Überraschenderweise zeigen die Ergebnisse dieser Untersuchung, dass bei Hunden mit signifikant verminderter Nierenfunktion aufgrund chronischer Niereninsuffizienz die Cltot von UFH sowohl nach intravenöser als auch nach subkutaner Injektion gesteigert und nicht – wie erwartet – herabgesetzt ist. In der zugänglichen Literatur liegen bislang noch keine Untersuchungen mit entsprechenden Ergebnissen vor. Die existierenden Studien bei Menschen mit chronischer Niereninsuffizienz und bei Kaninchen mit künstlich erzeugter Nierenschädigung wiesen bislang entweder eine normale oder verlängerte T50 im Vergleich zur gesunden Kontrolle auf. Ein direkter Vergleich der Studien wird durch den Einsatz unterschiedlicher UFH-Präparate und -Dosierungen sowie die Anwendung verschiedener Heparinnachweismethoden erschwert.
Die gesteigerte Cltot bei Hunden mit CNI im Vergleich zu nierengesunden Hunden sowie die fehlende Korrelation zwischen der Ausprägung der GFR-Verminderung und Veränderungen der pharmakokinetischen Parameter von UFH zeigen, dass die Nierenfunktion bei der Elimination von therapeutischen Dosierungen von UFH beim Hund keine vorrangige Rolle spielt. Zwar ist der statistische Vergleich der Subgruppen mit unterschiedlichem Grad der GFR-Verminderung aufgrund der geringen Patientenanzahl für die subkutane UFH-Injektion nur begrenzt aussagekräftig, allerdings ergaben sich für die intravenöse UFH-Injektion bei größeren Tierzahlen ebenfalls keine Unterschiede zwischen den Subgruppen. Diese Ergebnisse der vorliegenden Arbeit passen gut zu den Ergebnissen von BONEU et al. (1987), die basierend auf experimentellen Untersuchungen beim Kaninchen resümieren, dass die renale Elimination von UFH erst in Kraft tritt, wenn die erste Phase der Elimination gesättigt ist. Bei Kaninchen liegt diese Schwelle bei einer intravenösen Dosierung von 100 Anti-FXa I.E./kg KM (BONEU et al. 1987). Bei exponentieller Darstellung des Kurvenverlaufes der Plasmaheparinaktivität (Anti-FXa-Aktivität) von intravenösen Dosierungen von 5 bis 500 Anti-FXa I.E./kg KM bei Kaninchen, verlief nach Dosierungen bis 100 Anti-FXa I.E./kg KM die Kurve als Gerade, während bei höheren Dosierungen ein komplexer konkav-konvexer Kurvenverlauf zu beobachten war, der durch die Kombination eines sättigbaren und eines nicht sättigbaren Eliminationsmechanismus hervorgerufen wurde (BONEU et al. 1987).
Daher wurde geschlussfolgert, dass bei Kaninchen ab Dosierungen von mehr als 100
Anti-FXa I.E./kg KM eine Sättigung der ersten Phase der Elimination erreicht wird und die nicht sättigbare, renale Elimination von UFH in den Vordergrund tritt.
Die in der vorliegenden Studie gewählte Dosierung entspricht einer hohen therapeutischen Dosis und höhere Dosierungen als 500 I.E.(UFH)/kg KM werden beim Hund klinisch kaum eingesetzt (PLUMB 2005). Dies zeigt sich auch daran, dass die Cmax bei Hunden ohne Nierenfunktionsstörung mit Medianwerten von 0,71 I.E./ml (intravenöse UFH-Applikation) bzw. 0,96 I.E./ml (subkutane Applikation) über dem Bereich von 0,3–0,7 I.E./ml liegt, der bei der Thrombosetherapie des Menschen angestrebt wird (HIRSH et al. 1998). Dieser Bereich wurde auch für den Hund orientierend übernommen (MISCHKE et al. 2001b). Basierend auf den o.a. experimentellen Daten vom Kaninchen ist es zwar möglich, dass sich für höhere Dosierungen eine andere Situation für die UFH-Elimination auch für chronisch niereninsuffiziente Hunde ergibt, diese wäre aber von geringer klinischer Relevanz.
