Gerinnungsmanagement & Monitoring – Insiders by Ethypharm

Wie wichtig ist das Monitoring von Antikoagulanzien und welches Monitoring ist dabei für welche Substanz am adäquatesten? Privatdozentin Dr. Mirjam Bachler, Wissenschaftlerin in medizinischer Forschung und Lehre bei der Tirol Kliniken GmbH in Innsbruck, thematisiert die aktuellen Fragestellungen. Bei ihren Ausführungen legt sie besonderen Fokus auf die Aussagekraft der verschiedenen Tests.

Bei kritisch kranken Patienten liegen oft komplexe Hämostasestörungen (z.B. Komorbiditäten in den für die Hämostase wichtigen Organsystemen → Leber, Niere, Knochenmark) vor, bei denen die Aussagekraft der Routine-Parameter (aPTT, ACT) eingeschränkt ist. Mit der Rotationsthrombelastographie (ROTEM^®) steht eine bettseitig (point-of-care) einsetzbare Methode zur Bestimmung des Gerinnungsstatus von Patienten mit oder ohne medikamentöse Antikoagulation zur Verfügung. Bei dieser Methode wird die plasmatische Gerinnung, Thrombozytenfunktion und Fibrinolyse viskoelastisch erfasst und liefert einen funktionellen Gesamteindruck der Blutgerinnung. Eine Blutprobe (Citratblut) wird hierbei mit oder ohne Aktivator in das Messsystem eingebracht und die Gerinnselbildung kontinuierlich aufgezeichnet. Das Citratblut wird mit Kalziumchlorid rekalzifiziert und mit verschiedenen Testsubstanzen aktiviert. Neben dem Einfluss von Antikoagulanzien werden auch Gerinnungsstörungen (Hämophilie, Thrombozytopenie und fibrinolytische Aktivitäten) im Thrombelastogramm sichtbar. Die Methode liefert Aussagen zum Start der Gerinnung (coagulation time; CT), zur Kinetik der Gerinnung (clot formation time; CFT), zur maximalen Gerinnselfestigkeit (maximale Amplitude; MA) und zur Fibrinolyse (maximale Lyse; ML) (s. Abb. 1).[1]

Für eine direkte Bestimmung von Argatroban publizierten Schaden et al. (2013) [2] eine modifizierte Methode, bei der die Aktivierung von Prothrombin zu Thrombin mit Ecarin erfolgte (ECATEM).

Methode: Eine Verdünnungsreihe für Argatroban wurde mit Kochsalzlösung hergestellt und mit 300 μl Citratblut bei Raumtemperatur über 15 min inkubiert. Die Proben wurden mit Ecarin aktiviert (50 μl Ecarin ≙ 0,5 Einheiten gemischt mit 20 μl Kalziumchlorid ≙ 0,2 mol/l) und per ROTEM^® bestimmt. Ecarin (Pentapharm, Basel) ist ein gereinigtes und lyophylisiertes Enzym aus dem Gift der gemeinen Sandrasselotter (Echis carinatus) zur spezifischen Aktivierung von Prothrombin zu Thrombin. [2]

Beiderlinden et al. (2018) [3] verglichen aPTT, TT mit INTEM CT¹ und EXTEM CT² für Argatroban und Lepirudin und fanden, dass die Rotationsthrombelastographie und die TT gut mit den Plasmaspiegeln der direkten Thrombininhibitoren korrelieren. Um mit Argatroban eine aPTT-Verlängerung um das 1,5 bis 2,0-Fache zu erzielen, waren bei kritisch kranken Patienten mittlere Plasmakonzentrationen von 0,01 bis 1,2 μg/ml erforderlich.

¹ INTEM CT (Kontaktaktivierung) erfasst hauptsächlich den intrinsischen Weg der Gerinnung (wie aPTT und ACT)
² EXTEM CT (Aktivator Tissue factor) erfasst im Wesentlichen den extrinsischen Weg

Rössig et al. (2011) [1] verwendeten die ACT (ACT Plus^®; Medtronic GmbH, Düsseldorf) als Parameter zur Bestimmung der Antikoagulation mit Argatroban im Vergleich zu UFH. Um zu untersuchen, ob sich der mit der ACT gefundene dosisabhängige Effekt von Argatroban auch mit anderen Koagulationstests nachweisen lässt, wurden außerdem die aPTT und die ECA-T bestimmt. Auch bei aPTT und ECA-T konnte eine dosisabhängige Beziehung zwischen Effekt und Dosis von Argatroban gezeigt werden (s. Abb.). [1]

