DAS AKUTE NIERENVERSAGEN
A.Univ.-Prof. Dr. Michael Joannidis, Univ.-Klinik für Innere Medizin, Innsbruck

Das akute Nierenversagen (ANV) ist charakterisiert durch einen rasanten Verlust der glomeruläre Filtrationsrate und einer Retention harnpflichtiger Substanzen wie Harnstoff und Kreatinin. Häufig damit verbunden sind Anurie bzw. Oligurie.
Aus Gründen der Praktibilität erfolgt die Einteilung nach der Ätiologie in ein prärenales, renales und postrenales ANV.

INZIDENZ

Die Häufigkeit des ANV bei stationären Patienten beträgt ca. 5%, auf Intensivstationen bis zu 30% (1,2). Das ANV ist eines wesentliche Komplikation, die bei Intensivpatienten mit einer Mortalität bis zu 30% verbunden ist. In Österreich beträgt die Inzidenzrate des dialysepflichtigen ANV 128 pro Mio. Einwohner (Dialyseregister der Österreichischen Gesellschaft für Nephrologie).

ÄTIOLOGIE

Prärenales ANV:
Diese Form stellt mit ca. 60% die häufigste Variante des ANV dar. Sie wird hervorgerufen durch eine renale Minderperfusion, die einen Abfall der Nierendurchblutung und in weiterer Folge der glomerulären Filtrationsrate (GFR) nach sich zieht (Ursachen siehe Tabelle 1). In dieser Situation stellt dies eine physiologische Reaktion der Niere dar, die mit keinen wesentlichen morphologischen Schäden verbunden ist und nach Wiederher-stellung der renalen Durchblutung voll reversibel sein sollte. Bei prolongierter Minderperfusion kommt es jedoch zu Tubuluszellnekrosen und damit erfolgt der Übergang ins ischämische ANV.

Tabelle 1

Postrenales ANV:
In weniger als 5% aller Fälle von ANV ist eine Abflussbehinderung die Ursache. Bei zwei gesunden Nieren besteht als häufigste Ursache des postrenalen ANV eine Obstruktion im Bereich des Blasenhalses (Tabelle 3).

PATHPHYSIOLOGIE DER AKUTEN TUBULÄREN NEKROSE (ATN)

Die ATN ist weitaus die häufigste Ursache für das ANV. Sie ist im wesentlichen charakterisiert durch einen massiven Abfall der GFR bei unver-hältnismäßig geringerer Beeinträchtigung der Nierendurchblutung. Als Ursache der GFR-Reduktion werden verschiedene Mechanismen diskutiert (Abbildung 3).

Abbildung 3

a) Vaskuläre und glomeruläre Effekte
b) Tubuläre Obstruktion und "Backleak" des Glomerulumfiltrats
c) Tubuloglomerulärer Feedback (TGF)
d) Tubuläre Zellschädigung
e) Entzündungsprozesse

a) Vaskuläre und glomeruläre Effekte:
Abgesehen von systemischen Blutdruckabfällen (z.B. hypovolämer Schock), kommt es auch bei anderen Schädigungsformen der Niere zu einer intrarenalen Vasokonstriktion vermittelt durch verschiedene Mediatoren, wie Endothelin-1, Adenosin, Angiotesin II. Zusätzlich beobachtet man eine Kontraktion des Mesangiums mit einer daraus resultierenden Verminderung der Filtrationsfläche im Glomerulum. Als dabei beteiligte Mediatoren gelten Platelet activating factor (PAF), Thromboxan A2, Angiotesin II. Schließlich führt der Verlust der Autoregulation zu einer zusätzlichen Empfindlichkeit der Niere gegenüber Blutdruckschwankungen.

b) Tubuläre Obstruktion und "Backleak" des Glomerulumfiltrats:
Ein völlig anderer Mechanismus, der hinter dem Abfall der GFR stehen könnte, ist das Auftreten von Obstruktionen des Tubulussystems beim ANV. Diskutiert werden einerseits die Ausbildung von Zylindern besonders im distalen Tubulus, die eine Matrix aus Tamm-Horsfall-Protein aufweisen. Für den Bereich des proximalen Tubulus wird ein anderer Mechanismus diskutiert, nämlich der durch Hypoxie oder durch toxische Zellschädigung bedingte Verlust der Polarität von Tubuluszellen. In der Folge komme es zu einer Redistribution der ß1-Integrine von der basolateralen auf die apikale Seite und zu einem Ablösen der Tubuluszellen von der Basalmembran. Über Integrine und aus der Basalmembran losgelöste RGD-Moleküle verklumpen die losgelösten Tubuluszellen. Dabei kommt es einerseits zur Verlegung des Tubuluslumens und andererseits zum "Zurücklecken" des von proximal kommenden Filtrats ("Backleak") - Abbildung 1.

