Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

Elisabeth Döderlein

Pharmakodynamik von unfraktioniertem Heparin, Heparinmonitoring mit der Thromboelastometrie und Referenzwerte für das ROTEM-Gerät bei der Katze

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-103781

title (engl.)

Pharmacodynamic of unfractionated heparin, heparin monitoring using thromboelastometry and reference intervals for the ROTEM-analyser in cats

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2013

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/doederleine_ws13.pdf

abstract (deutsch)

Im ersten Teil der vorliegenden Studie wurde die Präzision der Messung von felinem Blut mit dem Gerät ROTEM® delta überprüft und Referenzwerte für die Thromb-elastometrie mit diesem Gerät bei der Katze erstellt und dabei ein möglicher Einfluss des Alters der Probanden untersucht. Dies geschah auch im Hinblick auf dessen möglichen Einsatz zur Überwachung der Heparinbehandlung im zweiten Teil dieser Dissertation.

Es erfolgten Messungen mit dem Analyseautomaten ROTEM® delta mit Blutproben von klinisch gesunden, nüchternen und adulten Katzen nach Aktivierung mit Thromboplastin (Ex-tem®), mit einem Kontaktaktivator (In-tem®), mit Kaolin sowie unaktiviert. Um die Präzision zu überprüfen, erfolgten Vierfachmessungen mit dem Blut von zwei Katzen. Die Referenzwerte wurden basierend auf Blutproben von 55 Tieren erstellt, die vier verschiedenen Altersgruppen zugeordnet wurden (1 [6–12 Monate (Mon)]: n=8; 2 [>12–48 Mon]: n=18; 3 [>48–96 Mon]: n=14; 4 [>96 Mon]: n=15), wobei sich auch innerhalb der einzelnen Gruppen eine inhomogene Geschlechterverteilung zeigte.

Insgesamt zeigte das Gerät ROTEM® delta in der vorliegenden Studie eine gute Präzision, wobei die Variationskoeffizienten der meisten Parameter < 10 % waren. Eine Ausnahme bildete die maximale Lyse (ML) nach Aktivierung mit Ex-tem® (28 %) sowie ohne Aktivierung (23 %). Die Referenzwerte (errechnet basierend auf 2,5 %- und 97,5 %-Quantil) aller Parameter ROTEM® delta zeigten große interindividuelle Schwankungen (z. B. für Ex-tem®: Gerinnungszeit [CT] 44,0–98,7 s, Gerinnselbildungszeit [CFT] 34,0–92,7 s, maximale Gerinnselfestigkeit [MCF] 53,1–77,7 mm), wobei nach Aktivierung mit Ex-tem® die kürzeste CT und die höchste ML gemessen wurden. Der statistische Vergleich zwischen den einzelnen Altersgruppen zeigte nur sporadische Unterschiede (u. a. In-tem®: ML; Kaolin und ohne Aktivierung: CT; ohne Aktivierung: CFT). Diese Ergebnisse ergaben, dass die Katzen der Altersgruppe 1 im Vergleich zu den älteren Tieren kürzere Gerinnungszeiten hatten und die Katzen der Altersgruppe 2 im Vergleich zu den anderen Altersgruppen eine kleinere maximale Lyse aufwiesen. Die heterogene Verteilung der Geschlechter in den verschiedenen Altersgruppen in dieser Studie könnte die statistische Analyse des Alterseinflusses beeinflusst haben, jedoch zeigte die graphische Darstellung keinen relevanten systematischen Einfluss des Geschlechts auf. Außerdem dürfte die heterogene Zusammensetzung der Tiere zur teilweise großen physiologischen Schwankungsbreite beigetragen haben.

Ziel des zweiten Teils dieser Arbeit war es, die Pharmakodynamik verschiedener Dosierungsschemata von unfraktioniertem Heparin (UFH) bei gesunden Katzen zu überprüfen, um eine zuverlässige Grundlage für Dosierungsempfehlungen beim Katzenpatienten zu schaffen. Die Grundlage für die errechneten Dosierungsprotokolle lieferte eine vorangegangene Studie, in der pharmakokinetische Daten nach einmaliger subkutaner (s.c.) Injektion von unterschiedlichen Dosierungen von UFH bei der Katze erarbeitet wurden. Neben der chromogenen Anti-FXa-Aktivität wurde in der vorliegenden Arbeit u. A. der Einfluss auf verschiedene Gerinnungstests und auf die Thromboelastometrie erforscht. Um die Dosierungsschemata zu überprüfen, erhielten drei verschiedene Gruppen von klinisch gesunden, nüchternen und adulten Katzen viermal täglich im Abstand von 6 Stunden UFH s.c. über vier Tage.