Nach Beendigung der Antikoagulation waren in den Argatroban-Gruppen nach 2 Stunden die Ausgangswerte fast wieder erreicht. Die aPTT-Werte in der Heparin-Gruppe waren nach 2 Stunden noch deutlich erhöht. Der pharmakodynamische Effekt von Heparin lässt sich aufgrund der fehlenden Interaktion zwischen Heparin und Meizothombin mit Hilfe der ECA-T nicht bestimmen. [1]

Der chromogene Ecarin-Test ist eine Variante des Tests für die Ecarin-Gerinnungszeit (ECT), bei dem Prothrombin durch Zugabe des Schlangengifts Ecarin zu Meizothrombin gespalten wird. Dieses Intermediärprodukt wird im Folgeschritt durch weitere proteolytische Spaltung in Thrombin überführt. Das Meizothrombin weist selbst keine relevante Gerinnungsaktivität auf.

Die Ecarin-Gerinnungszeit (ecarin clotting time; ECT) und der chromogene Ecarin-Test (ecarin chromogenic assay; ECA-T) sind für eine quantitative Bestimmung von direkten Thrombininhibitoren im Plasma ebenfalls geeignet. [1] [2]

Argatroban weist wie auch andere direkte Thrombininhibitoren eine höhere Affinität zu Meizothrombin als zu Thrombin auf und fängt somit das Intermediärprodukt ab, wodurch proportional zur Plasmakonzentration von Argatroban weniger Thrombin gebildet wird. Dadurch verlängert sich die Zeit bis zur Fibrinbildung (ECT).

Beim chromogenen Test setzt das entstehende, nicht von Argatroban gebundene Meizothrombin aus dem chromogenen Substrat p-Nitroanilin (Chromophor) frei, welches photometrisch gemessen werden kann. Argatroban hemmt die Spaltung konzentrationsabhängig. Die Argatroban-Konzentration verhält sich proportional zur Reaktionszeit (Zeit bis eine definierte Absorption erreicht ist). Die ECA-T ist bis zu einer Argatroban-Konzentration von 2,0 μg/ml linear [1].

Anders als die aPTT ist der ECA gänzlich unabhängig von der Plasmakonzentration der Gerinnungsfaktoren oder -inhibitoren. Außerdem wird der Test durch die Anwesenheit von Lupus-Antikoagulanz nicht beeinflusst und ist unempfindlich gegenüber der Anwesenheit von Heparin, LMWH, Danaparoid, Fondaparinux und anderen direkten Faktor Xa-Hemmern. Durch die hohe Spezifizität dieses Tests ist die genaue Dosierung der DTIs bei der Umstellung auf andere Antikoagulanzien und insbesondere die Steuerung der Behandlung von Hochrisikopatienten möglich.

Wenn die ECA-T für das Monitoring einer Argatroban-Antikoagulation herangezogen werden soll, ist eine Kalibrierung des Tests mit einer Argatroban-Verdünnungsreihe vorzunehmen, anhand derer die Plasmakonzentration der Patientenprobe bestimmt werden kann.

Bei unklar verlängerter aPTT unter Argatroban sollte das Monitoring der Argatroban-Antikoagulation mit einem Labortest erhoben werden, der ausschließlich auf der Thrombinaktivität beruht und alle anderen Einflussfaktoren der Gerinnungskaskade ausblendet. Diese Bedingungen erfüllt u.a. die Bestimmung der Thrombinzeit (TT). Bei der Bestimmung der Thrombinzeit reduziert Argatroban als direkter Thrombininhibitor proportional zu seiner Plasmakonzentration die Konzentration des Startreagens (Thrombin). Dadurch verlängert sich entsprechend die Zeit bis zur Gerinnselbildung. [1]

Die TT hat eine höhere Sensitivität als die globalen Gerinnungstests. Durch Zugabe einer definierten Menge Thrombin zum Citratplasma des Patienten bildet sich aus Fibrinogen Fibrin. Da die plasmaeigene Thrombinbildung entfällt, entfällt auch der Einfluss aller zur Thrombinbildung erforderlichen Faktoren [1]. Als Messgröße wird die Zeit bis zu einer messbaren Fibrinbildung gemessen. Wie die aPTT ist auch die Thrombinzeit nicht standardisiert und die Befunde sind laborspezifisch anhand einer Verdünnungsreihe mit Argatroban zu kalibrieren (s. Abb. 1).