Eine mögliche Erklärung für die gesteigerte UFH-Elimination bei Hunden mit CNI wäre eine gesteigerte Elimination von UFH über die erste Phase der Heparinkinetik, in der UFH vom mononukleären Phagozytosesystem (MPS) und Endothelzellen (FRIEDMANN u. ARSENIS 1974; HIEBERT 1981; WELLS u. DAWES 1995) durch Endozytose aufgenommen (GLIMELIUS et al. 1978; BARZU et al. 1985) und durch lysosomalen Abbau in niedermolekularere Bruchstücke depolymerisiert (VANNUCCHI et al. 1988) und desulfoniert (FABIAN et al. 1978; HANSON et al. 2004) wird. Bei Menschen mit CNI wurden zahlreiche Indizien für einen chronischen inflammatorischen Zustand mit Aktivierung des MPS gefunden. Dies schließt eine Aktivierung der Monozyten (GIRNDT et al. 1995; LIANG et al.
2003) und erhöhte Konzentrationen von proinflammatorischen Zytokinen ein (HERBELIN et al. 1990; LONNEMANN et al. 1995; GIRNDT et al. 1998). Gegen eine gesteigerte Elimination von UFH durch das MPS spricht, dass bei Menschen, die aufgrund CNI mit Hämodialyse behandelt wurden, bei Heparindosierungen, die der selbst gewählten entsprachen, eine verminderte Cltot von UFH nachgewiesen werden konnte (TEIEN u.
BJORNSON 1976; VAN WYK et al. 1995). Durch Hämodialyse steigt jedoch die Aktivierung des MPS beim Menschen (LIANG et al. 2003). Da Entzündungsmediatoren und die MPS-Funktion bislang bei Hunden mit CNI noch nicht beschrieben wurden, wäre es von Interesse, die mögliche Aktivierung des MPS bei diesen Patienten zu untersuchen, um
eventuell einen Unterschied zum Menschen aufzuzeigen, der zu den unterschiedlichen Ergebnisse der pharmakokinetischen Untersuchungen beitragen könnte.
Eine weitere Erklärung sowohl für die verminderte Cmax als auch für die gesteigerte Elimination von UFH, die bei Hunden mit CNI in der vorliegenden Studie nachgewiesen wurde, wäre eine vermehrte Bindung von UFH an Heparin-bindende Proteine. Dies betrifft z.
B. Vitronectin und Fibrinogen als Akute-Phase-Proteine wie auch Heparin-Co-Faktor II (YOUNG et al. 1992; MANSON et al. 1997). Erhöhte Konzentrationen von Fibrinogen wurden sowohl beim Hund (MISCHKE 1997) wie auch beim Menschen (SAGRIPANTI et al.
1993) mit CNI beschrieben. Für einen Zusammenhang zwischen einer Entzündungsreaktion bzw. Akute-Phase-Reaktion und der Heparinkinetik sprechen klinische und experimentelle Studienergebnisse. Plasmaproben von Ratten, denen Endotoxin injiziert wurde und von Menschen mit spontaner Septikämie wurden spezifische Mengen von UFH und NMH zugegeben und dann die Anti-FXa-Aktivität bestimmt (YOUNG et al. 1997). Eine erheblich niedrigere Plasmaheparinaktivität wurde in den Plasmaproben der Individuen mit Sepsis im Vergleich zu gesunden Kontrollgruppen vorgefunden. Wurde in diese Probenansätze zusätzlich ein chemisch verändertes Heparinpräparat gegeben, das keine eigene Anti-FXa-Aktivität aufwies und trotzdem an Heparin-bindende Proteine ankoppelte, so konnten anschließend annähernd vergleichbare Anti-Faktor-Xa-Aktivitäten des ursprünglich eingesetzten Heparins gefunden werden. Diese Ergebnisse sprechen für einen dramatischen Anstieg von Heparin-bindenden Proteinen bei Sepsis bzw. Endotoxinämie, wodurch es zu einer ausgeprägten, reversiblen Bindung von UFH und NMH kommt. Sowohl bei den hier verwendeten Ratten als auch bei den untersuchten Menschen wurden erhöhte Konzentrationen von Akute-Phase-Proteinen, insbesondere C-reaktivem Protein, nachgewiesen (YOUNG et al.
1997).