Eine Gruppe erhielt eine Dosierung von 250 Internationale Einheiten (I.E.)/kg Körpergewicht (Gruppe A; n = 2), eine zweite Gruppe eine Dosierung von 200 I.E./kg Körpergewicht (Gruppe B; n = 4) und eine dritte Gruppe eine Dosierung von 150 I.E./kg Körpergewicht (Gruppe C; n = 6). Die Blutentnahmen für die späteren Laboruntersuchungen erfolgten an Tag 1, 2 und 4 jeweils unmittelbar vor sowie zwei Stunden nach der ersten und zweiten Heparininjektion. Die Gruppen A und B wurden nicht komplettiert und nach zwei bzw. vier Tieren abgebrochen, da es in diesen beiden Gruppen bei jeweils einer Katze zu erheblichen Blutungskomplikationen kam, in deren Folge die betroffene Katze der Gruppe A im Schock und die der Gruppe B bedauerlicherweise tot (durch akutes Herz-Kreislaufversagen im Rahmen eines hypovolämischen Schockgeschehens, das sich in Folge einer akuten Blutung aus der Leber entwickelte) aufgefunden wurde. Im Verlauf des Versuchs erreichte die betroffene Katze der Gruppe A eine maximale Anti-FXa-Aktivität von 1,0 I.E./ml mit einer maximalen aPTT-Ratio von 11,1 und das betroffenen Tier der Gruppe B eine maximale Anti-FXa-Aktivität von 1,2 I.E./ml mit einer maximalen aPTT-Ratio von 6,39.

Insgesamt zeigten die Ergebnisse des zweiten Teils der vorliegenden Arbeit, dass der Heparinwirkspiegel bei Katzen einer erheblichen interindividuellen Variation unterliegt. Zum Beispiel variierten zum Zeitpunkt zwei Stunden nach der zweiten Heparininjektion die Anti-FXa-Spiegel zwischen 0,44 und 0,90 I.E./ml. Die Median-Werte der Gruppe B schwankten zum Peak-Zeitpunkt zwischen 0,50 und 0,68 I.E./ml und die der Gruppe C zwischen 0,16 und 0,33 I.E./ml.

Bei der Messung mit C.K. Prest variierten die Medianwerte der aPTT-Ratios zu den Peak-Zeitpunkten zwischen 2,06 und 3,16 in Gruppe B und zwischen 1,32 und 1,81 in der Gruppe C, während die Messung mit dem zweiten aPTT Reagens SynthaFax zu geringgradig höheren Werten führte. Die CT-Ratios zeigten, dass die ROTEM-Analysen im Vergleich zur aPTT eine höhere Heparinsensitivität aufweisen, jedoch weniger sensitiv sind als die TZ. Die Korrelationsberechnungen ergaben eine hohe Korrelation sowohl zwischen Anti-FXa-Aktivität und aPTT-Ratio (SpaermanrS = 0,851; gemessen mit C.K. Prest) als auch zwischen Anti-FXa-Aktivität und CT-Ratio (rS = 0,863; nach Aktivierung mit Kaolin).

Aus den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit kann geschlussfolgert werden, dass das Dosierungsschema der Gruppe B (4 x täglich 200 I.E./kg) als Orientierung für die Behandlung einer bestehenden Thrombose bei Katzen verwendet werden kann, allerdings erfordert es auf Grund der großen inter-individuellen Variation und auch unter Berücksichtigung der bei einem Tier aufgetretenen letalen Blutung ein engmaschiges Monitoring und eventuelle Dosisadjustierungen. Zum Monitoring der Heparinbehandlung bei der Katze erscheinen neben der Anti-FXa-Aktivität auch die APTT und die CT der mit Kaolin aktivierten ROTEM-Analyse geeignet. Das Behandlungsregime der Gruppe C (4 x täglich 150 I.E./kg) eignet sich nach den Ergebnissen der vorliegenden Studie eher für eine Low Dose-Prophylaxe, da der überwiegende Teil der Messergebnisse im Bereich des für den Menschen empfohlenen Zielbereiches der Low dose-Thrombose-Prophylaxe lag.

abstract (englisch)

In the first part of this study the precision of thrombelastometry using the ROTEM® delta analyser for measurements of feline citrated blood was assessed. In addition, reference intervals were established for cats with this device and a possible influence of age was investigated. This was also performed with regard to its potential use for monitoring of heparin treatment in the second part of this dissertation.

Analyses with the ROTEM® delta analyser were performed with blood samples of clinically healthy, fasting adult cats after activation with thromboplastin (Ex-tem®), with a contact activator (In-tem®) and with kaolin as well as without activation. Intra-assay-variability was evaluated based on four fold-measurements of blood samples of two cats. Reference intervals were established based on blood samples of
55 animals of different sexes which were assigned to four different age groups
(1 [6–12 months]: n=8; 2 [>12–48 months]: n=18; 3 [>48–96 months]: n=14; 4 [>96 months]: n=15), whereby heterogeneous distribution of gender was observed between individual groups.

