HET NUT VAN PROGNOSTISCHE
BIOMERKERS BIJ ACUUT
LEVERFALEN.
Pauline De Clercq
Studentennummer: 01504902Promotor: dr. Xavier Verhelst
Masterproef voorgelegd voor het behalen van de graad Master of Medicine in de geneeskunde.
HET NUT VAN PROGNOSTISCHE
BIOMERKERS BIJ ACUUT
LEVERFALEN.
Pauline De Clercq
Studentennummer: 01504902Promotor: dr. Xavier Verhelst
Masterproef voorgelegd voor het behalen van de graad Master of Medicine in de geneeskunde.
Deze pagina is niet beschikbaar omdat ze persoonsgegevens bevat.
Universiteitsbibliotheek Gent, 2021.
This page is not available because it contains personal information.
Ghent University, Library, 2021.
Voorwoord
Deze masterproef kwam tot stand met behulp van de expertise van dr. X. Verhelst, waarvoor ik hem hartelijk wil bedanken. De snelle communicatie en gepaste feedback zorgde steeds opnieuw voor een vlotte samenwerking.
Mijn medestudenten (met name Eline en Wannes) vormden ook een bron van inspiratie door de vele overlegmomentjes tussen de lessen door. Het bespreken van de masterproef met hun zorgde vaak voor nieuwe inzichten in de manier waarop ik taken ging uitvoeren en neerschrijven.
Een speciaal dankwoord gaat uit naar mijn vriend Jonas voor de mentale steun tijdens het werken aan deze masterproef. Tevens wil ik ook mijn ouders en zus bedanken voor de steun gedurende de volledige opleiding Geneeskunde.
Inhoud
Lijst van afkortingen Lijst van tabellen
Abstract ...1 1. Inleiding ...2 1.1 Etiologie ... 3 1.2 Diagnose ... 5 1.2.1 Labo ... 5 1.2.2 Hepatische encefalopathie ... 5 1.2.3 Leverbiopsie ... 6 1.3 Complicaties ... 6 1.3.1 Cerebraal oedeem ... 6
1.3.2 SIRS (Eng.: systemic inflammatory response syndrome) ... 7
1.3.3 MOF (Eng.: multi-organ failure) ... 7
1.4 Therapie ... 8
1.4.1 Conservatieve therapie ... 8
1.4.2 Levertransplantatie ... 8
1.4.3 Experimentele opties ... 9
1.5 Scoremodellen ...10
1.6.1 King’s College Criteria ...10
1.6.2 Clichy ...11
1.6.3 Model for End-Stage Liver Disease ...11
1.6.4 Nieuwe modellen ...11 2. Vraagstelling ... 13 3. Methode ... 14 3.1 Zoektermen ...14 3.2 Populatie ...14 3.3 Interventie ...14 3.4 Controlegroep ...15 3.5 Outcome ...15 4. Resultaten ... 17 4.1 Biomerker ...17 4.1.1 miRNA ...17 4.1.2 Inflammatie ...18 4.1.3 Celdood (apoptose/necrose) ...20 4.1.4 Deficiënte leverfuncties ...23
4.1.5 Merkers van leverregeneratie ...28 4.1.6 Andere ...31 4.2 Aangepaste scoremodellen ...33 4.2.1 Gemodificeerde KCC ...33 4.2.2 Gemodificeerde MELD ...33 4.2.3 Gemodificeerde ALFSG ...35 4.2.4 Nieuwe scores...36 5. Discussie ... 37 6. Referenties ... 43 Bijlagen ... i
Bijlage 1: karakteristieken van de gekozen patiëntenpopulatie per artikel. ... i
Bijlage 2: Berekende gegevens voor de MELD score bij verschillende afkapwaarden en patiëntenpopulaties, gegroepeerd per artikel. ... iv
Bijlage 3: Berekende gegevens voor de ALFSG-index, gegroepeerd per artikel. ... v
Bijlage 4: Berekende gegevens voor de KCC bij verschillende patiëntenpopulaties, gegroepeerd per artikel. ... vi
Lijst van afkortingen
AFP alfa-foetoproteïne
AKI acuut nierfalen (Eng: acute kidney injury) ALF acuut leverfalen (Eng. acute liver failure) ALFSG model of acute liver failure study group ALI acute liver injury
APOLT Eng.: auxiliary partial liver transplantation AUC area under the curve
cCK18 caspase-cleaved cytokeratine 18 CK18 cytokeratine 18
CRRT continue nierdialyse (Eng.: continuous renal replacement therapy) DILI drug-induced liver injury
Es endotelial selectin
GDH glutamaat dehydrogenase HMGB1 high mobility group box 1 ICAM intracelular adhesion molecule INR international normalized ratio KCC King’s College criteria
MELD model for end-stage liver disease
MOF multi-orgaanfalen (Eng.: multi-organ failure) NPV negatief predictieve waarde
PCT procalcitonine
PECAM platelet endotelial cell adhesion molecule PPV positief predictieve waarde
PT protrombinetijd
SIRS systemic inflammatory syndrome
TSAT transferrine saturatie
VCAM vascular cell adhesion molecule VWF Von Willebrand Factor
Lijst van tabellen
Tabel 1: oorzaken van leverfalen (2). ... 4
Tabel 2: West-Haven criteria (14). ... 5
Tabel 3: statistische info die horen bij de huidige scoremodellen. ...10
Tabel 4: biomerkers in de vorm van miRNA's. ...17
Tabel 5: Biomerkers die te maken hebben met inflammatie. ...18
Tabel 6: Biomerkers die te maken hebben met celdood. ...21
Tabel 7: Biomerkers die de functionaliteit van de lever weergeven. ...24
Tabel 8: Biomerkers die de mate van leverregeneratie weergeven. ...29
Tabel 9: Statistische gegevens van nieuwe modellen, gebaseerd op de King's College Criteria. ...33
Tabel 10: Statistische gegevens van nieuwe modellen, gebaseerd op de MELD score. ...34
Tabel 11: Statistische gegevens van nieuwe modellen, gebaseerd op de ALFSG-index. ...35
[1]
Abstract
INLEIDING- Acuut leverfalen kent in de Westerse wereld een stijging in incidentie door paracetamolintoxicatie, maar heeft nog andere oorzaken zoals virale hepatitis, auto-immuun lijden en andere medicatie. De presentatie is een klassieke triade van coagulopathie, icterus en hepatische encefalopathie. Wanneer leverregeneratie optreedt onder conservatieve therapie, spreken we over spontaan herstel. Indien dit niet het geval is, wordt de patiënt op de transplantatielijst gezet en krijgt deze een High Urgency status. Om deze prognose in te schatten, zijn er verschillende scoremodellen. Er worden biomerkers onderzocht die op zichzelf, of in combinatie, beter presteren dan de huidige modellen.
METHODOLOGIE- Pubmed en embase werden doorzocht waarbij artikels over acuut leverfalen bij volwassenen werden geselecteerd. Na een eerste screening op basis van titel en abstract werden 68 artikels weerhouden, waarvan 19 wegvielen door ontbreken van full-text. Na selectie door middel van exclusiecriteria bleven 31 artikels over. Hier werden acht artikels aan toegevoegd door de sneeuwbalmethode. Het finale aantal artikels kwam op deze manier op 39.
RESULTATEN- De biomerkers werden gesorteerd in zes groepen: miRNA’s, inflammatie, celdood, deficiënte leverfuncties, leverregeneratie en een groep met andere biomerkers. Bij elke biomerker werd gekeken of er een significant verschil te meten was tussen de concentraties tussen ALF-patiënten en gezonde controles. Om de prognostische waarde te kunnen vaststellen, werden de concentraties van patiënten met en zonder spontaan herstel vergeleken. De sensitiviteit en specificiteit van de berekende afkapwaarde voor mortaliteit werd vergeleken met deze van de huidige scoremodellen. In het tweede deel van de thesis gebeurt deze laatste vergelijking opnieuw, maar dan tussen de oude scoremodellen en deze met nieuwe biomerkers.
DISCUSSIE- Gc-globuline op zich en in een model lijkt bruikbaar, maar er zijn verschillende afkapwaarden die vrij ver van elkaar afliggen. Ook fosfor, ADAMTS13, PCT, cytochroom C, PECAM-1 en ICAM-1 hebben potentieel. Dit zijn allemaal biomerkers waarbij verder onderzoek aan de orde is. Bij Lect-2 en M30 zijn de beschikbare artikels contradictorisch, waardoor een conclusie moeilijk is. Hetzelfde geldt voor ferritine en hepcidine, al presteert de combinatie met MELD score beter dan deze laatste op zich. FABP1 met MELD score, 4COL7S samen met ammoniak en de MELD score en M65 met de MELD score zijn nieuwe modellen waarbij bewezen is dat ze significant beter presteren dan de huidige modellen.
[2]
1. Inleiding
Acuut leverfalen (ALF; Eng.: Acute liver failure) is een ernstige verstoring van de leverfuncties in een lever zonder onderliggende aandoeningen.
