Balancing Efficacy, Health Status, and Cost-Effectiveness: A Comparative Study of Desidustat and Erythropoietin in Chronic Kidney Disease Patients on Hemodialysis

Abstract

Background. Anemia is a common problem that greatly affects the quality of life and prognosis of those with CKD (chronic kidney disease). The conventional course of treatment has traditionally used ESAs (erythropoiesis-stimulating agents) such as erythropoietin; however, more recent medications, such as Desidustat, a hypoxia-inducible factor prolyl hydroxylase inhibitor (HIF-PHI), may be more advantageous in terms of both efficacy and cost. In this study, CKD patients receiving hemodialysis are compared for efficacy, safety, and cost-effectiveness between Desidustat and erythropoietin treatment.
Methods. This prospective, single-center, open-label study with parallel groups was carried out at Saveetha Institute of Medical Sciences in Chennai. A total of 60 patients with CKD on maintenance hemodialysis were randomized to receive either Desidustat (100 mg orally, 3 times a week) or Erythropoietin (subcutaneous injections) for 12 weeks. At baseline, four weeks, eight weeks, and 12 weeks, hemoglobin levels, biomarkers (TSAT, ferritin, and hepcidin), and status of physical and mental health had been noted. The key finding was the proportion of hemoglobin responders (defined as a rise from baseline of ≥1g/dL). Secondary outcomes included predictors of hemoglobin response, adverse effects, and cost-effectiveness.
Results. The proportion of hemoglobin responders was 83.33% in the Desidustat compared to 73.33% in the Erythropoietin group (p = 0.530), indicating no significant difference in efficacy. Hemoglobin levels increased gradually in both groups over 12 weeks. Higher serum albumin (OR = 3.32, 95% CI: 1.54-7.16, p = 0.008) and lower iPTH levels (OR = 0.98, 95% CI: 0.97-0.99, p = 0.004) have been important indicators of hemoglobin response. Hepcidin levels decreased significantly in the Desidustat group in contrast to Erythropoietin (p = 0.038), suggesting improved iron metabolism with Desidustat. No significant differences were noted in TSAT or ferritin levels. Adverse effects were comparable between the groups, with similar hospitalization and infection rates. Desidustat demonstrated better cost-effectiveness, with a lower monthly cost compared to Erythropoietin.
Conclusions. When treating anemia in individuals with CKD receiving hemodialysis, Desidustat is a safe and efficient substitute for erythropoietin, with the added advantage of cost-effectiveness. Serum albumin and iPTH were significant predictors of hemoglobin response. To validate these results larger multicentric studies are necessary.
Keywords: Chronic kidney disease, anemia, Desidustat, Erythropoietin, hemodialysis, hemoglobin response, biomarkers, cost-effectiveness, hepcidin, iron metabolism

Introduction

Chronic kidney disease (CKD) affects millions of people globally and is often accompanied by anemia, which significantly impacts the quality of life and contributes to increased morbidity and mortality [1]. Anemia prevalence can reach up to 90% in patients with ESRD (end-stage renal disease) [2]. The management of anemia in CKD changed dramatically with the introduction of recombinant human erythropoietin (EPO) in the late 1980s, which effectively increased hemoglobin levels and reduced the need for blood transfusions [3, 4]. In 1989, the FDA approved EPO for anemia treatment in CKD patients [3].

However, ESAs (erythropoiesis-stimulating agents) like EPO present challenges, including risks of cardiovascular events [5], the burden of regular injections, and significant healthcare costs. Additionally, some patients’ responses to ESA therapy are insufficient, highlighting the need for alternative treatments [6].

The high prevalence of anemia in CKD, combined with the limitations of current therapies, necessitates exploring new options that improve patient outcomes and reduce costs [2, 5, 7]. Desidustat, an oral HIF-PHI (hypoxia-inducible factor prolyl hydroxylase inhibitor), is emerging as a promising alternative. By stabilizing hypoxia-inducible factors, Desidustat stimulates endogenous erythropoietin production and enhances iron metabolism [8]. Its oral administration and potential for a better safety profile compared to ESAs make it appealing [8]. Furthermore, Desidustat may offer a more cost-effective solution for anemia management in CKD patients, especially when considering long-term ESA therapy costs [9].

