Eignung des endogenen Markers Serum-[Cystatin C] zur Diagnostik der renalen Malfunktion beim Hund

Zusammenfassung:

Einleitung und Zielstellung: Die Frühdiagnostik einer renalen Malfunktion gelingt bisher weder anhand von klinischen Symptomen noch mit labordiagnostischen Befunden zufriedenstellend. Die Serumkreatininkonzentration steigt beim Hund erst nach einem Rückgang der glomerulären Filtrationsrate (GFR) auf mindestens 40% der Norm labordiagnostisch verwertbar an. In der Studie wurde geprüft, inwieweit das ähnlich dem Kreatinin als endogener Marker wirkende Serum-Cystatin C Nierenfunktionsstörungen früher oder mit besserer diagnostischer Qualität anzeigt. Material und Methoden: Einbezogen wurden 82 Hunde beiderlei Geschlechts und verschiedener Rassen. Davon waren 44 Tiere (53,7%) im Alter von 5,0 (4,0–8,3) Jahren [= Median (1.-3. Quartil)] nierengesund. Ihre Plasma-Clearance von exogenem Kreatinin (P-CL_{Kreatinin, exo}) betrug ≥ 90 ml/min/m² Körperoberfläche, was einer GFR von ≥ 80% der Norm entsprach. Die verbleibenden 38 Hunde (46,3%) im Alter von 5,2 (3,2–10,0) Jahren waren mit unterschiedlich stark verminderter GFR nierenkrank. Die quantitative Bestimmung der GFR erfolgte mit einem renalen Funktionstest auf der Basis einer modifizierten P-CL_{Kreatinin, exo}. Das Serumkreatinin bestimmten wir mittels nasschemischer Jaffé-Methode. Die Bestimmung des Serum-Cystatin C geschah mit einem immunologischen Verfahren der Fa. DAKOCytomation am Analyzer Cobas MIRA Plus. Ergebnisse: Die Serumwerte von Cystatin C lagen bei gesunden Hunden mit 1,26 (1,08–1,46) mg/l signifikant niedriger als bei nierenkranken Tieren mit 1,67 (1,46–1,87) mg/l. Zwischen den Werten der GFR und den korrespondierenden Serum-[Cystatin C] bestand mit r_S = –0,51 eine signifikante Korrelation. Für die Regression ermittelten wir GFR_{Cystatin C} (% der Norm) = 40,1 + 52,8·1/Serum-[Cystatin C] (mg/l). Die Beziehung zwischen GFR und Serum-[Kreatinin_endo] wurde durch folgende Korrelation und Regression beschrieben: r_S = –0,56 und GFR_{Kreatinin, endo} (% der Norm) = 23,9 + 4144,5·1/Serum[Kreatinin_endo] (µmol/l). Ein Vergleich der GFR zwischen den über die Regressionsgleichung geschätzten Befunden und den anhand des renalen Funktionstests beim Probanden tatsächlich ermittelten Werten ergab für beide endogene Marker bezüglich der nicht standardisierten Residuen annähernd gleiche Ergebnisse, wie 0,0 ± 25,3 (% der Norm) für 1/Serum-[Cystatin C] und 0,0 ± 30,4 (% der Norm) für 1/Serum-[Kreatinin_endo]. Anhand der ROC-Analytik ermittelten wir für nierenkranke Hunde mit verminderter GFR von ≤ 40% der Norm (= Azotämie) den optimalen Grenzwert der Serum-[Cystatin C] von 1,72 mg/l. Die diagnostische Qualität dieser Aussage ist mit der Sensitivität von 92% und der Spezifität von 87% gegeben. Die Fläche unter der ROC-Kurve betrug 0,950, was als „hoch prädiktiv“ beurteilt werden kann. Dieselbe renale Malfunktion lässt sich bei den Hunden mit mindestens gleicher diagnostischer Qualität anhand der Serumkreatininwerte ermitteln. Klinische Relevanz: Mit den Serumwerten von Cystatin C und endogenem Kreatinin kann beim Hund eine renale Malfunktion erst relativ spät nach Verminderung der GFR auf ≤ 40% der Norm mit annähernd gleicher diagnostischer Qualität bestimmt werden. Die erwünschte Frühdiagnostik von Nierenfunktionsstörungen noch im subklinischen Bereich, wie 40% < GFR < 100%, gelingt infolge ungünstiger diagnostischer Maßzahlen weder mit der Serum-[Cystatin C] noch mit der Serum-[Kreatinin_endo]. Hierfür ist die Verwendung renaler Funktionstests mit quantitativer Bestimmung der GFR erforderlich.

