Kompartimentelle Regulation von suPAR bei Patienten mit

Kompartimentelle Regulation von suPAR
bei Patienten mit dekompensierter Leberzirrhose:
Herkunft, Regulation und prognostische Relevanz
H. W. Zimmermann1,2, P. A. Reuken3,4, A. Koch1, M. Bartneck1, D. H. 2
1
3,4
‡1
‡2,3,4
Adams , C. Trautwein , A.Stallmach , F. Tacke , T. Bruns
diese Autoren haben gleichwer4g zu dem Projekt beigetragen ‡ 1Medizinische Klinik III, Universitätsklinikum Aachen; 2NIHR Biomedical Research Unit and Centre for Liver Research, School of Immunity and InfecQon, University of Birmingham, United Kingdom; 3Klinik für Innere Medizin IV, Universitätsklinikum Jena; 4Integrated Research and Treatment Center -­‐ Center for Sepsis Control and Care (CSCC), Universitätsklinikum Jena Die dekompensierte Leberzirrhose prädisponiert zu bakteriellen Infektionen, die mit Organversagen und hoher
Hintergrund & Fragestellung Mortalität assoziiert sind. Verlässliche Biomarker, die eine ungünstige Prognose anzeigen, sind essentiell, um Risikopatienten zu identifizieren, die einer intensivierten Behandlung bedürfen. Bei Patienten mit infektiösen Komplikationen und Sepsis konnte in Abwesenheit einer
Lebererkrankung gezeigt werden, dass erhöhte Serumspiegel des löslichen Urokinase-Plasminogen-Aktivator-Rezeptors (suPAR) mit erhöhter Mortalität
einhergehen. Regulation und prognostische Relevanz von suPAR sind jedoch in der fortgeschrittenen Leberzirrhose bislang nicht hinreichend untersucht.
Studiendesign
Abbildung 1: Systemische suPAR-Regulation
Lösliches uPAR wurde im Serum und Aszites von 162 konsekutiven
Patienten mit hydropisch dekompensierter Leberzirrhose und
vermuteter bakterieller Infektion mittels ELISA bestimmt. Die
Freisetzung von suPAR aus Neutrophilen und Monozyten wurde in
vitro nach Stimulation mit proinflammatorischen Zytokinen und TLRAgonisten gemessen.
Ergebnisse 1
Zirkulierende suPAR Spiegel waren bei der dekompensierten
Leberzirrhose im Vergleich zu Kontrollen ohne Aszites erhöht (A),
jedoch bestand überraschenderweise keine Abhängigkeit von dem
Vorhandensein von SIRS oder bakteriellen Infektionen (B). Serum
suPAR Werte zeigten jedoch eine enge Korrelation zur Schwere der
chronischen Lebererkrankung (C). Patienten, die nach einem 28tägigen Beobachtungszeitraum verstarben, wiesen hochsignifikant
höhere systemische suPAR Werte auf als Überlebende bzw. Transplantatempfänger (D). Ein cut-off Wert von 14.4 ng/mL sagte mit hoher Präzision die 28-Tage
Mortalität vorher, während für Nicht-Leber-Patienten postulierte Grenzwerte eine geringe Spezifität aufwiesen (E). Werte oberhalb dieses cut-offs waren mit einer
Hazard-Ratio von 4.38 für die 28-Tage Mortalität in der Gesamtkohorte assoziiert (F). Die Subgruppenanalyse demonstrierte, dass erhöhte suPAR Serumspiegel
vor allem bei Patienten mit alkoholischer Leberzirrhose und bei Patienten ohne infektiöse Komplikationen ein reduziertes Kurzzeitüberleben anzeigen (G).
