| EinleitungDie rasche und genaue Diagnose von septischen Arthritiden (SA) und periprothetischen Gelenksinfektionen (PJI) ist von zentraler Bedeutung für das Therapieoutcome dieser Erkrankungen. Der Einsatz von Biomarkern brachte deutliche Fortschritte in der Diagnostik, jedoch haben die aktuellen Biomarker nicht die diagnostische Leistungsfähigkeit um als alleiniges Entscheidungskriterium herangezogen zu werden. Daher ist das Ziel dieser Dissertation und der zugrundeliegenden Studie die Untersuchung der Eigenschaften der Metabolomanalyse mittels Kernspinresonanz (NMR), des löslichen Urokinase-Plasminogen-Aktivator-Rezeptor (suPAR) als potentiell neue Analysemethoden sowie der Kombination verschiedener Biomarker in einem Multi-Biomarker Modell in der Diagnostik von SA und PJI.
Methoden
Patienten mit klinischem Verdacht auf PJI oder SA, bei denen in unserer Einrichtung innerhalb eines Zeitraums von 32 Monaten eine diagnostische Arthrozentese durchgeführt wurde, wurden prospektiv bezüglich des Studieneinschlusses evaluiert. Die Gruppenzuordnung (septisch/aseptisch) erfolgte nach den EBJIS-Kriterien (PJI) und den modifizierten Newman-Kriterien (SA). Nach der Entnahme von Synovialflüssigkeit und Blutplasma wurden die Proben bei -80°C gelagert. Der SuPAR-Spiegel wurde mit einem kommerziellen Sandwich-Immunoassay (suPARnostic®, ViroGates A/S, Dänemark) bestimmt. Die NMR-Messungen wurden bei 310 K mit einem AVANCE™ NeoBruker Ultrashield 600 MHz Spektrometer durchgeführt. Die Bruker Topspin Version 4.0.2 wurde für die NMR-Datenerfassung verwendet. Insgesamt wurden 37 Metaboliten analysiert. Das Multi-Biomarker-Modell wurde anhand eines Datensatzes berechnet, der 124 Knie- bzw. Hüftrevisionoperationen umfasste. Für die Biomarker und alle ihre Verhältnisse wurde eine logistische Regression verwendet. Nach einer Kreuzvalidierung unter Verwendung eines Trainingsdatensatzes (75% aller Fälle) zur Ermittlung der besten diagnostischen Aussagekraft wurde das endgültige Modell an einem separaten Satz (25%) getestet.
Ergebnisse
Insgesamt wurden 182 Proben inkludiert. Die diagnostischen Eigenschaften wurden getrennt für SA- und PJI-Fälle berechnet. Plasma suPAR (AUC 0,74 bei SA und 0,40 bei PJI) und synoviale suPAR (AUC 0,87 bei SA und 0,76 bei PJI) konnten Serum CRP (AUC 0,81 bei SA und 0,79 in PJI Fällen) nicht übertreffen. Die NMR zeigte die besten diagnostischen Ergebnisse, wenn Metaboliten-Verhältnisse berechnet wurden: Isobuttersäure/Methionin (AUC 0,9462) bei SA und Glucose/Glykogen (AUC 0,9073) bei PJI. Die besten Einzelmetaboliten waren Mannose (AUC 0,8558) bei SA und Taurin (AUC 0,8558) bei PJI. Das errechnete Multi-Biomarker-Modell für PJI umfasste Fibrinogen, CRP, das Verhältnis von Fibrinogen zu CRP und das Verhältnis von Serumthrombozyten zu CRP (AUC 0,92; Spezifität 0,92 und Sensitivität 0,68).
Zusammenfassung
Die Untersuchung neuer Biomarker für die Diagnose von Gelenkinfektionen erbrachte sowohl positive als auch negative Ergebnisse. Die Ergebnisse zeigen, dass die NMR-Metabolomanalyse eine vielversprechende Methode für die Diagnose sowohl der septischen Arthritis als auch der PJI ist. Diese Analysemethode zeigte durchweg die beste diagnostische Leistung. Eine Einschränkung ist die derzeit begrenzte Verfügbarkeit in der klinischen Praxis. Der bereits kommerziell erhältliche suPAR-ELISA-Test lieferte keine signifikante diagnostische Verbesserung, die die im Vergleich zur venösen Blutentnahme invasivere Probenentnahme einer Gelenkpunktion rechtfertigen würde. Das Multi-Biomarker-Modell zeigte eine gute diagnostische Leistung. Es muss jedoch berücksichtigt werden, dass dieses Modell keine signifikante Verbesserung im Vergleich zu den Ergebnissen der einzelnen Biomarker (CRP, Fibrinogen) auf dem verwendeten Datensatz darstellt.
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