Introduction: Extracorporeal shock wave lithotripsy (ESWL) is the standard stone treatment. Increased excretion of tubular enzymes and hypercalciuria has been reported after ESWL. We investigated the importance of renally induced hypercalciuria after ESWL. Material and Methods: 30 calcium oxalate stoneformers (23 men, 7 women), mean age 53.3 (range 30–71) years, were evaluated prospectively. Plasma calcium and creatinine concentrations and 8-hour overnight urine were measured before ESWL and on the 1st and 2nd days after ESWL. To estimate the changes of tubular reabsorption, the calcium/creatinine clearance ratios were calculated. Results: Hypercalciuria (>5 mmol/24 h) was seen in 5/30 (16.7%) before, in 12/30 (40.0%) on day 1 and in 13/30 (43.3%) on day 2 after ESWL. The mean plasma levels of calcium were significantly decreased from 2.36 mmol/l before to 2.28 mmol/l on day 2 after ESWL (p< 0.01). The mean calcium/creatinine clearance ratio was significantly increased from 0.012 before to 0.019 after ESWL (p< 0.01). Before and on day 2 after ESWL, the calcium/creatinine clearance ratio was significantly correlated with the age of the patients (r = 0.33, p< 0.04). Conclusion: Our data show an age-related significantly increased urine calcium excretion after ESWL possibly due to decreased tubular calcium reabsorption. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Hintergrund: Das akute Nierenversagen ist eine häufige Komplikation nach einer Herzoperation bei Neugeborenen, Säuglingen und Kleinkindern. Die Bedeutung der postoperativen Hämodynamik für eine Nierenschädigung ist gut bekannt, jedoch ist der Einfluß des kardiopulmonalen Bypasses und des tiefen hypothermen Kreislaufstillstandes weniger klar. Überdies gibt es Veränderungen der Blutviskosität während und nach der Herzoperation am kardiopulmonalen Bypass, welche die Nierenfunktion beeinflussen können. Aus diesem Grunde wurde der Einfluß der Blutviskosität am kardiopulmonalen Bypass und des tiefen hypothermen Kreislaufstillstandes auf die Nierenfunktion in dieser Patientengruppe untersucht. Methode: Untersucht wurden 44 Patienten mit einem Körpergewicht unter 10 kg, die am kardiopulmonalen Bypass operiert wurden. Von diesen erfolgte die Herzoperation bei 7 Patienten unter zusätzlicher Anwendung des tiefen hypothermen Kreislaufstillstandes. Bei allen Patienten wurden zu verschiedenen Zeitperioden Messungen zur Beschreibung der Nierenfunktion (Diurese, Kreatinin-Clearance und Gesamtprotein, Albumin, alpha-1-Mikroglobulin, Transferrin, IgG, N-Acetyl-beta-D-Glucosaminidase im Urin) und Bestimmungen der Blut- und Plasmaviskosität, der Erythrozytenaggregation und des kolloidosmotischen Druckes durchgeführt. Beide Gruppen wurden hinsichtlich des Einflusses des Kreislaufstillstandes auf die Nierenfunktion miteinander verglichen. Ergebnisse: Die während des kardiopulmonalen Bypasses im Zusammenhang mit einem erhöhten transglomerulären Filtrationsgradienten entstandene Polyurie und Proteinurie normalisierte sich innerhalb von 24 Stunden postoperativ. Die renale Ausscheidung von N-Acetyl-beta-D-Glucosaminidase und die erhöhte Natriumausscheidung zeigten zusätzlich eine tubuläre Schädigung an. Bei Hypothermie hatte die Plasmaviskosität einen deutlichen Einfluß auf die Blutviskosität, die während hypothermer Perfusion mit den im Urin gemessenen Werten von Albumin und N-Acetyl-beta-D-Glucosaminidase korrelierte. Die Patienten in der Kreislaufstillstandsgruppe hatten eine längere Bypasszeit und eine niedrigere minimale Körpertemperatur im Vergleich zu den Patienten ohne Kreislaufstillstand (p < 0,05). Diurese und Kreatinin-Clearance zeigten keine Differenzen zwischen beiden Gruppen. Während der Reperfusion wurde in der Kreislaufstillstandsgruppe signifikant mehr Albumin renal ausgeschieden als in der Vergleichsgruppe, ebenso Albumin und N-Acetyl-beta-D-Glucosaminidase nach dem kardiopulmonalen Bypass (p < 0,01). Schlußfolgerung: Die kardiopulmonale Bypassperfusion könnte eine Proteinurie und einen milden tubulären Schaden verursachen. Die Blutviskosität scheint dafür ein mitbestimmender Faktor zu sein und ist möglicherweise während hypothermer Perfusion wesentlich von der Plasmaviskosität abhängig. Es ist notwendig und wünschenswert anhand einer prospektiven Interventionsstudie den Einfluß der Blut- und Plasmaviskosität auf die postoperative Nierenfunktion zu untersuchen. Der tiefe hypotherme Kreislaufstillstand kann die Empfindlichkeit der Niere für einen Ischämie-Reperfusions-Schaden steigern. Obgleich die Befunde mild sind und keinen schweren ischämischen Nierenschaden anzeigen, sollte der durch den Kreislaufstillstand verursachte potentielle Nierenschaden für die Planung des chirurgischen Eingriffs bei Patienten mit angeborenen Herzfehlern als zusätzliches Risiko für ein akutes Nierenversagen mit in Betracht gezogen werden. / Background: Acute renal failure is a common complication after cardiopulmonary bypass in infants. Whereas it is well known that postoperative hemodynamics inflict acute renal failure, the influence of extracoporeal circulation on the kidney is less clear. Moreover, changes in blood viscosity occur during and after surgery, which may influence renal dysfunction. For this reason, the impact of blood viscosity during cardiopulmonary bypass and circulatory arrest on renal function was investigated. Methods: 44 patients weighting less than 10 kg operated on cardiopulmonary bypass were investigated, inclusive of 7 patients who additionally underwent circulatory arrest. In all patients analyses of renal function (diuresis, creatinine clearance, urinary total protein, albumin, alpha-1-microglobulin, transferrin, IgG, and N-acetyl-beta-D-glucosaminidase), blood, and plasma viscosity measurements, erythrocyte aggregation and colloid osmotic pressure were