Nachweis von unfraktioniertem und niedermolekularem Heparin mittels rotationsthrombelastometrischer Variablen der Blutgerinnung
Einleitung: Heparine sind antikoagulatorisch wirksame Polysacharide, die entsprechend ihrer Kettenlänge in unfraktionierte (UFH) und niedermolekulare Heparine (NMH) unterteilt werden. Klinisch werden sie zur Prophylaxe und Therapie von Thrombosen und Embolien, sowie zur gezielten Hemmung der Blutgerinnung z.B. während Verfahren mit extrakorporaler Zirkulation (z.B. Dialyse, Herz-Lungen-Maschine) eingesetzt. Das Monitoring der antikoagulativen Wirkung von UFH erfolgt vornehmlich laborchemisch mittels der aktivierten partiellen Thromboplastinzeit (aPTT), der Thrombinzeit (TZ), der activated clotting Time (ACT) und der Rotationsthrombelastometrie (ROTEM®). Das Monitoring der NMH erfolgt mittels der sog. Anti-Xa-Aktivität, die jedoch von einem Labor abhängig und hierdurch zeitaufwendig ist. Ziel dieser Arbeit war es den Effekt, klinisch relevanter Vollblutkonzentrationen von UFH und NMH auf Variablen der ROTEM® zu beschreiben und hierdurch eine schnellere und bettseitig anwendbare Methode zur Quantifizierung des antikoagulativen Effektes von Heparinen zu erhalten.
Methoden: Blut von 20 gesunden Probanden wurde in vitro mit UFH bzw. NMH versetzt (finale Vollblutkonzentrationen: UFH (0,0; 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,2; 1,6 IE/ml) bzw. NMH (0,0; 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 IE/ml)). Anschließend erfolgten die Bestimmung der jeweiligen Zeit bis zur initialen Gerinnselbildung (Clotting Time (CT)) in ROTEM®-Assays (INTEM®, HEPTEM®, NATEM® und modifiziertes NATEM® mit Heparinase (NA-HEPTEM-Assay)) und die Bestimmung der Anti-Xa-Aktivität. Zusätzlich wurde der Quotient der CTs korrespondierender Assays (CTINTEM®/CTHEPTEM® für UFH und CTNATEM®/CTNA-HEPTEM für NMH) als sog. Ratios bestimmt.
Ergebnisse: Für UFH lässt eine CTINTEM®/CTHEPTEM®-Ratio von < 1,13 den Ausschluss relevanter Heparinkonzentration zu (Sensitivität 100%, Spezifität 95%, p<0,0001, AUC 0,9971), bei > 1,909 liegt eine Vollblutkonzentration vor, wie sie bei einer therapeutischen Antikoagulation zu erwarten wäre (Sensitivität 88,46%, Spezifität 67,8%, p<0,0001, AUC 0,7940). Für NMH ermöglicht eine CTINTEM®/CTHEPTEM®-Ratio von < 1,1 den Ausschluss relevanter Heparinkonzentrationen (Sensitivität 75%, Spezifität 95%, p<0,0001, AUC 0,8633). Die CTNATEM®/CTNA-HEPTEM-Ratio ermöglicht bei einer Ratio < 1,08 den Ausschluss einer NMH Wirkung (Sensitivität 97%, Spezifität 95%, p<0,0001, AUC 0,9780) und weist bei einer Ratio > 2,074 eine therapeutische Antikoagulation (Sensitivität 89,36%, Spezifität 81,13%, p<0,0001, AUC 0,8547) nach.
Schlussfolgerung: Anhand rotationsthrombelastometrischer Assays mit und ohne Heparinase lassen sich in vitro Konzentrationen von Heparinen, wie bei einer therapeutischen Antikoagulation mit UFH und NMH abschätzen und relevante Vollblutkonzentration von UFH und NMH ausschließen. Ferner zeigt sich eine Überlegenheit der ROTEM®-Analyse im direkten Vergleich mit der Anti-Xa-Aktivität für minimale Vollblutkonzentrationen von NMH.
Introduction: Heparins are anticoagulant polysaccharides, which are divided into unfractionated (UFH) and low molecular weight heparins (LMWH), according to their chain length. Clinically, heparins are used for prophylaxis and treatment of thromboses and embolism, as well as for the targeted inhibition of blood clotting, e.g. during procedures with extracorporeal circulation (e.g. dialysis, heart-lung machines). The anticoagulating effect of UFH is primarily monitored by laboratory analyses using the activated partial thromboplastin time (aPTT), the thrombin time (TT), the activated clotting time (ACT), and rotational thrombelastometry (ROTEM®). LMWH are monitored by measuring the anti-Xa-activity, which requires a laboratory and is therefore time-consuming. The aim of this work was to describe the effect of clinically relevant whole blood concentrations of UFH and LMWH on ROTEM® variables of various assays and to obtain a faster bedside applicable method for quantifying the anticoagulating effect of heparins.
Methods: Blood from 20 healthy volunteers was spiked in vitro with UFH or LMWH (final whole blood concentrations: UFH (0,0; 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,2; 1,6 IE/ml) and LMWH (0,0; 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 IE/ml)). The respective time to initial clot formation was determined (Clotting Time (CT)) by ROTEM®-Assays (INTEM®, HEPTEM®, NATEM® and modified NATEM® with addition of heparinase (NA-HEPTEM-Assay)) and by measurement of the anti-Xa-activity. In addition, the quotient of the CTs of corresponding assays was calculated as so called ratios(i.e., CTINTEM®/CTHEPTEM® for UFH and CTNATEM®/CTNA-HEPTEM for LMWH).
Conclusion: By using ROTEM®-assays with and without heparinase, in vitro heparin
concentrations can be estimated as in therapeutic anticoagulation with UFH and LMWH, and relevant whole blood concentrations of UFH and LMWH can be excluded. Furthermore ROTEM® analysis shows superiority in direct comparison with measuring the anti-Xa-activity for minimal whole blood concentrations of LMWH.