Mit der gleichen Normalplasma-Argatroban-Verdünnungsreihe wird eine aPTT-Kurve erstellt. Nun lassen sich die beiden Laborparameter miteinander korrelieren. Aus der Patientenprobe kann über die Bestimmung der Thrombinzeit mittels Korrelation eine entsprechende aPTT auf der Normalplasmareihe abgelesen werden, die ausschließlich der Aktivität des Thrombininhibitors zuzuordnen ist (s. Abb 2).

Methode: Eine Argatroban-Verdünnungsreihe wird in Normalplasma hergestellt und in diesen Proben die TT und aPTT gemessen. So erhält man 2 unterschiedliche Kalibrationskurven. Misst man nun die TT in der Patientenprobe, kann man über das Lot von der Thrombinzeitkurve auf die korrigierte aPTT schließen. Der tatsächlich gemessene Wert aPTT-Wert in der Patientenprobe würde im gezeigten Beispiel weiter rechts liegen.

Die TT erfasst direkt die Konzentration der therapeutisch eingesetzten Antikoagulanzien mit direkter Hemmwirkung auf Thrombin (Argatroban, Desirudin, Dabigatran). Die TT wird durch direkte Thrombininhibitoren in Abhängigkeit von der Plasmakonzentration des Inhibitors verlängert. Der Test ist laborspezifisch mit einer Argatroban-Verdünnungsreihe (z.B. 0,1 bis 2,0 μg/ml in Citratplasma von Gesunden) zu kalibrieren. Die Antithrombinkonzentration hat keinen Einfluss auf die Thrombinzeit. Da bei Patienten, die mit Argatroban antikoaguliert werden, die TT stark verlängert sein kann oder die Gerinnselbildung nicht messbar ist, kann durch Verdünnung des Patientenplasmas mit Normalplasma (diluted thrombin time; dTT) eine Gerinnungskontrolle ermöglicht werden.

Die aPTT ist ein globaler Gerinnungstest, der den endogenen Weg der Gerinnungsaktivierung (intrinsisches System) erfasst (s. Abb. 1).

Bei diesem Test wird die Zeit in Sekunden bestimmt, die nach der Inkubation von Citratplasma mit einer oberflächenaktiven Substanz (Kaolin; Celit) und einem Phospholipid („partielles Thromboplastin“) vom Start der Reaktion durch Zugabe von Calcium bis zur Blutgerinnung vergeht. Zwischen der verabreichten Dosis von Argatroban, der Plasmakonzentration und seiner antikoagulatorischen Wirkung besteht eine gute lineare Korrelation, die zu höheren Plasmakonzentrationen abflacht.

Vor Beginn einer Therapie mit Argatroban ist die aPTT (Ausgangswert) zu bestimmen. Als Ziel-aPTT sollte das 1,5- bis 3,0-fache des Ausgangswerts angestrebt werden, jedoch nicht länger als 100 s. Nach kontinuierlicher intravenöser Gabe von Argatroban ist das „Steady state“ (Gleichgewichtszustand) etwa 1 – 3 h nach Infusionsbeginn erreicht. Deshalb sollte nach 2 h geprüft werden, ob die angestrebte aPTT erreicht wurde. Liegt die aPTT nach Gabe der Initialdosis nicht im gewünschten Zielbereich, so ist die Dosis entsprechend anzupassen (empfohlene Höchstdosis 10 μg/kg ✕ min). Ist der erreichte aPTT-Wert zu hoch, so ist die Infusion zu unterbrechen, bis die aPTT wieder im gewünschten Bereich liegt (normalerweise nach ca. 2 h). Anschließend sollte die Infusion mit der halben Infusionsgeschwindigkeit wieder gestartet werden. Nach dem Absetzen der Argatroban-Infusion klingt die Wirkung rasch ab. Nach 2 bis 3 h wird der Ausgangswert wieder erreicht. [2]

Bei der Therapiekontrolle ist zu beachten, dass der Test nicht standardisiert ist, und die Befunde deshalb immer laborspezifisch zu interpretieren sind. So wird für eine therapeutische Antikoagulation mit Argatroban eine relative Verlängerung um das 1,5- bis 3,0-fache des Ausgangswerts als Zielbereich angestrebt [2] (UFH in therapeutischer Dosis 1,5- bis 2,5-fache).

Wichtig: Für die Therapiekontrolle der Antikoagulation mit direkten Thrombininhibitoren sind die Zielwerte für aPTT mit den lokalen Reagenzien und Koagulometern festzulegen.