While early trials show that Desidustat effectively raises hemoglobin levels, more studies are needed to compare it directly with traditional ESAs, especially regarding clinical outcomes, health status, and cost-effectiveness [10]. Currently, few studies have been conducted in India [11]. This study aims to compare Desidustat and EPO in CKD patients, focusing on hemoglobin response, health status, predictors of response, and cost-effectiveness, offering a comprehensive evaluation of Desidustat as an alternative to ESA treatment.

 

Materials and Methods

Study Design

This single-center, prospective, open-label, parallel-group trial was conducted at Saveetha Institute of Medical Sciences & Research, Chennai, to compare the efficacy, health status, and cost-effectiveness of Desidustat with erythropoietin in treating anemia in CKD patients on hemodialysis. This study was conducted from June 2023 to July 2024 in patients aged 18 to 75 years. The inclusion criteria werepatients undergoing maintenance hemodialysis for at least three months with hemoglobin levels between 8.0 and 10.0 g/dL, TSAT greater than 20%, and no deficiencies in folate, vitamin B12, or iron [12]. Patients had to be off erythropoiesis-stimulating agents or iron therapy for four weeks, provide informed consent, and meet the exclusion criteria, including recent or active malignancy, uncontrolled hypertension, or liver disease. All participants granted written in formed consent, and the Institutional Ethics Committee (No.012 /06/2023/IEC) authorized the research.

Sixty patients were randomized into 2 groups using a computer-generated sequence. One group (30 patients) received Desidustat, and the other group (30 patients) received Erythropoietin-epoetin alfa. Desidustat was administered orally (100 mg three times weekly), whereas Erythropoietin was given subcutaneously following standard protocols. Hemoglobin levels were closely monitored throughout the study, and dosages were adjusted based on individual responses.

Enrollment and Screening

Baseline data collected included demographic information, medical history, and current medications. There were no substantial differences in current medications between the Desidustat and Erythropoietin groups. Patients in both groups were not on vitamin B12 or folic acid tablets during this period. Laboratory tests were administered to measure hemoglobin, MCV (mean corpuscular volume), PCV (packed cell volume), ferritin, TSAT, hepcidin, MCH (mean corpuscular hemoglobin), erythrocyte sedimentation rate (ESR), serum albumin, body mass index (BMI), Kt/V (a measure of dialysis adequacy), URR (urea reduction ratio), and intact PTH (parathyroid hormone) levels.

Treatment and Follow-Up

Following a 12-week course of treatment, follow-up evaluations were carried out at baseline, four, eight, and twelve weeks. Clinical evaluations included physical examination and laboratory tests to monitor hemoglobin, PCV, MCV, MCH, MCHC, ferritin, TSAT, and hepcidin. ESR, serum albumin, BMI, Kt/V, URR, and intact PTH were also measured. Hemoglobin responders were defined as those achieving hemoglobin levels between 10 to 12 g/dL, increasing by at least 1 g/dL [13] by week twelve.

The “medical outcome study questionnaire SF-36”, was used to measure the overall physical and mental health status at baseline and twelve weeks [14].

Monitoring and Dose Adjustments

Dosages were adjusted based on hemoglobin levels and other clinical parameters to ensure patient safety and optimize treatment efficacy. Adverse events were documented and managed throughout the study. The primary focus was maintaining patient safety while ensuring effective treatment.

Data Collection and Statistical Analysis

Data collected during the study, including baseline characteristics, laboratory results, status of heath scores, and adverse events, were securely documented for comparison between treatment groups.

Baseline Characteristics

Baseline characteristics, such as hemoglobin, PCV, MCV, MCH, MCHC, TSAT, ferritin, hepcidin levels, markers of dialysis efficacy like URR, Kt/V and ESR were assessed. Comparisons between Desidustat and Erythropoietin groups were made using separate t-tests at baseline and twelve weeks. Statistical significance has been established as a p-value of less than 0.05.