Abbildung 3: In-vitro-Untersuchungen
uPAR
uPAR
IgG1
uPAR
IgG1
Ascitic fluid
Peripheral blood
96.1
1000
Neutrophils
Monocytes
Lymphocytes
800
600
400
200
10
0
10 1
102
3
CD8
7 (P 10
E)
100
80
96.1%
57.2%
200
400 600
FSC-A
800
IgG1
uPAR
60
40
20
0
0
% of Max
IgG1
CD14 (PerCP-Cy5)
A
SSC-A
Abbildung 2: Kompartimentelle suPAR-Regulation im Aszites
1000
0
Isotype (APC-Cy7)
Phycoerythrin
104
B
C
.
ng/ml
ng/ml
particles/
cell
µg/
ml
D
100
2h
100
80
80
60
60
60
40
0
40
20
0
uPAR (PE)
100
8h
60
60
% of Max
80
40
20
4h
Monocyte uPAR expression
medium only
particles/
cell
10 ng/ml LPS plus
Brefeldin A
40
0
uPAR (PE)
24h
Monocyte uPAR mRNA
(relative expression)
10 ng/ml LPS
Isotype control
IgG 1
20
100
80
0
% of Max
80
% of Max
% of Max
SuPAR-Konzentrationen werden bei
Schlussfolgerung
Patienten mit dekompensierter Leberzirrhose in Serum und Aszites differentiell reguliert. Beide liefern
unabhängige prognostische Informationen hinsichtlich des Schweregrades der
chronischen Lebererkrankung und komplizierender Infektionen.
0h
20
% of Max
SuPAR Werte im Serum und Aszites (AF) waren differentiell reguliert und zeigten keine
Korrelation (A). Patienten mit SBP wiesen signifikant erhöhte AF suPAR Werte auf, wobei
kulturpositive SBPs mit höheren suPAR Spiegeln als kulturnegative SBPs vergesellschaft
waren, jedoch ging der Nachweis von bakterieller DNA in sterilem Aszites nicht mit
erhöhten suPAR-Konzentrationen einher (B). SuPAR im Aszites korrelierte mit lokalen
LBP-Spiegeln (C). Patienten, die innerhalb von 28 Tagen bei stattgehabter SBP
verstarben, zeigten elevierte AF suPAR Spiegel gegenüber Überlebenden und NichtÜberlebenden ohne SBP (D). Ein cut-off Wert von 13.9 ng/mL im Aszites wies die
höchste Genauigkeit zur Prädiktion der 28-Tage Mortalität auf, wobei 63% der Patienten
mit Werten oberhalb dieses Grenzwertes verstarben (E). Patienten mit einem zum
Zeitpunkt der suPAR Bestimmung dokumentierten Kreatinin-Anstieg >0.3 mg/dl und
bestehender Hypotension im Rahmen einer SBP wiesen höhere suPAR-Spiegel auf (F).
ng/ml
E
100
Ergebnisse 2
ng/ml
uPAR (PE)
24h
soluble uPAR release
medium only
10 ng/ml LPS
10 ng/ml LPS plus
Brefeldin A
40
20
uPAR (PE)
0
uPAR (PE)
Ergebnisse 3
Periphere Monozyten, neutrophile Granulozyten und CD14 +
Peritonealmakrophagen exprimierten uPAR (CD87) als potentielle
suPAR-Quelle (A). Nach Stimulation mit dem TLR4-Ligand LPS und in
wesentlich geringerem Maße nach TNF-alpha-Behandlung oder
Aktivierung mittels anderer TLR-Agonisten sezernierten myeloide
Zellen dosisabhängig lösliches uPAR, wobei Monozyten signifikant
höhere suPAR-Konzentrationen freisetzten als neutrophile
Granulozyten (B+C). FACS-Analyse der uPAR-Oberflächenexpression
nach Stimulation von Monozyten mit LPS zeigte ein frühes uPARshedding gefolgt von einer Hochregulation der zellulären CD87
Expression a.e. durch de-novo-Synthese (D). Transkriptionelle uPARHochregulation in Monozyten von Patienten mit Aszites (E).