Verlängerte aPTT-Werte können durch verschiedene Einflussgrößen verursacht sein:

Verkürzte aPTT-Werte können bei verschiedenen klinischen Zuständen (Stress, Schwangerschaft, Operationen, Entzündungen, akute Stadien venöser Thromboembolien) als Folge einer deutlichen Erhöhung des Akutphaseproteins Faktor VIII und des Faktors V auftreten. Auch eine gesteigerte Thrombinbildung verkürzt die aPTT (z.B. bei einer beginnenden Verbrauchskoagulopathie). Auch eine technisch nicht einwandfreie Blutentnahme, Probentransportzeit und -temperatur können eine verkürzte aPTT zur Folge haben. Liefert die aPTT keine plausiblen Werte, so bietet sich zur Therapiekontrolle die Thrombinzeit (thrombin time; TT) oder die verdünnte Thrombinzeit (diluted thrombin time; dTT) als Alternative an.

Ein erhöhter Verbrauch von Faktor XII kann durch eine Sepsis und/oder extrakorporale Kreisläufe (wie z.B. CVVH; ECMO) hervorgerufen werden. Im physiologischen Gerinnungsprozess spielt der Faktor XII keine klinisch relevante Rolle. Es zeigte sich, dass bei Patienten mit reduziertem Faktor XII kein erhöhtes Blutungsrisiko besteht. Im Rahmen der laboranalytischen Bestimmung der aPTT jedoch spielt der Faktor XII eine wesentliche Rolle. Reduzierte Spiegel resultieren in einer nicht unerheblichen Verlängerung der aPTT, so dass ein antikoagulatorischer Status vorgetäuscht wird, der realiter nicht existiert. Falls dies unter einer antikoagulatorischen Therapie auftritt, welche mittels aPTT gesteuert wird, kann dies zu falschen Schlussfolgerungen mit Reduktion der Antikoagulantiendosis führen.

Antiphospholipid-Antikörper (APL-AK) sind eine heterogene Gruppe erworbener Autoantikörper, die sich gegen negativ geladene Phospholipid-Protein-Komplexe richten. Die wichtigsten APL-AK sind Lupusantikoagulantien (LA), Antikardiolipin-Antikörper (ACA) und β2-Glycoprotein-1-Antikörper (β2-GP1-AK). Diese führen zu einer Verlängerung der Gerinnungszeit bei allen phospholipidabhängigen Gerinnungstests. Dies trifft auf die aPTT zu.

Die antikoagulatorische Wirkung von Argatroban wird über eine spezifische monovalente und reversible Bindung an das aktive Zentrum des Thrombins vermittelt [1]. Die Wirksamkeit ist unabhängig von Cofaktoren und wird daher durch erniedrigte Antithrombin-Spiegel (AT) nicht abgeschwächt. Argatroban interagiert nicht mit Thrombozyten und bindet auch nicht in klinisch relevantem Ausmaß an Plasmaproteine oder Zelloberflächen.

Die spezifische und reversible Thrombinbindung und das pharmakokinetische Profil von Argatroban führen zu einer gut kalkulierbaren Dosis-Wirkungsbeziehung und damit zu einer guten Steuerbarkeit der antikoagulatorischen Therapie. Über einen Dosisbereich von 0 bis 40 μg/kg x min besteht zwischen Plasmakonzentration und Dosis eine lineare Beziehung (s. Abb.). [2]

Für die regelmäßige Überwachung (Monitoring) der Antikoagulation in üblichen Dosierungsbereichen wird die aktivierte partielle Thromboplastinzeit (aPTT) empfohlen [1]. Für hochdosierte Argatroban-Gaben (z.B. Antikoagulation bei PCI) ist die aktivierte Gerinnungszeit (ACT) als point-of-care-Test vorzuziehen, da für diesen Konzentrationsbereich die Dosis-Wirkungskurve der aPTT nicht mehr linear verläuft [1].

Bei kritisch kranken Patienten liegen oft komplexe Hämostasestörungen vor, bei denen die Aussagekraft der Routine-Parameter (aPTT, ACT) eingeschränkt ist. Mit der Rotationsthrombelastographie (ROTEM^®) steht eine bettseitig („point-of-care“) einsetzbare Methode zur Bestimmung des Gerinnungsstatus zur Verfügung.