Abbildung 1

c) Tubuloglomerulärer Feedback (TGF):
Als TGF bezeichnet man einen Mechanismus, mit dem die Filtration eines einzelnen Nephrons reguliert wird. Bei Zunahme des NaCl-Gehalts im frühen distalen Tubulus kommt es über eine Sensorfunktion der "Macula densa" zu einer Reduktion der GFR desselben Nephrons (Abbildung 2). Dies wird durch eine vom Mesangium vermittelte Vasokonstriktion in den Arteriolen und durch eine Verminderung der Filtrationsfläche erzielt. Genaugenommen handelt es sich hierbei um einen physiologischen Regulationsmechanismus, der das Einzelnephron vor Hyperfiltration schützen soll und bei ANV "fälschlicherweise" dadurch aktiviert wird, dass die NaCl-Resorption durch die tubuläre Schädigung stark beeinträchtigt wird. Dies führt zu einer erhöhten Flussrate im distalen Tubulus und/oder zu einem erhöhten NaCl-Angebot im Bereich der "Macula densa", was schließlich zur Auslösung der TGF führt.

Abbildung 2

d) Tubuläre Zellschädigung:
Im Zusammenspiel bewirken die oben erwähnten Mechanismen, dass es zur völligen Anurie kommen kann, selbst wenn die Niere nicht irreversibel geschädigt ist. In den meisten Fällen (mit Ausnahme von schweren toxischen Schädigungen) herrscht dabei ein morphologisch sehr heterogenes Bild von Gebieten mit tubulärer Zellschädigung und fast unversehrten Arealen vor. Dies ist eine Folge der unterschiedlichen Sauerstoffversorgung der Niere, die auf ihrer speziellen Architektur beruht. Besonders im inneren Nierenmark (Medulla), einem Bereich, wo einerseits sehr großer Sauerstoffbedarf und andererseits, durch das Gegenstromprinzip bedingt, eine grenzwertige Sauerstoffversorgung besteht, komme es zu lokalen Zellnekrosen in den Arealen, die am weitesten von den Vasa recta entfernt sind. Die am meisten betroffenen Tubulusabschnitte sind die Henle'sche Schleife und das S3 Segment des proximalen Tubulus. Neben Hypoxie dürften Sauerstoffradikale und Lipidperoxydation eine wesentliche Rolle für die tubuläre Zellschädigung spielen (3,4). Trotz dieser Heterogenität im Schädigungsmuster der Niere beim ANV kommt es fast immer zu einer generalisierten Antwort der Niere im Sinne eines dramatischen GFR-Abfalls und Oligurie/Anurie.

e) Entzündungsprozesse:
Entzündungsprozesse sind besonders beim ANV im Rahmen einer Sepsis von Bedeutung, wo es zwar ebenfalls zu einer systemisch bedingten renalen Minderdurchblutung kommen kann, aber auch bei intakter Kreislaufsituation ein ANV auftreten kann. Hier dürften Zytokine wie TNFa, IL-1, IL-6, IL-8 eine wesentliche Rolle spielen. Unklar ist, ob Zytokine dabei direkt auf das renale Gefäßsystem oder die Glomerula wirken, oder ob eventuell durch filtrierte Endotoxine oder Zytokine (z.B. TNFa) im Tubulussystem immunologische Antworten ausgelöst werden, die ihrerseits wieder eine Freisetzung von Zytokinen in den Harn oder ins Interstitium zu Folge haben. Ins Interstitium ausgeschüttete Zytokine bewirken im Sinne einer Chemotaxis das Auswandern von Entzündungszellen aus dem Gefäßbett und rufen somit eine interstitielle Entzündungsreaktion hervor. Interstitielle Leukozyteninfiltration ist ein Kardinalereignis bei fast allen Nierenerkrankungen und bei Ischämie/Reperfusion. Zu dieser Hypothese passen auch tierexperimentelle Untersuchungen, in denen die Dauer des ANV durch neutralisierende AK gegen CD 11a/CD 18 oder ICAM (5,6) verkürzt werden kann.