ALF wordt gekarakteriseerd door een triade van coagulopathie, icterus en een graad van hepatische encefalopathie, zonder de aanwezigheid van een onderliggende leverziekte. Bij kinderen is de encefalopathie eerder mild tot afwezig en wordt de diagnose enkel gesteld op basis van coagulopathie (1, 2). Patiënten met coagulopathie, maar zonder storing van het bewustzijn, lijden aan ALI (Eng: acute liver injury). Het is belangrijk om het onderscheid te maken met een acuut insult bovenop een chronische aandoening. Hierbij zal de therapie zich richten op het behandelen van de onderliggende aandoening (2).
Bij acuut leverfalen is er een massieve celdood van hepatocyten, waardoor de leverfuncties in het gedrang komen. Verstoring in productie van pro- en anti-coagulatiefactoren geeft aanleiding tot coagulopathie (2). Er is een verminderd metabolisme van bilirubine dat zich klinisch uit als icterus. Ook de omzetting van ammoniak naar ureum gebeurt in de lever. Door het verlies aan hepatocyten wordt dit vertraagd. Dit heeft verhoogde concentraties ammoniak in het serum tot gevolg. De moleculen passeren de bloed-hersenbarrière en induceren daar encefalopathie (3). Deze treedt op in verschillende gradaties, genummerd van nul tot vier. De
Figuur 1: Indeling van leverfalen op basis van het interval tussen icterus en encefalopathie (9).
[3]
patiënt wordt apatisch, gedesoriënteerd en belandt tenslotte in een hepatische coma. Een verdere indeling van leverfalen is op basis van het interval tussen het ontstaan van icterus en het instellen van hepatische encefalopathie (Figuur 1). Het meest praktische systeem is dat van O’Grady, opgesteld door King’s College Hospital (4). Een interval korter dan 7 dagen is hyperacuut leverfalen en komt vooral voor bij paracetamol-overdosis en hepatitis E. Hier is er vaak aanwezigheid van hersenoedeem (1, 4, 5). Deze vorm heeft een grote kans op spontaan herstel door de goede reactie op conservatieve therapie (4). De subacute vorm heeft een interval van 5 tot 12 weken (4). Deze patiënten presenteren zich met splenomegalie, ascites en een daling in levervolume. Het onderscheid wordt gemaakt op basis van de stijging in transaminasen en de sterkte in coagulopathie. Beide zijn hoger bij hyperacuut ALF. De vorm die hiertussen valt is acuut leverfalen waarbij het interval 8 tot 28 dagen is. Ontstaan van encefalopathie meer dan 28 weken na het ontstaan van icterus, wordt beschouwd als een teken van chronisch leverfalen. Soms zijn er uitzonderingen. Bij patiënten met een chronische leverziekte die nog geen fibrose, cirrose of portale hypertensie hebben ontwikkeld en zich presenteren met hetzelfde klinische beeld, kunnen gecategoriseerd worden als ALF . Een voorbeeld hiervan is de ziekte van Wilson , Hepatitis B/C of auto-immuun hepatitis (zie Tabel 1) (2).
Een patiënt mag enkel op de wachtlijst voor transplantatie gezet worden, als er encefalopathie aanwezig is. Bij late ontwikkeling hiervan, zoals bij de subacute vorm, is er een vertraging in het beslissingsproces (6). Dit heeft een negatieve invloed op de overlevingskansen (7, 8).
1.1 Etiologie
De oorzaken van leverfalen zijn heel uiteenlopend en van cruciaal belang bij het instellen van een therapie.
In de Westerse wereld zijn virale oorzaken minder frequent door de hoge vaccinatiegraad. Patiënten onder immunosuppressiva vormen hierop de uitzondering. DILI (Eng: drug-induced-liver injury) verklaart 50% van de incidentie (9). Tuberculostatica, types van antibiotica, NSAID en anti-epileptica kunnen leverfalen induceren (2, 10). DILI verloopt eerder onvoorspelbaar en wordt vooral gezien bij patiënten ouder dan 60 jaar (1, 2). Herpex simplex, CMV en EBV zijn op zichzelf een zeldzame oorzaak van ALF, maar zijn bevorderende factoren bij DILI. Bij risicopatiënten is routineus testen dus aangewezen (10).
[4]
Tabel 1: oorzaken van leverfalen (2).
Primair Secundair
ALF Drug induced liver injury
Virale hepatitis
Budd-Chiari syndroom Auto-immuun hepatitis
Ischemisch insult
Systemische aandoening
ALF (fenotype) Ziekte van Wilson Auto-immuun leverlijden Budd-Chiari
HBV reactivatie
Maligniteit
Er is een sterke stijging in de incidentie van paracetamolintoxicatie. De intoxicatie is het gevolg van een toxisch metaboliet dat glutathion bindt in de lever en zo de concentratie ervan drastisch doet dalen. Hierdoor ontstaat mitochondriale dysfunctie en oxidatieve stress met activatie van RIPK1 en 2 met inductie van apoptose van hepatocyten. Paracetamol werkt analgetisch en antipyretisch. De reden van de hoge incidentie is de vrije verkrijgbaarheid van het medicijn. Vaak nemen patiënten verschillende soorten medicatie die de actieve stof bevatten waardoor ze, zonder het te beseffen, een overdosis nemen (1, 11). Een fulminant leverfalen is al mogelijk wanneer één dosis van meer dan 4 g (maximale dagdosis) wordt ingenomen. Een overdosis ontstaat ook wanneer meerdere innames, in een tijdsspanne van meer dan 8 uur, resulteren in een cumulatieve dagdosis van meer dan 4 g (11). De meeste overdosissen treden op na het nemen van ongeveer 10 g per dag (12). Chronische inname van het middel en/of alcoholabusus veroorzaken een daling in glutathion reserve (2, 9, 10). Deze deprivatie geeft een groter risico op toxiciteit na het nemen van een relatief lage (cumulatieve) dosis (12).
In ontwikkelingslanden zijn virale oorzaken wel nog sterk aanwezig (1, 10). Deze geven een ernstiger verloop bij volwassenen dan bij kinderen. Bij deze laatste is er een eerder asymptomatisch verloop. In Oosterse regio’s wordt een hoge prevalentie van endemische hepatitis E geregistreerd (1). Dit subtype induceert vaker ALF bij zwangere vrouwen dan bij niet zwangere vrouwen, waardoor de mortaliteit tot 30% kan bedragen (13). Hepatitis B is globaal gezien de grootste oorzaak van ALF, aangezien 1/3 van de wereldpopulatie geïnfecteerd is met dit virus. Bij 4% betreft het de fulminante vorm (1, 2).
[5]
1.2 Diagnose
1.2.1 Bloedafname
Bij het stellen van de diagnose van ALF wordt gekeken naar bloedresultaten met als belangrijkste parameters: ALT, AST, albumine, INR en/of PT en bilirubine. Coagulopathie wordt vastgesteld door een INR (international normalized ratio) hoger dan 1,5 of een PT (protrombine tijd) hoger dan 2. De transaminasen (ALT, AST) worden gebruikt om de leverschade te meten. Bij ALF bedragen deze twee tot driemaal de normale waarde (2). Karakteristiek voor paracetamol-intoxicatie is een verhoogde ALT met een normaal tot laag bilirubine (2, 10).
Deze parameters hebben enkele beperkingen: bilirubine gaat pas laat in het ziekteverloop stijgen en heeft dus niet voldoende sensitiviteit; albumine en ALT zijn niet specifiek en zullen bijgevolg ook bij andere aandoeningen stijgen. Bij gebrek aan goede alternatieven, worden ze nog steeds gebruikt om de leverfunctie te bepalen.
1.2.2 Hepatische encefalopathie
De aanwezigheid van hepatische encefalopathie is essentieel voor de diagnose ALF. Deze diagnose steunt op neurologisch onderzoek en bloedanalyse. Bij de bloedanalyse wordt gezocht naar veneuze (of arteriële) hyperammoniëmie.
Encefalopathie wordt ingedeeld in drie types op basis van de onderliggende aandoening: type A, B en C. Bij type A treedt encefalopathie op ten gevolge van acuut leverfalen. Bij type B en C zijn de aandoeningen respectievelijk porto-systemische shunts en cirrose.
Binnen een type wordt de ernst geëvalueerd aan de hand van de West-Haven criteria. Dit is gebaseerd op de mentale toestand van de patiënt (14).
Tabel 2: West-Haven criteria (14).
Symptomen
Verborgen encefalopathie Traagheid bij dagelijkse activiteiten
Graad 1 Verstoord slaap-waakritme
Euforie of angst
Korte aandachtsspanne
Graad 2 Lethargie of apathie
Disoriëntatie in tijd
Duidelijke veranderingen in persoonlijkheid Ongepast gedrag
Graad 3 Slaperigheid en stupor
Verward en disoriëntatie Bizar gedrag
Responsief op stimuli
[6]
1.2.3 Leverbiopsie
Een biopsie wordt enkel uitgevoerd als het bloedbeeld en de beeldvorming geen duidelijke aanwijzingen geven in verband met etiologie (15). Het geeft extra info bij een maligne infiltratie, auto-immuun hepatitis of idiopathische ALF. Bij patiënten met een maligne voorgeschiedenis, kan een biopsie levermetastasen uitsluiten (2, 10, 15). De nadelen van een transcutane biopsie zijn: kans op bloedingen (eventueel met hemothorax), infectie, perforatie van organen etc.(15).