Hemoglobin Responders

The proportion of hemoglobin responders (patients with hemoglobin levels between 10-12 g/dL and an increase of ≥1 g/dL) was compared using a chi-square test, with odds ratios and 95% confidence intervals calculated. To determine the effects of both duration and treatment, levels of hemoglobin were computed at baseline, 4 weeks, 8 weeks, and12 weeks using repeated-measures ANOVA.

Multivariate Logistic Regression

Multivariate logistic regression was used to identify predictors of hemoglobin response, including ESR, serum albumin, BMI, Kt/V, URR, intact PTH, age, and comorbidities such as hypertension and diabetes. After setting the significance level at p < 0.05, odds ratios with confidence intervals of 95% were computed.

Hemoglobin Rise Over Time

Repeated-measures ANOVA was used to examine hemoglobin levels at four, eight, and twelve weeks. Line graphs were used to depict trends and compare the Desidustat and Erythropoietin groups.

Ferritin, TSAT, and Hepcidin Levels

Ferritin, TSAT, and hepcidin levels have been assessed at baseline, four, eight, and twelve weeks. and compared between the two groups using repeated-measures ANOVA. Line graphs illustrated these trends.

Health status

The SF-36 survey [14, 15] was used to measure physical and mental health changes, and paired t-tests within groups and independent t-tests across groups were utilised to compare the results. Results have been summarized as mean scores and standard deviations.

Cost-Effectiveness

Cost-effectiveness was evaluated by comparing total costs (drugs, administration, monitoring, and adverse events) and QALYs (Quality-Adjusted Life Years) gained. The ICER (Incremental Cost-Effectiveness Ratio) [16] has been computed to assess the cost per QALY gained by switching from Erythropoietin to Desidustat.

Safety Outcomes

The incidence of treatment-related events, including hospitalization rates, infections, volume overload, nausea, abdominal pain, headache, fatigue, and insomnia, was assessed using chi-square or Fisher’s exact tests based on expected frequencies. Results were summarized as the number of patients experiencing each event in both groups, with p-values  used to identify significant differences. Hospitalization rates were specifically analyzed using chi-square tests, with relative risks calculated to compare the frequency of hospitalizations between Desidustat and Erythropoietin groups.

 

Results

The baseline characteristics of patients in the Desidustat and Erythropoietin groups were generally comparable, with no significant differences seen in the majority of variables which have been outlined in Table 1. The average age was around 52 years in both groups, and the BMI (body mass index) was slightly elevated in the Desidustat group, though this difference approached statistical significance (p = 0.059). Hemoglobin (Hb) levels were similar between groups (p = 0.335). However, the Desidustat group had significantly higher MCV and MCH compared to the Erythropoietin group, with p-values of 0.001 and 0.005, respectively. There were no discernible variations in other measures, including albumin, packed cell volume (PCV), ESR, and markers of dialysis efficacy (Kt/Vand URR). The gender distribution in this study demonstrated a significant imbalance between the two treatment groups. In the Desidustat group, 86.67% of participants were male, compared to 43.33% in the Erythropoietin group (p = 0.001). Despite this disparity, no gender-related analyses were conducted, as gender was not hypothesized to influence the outcomes. There were no appreciable variations in the prevalence of heart failure between the two groups, and both had comparable rates of diabetes and hypertension.

Variable DESIDUSTAT ERYTHROPOIETIN p-value
Mean SD mean SD
Age in years 52.30 11.83 52.70 10.52 0.935
BMI 22.60 2.39 21.54 1.83 0.059
Hb 8.89 0.43 8.98 0.36 0.335
PCV 27.56 3.73 26.36 4.42 0.260
MCV 92.66 5.69 87.68 5.82 0.001
MCH 30.57 10.64 27.12 1.96 0.005
MCHC 33.56 1.23 32.80 1.16 0.813
HEPCIDIN 200.07 67.30 199.10 61.86 0.954
ESR 27.73 12.85 28.73 12.17 0.758
ALBUMIN 3.70 0.44 3.63 0.39 0.517
kt/v 1.25 0.15 1.22 0.20 0.519
URR 64.3 4.7 63.1 4.56 0.318
iPTH 314.57 142.31 316.13 113.93 0.963
Count n=30 Frequency Count n=30 Frequency  
Male 26 86.67% 13 43.33% 0.001
Female 4 13.33% 15 50.00% 0.006
HTN 30 100% 30 100% 1.000
DM 12 40% 13 43% 1.000
Heart failure 7 23.33% 8 26.67% 1.000
Table 1. Baseline characteristics of the study participants.