KLINISCHER VERLAUF

Das prärenale ARF ist üblicherweise nach Wiederherstellung einer adäquaten Nierendurchblutung reversibel, was durch die Therapie der Grund-krankheit erfolgt. Eine länger dauernde Minderperfusion der Niere geht in eine ischämische ATN und damit in ein renales ANV über.

Die ATN zeigt im Verlauf drei Phasen:

a) Akute ischämische/toxische tubuläre Schädigung und Beginn des ANV meist mit Oligurie/Anurie (nicht oligurisches ANV meist bei Nephrotoxinen).
b) Die Erhaltungsphase des ANV ist gekennzeichnet durch eine Stabilisierung der GFR auf einen Wert < 10 ml/min. Das Harnzeitvolumen erreicht dabei sein Minimum. Die Dauer dieser Phase beträgt üblicherweise 1-3 Wochen (in seltenen Fällen wurden Zeiträume von 1-12 Monaten beobachtet). Allerdings besteht eine eindeutige Korrelation zwischen der Dauer der Erhaltungsphase und der Wahrscheinlichkeit einer permanenten Niereninsuffizienz. Während der Zeit der Erhaltungsphase des ANV besteht wegen des Verlusts der Autoregulationfähigkeit der Niere eine deutlich erhöhte Empfindlichkeit für weitere Nierenschädigungen, z.B. durch Minderperfusion infolge von Blutdruckschwankungen.
c) Die Erholungsphase ist gekennzeichnet durch einen stetigen Abfall der harnpflichtigen Substanzen, meist verbunden mit einer Polyurie. In dieser Phase ist eine adäquate Flüssigkeits- und Elektrolytbilanzierung essentiell.

Das postrenale ANV wird durch Behebung der Obstruktion behandelt. Es folgt meist eine vorübergehende Phase von postobstruktiver Polyurie, die exzessive Ausmaße annehmen und schwere Störungen des Elektrolyt- und Flüssigkeitshaushaltes nach sich ziehen kann.

DIAGNOSE

Der Ausschluss eines postrenalen ANV erfolgt auf einfache Weise mittels einer Ultraschalluntersuchung und Ausschluss einer Abflussbehinderung. Die klinisch wichtigste und meist auch schwierigste Differentialdiagnose ist die Unterscheidung von prärenalem ANV und ATN. Ein wesentliches Hilfsmittel stellt dabei zusätzlich zur Anamnese die Harnanalyse dar (Tabelle 5).

Tabelle 5

THERAPIE

Neben der Behandlung der jeweiligen Grundkrankheit besteht die Behandlung der ATN im wesentlichen in der Nierenersatztherapie. In letzter Zeit mehren sich Daten, dass aufgrund besserer hämodynamischer Verträglichkeit und adäquaterer Kontrolle des Flüssigkeitshaushaltes den kontinuierlichen Nierenersatzhtherapieformen (z.B. kontinuierliche veno-venöse Hämofiltration) gegenüber intermittierenden Verfahren der Vorzug zu geben ist (7,8). Spezifische konservative Therapieversuche für das ANV waren bisher wenig erfolgreich. Ein erfolgsversprechendes Gebiet könnten Wachstumsfaktoren (z.B. IGF-1, EGF, HGF) darstellen, welche die Regeneration des Tubulusepithels beschleunigen (9).

PROGNOSE

Die Mortalität des intrinsischen ANV beträgt seit ca. drei Jahrzehnten unverändert durchschnittlich 50%. Besonders schlechte prognostische Faktoren sind Anurie/Oligurie, schneller Anstieg des Serum Kreatinins, hohes Alter und Mehrorganversagen (multiple organ failure = MOF). Patienten, die das ANV überleben, besitzen eine hohe (ca. 50%) Wahrscheinlichkeit, eine für ein normales ausreichende Nierenfunktion wiederzuerlangen.