Bij ernstige coagulopathie, met protrombine lager dan 50-60%, is een transjugulaire leverbiopsie aangewezen. Hierbij is er een lagere kans op bloeding, omdat het kapsel van Glisson niet doorbroken wordt (16).
1.3 Complicaties
ALF is geassocieerd met verschillende soorten complicaties, die ervoor kunnen zorgen dat een transplantatie niet meer doorgaat (9). De volgende complicaties zijn de meest voorkomende oorzaken van mortaliteit bij ALF (3).
1.3.1 Cerebraal oedeem
Hersenoedeem ontstaat door een samenspel tussen hypotensie, sepsis en encefalopathie. Bij elke patiënt met encefalopathie graad 3 of 4 is een CT geïndiceerd om cerebraal oedeem in beeld te brengen.
Ammoniak wordt omgezet tot glutamine ter hoogte van de hersenen. Door het falen van de lever, zijn de concentraties ammoniak veel hoger. Hierdoor accumuleert glutamine en wordt de astrocyt hypertoon (3). Systemische inflammatie en pro-inflammatoire cytokines geven een verhoogde endotheliale permeabiliteit, wat de zwelling bevordert (1, 9). De zwelling van astrocyten geeft een verhoging van intracraniële druk. Deze druk duwt de bloedvaten dicht en induceert cerebrale ischemie. Hypotensie is hierbij een bevorderende factor. Een tweede groot gevolg van de overmatige druk is cerebrale herniatie (3).
Bij hyperacuut leverfalen is er een snellere stijging in het serum ammoniak, met grotere osmostische verschillen en meer kans op mortaliteit (3, 5, 9).
[7]
1.3.2 SIRS (Eng.: systemic inflammatory response syndrome)
Er wordt gesproken van SIRS indien 2 of meer van de volgende criteria zijn voldaan: >38°C of <36°C, hartritme >90 bpm, tachypneu of PaCO2 <32 mmHg, leucocytose (>12000/mm3 of
>10% immature vormen) (17).
Door een inflammatoire reactie op necrose van hepatocyten (DAMP-signalen), is er een triggering van het aangeboren immuunsysteem. Dit initieert de aanmaak van pro-inflammatoire cytokines. Bij ALF treedt er een intravasculaire “spill-over” op die zorgt voor een systemische inflammatie met verhoogde vasculaire permeabiliteit en vasodilatatie (17). Klinisch resulteert dit in hypotensie van de patiënt (5). Deze manifestatie is verantwoordelijk voor een vroege mortaliteit. Het lichaam zet hierna een homeostatisch mechanisme in gang die reageert met anti-inflammatoire cytokines. Deze hebben een immunosuppressief karakter en geven zo een verhoogde kans op infecties (17).
Bacteriële infecties zijn een oorzaak van late mortaliteit bij ALF en komen voor bij 60-80% van de patiënten (2). Ze worden vooral geregistreerd op dag 2-5 van de ziekenhuisopname. De lever is verantwoordelijk voor de productie van complementfactoren. Deze zijn belangrijk voor het aangeboren immuunsysteem. Bij ALF zijn de serumconcentraties gedaald en is er een predispositie voor infectie door E. Coli of schimmels (17). Infecties gaan niet altijd gepaard met SIRS. Het wachten op een cultuur kan tijdverlies betekenen bij het instellen van de behandeling. Antibiotica wordt pas gestart bij een ernstige hypotensie of encefalopathie en bij nood aan vasopressoren (10). Infecties worden geassocieerd met ernstigere vormen van encefalopathie (6).
1.3.3 MOF (Eng.: multi-organ failure)
Een daling in effectief bloedvolume geeft een hypoperfusie van verschillende organen (2). Nierfalen (AKI; Eng.: acute kidney injury) wordt gevonden bij meer dan 50% van de patiënten (5, 9). Continue dialyse (CRRT; Eng.: continuous renal replacement therapy) is te verkiezen boven intermittente. Door continue uitwisseling is er een geleidelijke correctie van toniciteit, zonder stijging van intracraniële druk (18). De risicofactoren voor AKI zijn: leeftijd, paracetamol-overdosis, hypotensie, SIRS en infectie. De nierfunctie zal zich volledig herstellen bij het merendeel van de patiënten (2). Slechts een klein aantal patiënten blijft dialyse-afhankelijk (18).
Er is ook een verhoogde kans op pancreatitis, wat een relatieve contra-indicatie is voor transplantatie (2). De ernst wordt gescoord door SOFA en APACHE II, niet lever-specifieke scoremodellen (19, 20).
[8]
1.4 Therapie
1.4.1 Conservatieve therapie
De eerste optie is conservatieve therapie die de leverfunctie probeert te onderhouden. Indien dit succesvol blijkt, is er sprake van spontaan herstel. Deze therapie heeft als doel de regeneratie van de lever te bevorderen. Als de schade te uitgebreid is, blijkt de regeneratiecapaciteit van de lever niet voldoende en worden progenitor cellen geactiveerd met differentiatie tot hepatocyten. Dit heeft echter tijd nodig en blijkt niet altijd sufficiënt. De regeneratiecapaciteit van de lever daalt vanaf de leeftijd van 40 jaar, waardoor hun prognose slechter zou zijn (5, 7, 8, 20).
Bij de conservatieve therapie zal de etiologie de aanpak bepalen. Antivirale therapie wordt gestart bij hepatitis, herpes simplex type 1 en 2, cytomegalievirus etc. Een paracetamol-intoxicatie wordt geneutraliseerd door een hoge dosis N-acetylcysteïne. Deze toediening dient, bij voorkeur, binnen 24 uur na inname te worden gestart (1). De enige indicatie voor het geven van corticosteroïden is een bewezen auto-immuunhepatitis (2, 10).
Lactulose en rifaximine worden gestart bij een ernstige graad van encefalopathie. Ze trachten de hyperammonia te corrigeren door het capteren van ammoniak in de darm. Zeldzame bijwerkingen hiervan zijn gasvorming en darmopzetting, met ischemie en megacolon tot gevolg. Bij risicovolle patiënten krijgt nierdialyse de voorkeur (10). Het verlagen van intracraniële druk gebeurt door serum osmolaliteit te verhogen. Dit kan door het toedienen van hypertonische NaCl. Hierbij moet de patiënt gemonitord worden voor ernstige hypernatriumie. Een alternatief is mannitol (3). Encefalopathie graad drie of meer vraagt een intubatie met ventilatie. Dit gebeurt onder sedatie met propofol. De voordelen hiervan zijn het anti-convulsief effect en een snellere ontwaking. Verder doet het de bloedflow naar de hersenen dalen, waardoor minder ammoniak deze bereiken (2, 3).
1.4.2 Levertransplantatie
Levertransplantatie is de tweede en laatste optie. ALF vormt 8% van de indicaties voor levertransplantaties in Europa. De meeste transplantaties kunnen doorgaan in minder dan 72 uur na plaatsen op de wachtlijst (2, 6). Niet voor alle oorzaken is een transplantatie mogelijk (10). Zo vormen secundaire vormen van ALF geen indicatie. De behandeling hiervan richt zich op de primaire oorzaak. Voorbeelden zijn: levermetastasen, ischemie door rechter hartfalen en systemische aandoeningen. Het is belangrijk om deze oorzaken vroeg in de aanpak uit te sluiten (2).
De keuze tot transplantatie moet voorzichtig gemaakt worden waarbij het delicate evenwicht moet gevonden worden tussen onnodige transplantaties vermijden en echte noodzaak tot
[9]
transplantatie identificeren. Een snelle identificatie is nodig om het “window of opportunity” om te kunnen transplanteren niet voorbij te laten gaan. Daarenboven dwingt het beperkt aanbod organen transplantartsen om hier omzichtig mee om te gaan. De wachtlijst wordt beheerd door Eurotransplant en volgt strikte regels. Bij ALF wordt een High Urgency (HU) status uitgereikt aan de patiënt (6, 11). Hiermee krijgt deze voorrang bij het vrijkomen van een orgaan. Na een succesvolle transplantatie is er een één-jaarsoverleving van 50-75% (21).
In bepaalde Aziatische landen, zoals Japan, zijn er nagenoeg geen dode donoren vanwege culturele en religieuze redenen, waardoor het aantal beschikbare organen nog kleiner in aantal is (2, 8). Gelukkig is er een stijgende trend in living donor transplantation procedures om het tekort te drukken. Een electieve transplantatie geeft ook een beter outcome in vergelijking met een urgente. Al hangt deze ook af van de leeftijd van de acceptor, ernst van ziekte en kwaliteit van het orgaan (1).
1.4.3 Experimentele opties
Het onderzoek naar lever-ondersteunende machines, waarbij werd geëxperimenteerd met hepatocyten transplantatie, bleek geen significant betere overleving te geven en bleek enkel een brug tot transplantatie . Auxiliary partial liver transplantation (APOLT) kan een oplossing bieden. Eerst gebeurt er een linker of rechter hepatectomie en daarna wordt het gereseceerd deel vervangen door een partieel donororgaan die de functies van de lever overneemt. Door deze methode krijgt de ‘originele’ lever tijd om te regeneren. Er wordt aanbevolen om de rechter kwab te vervangen, omdat deze een groter parenchymvolume heeft en zo de leverfuncties beter kan overnemen. De begunstigde verkrijgt een volledig herstel in 14 maanden, waarna immunosupressie wordt gestopt en de donorlever atrofieert en eventueel nadien nog chirurgisch wordt verwijderd. De voorwaarden voor deze ingreep zijn: beperkte schade en intacte regeneratiecapaciteit. Dit laatste valt heel moeilijk te evalueren. De beste indicatie is hyperacuut leverfalen, zoals hepatitis B en paracetamol-overdosis (8, 19, 22). De methode mag niet gebruikt worden bij ernstige hepatische encefalopathie of MOF (2, 22). Ondanks goede resultaten maakt APOLT slechts 2% van de transplantaties uit (6).