The proportion of hemoglobin responders was 83.33% (n=25) in the Desidustat group and 73.33% (n=22) in the Erythropoietin group, p=0.530 indicates that there is no statistically significant variation among the groups, indicating similar efficacy in achieving a hemoglobin rise of ≥1 g/dL by week 12as given in Figure 1.

Comparison of responders and non-responders to treatment between the Desidustat and the Erythropoietin groups
Figure 1. Comparison of responders and non-responders to treatment between the Desidustat and the Erythropoietin groups.

At baseline, four weeks, eight weeks, and twelve weeks, hemoglobin levels were assessed. Both Desidustat and Erythropoietin groups demonstrated a gradual increase in haemoglobin levels over time, with no significant variation among groups at any time point(p>0.05). At baseline, there was no significant variation among groups(p=0.795). At 4 weeks, the mean hemoglobin levels were nearly identical (p=0.967), and similar trends were observed at eight weeks(p=0.642) and twelve weeks(p=0.724). These results suggest that both treatments are equally effective in raising hemoglobin levels over the 12-weeksas explained in Figure 2.

Comparison of the increase in hemoglobin levels between the Desidustat and the Erythropoietin groups.
Figure 2. Comparison of the increase in hemoglobin levels between the Desidustat and the Erythropoietin groups.

The hemoglobin levels and biomarkers (TSAT, Ferritin, and Hepcidin) were assessed at baseline, four weeks, eight weeks, and twelve weeks in both Erythropoietin and Desidustat groups.

The study also measured changes in several biomarkers, including transferrin saturation (TSAT), ferritin, and hepcidin. TSAT scores indicated a marginally significant increase in both groups over the 12 weeks (p = 0.715) as outlined in figures 3, 4 and 5 respectively. Ferritin levels decreased in both groups without statistical significance (p = 0.544). In contrast, Hepcidin levels decreased significantly in the Desidustat group compared to the Erythropoietin group (p = 0.038), recommending a potential advantage of Desidustat in enhancing iron metabolism.

The study examined several cytological parameters, including total leukocyte count (TLC), PCV, MCV, mean corpuscular hemoglobin (MCH), and RBC count given in Table 2. Baseline values for RBC and PCV were similar between the groups, and changes at 12 weeks were also comparable, with no significant differences. The MCV was noticeably greater in the Desidustat group at baseline (p=0.001), but the difference decreased by 12 weeks (p=0.281). MCH was also higher in the Desidustat group at baseline(p=0.005), but at 12 weeks, this change was not statistically significant (p = 0.725). At any given moment, there were no discernible variations between the groups’ MCHC or TLC.

Parameter DESIDUSTAT ERYTHROPOIETIN p-value
mean SD mean SD
Baseline RBC 2.99 0.57 3.01 0.51 0.813
RBC at 12 weeks 3.22 0.43 3.21 0.57 0.921
Baseline PCV 27.56 3.73 26.36 4.42 0.26
PCV at 12 weeks 29.82 3.52 29.04 5.52 0.516
Baseline MCV 92.66 5.69 87.68 5.82 0.001
MCV at 12 weeks 91.5 5.35 89.99 5.43 0.281
Baseline MCH 30.57 10.64 27.12 1.96 0.005
MCH at 12 weeks 28.4 2.31 28.2 1.91 0.725
Baseline MCHC 30.57 1.23 32.80 1.16 0.813
MCHC at 12 weeks 30.24 3.41 31.13 1.36 0.652
Baseline TLC 8434.67 2318.02 8625.47 3903.85 0.579
TLC at 12 weeks 8121.33 2431.05 8036.23 2225.63 0.739
Table 2. Comparison of Increase in Hematological parameters between the two groups.
Comparison of TSAT between the Desidustat and the Erythropoietin groups.
Figure 3. Comparison of TSAT between the Desidustat and the Erythropoietin groups.
Comparison of ferritin between the Desidustat and the Erythropoietin groups.
Figure 4. Comparison of ferritin between the Desidustat and the Erythropoietin groups.
Comparison of hepcidin between the Desidustat and the Erythropoietin groups.
Figure 5. Comparison of hepcidin between the Desidustat and the Erythropoietin groups.