Summary:

Introduction and objectives: Currently, an early diagnosis of renal disease cannot be made satisfactorily based on clinical symptoms or laboratory diagnostic parameters. The often used serum creatinine concentration starts to rise diagnostically significantly only after a reduction of the glomerular filtration rate (GFR) to ≤ 40% of normal. The aim of the present study was to investigate whether the endogenous marker serum cystatin C can indicate the presence of renal disease at an earlier stage or with a better diagnostic quality. Material and methods: A total of 82 male and female dogs of different breeds were included into the study. 44 of these dogs (53.7%) showed no signs of renal disease. Their age was 5.0 (4.0–8.3) years (= median (1^st–3^rd quartile). The exogenous plasma creatinine clearance (P-CL_{creatinine, exo}) was ≥ 90 ml/min/m² body surface area in these animals, i. e. the GFR was assessed to be ≥ 80% of normal. The remaining 38 dogs (46.3%) showed signs of renal disease with a reduced GFR of different stages. Their age was 5.2 (3.2–10.0) years. The quantitative determination of GFR was performed with a renal function test based on a modified P-CL_{creatinine, exo} method. Serum creatinine was determined with the Jaffé method. Serum cystatin C was measured with an immunological method of DAKOCytomation with a Cobas MIRA Plus analyzer. Results: Serum cystatin C concentrations (serum-[cystatin C]) were significantly lower in healthy dogs [1.29 (1.08–1.46) mg/ml] than in animals with renal disease [1.67 (1.46–1.87) mg/l]. There was a significant correlation between GFR values and the corresponding serum-[cystatin C]) (r _s = –0.51). The regression between both parameters was described by the formula GFR_{cystatin C} (% of normal) = 40.1 + 52.8 · 1/serum-[cystatin C] (mg/l). The regression describing the relationship between GFR and the endogenous creatinine concentration (serum-[creatinine_endo]) was GFR_{creatinine, endo} (% of normal) = 23.9 + 4,144.5 · 1/serum-[creatinine _endo] ( µ mol/l). The correlation coefficient was r_s = –0.56. A comparison of the regression based calculated GFR values and the actually measured ones revealed similar non-standardized residuals: 0.0 ± 25.3 (% of normal) for 1/serum-[cystatin C] and 0.0 ± 30.4 (% of normal) for 1/serum-[creatinine _endo]. The optimal reference limit for indicating a reduced GFR to ≤ 40% of normal (= azotemia) was serum-[cystatin] = 1.72 mg/l. This calculation was based on a ROC analysis with a diagnostic sensitivity of 92% and a specifity of 87%. The area under the ROC curve was with 0.95 highly predictive. The same GFR reduction could be diagnosed based on the serum creatinine values with at least the same diagnostic quality. Clinical relevance: Serum concentrations of cystatin C or creatinine were equal with respect to their diagnostic quality. They indicate the presence of renal malfunction quite late in the course of the disease, i. e. only after a reduction of the GFR to ≤ 40% of normal. The desired early diagnosis of renal disease, i. e. in the GFR range between 40 and 100% of normal, cannot be achieved with any of these two parameters. Therefore, the use of a renal function test, i. e. a test based on the quantitative determination of the clearance of a marker, is required under these circumstances.

Schlüsselwörter:

Hund - renale Malfunktion - Serum-Cystatin C - Serumkreatinin - diagnostische Qualität

Key words:

Dog - renal disease - serum cystatin C - serum creatinine - diagnostic quality

• Literatur

• 1 Anonym: Early Diagnosis of Chronic Renal Failure. Focus, Special Ed Paris: Aniwa Publishing; WALTHAM^®, ROYAL CANIN 2003: 9-54.
• 2 Anonym: Application note. General guideline for determination of Cystatin C in serum/plasma www.dakocytomation.com. 2006
• 3 Almy FS, Christopher MM, King DP, Brown SA. Evaluation of Cystatin C as an endogenous marker of glomerular filtration rate in dogs. J Vet Intern Med 2002; 16: 45-51.
• 4 Bökenkamp A, Domanetzki M, Zinck R, Schumann G, Byrd D, Brodehl J. Cystatin C – A new marker of glomerular filtration rate in children independent of age and height. Pediatrics 1998; 101: 875-881.
• 5 Braun JP, Perxachs A, Péchereau D, Delafarge F. Plasma Cystatin C in the dog: Reference values and variations with renal failure. Comp Clin Pathol 2002; 11: 44-49.
• 6 Fettman MJ, Rebar A. Laboratory evaluation of renal function. In: Veterinary Hematology and Clinical Chemistry Thrall MA. ed Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins; 2004: 301-328.
• 7 Finco DR. Kidney function. In: Clinical Biochemistry of Domestic Animals Kaneko JJ, Harvey JW, Bruss ML. eds San Diego: Academic Press; 1997: 441-484.
• 8 Galteau MM, Guyon M, Gueguen R, Siest G. Determination of serum Cystatin C: Biological variation and reference values. Clin Chem Lab Med 2001; 39: 850-857.
• 9 Gleadhill A, Michell AR. Clinical measurement of renal function. In: Manual of Canine and Feline Nephrology and Urology Bainbridge J, Elliott J. eds Kingsley House, Gloucestershire: Brit Small Anim Ass; 1996: 107-116.
• 10 Grauer GF. Early detection of renal damage and disease in dogs and cats. Vet Clin North Am: Small Anim Pract 2005; 35: 581-596.
• 11 Greiner M, Pfeiffer D, Smith RD. Principles and practical application of the receiver-operating characteristic analysis for diagnostic tests. Prev Vet Med 2000; 45: 23-41.
• 12 Grünbaum EG. Diagnostik von Nierenerkrankungen bei Hund und Katze. Vortrag Arbeitstagung Ost der FK-DVG vom 01.02.2000 in Cottbus
• 13 Hartmann H, Baumgardt T, Höchel J. Eignung der peroralen Verabreichung des Markers Kreatinin zur quantitativen Bestimmung der glomerulären Filtrationsrate (GFR) beim Hund. Berl Münch Tierärztl Wschr 2006; 119: 62-67.
• 14 Hartmann H, Mohr S, Thüre S, Höchel J. Einsatz eines Funktionstests zur quantitativen Bestimmung der glomerulären Filtrationsrate (GFR) in der Praxis einschließlich Grenzwertbestimmung für die Azotämie beim Hund. Wien Tierärztl Mschr 2006; 93: 225-234.
• 15 Höchel J, Finnah A, Velde K, Hartmann H. Bewertung einer modifizierten Plasma-Clearance mit exogenem Kreatinin als ein für die Kleintierpraxis geeignetes Verfahren der renalen Funktionsdiagnostik. Berl Münch Tierärztl Wschr 2004; 117: 420-427.
• 16 Jensen AL, Bomholt M, Moe L. Preliminary evaluation of a particle-enhanced turbidimetric immunoassay (PETIA) for the determination of serum Cystatin C-like immunoreactivity in dogs. Vet Clin Pathol 2001; 30: 86-90.
• 17 Kirsch A. Nierendiagnostik mit Hilfe der Cystatin-C-Bestimmung im Blutplasma. Vet-Med Report, Sonderausgabe V5 2002; 26: 17-18.
• 18 Lees GE. Early diagnosis of renal disease and renal failure. Vet Clin North Am: Small Anim Pract 2004; 34: 867-885.
• 19 Marshall WJ. The interpretation of biochemical data. In: Clinical Biochemistry. Metabolic and Clinical Aspects Marshall WJ, Bangert SK. eds New York: Churchill Livingstone; 1995: 15-24.
• 20 Martin C, Pécherau D, Delafarge F, Braun JP. Plasma Cystatin C in the cat: Current techniques do not allow to use it for the diagnosis of renal failure. Rev Méd Vét 2002; 153: 305-10.
• 21 Michell AR. Physiology and pathophysiology of the internal environment. In: Veterinary Pathophysiology Dunlop RH, Malbert CH. eds Ames: Blackwell; 2004: 3-23.
• 22 Mohr S. Praxisgerechte Bestimmung der glomerulären Filtrationsrate (GFR) beim Hund anhand eines “Zwei-Schritt-Verfahrens”. Diss med vet: FU Berlin; 2006
• 23 Newman DJ, Thakkar H, Edwards RG, Wilkie M, White T, Grubb AO, Price CP. Serum Cystatin C measured by automated immunoassay: A more sensitive marker of changes in GFR than serum creatinine. Kidney Internat 1995; 47: 312-318.
• 24 Péchereau D, Perxachs A, Delafarge F, Braun JP. Circadian variations of plasma Cystatin C in dog. Proceedings ESVIM Congress, Dublin. 2000: 121
• 25 Polzin DJ, Oosborne FJ, Ross S. Chronic renal failure. In: Textbook of Veterinary Internal Medicine, Vol 2 Ettinger SJ, Feldman EC. eds Philadelphia: Saunders; 2000: 1634-1662.
• 26 Randers E, Erlandsen EJ. Serum Cystatin C as an endogenous marker of the renal function – a review. Clin Chem Lab Med 1999; 37: 389-395.
• 27 Rothen JP. Cystatin C ist nicht der Parameter der Wahl zur Bestimmung der Nierenleistung. Schweiz Med Forum Nr. 20 2001; 540-542.
• 28 Stahl RAK. 34 Niere und ableitende Harnwege. 34.1 Physiologie und allgemeine Pathophysiologie. In: Klinische Pathophysiologie Siegenthaler W. Hrsg Stuttgart, New York: Thieme; 2001: 909-917.
• 29 Wyss M, Kaddurah-Daouk R. Creatine and creatinine metabolism. Physiol Rev 2000; 80: 1107-1213.