PROPHYLAXE

Eine wesentliche klinische Bedeutung kommt der Prophylaxe des ANV zu. Ein Hauptrisikofaktor für die Entwicklung eines ischämischen ANV besteht in intravasaler Volumendepletion und/oder vermindertem Herzzeitvolumen. Hypovolämie ist auch ein wesentlicher prädisponierender Faktor für ein toxisches ANV durch Aminoglykoside, Amphotericin B, Röntgenkontrastmittel, Zytostatika, Rhabdomyolyse, multiples Myelom und bei der Uratnephropathie. Aggressive Flüssigkeitssubstitution und Optimierung der kardialen Auswurfleistung sind somit die wichtigsten und erfolgreichsten Maßnahmen zur Vermeidung eines ANV.

Für einige spezielle Formen des ANV wurden in letzter Zeit erfolgreiche prophylaktische Maßnahmen beschrieben:

Kontrastmittelnephropathie
Der vermutlich wichtigste pathophysiologische Mechanismus bei diesem Krankheitsbild ist eine intrarenale Vasokonstriktion. Diese wird vermutlich durch die Freisetzung von Endothelin, Adenosin oder die hohe Osmolarität von ionischem Kontrastmittel selbst verursacht.
Erhöhtes Risiko für die Entwicklung einer Kontrastmittelnephropathie besitzen Patienten mit schwerer Herzinsuffizienz, Volumendepletion, Diabetes Mellitus, chronischer Niereninsuffizienz und multiplem Myelom. Der typische Verlauf besteht in einem akuten Abfall der GFR innerhalb von 24-48 h nach intravenöser Verabreichung eines Röntgenkontrastmittels. Der Gipfel des Kreatininanstiegs wird innerhalb einer Woche erreicht. Anschließend kommt es in den meisten Fällen zu einer Normalisierung.
Als wirksamste prophylaktische Maßnahmen erwiesen sich bisher die Verwendung von nicht-ionischen Kontrastmitteln und die intravenöse Gabe von 0.45% NaCl mit einer Rate von 1 ml/kg KG/h 12 Stunden vor und nach der Untersuchung. Zusätzliche erfolgversprechende Maßnahmen sind die intravenöse Verabreichung von Prostaglandin E1 (20 µg/kg KG/min über 6 h, Beginn 1 h vor KM-Gabe) (10) und die orale Verabreichung von N-Acetylcystein (2 x 600 mg/d am Vortag und am Tag der Untersuchung) (11). Die einfache Verabreichung und de facto Nebenwirkungsfreiheit dieser Substanz machen N-Acetylcystein besonders interessant.

Rhabdomyolyse
ANV wird nach Muskelzellnekrosen durch Traumata (z.B. Verschüttung), nach generalisierten Krämpfen (speziell bei gleichzeitig bestehender Hypokaliämie), bei komatösen Zustandsbildern (Drucknekrosen), als Folge einer Hypophosphatämie oder durch direkte alkoholtoxische Muskelschädigung beobachtet (12). Dies führt zur Freisetzung von Myoglobin, einem kleinen momomeren Protein (Molekulargewicht 17 kD), das sich üblicherweise nicht an Plasmaproteine bindet und aus diesem Grund sofort über die Niere ausgeschieden wird.

Das daraus resultierende Nierenversagen beruht auf verschiedenen Mechanismen:
1) Obstruierende intratubuläre Pigmentzylinder
2) Hypovolämie als Folge der Flüssigkeitssequestration in die verletzten Muskeln und daraus resultierende renale Minderperfusion (Myoglobin hemmt vermutlich den vasodilatatorischen Effekt von Stickstoffmonoxyd (NO))
3) Schädigung des proximalen Tubus durch aus Myoglobin freigesetztem Eisen