Multivariate logistic regression identified higher serum albumin (OR = 3.32, 95% CI: 1.54-7.16, p = 0.008) and lower iPTH levels (OR = 0.98, 95% CI: 0.97-0.99, p = 0.004) as significant predictors of hemoglobin response. Reduced ESR (p = 0.051) also trended toward significance. These results suggest that favorable baseline nutritional and inflammatory profiles enhance treatment outcomes. While Kt/V showed a positive but nonsignificant association with hemoglobin response (OR = 2.50, p = 0.179), URR displayed a significant negative association (OR = 0.741, p = 0.003). This indicates that higher URR values may decrease the likelihood of achieving hemoglobin response, despite dialysis adequacy (Table 3).

Variable Coefficient Standard Error z p-value Odds Ratio
ESR -0.101 0.051 -1.955 0.051 0.904
ALBUMIN 1.2 0.45 2.667 0.008 3.32
BMI 0.165 0.194 0.85 0.395 1.18
Kt/V 5.354 3.984 1.344 0.179 2.5
URR -0.3 0.1 -3 0.003 0.741
IPTH -0.02 0.007 -2.857 0.004 0.98
Age 0.055 0.039 1.417 0.156 1.057
DIABETES -0.374 0.904 -0.413 0.68 0.688
HYPERTENSION -2.308 9.27 -0.249 0.803 0.099
Heart failure -0.289 0.916 -0.315 0.753 0.749
Table 3. Multivariate logistic regression analysis with hemoglobin responders.

In this study, both the Desidustat and Erythropoietin groups showed improvements in overall health status over the course of three months, as determined by the SF-36 survey (Table 4).Although both groups exhibited increased scores in domains like physical functioning, role physical, and mental health, among the groups, there were no statistically significant differences (p > 0.05).

Domain Time Point Desidustat Group Erythropoietin Group P-values
Physical Functioning (PF) Baseline 55.8 ±22.6 56.2 ± 23.1 0.946
3 months 68.3 ± 18.2 65.8 ± 19.7 0.612
Role Physical (RP) Baseline 56.7 ± 32.4 54.9 ± 31.8 0.829
3 months 66.5 ± 27.8 61.3 ± 30.6 0.494
Bodily Pain (BP) Baseline 47.8 ± 23.5 48.3 ± 24.1 0.935
3 months 59.2 ± 20.7 58.7 ± 20.8 0.926
General Health (GH) Baseline 47.3 ± 13.4 48.1 ± 14.1 0.823
3 months 58.4 ± 12.4 56.7 ± 12.9 0.605
Vitality (VT) Baseline 42.6 ± 15.3 41.9 ± 15.6 0.861
3 months 55.8 ± 14.2 57.4 ± 16.8 0.692
Social Functioning (SF) Baseline 57.8 ± 18.5 56.4 ± 19.3 0.775
3 months 64.7 ± 17.4 65.5 ± 18.7 0.864
Role Emotional (RE) Baseline 42.6 ± 33.7 41.8 ± 34.1 0.927
3 months 58.7 ± 30.3 56.6 ± 32.7 0.797
Mental Health (MH) Baseline 46.9 ± 13.9 46.8 ± 14.2 0.978
3 months 56.3 ± 12.8 54.5 ± 13.4 0.597
Table 4. Comparison of Physical and Mental health status using SF-36 between the two groups.

Desidustat’s monthly cost totals $51.61, offering 0.025 QALYs over three months, while Erythropoietin costs $58.43 monthly, yielding 0.020 QALYs. Both treatments share $11.45 administration and monitoring costs, with $8.43 per treatment related event. Desidustat’s lower costs and higher QALYs lead to an ICER of $-1,493.98, indicating greater cost-effectiveness (Table 5).