Zur Therapiekontrolle bei hochdosierter Argatroban-Antikoagulation (z.B. bei PCI) steht als „Point of Care“-Test die aktivierte Koagulationszeit (ACT) zur Verfügung [1]. Der ACT-Test ist nicht standardisiert. Dies bedeutet, dass die verschiedenen Systeme unterschiedliche Basiswerte aufweisen (s. Abb. 1). Daher ist es sinnvoll, das verwendete Testsystem anzugeben, um so eine bessere Einschätzung der gemessenen Werte in Relation zum Basiswert zu ermöglichen.

Der ACT-Test bestimmt die Zeit in Sekunden, die für eine vollständige Aktivierung der Gerinnungskaskade notwendig ist. Der Test wird im Vollblut (Citratvollblut) durchgeführt. Die Koagulation wird mit einem Aktivator (z.B. Kaolin-, Celite-aktiviert) ausgelöst. Die Gerinnselbildung wird mechanisch gemessen.

Die im Folgenden grafisch dargestellten Ergebnisse für die ACT wurden mit HemoTec^®-Geräten (Medtronic, Minneapolis, MN) bestimmt (s. Abb. 2).

Der bettseitig verfügbare Test ist im Vergleich zur aPTT weniger präzise und korreliert nur eingeschränkt mit der aPTT. Das Testergebnis kann durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden: Thrombozytenzahl, Faktorenmangel (z.B. Faktor XII), Hypothermie, Hämodilution, Aprotinin in Celit-basierten Systemen.

Die Thromboplastinzeit, auch als Prothrombinzeit (PT) bezeichnet, ist ein globaler Gerinnungstest des extrinsischen Systems und gibt an, wieviel Zeit in Sekunden bis zum Auftreten von Fibrinfäden vergeht. [1]

Eine Verdünnungsreihe eines Normalplasmapools führt zu einer Serie von Thromboplastinzeiten, die einer der jeweiligen Verdünnung entsprechend reduzierten Konzentration von Gerinnungsfaktoren des extrinsischen Systems zuzuordnen ist. In der Praxis wird die gemessene Thromboplastinzeit zu einem Quickwert bzw. INR-Wert umgerechnet.[1] [2]

Bei der Ermittlung des Quickwerts wird der Prozentwert der Verdünnung des Normalplasmapools angegeben, welcher der gemessenen Thromboplastinzeit zugeordnet wird (unverdünnter Normalplasmapool entspricht 100 %). Der Quickwert gibt also die Gerinnungsaktivität einer Plasmaprobe in Prozent an. Bei Gesunden ergibt sich ein Normbereich des Quickwerts von 70 – 120 %.

Da die Thromboplastinzeit und damit der Quickwert stark vom verwendeten Thromboplastinzeit-Reagens abhängt (unterschiedliche Sensitivität gegenüber Einzelfaktoren der Gerinnungskaskade) und damit die Vergleichbarkeit von Thromboplastinzeit-Werten bzw. Quick-Werten aus unterschiedlichen Laboratorien nicht gewährleistet ist, wurde 1983 von der WHO eine Standardisierung des Tests vorgenommen und die methodenunabhängige INR (international normalized ratio) eingeführt. [3]

Die INR wird von Fachgesellschaften als Parameter zur Kontrolle der oralen Antikoagulation mit Vitamin K-Antagonisten (VKA), die zu einer reduzierten Synthese der Vitamin K-abhängigen Gerinnungsfaktoren führen, empfohlen. Ein erniedrigter Quick- bzw. ein erhöhter INR-Wert werden üblicherweise als reduziertes Gerinnungspotential interpretiert.[3]

Argatroban, wie alle direkten Thrombininhibitoren, hemmt Thrombin und führt somit zur Verlängerung der Thromboplastinzeit, ohne dass die Konzentration von Vitamin K-abhängigen Gerinnungsfaktoren reduziert ist. Demzufolge ist der INR- oder Quick-Wert von Patientenplasma unter Antikoagulation mit Argatroban anders zu interpretieren als unter einer VKA-Antikoagulation, nämlich als pharmakologisch erwünschte Thrombininhibition.

Auch unfraktioniertes Heparin inhibiert die Thrombinwirkung und hat damit einen Einfluss auf die Prothrombinzeit. Bei Heparin wird dieser Effekt jedoch durch die Zugabe des Heparin-Hemmstoffs Polybren zum Testreagens bis zu Plasmaaktivitäten von ≤ 1 U/ml antagonisiert. Polybren ist jedoch nicht in der Lage, die Wirkungen von direkten Thrombininhibitoren zu antagonisieren.