Zwar wurde bei den Hunden der vorliegenden Studie die Konzentrationen der Heparin-bindenden Proteine nicht bestimmt, allerdings wurden bei Menschen mit CNI, insbesondere in Verbindung mit kardiovaskulären Erkrankungen, erhöhte Konzentrationen von C-reaktivem Protein als Marker einer Akute-Phase-Reaktion beschrieben (STENVINKEL 2005). In diesem Zusammenhang wäre es von Interesse, in weiterführenden Studien die Konzentration von Akute-Phase-Proteinen bei Hunden mit CNI im Endstadium zu untersuchen. Gegen eine erhebliche Bedeutung der möglicherweise gesteigerten Bindung von
UFH an Akute-Phase-Proteine, einschließlich Fibrinogen, bei Hunden mit CNI spricht allerdings, dass obwohl bei Menschen mit CNI erhöhte Konzentrationen dieser Proteine nachgewiesen wurden, bislang keine verminderte Plasmaheparinaktivität oder erhöhte Heparinclearance bei Menschen mit diesem Krankheitsbild beschrieben wurde. Auch ist zu bedenken, dass sich die Gruppen der Hunde mit unveränderter Nierenfunktion in der postoperativen Phase befunden haben, wo ebenfalls eine Akute-Phase-Reaktion zu erwarten ist. Dasselbe gilt auch für die Kaninchen mit bilateraler Nephrektomie, bei denen in der postoperativen Phase ebenfalls keine erhöhte Elimination von UFH gefunden wurde.
Eine weitere mögliche Ursache für die beschleunigte Heparinelimination bei Hunden mit CNI könnte eine gesteigerte Neutralisierung von UFH durch Plättchenfaktor 4 (PF 4) sein, da es bei Hunden mit CNI, bedingt durch die gesteigerte intravasale Gerinnung, zu einer Umsatzsteigerung von Thrombozyten kommt (MISCHKE u. SCHULZE 2004), wodurch wahrscheinlich mehr PF 4 freigesetzt wird im Vergleich zu gesunden Hunden. Beim Menschen mit CNI wurde eine gesteigerte Thrombozytenaktivierung beschrieben, wobei allerdings keine erhöhten PF 4-Konzentrationen vorlagen (SAGRIPANTI et al. 1993). Dies wurde auf eine rasche Aufnahme von PF 4 in Endothelzellen zurückgeführt (PROSDOCIMI et al. 1984). ß-Thromboglobulin (ß-TG), das ebenfalls von Thrombozyten und in gleicher Konzentration wie PF 4 freigesetzt wird, zeigte aber deutlich erhöhte Konzentrationen, da es rein renal eliminiert wird (DEPPERMANN et al. 1980). Somit kann man davon ausgehen, dass bei Menschen mit CNI auch vermehrt PF 4 freigesetzt wurde. Es wäre von Interesse, die PF-4- und ß-TG-Konzentration von Hunden mit CNI zu untersuchen, um diesen Erklärungsansatz für die Ergebnisse der eigenen Studie zu verifizieren und eventuell vorliegende Unterschiede zwischen Hund und Mensch darzustellen. Einschränkend ist allerdings zu bedenken, dass bei den nierengesunden Hunden der vorliegenden Arbeit aufgrund der durch die Operation bedingte Gewebetraumatisierung ebenfalls eine aktivierte Gerinnung und somit eine Thrombozytenaktivierung zu erwarten ist.
Eine weitere Erklärung für die gesteigerte Elimination von UFH wäre eine erleichterte Passage von UFH durch die Glomeruli bei Hunden mit CNI. Normalerweise kann UFH aufgrund seiner Molekülgröße (KHORRAMIAN u. STIVALA 1986) sowie seiner negativen Ladung die intakte glomeruläre Basalmembran nur schlecht passieren, da diese eine Vielzahl negativ geladener Polyanionen, einschließlich Heparansulfat, aufweist (KANWAR u.
FARQUHAR 1979a und 1979b; DIBARTOLA 2000) und so eine elektrostatische Barriere für den Durchtritt von UFH bildet (SHUM et al. 1984). Bei CNI kommt es allerdings zur Zerstörung der Glomeruli, wobei zunächst die negative Oberflächenladung der Basalmembran abnimmt und es dann durch zusätzliche Auflockerung der kollagenen Struktur zur erhöhten Durchlässigkeit für makromolekularere Proteine kommt (WICK u. FATEH-MOGHADAM 1991). Da viele Hunde mit CNI der vorliegenden Studie eine Hypoalbuminämie aufgrund von Proteinurie aufwiesen, könnte auch UFH vermehrt glomerulär ausgeschieden worden sein.
Gegen diese Theorie spricht allerdings, dass bei Menschen mit CNI, die mit NMH behandelt wurden, wiederholt eine verminderte renale Elimination des NMH beschrieben wurde (GOUDABLE et al. 1991; HULOT et al. 2004). Da NMH aufgrund des geringeren Molekulargewichtes leichter die Poren der Basalmembran passieren könnte, spricht dies gegen eine gesteigerte renale Elimination von UFH.
