Fraktionelle Harnstoffausscheidung (FEUrea)

Klinischer Hintergrund

Beim akuten Nierenversagen ist der erste diagnostische Schritt die Abgrenzung eines prärenalen (funktionellen, potenziell reversiblen) von einem intrinsischen (strukturellen, tubulären) Nierenversagens. Das traditionelle Verfahren, die fraktionelle Natriumausscheidung (FENa), beruht darauf, dass die Natriumrückresorption bei prärenaler Hypoperfusion zunimmt. Schleifen- und Thiaziddiuretika steigern die Natriumausscheidung jedoch unabhängig vom zugrunde liegenden Mechanismus und machen die FENa damit ungültig. Die FEUrea schließt genau diese Lücke: Harnstoff wird überwiegend im proximalen Tubulus durch passive, von Vasopressin und dem Renin-Angiotensin-Aldosteron-System gesteuerte Kräfte rückresorbiert und wird daher von weiter distal wirkenden Diuretika deutlich weniger beeinflusst [1]. Die Entscheidung, der das Instrument dient, ist, ob eine Volumenexpansion erfolgen soll (prärenal) oder ob sich die Abklärung auf eine intrinsische Nierenschädigung und deren Ursachen richten muss.

Berechnung der fraktionellen Harnstoffausscheidung (FEUrea)

$$\text{FEUrea} = \frac{U_{\text{Harnstoff}} \times S_{\text{Kreatinin}}}{S_{\text{Harnstoff}} \times U_{\text{Kreatinin}}} \times 100,$$

Dabei ist $U_{\text{Harnstoff}}$ der Harnstoffstickstoff im Urin, $S_{\text{Harnstoff}}$ der Harnstoffstickstoff im Serum (BUN), $S_{\text{Kreatinin}}$ das Serumkreatinin und $U_{\text{Kreatinin}}$ das Urinkreatinin. Die Einheiten heben sich gegenseitig auf, sodass für jedes Paar beliebige, jeweils konsistente Einheiten verwendet werden können.

Die Ableitungskohorte bestand aus 102 Episoden eines akuten Nierenversagens an einem einzigen US-amerikanischen Universitätsklinikum [1]. Die Patientinnen und Patienten wurden in drei Gruppen eingeteilt: prärenale Azotämie ohne Diuretika ($n = 50$), prärenale Azotämie unter laufender Diuretikatherapie ($n = 27$) und akute Tubulusnekrose (ATN) ($n = 25$). Modelliert wurde die klinische Differenzialdiagnose prärenale Azotämie versus ATN. Die Schwelle $\leq 35,$ wurde als Trennlinie zwischen prärenalem und intrinsischem Nierenversagen etabliert.

Interpretation in der Praxis

Ein niedriger Wert bestätigt eine prärenale Azotämie und rechtfertigt eine konsequente Volumentherapie. Ein hoher Wert verlagert den Fokus auf eine strukturelle Schädigung und deren Ursachen. Bei Personen unter Diuretika, bei denen die FENa unabhängig vom Mechanismus erhöht ist, kann eine FEUrea $\leq 35,$ eine prärenale Genese bestätigen, wenn die FENa nicht mehr interpretierbar ist [1].

Validierung und Testgüte

In der Ableitungskohorte war die FEUrea bei prärenalen Fällen mit und ohne Diuretika weitgehend identisch (27,9 beziehungsweise 24,5 Prozentpunkte) und deutlich niedriger als bei ATN (58,6 Prozentpunkte, $p < 0{,}0001$) [1]. Von den Personen mit prärenaler Azotämie und Diuretika hatten 89 Prozent eine FEUrea unter 35 Prozent, gegenüber nur 48 Prozent mit einer FENa unter 1 Prozent, was das Hauptargument der Studie für die FEUrea bei Diuretikatherapie war.

Eine systematische Übersichtsarbeit mit Metaanalyse aus dem Jahr 2024, die 11 Studien mit insgesamt 1108 stationären Personen einschloss, fand für die FEUrea bei der Schwelle von 35 Prozent jedoch nur eine mäßige Leistung: gepoolte Sensitivität 66 Prozent (95-Prozent-KI 49–79) und Spezifität 75 Prozent (95-Prozent-KI 60–85) für die Abgrenzung einer intrinsischen von einer prärenalen AKI [2]. In der Untergruppe der Personen unter Diuretika hatte die FEUrea eine niedrigere Sensitivität, aber eine höhere Spezifität als die FENa (Sensitivität 52 beziehungsweise 92 Prozent; Spezifität 82 beziehungsweise 44 Prozent) [2]. Das bedeutet, dass die FEUrea unter Diuretika weniger falsch positive Ergebnisse liefert (prärenale Fälle, die fälschlich als ATN eingestuft werden), dafür aber mehr falsch negative (übersehene ATN).