[10]
1.5 Scoremodellen
De beslissing tot transplantatie moet voorzichtig gemaakt worden. Een hulp hierbij is het gebruik van scoremodellen. Deze modellen worden geëvalueerd aan de hand van de predictieve waarden. Bij een hoge positieve predictieve waarde, krijgen alle patiënten met een slechte score een transplantatie. Dit geeft veel onnodige transplantaties. Bij een hoge negatieve predictieve waarde wordt het aanbod beter gebruikt, waarbij twijfelgevallen geen transplant krijgen (8). Een overzicht van de huidige scoremodellen en hun prestatie is te vinden in Tabel 3.
Tabel 3: statistische info die horen bij de huidige scoremodellen.
KCCa (paracetamol) KCCa KCCb (algemeen) Clichyc MELDd (paracetamol) MELDd Positieve predictieve waarde 84% 98% 82% Negatieve predictieve waarde 86% 82% 98% Sensitiviteit 69% 68% 59%/69% 86% 60% 74% Specificiteit 92-95% 82% 79%/92% 76% 69% 67% Opmerking: a: (6); b: (2, 20) c: (2, 19); d: (2, 6)
1.6.1 King’s College Criteria
King’s College Criteria (KCC) is het meest gebruikte model om de prognose in te schatten. Het is ontworpen tussen 1973 en 1987 om de kandidaten voor transplantatie te selecteren (23). Door de leeftijd van dit model, wordt de betrouwbaarheid al eens in twijfel getrokken: de manier van aanpak bij leverfalen is ondertussen drastisch veranderd en recente studies konden de originele resultaten niet benaderen (7).
De criteria zijn: graad van hepatische encefalopathie als parameter voor hepatische coma, arteriële pH als parameter voor acidose, PT en serum creatinine als parameter voor de nierfunctie.
KCC bestaat als model voor paracetamolintoxicatie en een apart model voor de overige oorzaken. Oorspronkelijke diagnostische accuraatheid voor paracetamolintoxicatie was 85% en bij non-paracetamol 95%. Recentere studies tonen wel aan dat deze waarden gerelativeerd moeten worden naar respectievelijk 70-88% en 55-92%. De beperking van het model is vooral dat indien de patiënt niet voldoet aan de criteria, en er geen bewijs is van spontaan herstel (21). Ondanks lage sensitiviteit, blijft dit model de nummer één keuze bij het benaderen van de prognose.
[11]
1.6.2 Clichy
De Clichy score ontstond in 1986, bij patiënten die onder behandeling waren voor hepatitis B. Het wordt bepaald bij patiënten met encefalopathie graad 3-4. De concentratie factor V in het serum wordt gecorreleerd met de leeftijd. Bij patiënten ouder dan 30 jaar wordt een cut-off gehanteerd van 30% en bij jongere patiënten ligt de cut-off op 20%. Dit model wordt vooral gebruikt in Frankrijk. De positieve predictieve waarde is minder dan deze van KCC, waardoor KCC voorrang krijgt in gebruik (7, 19).
1.6.3 Model for End-Stage Liver Disease
Model for End-Stage Liver Disease (MELD) is oorspronkelijk ontwikkeld voor patiënten die op de wachtlijst staan voor een levertransplantatie ten gevolge van chronische leverziektes (5). De criteria zijn: bilirubine, serum creatinine en INR. De uiteindelijke score wordt berekend via een calculator op de website van UNOS of via een app. Door de verschillende meettechnieken, kan de score verschillen per labo. Vooral de INR waarde is hier gevoelig voor. Studies tonen aan dat de MELD score bij paracetamol-intoxicaties een accurater beeld kan geven van de prognose dan KCC (21).
1.6.4 Nieuwe modellen
Een nadeel van de huidige modellen is dat ze zich focussen op het identificeren van patiënten die nood hebben aan een transplantatie en niet op degene die spontaan zullen herstellen. Dit wordt weergegeven door de relatief lage negatieve predictieve waarden. De oplossing ligt bij het onderzoeken van nieuwe biomerkers die de sensitiviteit van de modellen naar een aanvaardbaar niveau brengen en de prognose beter inschatten. Deze kunnen als onafhankelijke factor dienen, of geïmplementeerd worden in een (nieuw) prognostisch model. Één van de nieuwe prognostische modellen, dat werd voorgesteld door King’s Liver Intensive Care Unit, houdt rekening met volgende parameters: leeftijd, Glasgow coma schaal, arteriële pH, lactaat, creatinine, INR en cardiovasculair falen. De onderzochte doelgroep is deze met paracetamol-intoxicatie. Dit model bestaat uit 2 delen: concentraties op dag van opname en concentraties op dag twee. Door de opsplitsing wordt de evolutie van de patiënt geregistreerd en wordt duidelijk of de conservatieve behandeling aanslaat (23).
[12]
Een ander nieuw prognostisch model is ALFSG (Model of acute liver failure study group) dat voor alle ethologiën toepasbaar is. De prognose wordt geschat aan de hand van INR, etiologie, concentratie bilirubine, Glasgow coma schaal bij opname, hemodynamische instabiliteit (nood aan vasopressoren) en orgaandysfunctie (creatinine, hemodialyse,...). Het bleek beter te presteren dan KCC en MELD. Dit model focust op de overlevingskansen, 21 dagen na de diagnose. De andere modellen geven prognose van mortaliteit en deze discrepantie maakt de vergelijking met andere modellen moeilijk (20, 24).
[13]
2. Vraagstelling
Acuut leverfalen is een aandoening die gepaard gaat met een hoge mortaliteit. De conservatieve therapie wordt bepaald door de etiologie. De belangrijkste beslissing bij het evalueren van de prognose is de nood aan een levertransplantatie. Deze wordt gemaakt aan de hand van scoremodellen, waarvan KCC het meest gebruikt wordt. De huidige scoremodellen hebben duidelijke tekortkomingen in sensitiviteit en/of specificiteit.
Bij een lage sensitiviteit voorspelt het model een spontane overleving, maar heeft de patiënt in werkelijkheid wel nood aan een transplantatie. Dit geeft een hoge mortaliteit. Een lage specificiteit resulteert in veel patiënten die ten onrechte een transplantatie ondergaan. Dit zet het tekort aan organen nog meer onder druk. Een nieuwe methode die geopperd wordt, is het gebruik van biomerkers die de sensitiviteit en/of specificiteit kunnen verhogen.
Momenteel worden verschillende biomerkers onderzocht op hun prognostische waarde bij ALF. De relevante merkers kunnen tevens worden geïmplementeerd in huidige modellen of worden er nieuwe modellen gecreëerd om zo een betere prestatie te bekomen.
Het doel van de masterproef is dus het evalueren van de waarde van biomerkers bij het kiezen van de juiste therapie om zo enkel de juiste patiënten op de transplantatielijst te zetten.
[14]
3. Methode
Bij het schrijven van de masterproef werd eerst inzicht verkregen in het onderwerp ALF en de scoresystemen die gebruikt worden bij de selectie van kandidaten voor transplantatie. Hiervoor werd gebruik gemaakt van artikels gekregen van de promotor en gevonden in Pubmed. Deze werden bekomen met de zoektermen ‘acute liver failure’, ‘scoring method’ en ‘prognosis’.
3.1 Zoektermen
De resultaten werden bekomen met behulp van andere zoektermen: ‘ALF’, ‘biomarker’, ‘predictive’ en ‘prognostic’, ‘biological marker’, predictive value’, ‘prognostic assessment’. De artikels over acute-on-chronic ALF, waarbij patiënten een vooraf bestaande leveraandoening hebben, werden uitgesloten in de zoekopdracht door de NOT-operator.
Een combinatie van deze zoektermen gaf in Pubmed 238 resultaten. Eerst werden titel en abstract beoordeeld: enkel degene over het bepalen van biomerkers bij volwassen ALF-patiënten haalden de selectie. Dit waren 28 artikels.
Bij de selectie via Embase werd ook de database Medline geïncludeerd. De zoekopdracht, waarbij opnieuw bovenstaande zoektermen gebruikt werden, gaf hier 387 resultaten, waarvan er 53 titels werden weerhouden op basis van eerdere criteria. Dertien artikels waren duplicaten en werden verwijderd. De volledige selectieprocedure wordt uitgelicht in Figuur 2.
3.2 Populatie
Deze masterproef richt zich op volwassenen, waarbij pediatrische artikels niet werden opgenomen in de initiële selectie, die eerder gebeurde op basis van titel en abstract. Bij het lezen van de volledige artikels werd aandacht besteed aan de selectie van patiënten. Het is belangrijk dat deze hepatische encefalopathie hebben, want anders is de doelgroep ALI en niet ALF. De exemplaren over muismodellen werden ook verwijderd.
