabetic patients undergoing coronary artery bypass graft surgery: a secondary analysis of 2 small randomized trials. Am J Kidney Dis 2010; 56: 1043-1049
• 39 Yang Y, Lang XB, Zhang P et al Remote ischemic preconditioning for prevention of acute kidney injury: a meta-analysis of randomized controlled trials. Am J Kidney Dis 2014; 64: 574-583
• 40 Thakar CV, Arrigain S, Worley S et al A clinical score to predict acute renal failure after cardiac surgery. J Am Soc Nephrol 2005; 16: 162-168
• 41 Meybohm P, Bein B, Brosteanu O et al A multicenter trial of remote ischemic preconditioning for heart surgery. N Engl J Med 2015; 373: 1397-1407
• 42 Hausenloy DJ, Candilio L, Evans R et al Remote ischemic preconditioning and outcomes of cardiac surgery. N Engl J Med 2015; 373: 1408-1417
• 43 Kottenberg E, Thielmann M, Bergmann L et al Protection by remote ischemic preconditioning during coronary artery bypass graft surgery with isoflurane but not propofol – a clinical trial. Acta Anaesthesiol Scand 2012; 56: 30-38
• 44 Kashani K, Al-Khafaji A, Ardiles T et al Discovery and validation of cell cycle arrest biomarkers in human acute kidney injury. Crit Care 2013; 17: R25
• 45 Witzgall R, Brown D, Schwarz C, Bonventre JV. Localization of proliferating cell nuclear antigen, vimentin, c-Fos, and clusterin in the postischemic kidney. Evidence for a heterogenous genetic response among nephron segments, and a large pool of mitotically active and dedifferentiated cells. J Clin Invest 1994; 93: 2175-2188