Kinetisch geschätzte glomeruläre Filtrationsrate (keGFR)

Klinischer Hintergrund

Bei akuter Nierenschädigung verändert sich das Serumkreatinin rasch, während konventionelle eGFR-Formeln (CKD-EPI, MDRD, Cockcroft-Gault) ein Steady State voraussetzen. Die Folge sind systematische Fehler: Steigt das Kreatinin, überschätzen die Standardformeln die tatsächliche GFR, in der Erholungsphase unterschätzen sie sie. Das ist für die Arzneimitteldosierung unmittelbar relevant, da eine Überschätzung zu Toxizität und eine Unterschätzung zu subtherapeutischen Spiegeln führen kann, besonders bei Antibiotika mit enger therapeutischer Breite wie Vancomycin.

Die kinetisch geschätzte glomeruläre Filtrationsrate (keGFR) wurde zur Lösung dieses Problems entwickelt. Die Formel nutzt zwei aufeinanderfolgende Kreatininwerte und deren Zeitabstand, um die während der Veränderung tatsächlich vorliegende Clearance zu berechnen, statt auf das Eintreten eines Steady State zu warten.

Berechnung der keGFR

Die Formel beruht auf den Prinzipien der Kreatininbilanz: Im Steady State entspricht die Produktion der Elimination, und die eliminierte Menge pro Zeiteinheit ergibt die Clearance. Ist das Kreatinin nicht stabil, lässt sich die Clearance daraus ableiten, wie viel Kreatinin über ein bekanntes Zeitintervall akkumuliert oder verschwindet, sofern Produktionsrate und Verteilungsvolumen bekannt sind.

$$\text{keGFR} = \frac{S_{cr,\text{bas}} \times \text{eGFR}$${\text{bas}}}{\overline{S}{cr}} \times \left[1 - \frac{24 \times (S_{cr,2} - S_{cr,1})}{\Delta t \times \text{max},\Delta S_{cr}/\text{Tag}}\right]

Dabei ist $S_{cr,\text{bas}}$ das Ausgangs-Serumkreatinin (Steady State), $\text{eGFR}${\text{bas}}eGFRbas​ die Ausgangs-eGFR (Steady State), $\overline{S}${cr} der Mittelwert des ersten und zweiten Serumkreatinins, $S_{cr,2} - S_{cr,1}$ die Differenz zwischen den beiden Kreatininwerten, $\Delta t$ die Zeit zwischen den beiden Kreatininwerten in Stunden und max $\Delta S_{cr}$/Tag der maximale Kreatininanstieg pro Tag, wenn die GFR null wäre (häufig mit 1,5 mg/dL/Tag angesetzt).

Die letzte Variable bildet die anurische Kreatininproduktion ab und wirkt als physiologische Obergrenze: Sie gibt an, wie schnell das Kreatinin ansteigen würde, wenn die Nieren die Filtration vollständig einstellten. Der Wert hängt von Muskelmasse und Katabolismus ab, doch 1,5 mg/dL/Tag ist der etablierte Standardwert für Erwachsene [1].

Die Formel wurde aus ersten Prinzipien der Kreatininbilanz abgeleitet und nicht aus einer empirischen Kohorte. Chen publizierte sie 2013 im Journal of the American Society of Nephrology und demonstrierte ihre Eigenschaften anhand von Szenarioanalysen verschiedener AKI-Muster und der Nierenerholung [1]. Da die Herleitung theoretisch ist, beruht die gesamte Validierung auf externen Studien.

Interpretation in der Praxis

Die keGFR wird wie eine gewöhnliche GFR-Schätzung in mL/min/1,73 m² interpretiert, mit einem wichtigen Unterschied: Der Wert gilt für das konkrete Zeitintervall zwischen den beiden Proben und nicht als generelles Niveau. Ein steigendes Kreatinin drückt die keGFR unter das, was die Steady-State-eGFR zeigen würde; ein fallendes Kreatinin hebt sie an. Das ist der Kern der Formel und kein Fehler, sondern Ausdruck davon, dass die Nierenfunktion tatsächlich schlechter (oder besser) ist, als ein Einzelwert des Kreatinins nahelegt.

Klinisch wird die keGFR vor allem für zwei Entscheidungen genutzt:

In einer prospektiven Beobachtungsstudie an 107 AKI-Patientinnen und -Patienten einer internistischen Intensivstation war bei 65 % eine Dosisänderung für mindestens ein Arzneimittel erforderlich, wenn statt CKD-EPI die keGFR verwendet wurde. Vancomycin war am häufigsten betroffen (36 %), gefolgt von Aciclovir (23 %) und Meropenem (23 %) [3]. In einer größeren Sekundäranalyse von 946 ARDS-Patientinnen und -Patienten der FACTT-Studie führte die keGFR bei 23 % aller Personen und bei 34 bis 38 % derjenigen mit AKI zu einem Wechsel der Dosierungskategorie [2].