3.3 Interventie
De geselecteerde patiënten ondergingen één of meerdere bloedafnames. De labotesten richten zich telkens op nieuwe biomarkers die mogelijks een prognostische waarde hebben bij ALF. Artikels die gebruik maakten van biomarkers die niet via het bloed bekomen worden, werden geëxcludeerd.
[15]
3.4 Controlegroep
De eindselectie artikels beschikt over twee soorten controlegroepen. De eerste controlegroep zijn gezonde patiënten. De tweede vergelijkt patiënten met en zonder spontaan herstel. De groep met patiënten die stierven en/of een transplantatie ondergingen, wordt vergeleken met patiënten die overleefden door middel van conservatieve therapie.
3.5 Outcome
Het meten van de biomarkers gebeurt om verschillende redenen. Er wordt gekeken naar het verschil tussen gezonde patiënten en ALF-patiënten.
Bij het onderzoeken van de prognostische waarde van biomerkers wordt gezocht naar een verschil in concentraties tussen patiënten met spontaan herstel en degene zonder. Patiënten zonder spontaan herstel stierven en/of kregen een levertransplantatie. We zoeken deze die significante verschillen vertonen tussen de twee groepen, waardoor mortaliteit bij ALF kan worden voorspeld.
Het tweede deel focust op de implementatie van de nieuwe biomerkers in reeds gekende scoremodellen. Er wordt gekeken of deze implementatie een stijging in sensitiviteit en/of specificiteit met zich mee brengt. Op deze manier worden de scoremodellen waardevoller in het voorspellen van welke patiënten een transplantatie nodig hebben.
[16]
Figuur 2: PRISMA flowchart
Resultaten met zoektermen in pubmed (n = 238)
Scr
een
in
g
In
cl
u
d
ed
El
ig
ib
il
ity
Id
en
ti
fi
cat
io
n
Resultaten met zoektermen inembase (n = 387)
Finale resultaten met zoektermen (n = 625)
Relevante artikels
(n = 68) Artikels zonder full-text beschikbaar (n = 19)
Full-text artikels die onderzocht op relevantie (n = 49) Exclusiecriteria: muis-model (n = 3) Liver injury (n = 5) Niet uit bloed (n = 1) Geen nieuwe merkers
(n = 2) Taal (n = 1) Comment en reviews
zonder nieuwe info (n = 4)
Geïncludeerde artikels (n = 39)
Sneeuwbalmethode (n = 8)
Eerste screening van titel en abstract en verwijderen
[17]
4. Resultaten
De karakteristieken van de patiëntenpopulatie uit de geselecteerde artikels, zijn terug te vinden in Bijlage 1. De statistische onderzoeksresultaten die werden berekend per (oud) scoremodel, zijn terug te vinden in: Bijlage 2 voor de MELD score, Bijlage 3 voor de ALFSG-index en Bijlage 4 voor de KCC-criteria.
4.1 Biomerker
4.1.1 miRNA
MiRNA’s zorgen voor de post-transcriptionele genregulatie bij apoptose, fibrose en carcinogenese. Ze regelen tevens proliferatie tijdens regeneratie van organen. Een opsomming van onderzochte MiRNA’s is te vinden in Tabel 4. MiRNA-122 is de meest leverspecifieke van deze selectie (25, 26).
Tabel 4: biomerkers in de vorm van miRNA's.
Biomerker ALF vs. Gezond
Afkapwaarde (NS)
Outcome Auteur
miRNA-29a ↑ John et al. 2014
(25) miRNA-122 ↑ (p=0,038) = HBV NS < S (p<0,0001) Xu et al. 2017 (26) ↑ (p<0,01) NS < S (p<0,05) John et al. 2014 (25) miRNA-125b ↑ = HCV NS < S (p<0,0001) Xu et al. 2017 (26) miRNA-192 ↑ = DILI Xu et al. 2017 (26) miRNA-21 ↑ (p<0,01) NS < S (p<0,05) John et al. 2014 (25) miRNA-221 ↑ NS < S (p<0,05) John et al. 2014 (25)
MiRNA-21 en miRNA-122 zijn significant hoger in het serum van ALF-patiënten, wanneer je vergelijkt met gezonde controles. Andere miRNA’s zijn ook verhoogd, maar dit verschil bereikt geen significantie (25). MiRNA-122 is significant gestegen bij ALF door hepatitis B. Waarbij het sneller stijgt dan ALT en dus meer sensitief is bij het opvolgen van ALF. De subgroep met hepatitis C toont significante stijging in miRNA-125b. Bij DILI is er een significante stijging van miRNA-192 in het bloed te meten (26). MiRNA-122, miRNA-125b, miRNA-21 en miRNA-221 zijn tevens in significant lagere concentraties te vinden bij patiënten zonder spontaan herstel
[18]
(25, 26). De AUC-waarde van 0,66 voor miRNA-122 komt overeen met een sensitiviteit van 67% en een specificiteit van 57%. Bij miRNA-21 is de AUC-waarde hetzelfde en is de sensitiviteit hiervan 71% en de specificiteit 52%. Bij miRNA-221 is dit respectievelijk 60% en 76% (25).
4.1.2 Inflammatie
Een tweede groep biomerkers zijn deze die een rol spelen bij de inflammatie door celnecrose. De merkers die onderzocht werden bij ALF zijn terug te vinden in Tabel 5.
Tabel 5: Biomerkers die te maken hebben met inflammatie.
Biomerker ALF vs. Gezond
Afkapwaarde (NS)
Outcome Auteur
Procalcitonine ↑ (p<0,01) 0,5 ng/ml Sugihara et al. 2017 (27) p=0,06 Mallet et al. 2017 (28) PECAM-1 ↑ (p=0,030) 650 ng/ml NS > S (p=0,030) Ohnishi et al. 2012 (29) ICAM-1 ↑ (p=0,014) 1,750 ng/ml NS > S (p=0,014) Osteopontine ↑ (p<0,001) NS < S (p=0,067) Srungaram et al. 2015 (30)
suPAR ↑ (p<0,001) NS > S (p>0,05) Koch et al. 2014 (31)
A. Procalcitonine (PCT)
Het vaststellen van infecties gebeurt in normale omstandigheden door het bepalen van CRP. Dit is een acutefase-eiwit dat wordt aangemaakt door de lever. De hypothese is dat CRP geen goed beeld kan geven door verlies aan functionele massa bij ALF. PCT wordt voornamelijk aangemaakt in schildklier, witte bloedcellen en vetcellen. Hierdoor zou het meer representatief zijn voor sepsis en bacteriële infectie bij ALF (28).
De CRP van ALF-patiënten met een infectie is significant hoger (p=0,04). PCT-concentratie tussen patiënten met en zonder spontaan herstel is niet significant (p=0,06) verschillend. Er is tevens geen significant (p=0,8) verschil in PCT bij aan- of afwezigheid van bacteriële infectie bij de ALF-patiënten. De subgroep met een paracetamolintoxicatie toont geen significant verschil in PCT-concentraties en gaat in deze studie gepaard met 100% overleving. De non-paracetamol subgroep toont wel significant hogere PCT bij aanwezigheid van bacteriële infectie (p=0,01) (28).
Procalcitonine is significant hoger bij ALF-patiënten, met een verhoogd CRP en geen infectie. Bij een cut-off van 0,5 ng/ml kan het ALF diagnosticeren met een sensitiviteit van 37,5% en
[19]
specificiteit van 96,5%. Het dient bemerkt te worden dat bij patiënten met PCT>0.5ng/ml ook meer ernstige encefalopathie wordt vast gesteld (p<0,01) (27).
ALF-patiënten kunnen worden gegroepeerd in verschillende stadia van inflammatie en infectie: SIRS, non-SIRS, ernstige sepsis en septische shock. Bij het vergelijken van de 4 groepen onderling, wordt geen significant (p=0,169) verschil gevonden. Wanneer SIRS en non-SIRS worden samengenomen, net zoals ernstige sepsis en septische shock; worden groepen zonder en met bewezen infectie gecreëerd. Ook tussen deze 2 categorieën wordt geen significant (p=0,082) verschil gevonden. SIRS en non-SIRS onderling vergelijken, toont opnieuw geen significant (p>0,05) verschil. Beide groepen hebben wel significant (p<0,001) hogere concentraties dan de referentiewaarde, die minder dan 0,1 ng/ml bedraagt. De gemiddelde concentraties zijn respectievelijk: 2,29 ng/ml en 1,57 ng/ml. Algemeen wordt 2,0 ng/ml vooropgesteld voor het aantonen van een bacteriële infectie. De SIRS en non-SIRS groepen hebben geen bewezen infectie en tonen toch concentraties die dicht bij de officiële afkapwaarde komen. De onderzoekers berekenen 1,62 ng/ml als optimale afkapwaarde voor het voorspellen van infecties bij ALF. De sensitiviteit hiervan bedraagt 64,3% en specificiteit 62,0%.