Bei Personen mit dekompensierter Zirrhose waren die Ergebnisse widersprüchlich. Patidar et al. untersuchten 50 Personen in einer Ableitungs- und 50 in einer Validierungskohorte, alle mit Zirrhose und Aszites [3]. Die AUC der FEUrea betrug in der Ableitungskohorte 0,96 (Cut-off 33,4 Prozent, Sensitivität 85 Prozent, Spezifität 100 Prozent) für ATN gegenüber Nicht-ATN, und die Leistung blieb in der Validierungskohorte erhalten (Sensitivität 93 Prozent, Spezifität 97 Prozent) [3]. Gowda et al. konnten dies dagegen in einer prospektiven Studie mit 200 Personen in der Ableitungs- und 50 in der Validierungskohorte nicht reproduzieren: Die AUC der FEUrea betrug nur 0,603 (Cut-off 34,7 Prozent, Sensitivität 70 Prozent, Spezifität 58 Prozent) für ATN gegenüber Nicht-ATN, und die FEUrea konnte das hepatorenale Syndrom nicht von anderen Phänotypen abgrenzen (AUC 0,604) [4].

Limitationen

Die FEUrea gilt für die Abgrenzung prärenaler von intrinsischer AKI in der allgemeinen, nicht zirrhotischen Praxis. Bei Zirrhose ist die Evidenz widersprüchlich: Zwei Studien mit ähnlichem Design ergaben AUC-Werte von 0,96 bis 0,60, weshalb die FEUrea in dieser Population nicht eindeutig empfohlen werden kann [3, 4]. Bei Zirrhose kommt zudem das hepatorenale Syndrom als eigener Phänotyp hinzu, und die FEUrea hat sich als nicht zuverlässig erwiesen, dieses von einer prärenalen Azotämie abzugrenzen [4].

Die gepoolte Leistung in der Metaanalyse war deutlich schlechter als in der ursprünglichen Ableitungskohorte, was sich teilweise durch die Heterogenität der Studien und kleine Patientengruppen erklärt, aber auch dadurch, dass die klinische Diagnose prärenal versus ATN selbst unsicher ist und keinen unabhängigen Goldstandard hat [2]. Eine Sepsis kann den Harnstoffumsatz und damit die FEUrea unabhängig vom Mechanismus beeinflussen, weshalb bei septischen Personen Vorsicht empfohlen wird.

Ein häufiger Fehler ist, die FEUrea als absolutes Maß statt als Stütze der Differenzialdiagnose zu interpretieren. Ein Wert knapp unter oder knapp über 35 Prozent sollte die Entscheidung nicht allein bestimmen; klinisches Gesamtbild, Urinsediment, Ansprechen auf die Volumenexpansion und die Abklärung nephrotoxischer Faktoren müssen einfließen. Die FEUrea ist zudem nicht dynamisch: Bei verändertem klinischem Bild oder nach Therapiebeginn sollte der Wert nicht rückwirkend interpretiert werden.

Quellen

1. Carvounis CP, Nisar S, Guro-Razuman S. Significance of the fractional excretion of urea in the differential diagnosis of acute renal failure. Kidney Int. 2002;62(6):2223–9. PMID: 12427149
2. Abdelhafez MO, Alhroob AA, Abu Hawilla MO et al. Utility of fractional excretion of urea in acute kidney injury with comparison to fractional excretion of sodium: A systematic review and meta-analysis. Am J Med Sci. 2024;368(3):224–234. PMID: 38768779
3. Patidar KR, Kang L, Bajaj JS et al. Fractional excretion of urea: A simple tool for the differential diagnosis of acute kidney injury in cirrhosis. Hepatology. 2018;68(1):316–25. PMID: 29315697
4. Gowda YHS, Jagtap N, Karyampudi A et al. Fractional excretion of sodium and urea in differentiating acute kidney injury phenotypes in decompensated cirrhosis. J Clin Exp Hepatol. 2022;12(3):899–907. PMID: 35677524