performed. Both groups were compared with regard to the impact of circulatory arrest on renal function. Results: Polyuria and proteinuria that appeared during cardiopulmonary bypass indicated an elevated transglomerular filtration gradient, which recovered within 24 hours. The appearance of N-acetyl-beta-D-glucosaminidase in the urine and elevated sodium excretion were additionally indicative of mild tubular damage. With hypothermia, plasma viscosity could had a major impact on the blood viscosity, which, during hypothermic perfusion, seemed to be related to proteinuria and N-acetyl-beta-D-glucosaminidase values. The patients of the circulatory arrest group had a longer bypass time and a lower body temperature in compare to the patients without circulatory arrest (p < 0.05). Diuresis and creatinine clearance revealed no differences between both groups. During reperfusion in the circulatory arrest group significantly more albumin were excreted as in the comparison group, likewise albumin and N-acetyl-beta-D-glucosaminidase after cardiopulmonary bypass (p < 0.01). Conclusions: Cardiopulmonary bypass perfusion could cause proteinuria and mild tubular damage. Blood viscosity may be one possible contributing factor, which in hypothermia may depend mainly on plasma viscosity. It is necessary and desirable to investigate the impact of blood, and plasma viscosity on postoperative renal function based on a prospective intervention study. The deep hypothermic circulatory arrest can increase the sensitivity of the kidney to an ischemia-reperfusion injury. Although the findings are mild and do not indicate severe ischemic renal damage, potential renal damage by deep hypothermic circulatory arrest should be taken into account for planning surgical procedures for congenital heart disease patients with additional risks of acute renal failure.

Trotz Fortschritte in den letzten Dekaden ist das Langzeitüberleben von Nierentransplantaten unzureichend. Die Personalisierung der Behandlung kann dabei zu erheblichen Verbesserungen führen. Vor diesem Hintergrund wurde eine Kohorte von 587 Patienten im ersten Jahr nach der Transplantation untersucht und ein breites Spektrum von Markern zur langfristigen Prognose etabliert. In dieser Dissertation beschreibe ich in vier Manuskripten und zwei Kapiteln meine Arbeit zur personalisierten Transplantationsmedizin. Der klinische Verlauf von Patienten nach Nierentransplantation wurde untersucht. Die wichtigen Komplikationen standen im Vordergrund: Virusreaktivierungen – insbesondere die BK- und Cytomegalieviren – und akute Abstoßung. Folgende Analysen wurden durchgeführt: (i) Systematische Analyse der Assoziationen zwischen Virusreaktivierungen und deren Einfluss auf das Transplantationsergebnis; (ii) Bewertung der Auswirkungen antiviraler Behandlungsstrategien auf die Transplantationsergebnisse; (iii) Entwicklung eines Tools zur Prätransplantations-Risikoeinschätzung der Abstoßung und (iv) Erstellung eines mathematischen Modells für die personalisierte Charakterisierung der Immunantwort gegen das BK-Virus. Zusammengenommen haben die vier Studien das Potenzial, (i) die Patientenversorgung zu verbessern, (ii) die Überwachung von Virusreaktivierungen zu optimieren, (iii) Präventionsstrategien gegen virale Reaktivierungen zu stratifizieren, (iv) die Behandlung der Patienten an das individuelle Risiko akuter Abstoßung anzupassen, und (v) zur Personalisierung der Immuntherapie beizutragen. Die Studien zeigen, wie das große Datenvolumen einer klinischen Studie zur Weiterentwicklung der personalisierten Medizin unter Einsatz effektiver Strategien für Datenmanagement, Analyse und Interpretation genutzt werden kann. Es ist zu erwarten, dass diese Ergebnisse die klinische Praxis beeinflussen und so das langfristige Überleben und die Lebensqualität der Patienten verbessern. / In spite of the developments in the last decades, long-term graft survival rates in kidney transplantation are still poor: Personalization of treatment can thereby lead to a drastic improvement in long-term outcomes. With this goal, a cohort of 587 patients was characterized for a wide range of markers during the first post-transplantation year to assess their long-term prognosis. Here, I describe along four manuscripts and two chapters my work on personalized medicine for renal transplantation. In detail, we have studied the clinical evolution of patients with emphasis on two most relevant complications: viral reactivations – particularly those of BK virus and cytomegalovirus – and acute rejection. We have analysed in depth these phenomena by (i) exhaustively analysing the associations between different viral reactivations and their influence on transplantation outcome, (ii) evaluating the effects of antiviral treatment strategies on viral reactivation and other transplantation outcomes with emphasis on sex-associated differences, (iii) developing a tool for the pre-transplantation risk assessment of acute cellular rejection, and (iv) creating a mathematical model for the personalized characterization of the immune response against the BK virus under immunosuppression. Taken together, these studies have the potential of improving patient care, optimizing monitoring of viral reactivations, stratifying antiviral prevention strategies, tailoring immunosuppression and monitoring to the individual risk of acute rejection, and contributing to personalization of immunotherapy. They demonstrate how the large volume of data obtained within a clinical study can be employed to further the development of personalized medicine, employing effective data management, analysis and interpretation strategies. We expect these results to eventually inform clinical practice, thereby improving long-term survival and quality of life after kidney transplantation.