Paracetamolintoxicatie als etiologie heeft in deze laatste studie 3 tot 6 keer hogere concentraties in vergelijking met andere oorzaken, waardoor 85,4% van deze patiënten de berekende afkapwaarde overschrijden in deze studie. Dit is 34,2% meer dan het werkelijke percentage geïnfecteerde paracetamolpatiënten, gemeten door de onderzoekers (32).
B. Adhesiemoleculen (ICAM, VCAM, Es)
ICAM-1 (Eng.: intracellular adhesion molecule), VCAM (Eng.: vascular cell adhesion molecule), PECAM (Eng.: platelet endothelial cell adhesion molecule) en Es (Eng.: endothelial selectin) zijn adhesiemoleculen waarbij de secretie wordt gestimuleerd door pro-inflammatoire cytokines. Ze zijn geassocieerd met MOF en werden reeds in hogere mate gevonden bij ALF patiënten. Voor PECAM-1 en ICAM-1 zijn de gevonden concentraties bij patiënten zonder spontaan herstel significant hoger dan bij spontaan herstel. De afkapwaarde voor het voorspellen van mortaliteit is respectievelijk 650 ng/ml en 1,750 ng/ml (29).
C. Osteopontine
Osteopontine komt voor in het bot en reguleert daar de osteoclastactiviteit. De gesecreteerde vorm, uit Kupffer cellen, speelt een rol bij immunologische reacties door het activeren en induceren van neutrofielactivatie.
[20]
Bij ALF-patiënten zijn de plasmawaarden significant hoger dan bij gezonde controles. Paracetamolintoxicatie en shock vormen samen de oorzaken met de hoogste gemiddelde concentraties (p<0,007). Wanneer de hele onderzochte populatie werd bekeken, hebben patiënten met ernstige HE tweemaal hogere concentraties dan degene met milde HE (p= 0,048). Bij het vergelijken van subgroepen met en zonder spontaan herstel, lijkt het gemiddeld osteopontine hoger bij spontaan herstel. Maar dit verschil is niet significant (30).
D. suPAR (Eng.: soluble urokinase plasminogen activator receptor)
uPAR wordt gevonden op neutrofielen en monocyten. Bij systemische inflammatie wordt deze van het membraan gehaald door proteasen. Hierdoor komt deze in het bloed terecht in de opgeloste vorm: suPAR. Het is een serine protease die verschillende cascades kan activeren: trombolyse, ECM-degradatie en metastasering van tumoren.
De concentratie uPAR in het serum van ALF-patiënten, gemeten op dag 1 van de ziekenhuisopname is significant hoger dan de gezonde referentiewaarden. De gemiddelde concentratie is 13,2 ng/ml, wat tevens hoger is dan de gemiddelde concentraties van sepsis-patiënten op intensieve zorgen.
Er werd geen verschil in suPAR-concentratie gemeten tussen de verschillende oorzaken. De subgroep die niet overleefde of transplantatie onderging, vertoont hogere concentraties, maar dit bereikt geen statistische significantie. De correlatie tussen suPAR en MELD score bereikt wel significantie (p=0,003) (31).
4.1.3 Celdood (apoptose/necrose)
Bij ALF treedt een massale celdood op van de hepatocyten. Dit gebeurt door 2 mechanismen: apoptose en necrose. Het onderscheiden van deze mechanismen kan gebeuren door het meten van cytokeratine 18 in het serum van de patiënt. Deze cytokeratine speelt een rol bij celdood, celproliferatie en celdifferentiatie. Bij apoptose wordt cytokeratine gekliefd door geactiveerde caspase. Het activeren gebeurt door een intrinsieke of een extrinsieke pathway (33). Bij de intrinsieke pathway veroorzaakt oxidatieve stress het loslaten van cytochroom c dat op zijn beurt caspase 9 zal activeren (34). De intacte cytokeratine 18 (CK18) wordt aangetoond door het M65-antilichaam. Cytokeratine 18 na klieving (cCK18), wordt gebonden door het M30-antilichaam. Een overzicht van de relevante biomerkers bij celdood door ALF worden weergegeven in Tabel 6.
[21]
Tabel 6: Biomerkers die te maken hebben met celdood.
Biomerker ALF vs. Gezond Afkapwaarde (NS) Outcome Auteur M30 (cCK18) ↑ (p<0,01) NS < S (p<0,05) Volkmann et al. 2008 (33) ↑ NS > S (p<0,05) =moment van M65-piekwaarde Bechmann, 2010 (35) ↑ (p<0,01) NS > S Antoine et al. 2012 (36) M65 (CK18) ↑ (p<0,01) NS > S (p <0,05) Volkmann. et al. 2008 (33) ↑ 12316,5 U/l NS > S (p<0,0001) =moment van opname en bij piekwaarde Bechmann et al. 2010 (35) ↑ (p<0,005) NS > S Antoine et al. 2012 (36) HMGB1 200 ng/ml ↑ bij NS (p=0,0001) Majumdar et al. 2013 (13) ↑ (p<0,01) NS > S Antoine et al. 2012 (36)
Cytochroom C ↑ (p<0,01) Sakaida et al.
2005 (34) GDH ↑ (p<0,05) 628 U/l NS > S (p<0,05) McGill et al. 2014 (37) mtDNA ↑ (p<0,05) 14 ng/ml NS > S (p<0,05) McGill et al. 2014 (37) nDNA ↑ (p<0,05) 219% NS > S (p<0,05) McGill et al. 2014 (37) A. M30/M65
CK18 en cCK18 blijken beiden significant hoger te zijn bij ALF-patiënten in vergelijking met gezonde controles (33, 35). Dit is ook van toepassing op de subgroep die lijdt aan ALF door paracetamolintoxicatie (36).
Bij vergelijken van aan- en afwezigheid van spontaan herstel, is CK18 en cCK18 significant meer aanwezig bij de patiënten die stierven of getransplanteerd werden (35, 36). CK18 was, op moment van opname en bij het meten van zijn piekwaarde, in hogere concentraties aanwezig bij patiënten zonder spontaan herstel. De optimale afkapwaarde bij opname voor het voorspellen van mortaliteit is 12316,5 U/l. Deze waarde komt overeen met een sensitiviteit van 83,3% en specificiteit van 72,9%. cCK18 bij afwezigheid van spontaan herstel, bereikt enkel significantie op moment van M65-piekwaarden. (35).
De verhoudingen van CK en cCK weerspiegelen het aandeel van necrose en apoptose bij celdood. Algemene celdood wordt bekomen door CK18 en cCK18 samen te tellen. Deze som
[22]
is significant groter bij patiënten zonder spontaan herstel. CK18 is significant hoger in het serum van deze patiënten. Caspase-activatie (die gepaard gaat met apoptose), is het hoogst bij opname en had een constante daling in de volgende dagen. Deze activiteit lijkt afhankelijk van de etiologie, waarbij de laagste genoteerd werd bij Budd-chiari syndroom en ziekte van Wilson. Na statistische analyse blijkt dit verschil echter niet significant. Het verschil tussen spontaan en niet spontane overlevende patiënten is wel significant, met hogere activatie bij spontaan herstel, wat resulteerde in meer cCK18 in het serum van deze patiënten. De patiënten zonder spontaan herstel tonen hoge concentratie aan CK en lage concentratie cCK. Bij paracetamolintoxicatie is de som significant (p<0,05) groter dan bij non-paracetamol. De proportie cCK18 toonde geen significant verschil tussen beide groepen. Dit wijst op een groter aandeel van necrose bij ALF door paracetamolintoxicatie (33).
De sensitiviteit van M30 (75%) en M65 (50%) bij een populatie van ALF door paracetamolintoxicatie is beter dan deze van MELD score (41,7%), maar minder goed dan deze van KCC (78,6%). De specificiteit van M65 en HMGB1 is even hoog als deze van de MELD score (87,5%). Deze van KCC (83,3%) ligt iets lager maar presteert wel beter dan deze van M30 (75%) (38).
B. HMGB1 (Eng.: high mobility group box 1)
HMGB1 is een DAMP die bindt op TLR-receptor en RAGE-receptor. Hierbij komt het vrij in een gehyperacetyleerde vorm. Intracellulair helpt het bij transcriptie, replicatie en herstel van DNA. Extracellulair signaleert het gevaar en celdood (36).
HMGB1 wordt passief vrijgelaten door necrotische cellen. Actief wordt het gesecreteerd als inflammatoire mediator door monocyten en macrofagen. Hierbij is HMGB1 gehypergeacetyleerd. Bij apoptose wordt de inflammatoire functie geïnhibeerd (36).
HMGB1 werkt meestal beschermend, maar in hoge concentraties induceert het inflammatoire reacties. Dit wordt gevonden bij sepsis, acute longinflammatie, reumatoïde artritis etc. Het zou ook een rol spelen bij coagulatie door het regelen van ICAM- en VCAM-expressie op endotheliale cellen (13).
HMGB1 en geacetyleerd HMGB1 blijken significant (p<0,01; p<0,001) hoger bij ALF-patiënten met paracetamolintoxicatie dan bij gezonde controles. Aanwezigheid van spontaan herstel ging gepaard met significant lagere concentraties (36).
Bij de subgroep met overleden patiënten is er een significante stijging op te merken in de eerste 48 uur na opname. Bij de evaluatie van de ernst werd een afkapwaarde gehanteerd
[23]
van 200 ng/ml. Deze voorspelt mortaliteit met een sensitiviteit en specificiteit van respectievelijk 87% en 71,4%. 88,2% van de overleden patiënten hadden HMGB1 >250 ng/ml (13).