Eine Erklärung für die Unterschiede der Pharmakokinetik von UFH bei Hunden mit CNI der vorliegenden Studie im Vergleich zu Untersuchungen beim Menschen mit CNI könnten vor dem beschriebenen Hintergrund auch unterschiedliche Grunderkrankungen sein, die aufgrund verschiedener Mechanismen zur CNI führen. Dadurch könnten unterschiedlich stark ausgeprägte glomeruläre oder tubuläre Schädigungen mit entsprechenden Auswirkungen auf die Heparinkinetik bedingt sein. So treten beim Menschen mit 80 % (PRAKASH et al. 2001) weitaus häufiger nicht-glomeruläre Erkrankungen wie diabetogene Nephropathien oder hypertensive Nephrosklerosen auf im Vergleich zum Hund mit 48 % (MAC DOUGALL et al.
1986). Bei den Hunden der vorliegenden Untersuchung wurden keine Nierenbiopsien durchgeführt. Aufgrund der hochgradig verminderten GFR ist aber bei allen Hunden mit CNI von einer ausgeprägten Schädigung sowohl der Glomeruli als auch des Tubulussystems auszugehen, so dass bei einer wesentlichen Bedeutung der renalen Elimination von UFH ein deutliche Verminderung der Cltot zu erwarten gewesen wäre.
Die geringere Cmax von UFH bei Hunden mit CNI spiegelt das größere Plasmavolumen dieser Hunde durch einen signifikant verminderten Hämatokrit gegenüber der nierengesunden Kontrolle wider. Letzterer ist vor allem Folge der chronischen Niereninsuffizienz, da im Rahmen dieser Erkrankung aufgrund mangelnder Erythropoetinbildung eine nicht regenerative Anämie auftritt (POLZIN et al. 2005). Der Verdünnungseffekt ist eine Erklärung
für die niedrigere Cmax bei Hunden mit CNI im Vergleich zur nierengesunden Kontrolle, allerdings nicht für eine gesteigerte Cltot.
Die verminderte AT-Aktivität bei den Patienten mit CNI im Vergleich zur nierengesunden Kontrolle war zu erwarten, da es bei CNI zu einem renalen Proteinverlust kommt (MISCHKE 1997). AT und Albumin weisen ein vergleichbares Molekulargewicht von 65000 Dalton auf, daher liegen bei Hypoalbuminämie aufgrund von Proteinurie auch erniedrigte AT-Aktivitäten vor (FOX et al. 2005). Der auffällige Abfall der AT-Aktivität nach subkutaner Heparingabe bis zum Ende des Versuchszeitraumes bei der nierengesunden Kontrollgruppe (um 13,8 % des Ausgangswertes) ist, da anhand der Plasmaalbuminkonzentration eine Korrektur für Verlust- und Verdünnungseffekte erfolgte, als direkte Folge der Heparinwirkung anzusehen. Ein signifikanter Abfall der AT-Aktivität nach subkutaner Heparingabe wurde bei gesunden Hunden (HELLEBREKERS et al. 1985; MISCHKE et al. 2001) und Menschen (HANSEN u.
SANDSET 1998) beschrieben. In einer neueren Studie zeigte sich bei Beagles, denen im Abstand von 8 Stunden 500 UFH in der Dosierung von I.E./kg subkutan injiziert wurde, innerhalb von 2 Tagen ein Abfall um ca. 40 % der Ausgangsaktivität (MISCHKE et al. 2001).
Die Abnahme der AT-Aktivität nach Heparingabe kann dadurch erklärt werden, dass Komplexe von AT und aktivierten Gerinnungsfaktoren eliminiert werden und diese Komplexbildung durch Heparin katalysiert wird. Die Elimination von AT übersteigt dabei dessen hepatische Synthese. Ein Faktor, warum dieser Abfall nach subkutaner Injektion vor allem bei den Tieren mit unveränderter GFR und weniger bei Hunden mit CNI zu beobachten war, könnte sein, dass es sich bei Ersteren um frisch operierte Tier handelt, bei denen eine erhöhte Konzentration aktivierter Gerinnungsfaktoren zu erwarten ist. Auch spielt hierfür ggf.
eine Rolle, dass bei den Hunden mit CNI eine geringere Plasmaheparinaktivität auftrat und somit eine verminderte Möglichkeit zur Bildung von Komplexen mit AT und aktivierten Gerinnungsfaktoren. Die allenfalls geringfügigen Veränderungen der AT-Aktivität, die bei Hunden nach intravenöser UFH-Injektion auftraten, erklären sich durch die Kürze des Beobachtungszeitraumes.