Die Diagnose der Rhabdomyolyse erfolgt über pigmentierte granuläre Zylinder im Harn, rötliche bis braune Farbe des Harnüberstands nach Zentrifugation und deutliche Erhöhung der Serumkreatinin-Kinasespiegel (CK). Obwohl die Höhe des CK-Anstiegs nicht eindeutig mit der Wahr-scheinlichkeit ein Nierenversagen zu entwickeln korreliert, zeigte eine Analyse von Wort und Mitarbeitern, dass 58% der Patienten, die nach Rhabdomyolyse ein ANV entwickelten, CK-Spiegel > 16.000 U/l aufwiesen, während dies nur bei 11% von den Patienten der Fall war, die kein ANV entwickelten (13). Weitere in diesem Zusammenhang auftretende laborchemische Veränderungen können Hyperkaliämie, Hyperphosphatämie, Hypokalzämie und Hyperurikämie sein. Die Hyperphosphatämie kann fehlen, wenn eine Hypophosphatämie Ursache für die Entwicklung der Rhabdomyolyse war.
Der Erfolg einer Behandlung hängt von einem möglichst frühen Zeitpunkt des Therapiebeginns ab und beruht auf zwei wesentlichen Prinzipien:

Hydrierung und forcierte Diurese (14,15)
Die Hydrierung soll initial mit physiologischer Kochsalzlösung erfolgen, um die Nierenperfusion und den Harnfluss wieder herzustellen. Aufgrund von Erfahrungen mit Traumapatienten werden bis zu 12 Liter Flüssigkeitszufuhr pro Tag empfohlen, solange eine adäquate Nierenfunktion besteht. Aufgrund derselben Studie sollten forcierte Diurese und Alkalisierung des Harns mittels einer Mannit-Bicarbonat-Infusionslösung solange durch-geführt werden, bis die Myoglobinurie sistiert (z.B. 10 g Mannit und 40 meq Natrium-Bicarbonat zu 1 Liter 0,45% iger Kochsalzlösung geben) (16). Ziel sollte es sein, einen Harnfluss von mindestens 300 ml/h, sowie einen Harn-pH > 6,5 zu erzielen, um die Löslichkeit der Hämpigmente zu gewährleisten und somit die Bildung von tubulären Zylindern zu verhindern. Der protektive Effekt von Mannit beruht einerseits auf dessen Fähigkeit, die intratubuläre Myoglobinausfällung zu verhindern, und andererseits eine Zellschädigung aufgrund seiner Eigenschaften als Radikalfänger zu verringern. Während der Mannit-Therapie muss die Serumosmolarität wiederholt kontrolliert werden, um eine hyperosmolare Entgleisung zu vermeiden. Dies ist von besonderer Bedeutung, falls es zu einem Abfall der GFR und damit zu einer Akkumulation von Mannit im Serum kommt.

Hepatorenales Syndrom (HRS)
Das hepatorenale Syndrom charakterisiert üblicherweise das Endstadium einer verminderten Nierendurchblutung. Das HRS tritt üblicherweise bei Patienten mit Leberzirrhose auf, kann aber auch im Rahmen einer akuten Hepatitis oder eines fulminanten Leberversages beobachtet werden. Die Diagnose HRS erfolgt nach Ausschluss anderer Ursachen eines Nierenversagens (bei Patienten mit Leberzirrhose ist das meistens das prärenale ANV oder die ATN). Der genaue Pathomechanismus ist immer noch Gegenstand von Untersuchungen. Es gilt aber als wahrscheinlich, dass eine ausgeprägte kortikale Ischämie als Antwort auf den verminderten peripheren Widerstand eine wesentliche Rolle spielt (17). Untersuchungen an Patienten mit HRS, definierten als Risikofaktoren für die Entwicklung dieses Syndroms eine kleine Lebergröße, ein aktiviertes Renin-Angiotensin-Aldosteronsystem und erhöhte Vasopressinspiegel (18). Andere mögliche Mediatoren des HRS sind Endotoxin (dies könnte sowohl die Ursache für die renale Vasokonstriktion, als auch für die periphere arterielle Vasodilatation darstellen), vasokonstriktorische Thromboxane und Endothelin (19).