C. Cytochroom C
Er worden significant grotere serumwaarden gemeten bij ALF-patiënten als deze vergeleken worden met andere leverziektes en gezonde controles. De patiënten met HE graad 4 hebben significant (p<0,05) hogere concentraties dan deze met graad 0 (34).
D. Mitochondriale schade
Bij necrose gaan mitochondriën zwellen, waardoor lyse optreedt. Hierbij komt de inhoud vrij in het bloed. Het meten van dit mechanisme kan door het opsporen van drie parameters: glutamaat dehydrogenase (GDH), mitochondriaal DNA (mtDNA) en nucleair DNA (nDNA). Patiënten met ALF door paracetamolintoxicatie hebben significant hogere concentraties dan gezonde controles. De drie parameters zijn significant hoger bij de patiënten die stierven in vergelijking met deze die overleefden. Dit geldt zowel voor metingen bij opname als deze gemeten bij piek-ALT. De sensitiviteit en specificiteit die hoort bij een nDNA-concentratie van 219% (bij opname) komt overeen met 57% en 74%. Bij GDH-concentratie van 628 U/l is dit 54% en 85% en bij mtDNA-concentratie van 14ng/ml is dit 77% en 76% (37).
4.1.4 Deficiënte leverfuncties
De lever heeft meerdere functies in het menselijke lichaam. Het doet dienst als opslag van verschillende elementen en staat tevens in voor de productie een metabolisatie van belangrijke stoffen in het lichaam: stollingsfactoren, gal, ammoniak etc. Bij leverfalen worden deze taken niet meer optimaal uitgevoerd, waardoor concentraties kunnen stijgen/dalen. Deze veranderingen zijn te meten in het bloed en werden getest op relevantie voor de prognose bij ALF. Een overzicht van de gemeten stoffen staat in Tabel 7.
[24]
Tabel 7: Biomerkers die de functionaliteit van de lever weergeven.
Biomerker ALF vs. Gezond Afkapwaarde (NS) Outcome Auteur ADAMST13 ↓ (p<0,01) NS < S (p<0,01) Hugenholtz et al. 2013 (39) VWF ↑ (p<0,01) Hugenholtz et al. 2013 (39) Fe ↑ NS > S (p<0,05) Spivak et al. 2019 (40)
Ferritine p=0,058 Spivak et al.
2019 (40) NS > S
(p=0,011)
Anastasiou et al. 2017 (41)
Transferrine ↓ Spivak et al.
2019 (40) NS < S (p<0,0001) Anastasiou et al. 2017 (41) TSAT ↓ NS > S (p<0,01) Spivak et al. 2019 (40) Hepcidine NS < S (p<0,001) Spivak et al. 2019 (40) GDCA 9,6 µg/ml NS > S (p=0,004) =moment van opname (p=0,010) en =moment van piekwaarde Woolbright et al. 2014 (42) Ammoniak 120 µmol/l NS > S (p=0,001) =moment van opname Niranjan-azadi et al. 2016 (43) 100 µmol/l NS > S (p=0,101) = moment van opname (p<0,001) = moment van piekwaarde Drolz et al. 2013 (44) 124 µmol/l NS > S (p<0,001) =moment van opname Bhatia et al. 2006 (45) Gc-globuline 80 mg/l (non-paracetamol) NS <S (p<0,001) Schiodt et al. 2005 (46) ↓ (p<0,001) 40 mg/l NS <S (p=0,002) Schiodt et al. 2007 (47) ↓ 34 µg/ml NS < S (p>0,05) = moment van opname (p<0,01) = eerste 48u Lee et al. 1995 (48) 124 mg/l NS < S (p<0,001) Bagchi et al. 2015 (49)
[25]
A. Hemostase
Het verlies aan levermassa zorgt voor een verstoring van pro- en anticoagulatiefactoren. De aanmaak van coagulatiefactoren is deficiënt, maar het verbruik blijft doorgaan (50).
Von Willebrand Factor (VWF) zit in het plasma en vormt een complex met factor VIII. Dit eiwit is significant hoger bij ALF-patiënten. Maar de bindingsactiviteit is significant (p<0,01) lager dan bij de gezonde controlegroep. Er is geen significant verschil tussen aan- en afwezigheid van spontaan herstel (39).
ADAMTS13, een metalloprotease dat VWF abreekt, is significant minder actief bij ALF-patiënten. Bij de subgroep met paracetamolintoxicatie is de activiteit significant hoger (p<0,05) in vergelijking met de andere oorzaken. Patiënten zonder spontaan herstel hebben significant lagere activiteit dan deze met spontaan herstel. Er wordt geen correlatie gevonden met MELD scores en de activiteit toont geen verschil tussen subgroepen die al dan niet aan de KCC voldoen (39).
Factor VIII is de enige coagulatiefactor die gestegen is bij ALF, als reactie op het verbruik en op de hogere concentratie VWF. Dit komt omdat deze laatste vooral geproduceerd worden in de endotheliale cellen, die niet zijn aangetast bij ALF (50).
B. Ijzermetabolisme
Ijzer is een essentieel element in het menselijk lichaam, maar zorgt in hoge concentraties voor oxidatieve stress. De opslag gebeurt grotendeels in het leverparenchym, door binding aan ferritine. In serum wordt het vervoerd door transferrine, waarbij de saturatie wordt weergegeven door de TSAT-ratio. Bij een teveel aan ijzer in het serum stijgt TSAT en daalt het transferrine. Hierdoor zal de lever het hormoon hepcidine produceren. Dit hormoon blokkeert de intestinale opname van ijzer. Een teveel aan ijzer kan te wijden zijn aan leverschade, waarbij de ijzervoorraden vrijkomen uit het parenchym (40). Ijzer speelt ook een rol bij bacteriële infecties en inflammatie. Zo is ferritine een positief-acutefase eiwit dat zal stijgen bij acute en chronische inflammatie. Transferrine is een negatief acutefase-eiwit en daalt bij chronische inflammatie (41).
TSAT (Eng.: transferrin saturation) is sterk gedaald door een daling in transferrine en stijging in ijzerwaarden. TSAT en ijzer zijn ook significant lager bij spontaan herstel (p<0,01; p<0,05) (40). Ferritine correleert positief met de ijzerconcentratie en negatief met transferrine. Bij vergelijken van transferrine bij aan- en afwezigheid van spontaan herstel, is de concentratie significant lager bij afwezigheid. Een concentratie van 155 mg/dl voorspelt mortaliteit met een
[26]
sensitiviteit van 84,1%, specificiteit van 75,0%, positief voorspellende waarde van 37,2% en negatief voorspellende waarde van 96,4% (41).
Spivak et al. vond geen significant verschil in ferritine tussen patiënten met en zonder spontaan herstel (p=0,058). De waarden bij patiënten zonder spontaan herstel lagen slechts iets lager dan bij degene met. In de studie van Anastasiou et al. is dit er wel, waarbij hogere concentraties gemeten worden bij de subgroep die niet overleefde of werden getransplanteerd. Bij patiënten ouder dan 44,5 jaar, zijn de concentraties significant (p<0.05) hoger. Deze leeftijd werd gehanteerd bij het bepalen van een afkapwaarde. Deze waarde bleek 1510 µg/l te zijn, waarbij overtreden van de afkapwaarde geassocieerd werd met slechtere overleving binnen 90 dagen. Deze voorspelling komt overeen met een sensitiviteit van 91,7%, specificiteit van 62,9%, negatief voorspellende waarde van 97,8% en een positief voorspellende waarde van 30,5% (41).
Het interpreteren van hepcidine is eerder moeilijk omdat er nog geen referentiewaarden voor bepaald zijn. Wel werd er een significant verschil gevonden tussen het aan- en afwezig zijn van spontaan herstel, met hogere concentraties bij aanwezigheid.
Patiënten met en zonder paracetamolintoxicatie werden onderling vergeleken. Hierbij werd bij paracetamolintoxicatie significant hogere concentraties gevonden voor transferrine, hepcidine en ferritine (respectievelijk: p<0,01; p<0,01, p<0,05) (40)
C. Galproductie
Galvloeistof bevat galzuren, die aangemaakt en uitgescheiden worden door de lever. Galzuren worden omgezet in galzouten. Deze binden aan vetten waardoor deze laatste makkelijker worden opgenomen in het lichaam.
Galzuren blijken 5-80 keer hoger bij patiënten met paracetamolintoxicatie, waarbij een daling optreedt tijdens eerste dagen na opname. Wanneer 11 soorten galzuren individueel bekeken worden, blijkt glycodeoxycholic acid (GDCA) significant hoger op moment van opname en op moment van ALT-piekwaarde bij patiënten die geen spontaan herstel vertoonden. De afkapwaarde voor het voorspellen van mortaliteit werd berekend op 9,6 µg/ml. Deze waarde komt overeen met een sensitiviteit van 58,1% en specificiteit van 83,3% (42).
D. Ammoniak
Ammoniak wordt omgezet naar ureum door de lever. Deze functie komt in het gedrang wanneer de lever te beschadigd is. Hierdoor stijgt het ammoniak-gehalte in het serum.