Sowohl bei nierengesunden Hunden als auch bei Hunden mit CNI lagen ausgeprägte individuelle Schwankungen sowohl der aPTT wie auch der TZ vor. Eine verlängerte aPTT bei Hunden mit CNI wurde schon durch MISCHKE (1997) beschrieben. Wodurch diese Veränderung hervorgerufen wurde, ist bislang ungeklärt. Bei den nierengesunden Hunden
kann die ebenfalls partiell bestehende aPTT-Verlängerung durch eine Aktivierung des Gerinnungssystems und/oder Verlust von Gerinnungsfaktoren infolge der durch die Operation bedingten Gewebetraumatisierung hervorgerufen worden sein. Die nach intravenöser Heparinapplikation signifikant niedrigere aPTT-Ratio und TZ-Ratio bei den nierenkranken Hunden im Vergleich zur gesunden Kontrolle spiegelt die verminderte Cmax dieser Patienten wider, da ein direkter Vergleich des Ausmaßes der aPTT- und TZ-Ratio bei ausgewählten Heparinniveaus keine Unterschiede zwischen nierengesunden Hunden und Hunden mit CNI ergab. Der Rangkorrelationskoeffizient nach Spearman für die Beziehung zwischen Heparinaktivität und aPTT- bzw. TZ-Ratio (0,77 bis 0,85) lag geringfügig unter den Verhältnissen, die für gesunde Hunde ermittelt wurden, denn der der Rangkorrelationskoeffizient lag bei gesunden Beagles reagenzabhängig für die aPTT bei 0,877 und 0,890, für die TZ bei 0,865 und 0,822 (MISCHKE u. JACOBS 2001). Dies spiegelt die verschiedenen zusätzlichen Einflussfaktoren wider, die die Auswirkungen von Heparin auf den Test bei Klinikpatienten im Vergleich zu einer homogenen Population an gesunden Hunden modifizieren können. Bei den Hunden mit CNI dieser Studie lag eine signifikant niedrigere AT-Aktivität im Vergleich zur gesunden Kontrolle vor. Daher war eine weniger ausgeprägte Heparinwirkung zu erwarten, die sich in einer geringeren aPTT-Verlängerung widergespiegelt hätte. Bei gesunden Beagles zeigte sich nach viermal täglich erfolgender subkutaner Injektion von 200 I.E.(UFH)/kg KM für einen Zeitraum von 10 Tagen eine Abnahme der aPTT-Ratio nach 2 Tagen, die mit einer gleichzeitigen Verminderung der AT-Aktivität assoziiert war (HELLEBREKERS et al. 1985). Denkbar ist, dass der bei Hunden mit CNI gegenüber der nierengesunden Kontrollgruppe erhöhte Ausgangswert der aPTT diesen Effekt in der vorliegenden Studie kaschierte.
Bei den Hunden mit CNI unterschied sich die Thrombozytenzahl nicht signifikant von der nierengesunden Kontrolle. Dies geht mit den Ergebnissen der Arbeit von MISCHKE (1997) konform, der ebenfalls keinen deutlichen Unterschied zwischen Hunden mit CNI im Vergleich zur gesunden Kontrolle fand. Die minimale Abnahme der Thrombozyten während des Versuchzeitraumes ist ohne klinische Relevanz und wie auch der geringgradig ausgeprägte Hämatokritabfall vermutlich in erster Linie auf die Vielzahl der Blutentnahmen zurückzuführen. Eine heparin-induzierte Thrombozytopenie, wie sie beim Menschen im Rahmen der klinisch relevanteren immunen Form in der Regel erst nach einer
Behandlungsdauer von 7 bis 14 Tagenauftritt, ist als Ursache aufgrund des kurzen Versuchszeitraumes weitestgehend auszuschließen (WARKENTIN u. KELTON 1996).
Zusammenfassend ist festzustellen, dass bei Hunden, die an CNI erkrankt sind, die Gefahr besteht, dass bei Behandlung mit UFH-Standard-Dosierungen subtherapeutische Plasmaheparinaktivitäten aufgrund einer verminderten Cmax und einer erhöhten Cltot auftreten können. Im Hinblick auf die Aufklärung der Ursache der beschleunigten UFH-Elimination bei Hunden mit CNI wäre es von Interesse, die PF-4- und ß-TG-Konzentration bei Hunden mit CNI zu bestimmen sowie Untersuchungen mit wiederholten Injektionen von UFH durchzuführen. Ebenso wäre es interessant, bei diesen Patienten den inflammatorischen Status und damit die mögliche Aktivierung des MPS sowie die Konzentration von Heparin-bindenden Akute-Phase-Proteinen (z. B. Vitronektin) zu untersuchen.