Es werden 2 Formen des hepatorenalen Syndroms unterschieden (20):

HRS Typ I
Dieses stellt die schwerere Form des HRS dar und ist gekennzeichnet durch einen mehr als 50%igen Verlust der GFR bzw. doppelten Anstieg des Serum-Kreatinins auf Werte über 2.5 mg% innerhalb von 2 Wochen, begleitet von Anurie bzw. Oligurie.
HRS Typ II
Diese Form ist gekennzeichnet durch einen weniger dramatischen Verlust der Nierenfunktion und vor allem durch einen diuretikaresistenten Aszites.
Die Symptome und diagnostischen Zeichen ähneln der prärenalen Azotämie, sodass folgende Kriterien vorgeschlagen werden:
* Über Tage oder Wochen ansteigendes Serumkreatinin > 1,5 mg/dl bei Patienten mit schwerer, akuter oder chronischer Lebererkrankung und portaler Hypertension
* Der Ausschluss anderer Ursachen des ANV
* Harn-Natrium < 10 meq/l
* Fehlende Verbesserung der Nierenfunktion nach Auffüllung des Kreislaufvolumens und Absetzen von allenfalls verabreichten Diuretika und nicht-steroidalen Antirheumatika

Das HRS ist eine Ausschlussdiagnose. Vor allem müssen die akute tubuläre Nekrose (ATN) oder ein prärenales Nierenversagen ausgeschlossen werden. Diuretika sollten abgesetzt und Flüssigkeitsvolumen substituiert werden. Das HRS ist üblicherweise irreversibel, solange sich die Leberfunktion nicht verbessert.
Experimentelle Therapieansätze beinhalten die Kombinationen von ADH Analoga (z.B. Onipressin (21)) mit Volumenexpansion durch Albumin oder die kombinierte Gabe von alpha-mimetisch wirksamen Substanzen mit Octreotid (22) oder N-Acetylcystein (23). Der TIPS verbessert die glomeruläre Filtrationsrate, ist aber mit einer höheren Inzidenz von hepatischen Enzephalopathien verbunden (24). Falls keine Wiederherstellung der Nierenfunktion möglich ist, erfolgt eine Nierenersatztherapie mittels Hämodialyse oder kontinuierlicher Hämofiltration, wobei das Überleben unter diesen therapeutischen Maßnahmen von einer Erholung der Leberfunktion abhängt. Nach erfolgreicher Lebertransplantation verbessert sich üblicherweise die Nierenfunktion.

Aminoglykosid induziertes ANV
ATN durch Aminoglykoside tritt bei 10-20% der behandelten Patienten auf. Aminoglykoside werden frei filtriert, ihre toxische Wirkung entfalten sie hauptsächlich in proximalen Tubuluszellen nach tubulärer Rückresorption. Aminoglykosid-induziertes ANV ist frühestens nach 1 Woche Therapie-dauer zu erwarten. Nach einer zweiwöchigen Aminoglykosidtherapie steigt die Häufigkeit der Nierenschädigung von ca. 20% auf über 50% an (25). Das Risiko wird durch gleichzeitige Verabreichung von Vancomycin starkt erhöht (26). Aminoglykoside können auch bei normalen Serumspiegeln zur Nierenschädigung führen, es besteht jedoch eine Korrelation zur Höhe des Serumspiegels. Risikofaktoren, welche die Wahrscheinlichkeit von ANV erhöhen, sind hohe kumulative Dosen, Volumendepletion (Diuretika), Sepsis, Lebererkrankungen (besonders Leberzirrhose), und/oder andere Nephrotoxine (z.B. Amphotericin B, Vancomycin).
Prophylaktische Maßnahmen sind Einmaldosierungen der Aminoglykoside, Alkalisierung des Harns mit Bicarbonat und Volumenexpansion. Weiters bestehen Hinweise, dass die gleichzeitige Verabreichung von Diltiazem oder Penicillinen (z.B. Ticarcillin, Piperacillin) die Aminoglykosid-toxizität vermindern.

Amphotericin B induziertes ANV
Die intravenöse Gabe von Amphothericin B führt rasch zur Verminderung des renalen Blutflusses und der GFR um 20-40%. Der zugrundeliegende Mechanismus ist eine intrarenale Vasokonstriktion. Nach längerer Therapie folgen Kalziumablagerungen in den Tubuluszellen und schließlich eine renale tubuläre Azidose (RTA). Die Nierenfunktionseinschränkung ist üblicherweise reversibel (27).
In Kombination mit anderen Nephrotoxinen (z.B. Aminoglykosiden) oder einer Hypovolämie kann es zum ANV kommen. Prophylaktische Maßnahmen sind eine agressive Hydrierung (isotone Kochsalzlösung) oder die Verwendung von liposomalen Verabreichungsformen.

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