Validierung und Testgüte

Die einzige prospektive Multizenterstudie, die die keGFR mit der gemessenen GFR (Tc-DTPA) verglich, schloss 119 AKI-Patientinnen und -Patienten ein, davon 63 % aus der Intensivmedizin und 71 % mit AKI im Stadium 1. Die keGFR korrelierte mäßig mit der gemessenen GFR (r = 0,68), vergleichbar mit der Jelliffe-Gleichung (r = 0,73). Beide Gleichungen unterschätzten die gemessene GFR systematisch, und die Bland-Altman-Grenzen waren mit über 40 mL/min/1,73 m² weit, was auf eine geringe Präzision auf Individualebene hinweist. Die keGFR schnitt bei Personen mit chronischer Nierenerkrankung und bei älteren Personen besser ab [4].

In einer retrospektiven Analyse der AmsterdamUMCdb mit 2 492 septischen Intensivpatientinnen und -patienten wurde die keGFR als Instrument der frühen AKI-Diagnostik gegen die KDIGO-Kriterien als Referenz geprüft. Die keGFR in Kombination mit der Urinausscheidung erreichte eine Sensitivität von 93 %, eine Spezifität von 73 % und eine Treffsicherheit von 86 % (Kappa = 0,77). Die keGFR erkannte eine AKI im Stadium 1 im Median 13 Stunden früher als KDIGO und die Stadien 2 und 3 etwa 5 bis 8 Stunden früher [5].

Insgesamt zeigen die Studien, dass die keGFR eine angemessene Diskrimination zur Erkennung einer AKI und zur Beeinflussung von Dosierungsentscheidungen besitzt, dass die Präzision für die exakte GFR-Schätzung auf Individualebene aber begrenzt ist. Das ist nicht spezifisch für die keGFR: In einer Studie von Bragadottir et al. hatten auch MDRD, CKD-EPI und Cockcroft-Gault in der frühen AKI eine Fehlerspanne von etwa 68 % gegenüber der gemessenen GFR [2].

Limitationen

Die Formel setzt voraus, dass Ausgangs-eGFR und Ausgangs-Serumkreatinin bekannt sind und ein echtes Steady State abbilden. Fehlt ein verlässlicher Ausgangswert, was bei akuter Erkrankung häufig der Fall ist, wird die Schätzung unsicher. Eine plausible Schätzung des Ausgangs-Serumkreatinins lässt sich dann mit der KDIGO-Rückrechnung aus früheren Werten vornehmen, was aber zusätzliche Unsicherheit einführt.

Der maximale Kreatininanstieg pro Tag (Standard 1,5 mg/dL/Tag) ist ein Durchschnittswert, der nicht für alle passt. Bei hoher Muskelmasse, Rhabdomyolyse oder gesteigertem Katabolismus kann die Produktionsrate höher sein, bei niedriger Muskelmasse, hohem Alter oder Lebererkrankung niedriger. Weicht der tatsächliche Wert von 1,5 ab, wird die keGFR systematisch falsch, wobei die Richtung des Fehlers davon abhängt, ob das Kreatinin steigt oder fällt.

Die keGFR gilt nicht für dialysepflichtige oder anurische Personen, da die Formel dann keine sinnvolle Information liefert. Sie ist auch nicht für Kinder, Schwangere oder Personen mit extrem kleiner oder großer Körperoberfläche validiert. Bei großen Flüssigkeitsverschiebungen, die in der Intensivmedizin häufig sind, wird das Serumkreatinin durch Hämodilution und Hämokonzentration beeinflusst, und die keGFR kann dann irreführende Werte liefern, wenn die Flüssigkeitsbilanz nicht berücksichtigt wird [2].

Schließlich ist die keGFR eine Schätzung der mittleren GFR über das gewählte Zeitintervall und keine Momentaufnahme. Ändert sich die Nierenfunktion innerhalb des Intervalls rasch, kann die Schätzung der Realität hinterherhinken.

Quellen

1. Chen S. Retooling the creatinine clearance equation to estimate kinetic GFR when the plasma creatinine is changing acutely. J Am Soc Nephrol 2013;24(6):877–88. PMID: 23704286
2. Kwong YD, Chen S, Bouajram R et al. The value of kinetic glomerular filtration rate estimation on medication dosing in acute kidney injury. PLoS One 2019;14(11):e0225601. PMID: 31770424
3. Dinakar D, Chandan G, Sreedhara R et al. Kinetic estimated glomerular filtration rate and drug dosing in critically ill patients with acute kidney injury: a prospective observational study. Sci Prog 2025;108(1):478817. PMID: 39885773
4. Pelletier K, Lafrance JP, Roy L et al. Estimating glomerular filtration rate in patients with acute kidney injury: a prospective multicenter study of diagnostic accuracy. Nephrol Dial Transplant 2020;35(11):1886–93. PMID: 33151336
5. Lijović L, Pelajić S, Hawchar F et al. Diagnosing acute kidney injury ahead of time in critically ill septic patients using kinetic estimated glomerular filtration rate. J Crit Care 2023;75:154276. PMID: 36774818