Category Desidustat Erythropoietin
Drug Costs $2.65 per dose, thrice a week ($31.81 /month) $4.82 per dose, twice a week ($38.55 /month)
Administration Costs similar similar
Monitoring Costs $11.45/month $11.45/month
Treatment Related Event Management Costs $8.43 per event $8.43 per event
Total Cost (Monthly) $51.61 $58.43
Incremental Cost-Effectiveness Ratio (ICER) $-1,493.98
Table 5. Comparison of cost-effectiveness between the two groups.

Safety outcomes have been comparable among the groups, with no significant differences in hospitalization rates (11 vs 13, p=0.782), infections (11 vs 8, p=0.631), or volume overload (p=0.650).Gastrointestinal symptoms, like nausea and vomiting, were more common (3 vs1, p=1.0) in the Desidustat group; nevertheless, the differences did not reach statistical significance. Other adverse effects, such as headache, fatigue, and insomnia, occurred at similar rates across both groups (Table 6).

Safety outcomes Desidustat Erythropoietin p-value
Number of Hospitalizations 11 13 0.782
Infections 8 11 0.631
Volume Overload 3 2 0.650
Nausea and Vomiting 3 1 1
Abdominal Pain 1 0 1
Headache 0 1 0.462
Fatigue 3 2 1
Insomnia 0 1 0.462
Table 6. Comparison of safety outcomes between the Desidustat and the Erythropoietin groups.

 

Discussion

The findings of this study demonstrate that Desidustat is a viable alternative to Erythropoietin in controlling anemia in patients with CKD. Both drugs showed similar efficacy in raising hemoglobin levels over 12 weeks, with no significant difference in hemoglobin response rates. These results are consistent with those reported by Gang et al., who found Desidustat to be equally effective as Erythropoietin in increasing hemoglobin levels in CKD patients [17].

Although this study lacked gender-specific analyses, a significant imbalance was observed, favoring males in the Desidustat group (p = 0.001). Hemoglobin response and secondary outcomes were unaffected, consistent with standardized dialysis protocols minimizing gender-related differences. Joharapurkar et al. (2024) reported similar findings [13]. The results support the applicability of both drugs and highlight the importance of representative sampling in future research.

A notable observation from this study was the significant decrease in hepcidin levels in the Desidustat group. One important regulator of iron metabolism is hepcidin, which saw a reduction that likely enhanced iron availability for erythropoiesis, contributing to Desidustat’s efficacy. Chen et al. (2019) similarly observed a reduction in hepcidin levels, which was linked to improved iron mobilization in patients treated with Roxadustat [8], while Gang et al. (2022) reported similar findings for Desidustat in dialysis-dependent CKD patients [17]. Both groups showed slight increases in TSAT levels, with no significant difference (p = 0.715), as well as a non-significant reduction in ferritin levels (p = 0.544), consistent with the DREAM-D trial findings, where Desidustat had a minimal effect on iron metabolism markers during anemia treatment in CKD patients [17].

The multivariate logistic regression analysis revealed that higher serum albumin, lower iPTH levels, and reduced ESR were significant predictors of hemoglobin response. This aligns with literature suggesting that inflammation, indicated by elevated ESR, can impair erythropoiesis and diminish the efficacy of anemia treatments [18]. Higher albumin levels, reflecting better nutritional status, were also associated with improved responses to anemia therapy [19].

In this study, multivariate regression analysis showed that dialysis adequacy, as measured by Kt/V, was not significantly associated with hemoglobin response (p = 0.179), possibly due to the influence of nutritional status and inflammation. In contrast, a significant negative association was found between URR and hemoglobin response (p = 0.003), suggesting that higher URR might reflect more aggressive dialysis or underlying conditions, such as malnutrition or inflammation, that impair erythropoiesis [20]. This underscores the complex interplay between dialysis and anemia, as highlighted by Owen et al. [20] and Liu et al. [21], and suggests the need for further research on how dialysis metrics interact with nutritional and inflammatory factors in CKD.

Regarding safety, the safety outcomes of Desidustat and Erythropoietin were comparable, with no significant differences in hospitalization rates, infections, or other complications. This safety profile aligns with previous clinical trials, which found Roxadustat (a HIF-PHI) to be well-tolerated and similar in safety to Erythropoietin [22].