[27]
Astrocyten zetten dit om in glutamine, met een osmotische shift van water tot gevolg. Hierdoor treedt cerebraal oedeem op, wat verhoogde mortaliteit met zich meebrengt (43).
De concentratie ammoniak bij opname bereikt slechts in sommige studies significantie, waarbij hogere concentraties gemeten worden bij patiënten zonder spontaan herstel (43, 45). Er is geen correlatie tussen de hoogte van de concentratie en het moment van sterven. De afkapwaarde die mortaliteit voorspelde, is berekend op ≥124 µmol/l. Dit komt overeen met een sensitiviteit van 78,6%, specificiteit van 76,3% en een diagnostische accuraatheid van 77,5%. Patiënten die op moment van opname hogere concentraties hebben dan de berekende afkapwaarde, vertonen hogere graden HE (p=0,055). Patiënten met HE 3-4 vertonen bij opname significant (p=0,021) hogere concentraties ammoniak in vergelijking met HE 1-2 (45). Bij het vergelijken van piekwaarden, gemeten in de eerste 72 uur, wordt ook significantie (p<0,001) bereikt (44). Afwezigheid van herstel gaat gepaard met hogere waarden, waarbij een cut-off van 100 µmol/l wordt geassocieerd met mortaliteit binnen de 28 dagen (43, 44). ALF-patiënten met een lage HE-graad (gedefinieerd volgens West-Haven criteria) gecombineerd met hoge concentraties ammoniak, hebben significant (p<0,01) meer kans op het ontwikkelen van hoge HE-graden (44).
E. Gc-globuline
Gc-globuline speelt een rol bij het actine-metabolisme. Actine komt vrij uit de cel bij necrose. In grote hoeveelheden veroorzaakt het obstructie van de microcirculatie met trombosen tot gevolg. Gc-globuline zal dit tegengaan door te binden met actine. Dit complex wordt daarna geklaard door de lever. De functie van de lever kan dus geëvolueerd worden door de proportie actine vrij Gc-globuline te meten. Lage concentraties van de vrije vorm duiden op een slechte klaring door een verminderde leverfunctie. Het complex met actine is moeilijk te meten, vanwege de korte halfwaardetijd.
ALF-patiënten hebben significant lagere concentraties in vergelijking met gezonde controles (47, 48). De concentraties bij patiënten met spontaan herstel zijn significant hoger dan bij patiënten zonder (46, 47, 49). Dit verschil is niet significant op moment van opname (48). Concentraties dalen in de eerste 2 dagen en stijgen daarna significant (p=0,021) bij spontaan herstel, of blijven laag bij onvoldoende herstel (47-49). Hierdoor wordt wel een significant (p<0,01) verschil gevonden bij latere metingen. Een afkapwaarde van 34 µg/ml heeft een sensitiviteit van 53% en specificiteit van 79% bij de metingen bij opname. Deze stijgen respectievelijk naar 67% en 100% bij latere stalen, genomen vanaf dag drie. Bij het vergelijken van deze resultaten met deze van KCC, valt vooral op dat de sensitiviteit van late stalen hoger
[28]
ligt (67% voor Gc-globuline tegenover 22% voor KCC). De specificiteit van KCC op dag van opname (96%) is hoger dan deze van Gc-globuline (79%). Andere prestaties zijn evenwaardig tussen de twee (48). Er zijn nog twee afkapwaarden om spontaan herstel vast te stellen: 40 mg/l en 124 mg/l. De eerste geeft een positieve predictieve waarde van 68% en een negatieve predictieve waarde van 67% (47). De tweede geeft een sensitiviteit van 92% en specificiteit van 71,4% (49).
Bij de subgroep die leed aan ALF door paracetamolintoxicatie worden geen significante verschillen tussen aan- en afwezigheid van spontaan herstel gevonden. Bij de subgroep met overige oorzaken wel (p=0,004). Bij deze laatste hoort een afkapwaarde van 80mg/l voor het voorspellen van mortaliteit. Deze waarde komt overeen met een positieve en negatieve voorspellende waarde van respectievelijk 85% en 43%. Paracetamolintoxicatie toont significant (p<0,001) hogere Gc-globuline dan non-paracetamol (46).
4.1.5 Merkers van leverregeneratie
Na het verlies van celmassa zal de lever zich herstellen door regeneratie. Dit lukt zolang er meer dan 25% van de originele massa nog intact is. Wanneer hepatocyten niet kunnen prolifereren, zal beroep worden gedaan op de cholangocyten. Deze hebben de mogelijkheid om te veranderen in hepatische stamcellen. Beide mechanismen kunnen gemeten worden via een variatie van merkers, weergegeven in Tabel 8.
[29]
Tabel 8: Biomerkers die de mate van leverregeneratie weergeven.
Biomerker ALF vs. Gezond Afkapwaarde (NS) Outcome Auteur Fosfor 2,5 mg/dl NS > S (p<0,001) Baquerizo et al. 2003 (51) 2,5 mg/dl NS > S (p=0,02) Chung et al. 2003 (52) Lect-2 NS < S (p<0,05) Sato et al. 2004 (53) 20,04 ng/ml NS > S (p=0,024) Slowik et al. 2019 (54) 4COL7S ↑ NS > S (p=0,012) Ugamara et al. 2018 (55) Hyaluronzuur NS > S (p=0,0012) Ugamara et al. 2018 (55)
WFA-M2BP p=0,56 Ugamara et al.
2018 (55) AFP NS > S (p<0,001) =moment van opname (p=0,34) =na 72u Schiodt et al. 2006 (56) ↑ (p<0,05) p>0,05 Kakisaki et al. 2015 (57) A. Fosfor
De beginfase van regeneratie vereist veel ATP. Voor de aanmaak hiervan is er fosfor nodig. Hiervoor gebeurt er een shift naar het intracellulair compartiment met een daling in het serum tot gevolg. Concentraties onder 2,5 mg/dl wijzen op spontaan herstel bij leverschade (51, 52). Wanneer extra fosfor wordt toegediend bij patiënten met concentraties minder dan 2,5mg/dl en concentraties tussen 2,5 en 5,0 mg/ml stijgt de graad van overleving (p<0,004; p<0,017) (51).
Spontane overlevers vertonen significant lagere concentraties bij opname, wat zou wijzen op een intacte leverregeneratie (51, 52). Tussen paracetamolintoxicatie en non-paracetamol oorzaken worden geen significante verschillen gevonden (52).
B. Lect-2 (Eng.: leukocyte cell-derived chemotaxin-2)
Lect-2 is een multifunctionele stof die wordt geproduceerd in de lever. Na aanmaak wordt deze onmiddellijk vrijgelaten in de circulatie. Het speelt onder andere een rol bij leverregeneratie. Systemisch vormt het een chemotactische stof voor neutrofielen en macrofagen tijdens inflammatoire respons. Deze reactie kan getriggerd worden door necrose in het lichaam, zoals optreedt bij ALF (53, 54).
[30]
Bij een kleinschalige studie in 2004 hebben patiënten Lect-2-concentraties die omgekeerd evenredig zijn met GPT (ALT) en GOT (AST). Hieruit volgt dat Lect-2 stijgt bij het verbeteren van de leverfunctie. Patiënten zonder spontaan herstel tonen hierdoor significant lagere concentraties dan deze met (53).
In 2019 volgde een studie met 61 patiënten, waarvan 50 met paracetamolintoxicatie. Deze studie spreekt de vorige studie tegen en toont significant lagere gemiddelde concentraties tijdens de eerste zeven dagen bij de groep met spontaan herstel. De overleden groep toont een significante variatie van Lect-2 over de zeven dagen. Met de ROC-curve werd een cut-off bepaald van 20,04 ng/ml. Deze kwam overeen met een sensitiviteit van 41,5% en specificiteit van 78,4% in het voorspellen van overleving (54).
C. ECM-componenten: hyaluronzuur, collageen
Tijdens regeneratie treedt een fibroproliferatieve respons op. Deze bestaat uit activatie en proliferatie van fibroblasten met depositie van ECM-componenten, waardoor bindweefsel wordt gevormd. Voorbeelden van deze componenten zijn hyaluronzuur en collageen.
Collageen type 4 wordt gemeten aan de hand van zijn 7S domein (4COL7S). Dit laatste blijkt een onderscheid te tonen tussen ALF (door paracetamolintoxicatie), acute hepatitis en acute-on-chronic falen. ALF-patiënten hebben hogere concentraties bij opname. Beide componenten blijken ook significant hoger bij patiënten die levertransplantatie ondergingen of stierven. 4COL7S bij opname werd significant bevonden voor het voorspellen van herstel (p=0,017). De patiënten met spontaan herstel toonden gedaalde concentraties, hoger dan de referentiewaarden, na vier weken. Deze biomerker heeft een sensitiviteit van 77% en een specificiteit van 63% in het voorspellen van mortaliteit, wat overeen komt met een AUC van 0,73. Bij vergelijken met MELD score wordt geen significante (p=0,6553) verbetering gevonden.
WFA-M2BP is een glycoproteïne die ook geanalyseerd werd. Het was significant hoger bij patiënten met auto-immuun hepatitis. Het verschil tussen spontaan herstel of niet, bleek niet significant (55).