Overall the ROTEM® delta analyser showed good precision in the present study with coefficients of variation of most of the parameters being less than 10 %. An exception was the maximum lysis (ML) after activation with Ex-tem® (28 %) and without activation (23 %). The reference values (calculated based on the 2.5 %- and 97.5 %-quantiles) of all parameters of the ROTEM® delta revealed an obvious inter-individual variation (e. g., when using Ex-tem®: coagulation time [CT] 44.0–98.7 s, clot formation time [CFT] 34.0–92.7 s, maximum clot firmness [MCF] 53.1–77.7 mm). Ex-tem® produced the shortest CTs and the highest ML. Statistical comparison between different age groups showed only sporadic differences (among others, In-tem®: ML; Kaolin and native: CT; without activation: CFT). These results reflected that cats of age group 1 showed shorter CTs when compared with older animals and that animals of age group 2 showed a shorter ML in comparison with other age groups. Heterogeneous distribution of gender in the different age groups in this study may have influenced the statistical analysis of the influence of age, but graphical illustration did not reveal a relevant systematic influence of gender. In addition, the heterogeneous composition of animals may have contributed to the partially wide physiological variation.

The aim of the second part of the present study was to examine the pharmacodynamics of various dosage regimes of unfractionated heparin (UFH) in healthy cats to provide a reliable basis for dosage recommendations for the feline patient. A previous study which developed pharmacokinetic data after a single subcutaneous (s.c.) injection of different doses of UFH in cats provided the basis for the calculated dose regimes. The present study examined, amongst other things, the influence on chromogenic anti-FXa activity, various coagulation tests, and thrombelastometry. To examine the dosing regimens of UFH, three different groups of clinically healthy fasting adult cats were treated four times daily at intervals of 6 hours on four consecutive days.

One group received a dosage of 250 international units (I.U.)/kg body weight (group A, n = 2), a second group received a dosage of 200 I.U./kg body weight (group B, n = 4), and a third group a dose of 150 I.U./kg of body weight (group C, n = 6). Blood samples for the subsequent laboratory tests were taken on days 1, 2 and 4 in each case immediately before and two hours after the first and second heparin administration.

Groups A and B were not completed and cancelled after two and four animals, because in each of these two groups one of the cats developed major bleeding complications leading to a shock in the cat of group A and unfortunately to death in the cat of group B (necropsy revealed that death was caused by acute cardiovascular failure in the context of hypovolaemic shock as a consequence of acute blood loss from the liver). During the experimental method the affected cat of group A reached a maximum anti-Xa activity of 1.0 I.U./ml with a peak aPTT ratio of 11.1 and the affected animal of group B a maximum anti-Xa activity of 1.2 I.U./ml with a maximal aPTT ratio of 6.39.

Overall the results of the second part of this study showed a remarkable interindividual variation of the anti-Xa-activity. For example, two hours after the second heparin injection anti-Xa-activity of group B varied between 0.44 and 0.90 I.U./ml. Median values of group B varied between peak levels of 0.50 and 0.68 I.U./ml and the peak levels of group C between 0.16 and 0.33 I.U./ml.

Median aPTT-ratio when measured with C.K. Prest varied at peak times between 2.06 and 3.16 in group B and between 1.32 and 1.81 in group C. Slightly higher values were calculated for measurements using the second aPTT reagent SynthaFax. CT ratio values showed that ROTEM analyses were more sensitive than aPTT but less sensitive than the TT. Correlation analysis showed a high correlation between both anti-Xa activity and aPTT ratio (Spearman rank correlation coefficient, rs = 0.851, as measured by CK Prest ®) as well as between anti-Xa activity and CT ratio (rs = 0.863, after activation with kaolin).

It can be concluded that the dosage regimen of group B (200 I.U./kg qid) may be used as a guideline for thrombosis treatment in cats, but inter-individual variation and also the lethal bleeding in one of the cats requires a careful monitoring and dosage adjustment. Apard from anti-Xa-activity aPTT and CT of the koaolin-activated

ROTEM analyses seem to be suitable methods for monitoring of heparin treatment in cats. Based on the results of the present study, the dosage regimen of group C (150 I.U./kg qid) is rather suited for a low dose prophylaxis than for treatment of an existing thrombosis, because the majority of the measurement results were in the human target range of low dose prophylaxis.

keywords

Heparin, Heparinmonitoring, Thromboelastometrie, heparin monitoring, thromboelastometry

kb

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