Physical, emotional and mental health improvements have been noted in both groups, as measured by the SF-36 survey. Significant enhancements across all domains suggested that effective anemia management, regardless of the drug, improved patients’ well-being. These results mirror those reported by Provenzano et al. (2021), who also found significant quality of life improvements in individuals receiving Roxadustat (HIF-PHI) treatment [6].

One of the study’s most significant findings was the cost-effectiveness of Desidustat. The lower monthly costs, combined with slightly better QALY outcomes, produced a favorable ICER. This economic advantage is especially important in resource-limited settings where the high cost of Erythropoietin poses a barrier to treatment. Desidustat’s cost-effectiveness has also been highlighted in other studies, which identified it as a key benefit over traditional erythropoiesis-stimulating agents (ESAs) [13].

Similar cost advantages were noted with Roxadustat, another HIF-PHI. Dhillon et al. (2019) reviewed Roxadustat and found that it improved iron metabolism by lowering hepcidin and reducing the need for iron supplements, which contributed to its lower treatment costs compared to ESAs [10]. This suggests that Desidustat, a similar HIF-PHI, may offer comparable economic benefits. Provenzano et al. (2016) further demonstrated that Roxadustat effectively increased hemoglobin in non-dialysis CKD patients with good safety, reinforcing Desidustat’s potential as a cost-effective alternative for anemia management [7].

These studies collectively support the potential of Desidustat as a cost-effective and efficacious treatment option for anemia in CKD patients. The ability of HIF-PHIs like Desidustat to manage anemia while improving iron metabolism and reducing treatment costs makes them valuable alternatives to traditional therapies, particularly in settings where cost-effectiveness is crucial. While this study provides valuable insights into cost-effectiveness, future research should consider indirect costs and other health-economic factors.

Overall, the results suggest that Desidustat is not only an effective and safe alternative to Erythropoietin but also a more cost-effective option for anemia management in CKD patients, aligning with existing literature on the potential benefits of Desidustat.

 

Conclusion

This study demonstrated that Desidustat is not only comparable to Erythropoietin in terms of improving hemoglobin levels and enhancing health status but also offers significant advantages in cost-effectiveness. Desidustat’s unique mechanism of action, which positively influences iron metabolism, alongside its lower treatment costs, positions it as a promising alternative to traditional erythropoiesis-stimulating agents.

 

Limitations

The study’s limitations include its relatively short duration, specific population and small sample size, as it was conducted in a single centre. Longitudinal multicentric studies with more diverse populations are required to thoroughly evaluate the long-term effectiveness and safety of Desidustat compared to Erythropoietin.

 

Future implications

The study findings suggest that Desidustat could be a valuable option for anemia management in CKD on hemodialysis, particularly in settings where cost considerations are paramount. It paves the way for conduction of longitudinal multicentric studies to assess Desidustat’s wider relevance in a variety of patient demographics.

 

Ethical issues

The study was initiated after obtaining institutional ethics approval (No.012 /06/2023/IEC) and informed consent of participants and undertaken following the revised Declaration of Helsinki (2008) guidelines.

 

Data availability

The data regarding study findings are available with the corresponding author and is accessible on request.

 

Abbreviations

CKD: Chronic Kidney Disease

ESA: Erythropoiesis Stimulating Agent

HIF-PHI: Hypoxia-inducible factor prolyl hydroxylase inhibitor

ESRD: End-stage Renal Disease

EPO: Erythropoietin

TSAT: Transferrin Saturation

QALYs: Quality-Adjusted Life Years

ICER: Incremental Cost-Effectiveness Ratio

 

Bibliography

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New Perspectives in Post-Surgical Acute Kidney Injury During Sepsis

Abstract

Postoperative acute kidney injury (PO-AKI) is a common complication of major surgery that is strongly associated with short-term surgical complications and long-term adverse outcomes. Risk factors for PO-AKI include older age and comorbid diseases such as chronic kidney disease and diabetes mellitus.  Sepsis is a common complication in patients undergoing surgery and is a major risk factor for the development of acute kidney injury (SA-AKI). Prevention of AKI in surgery patients is largely based on identification of high baseline risk, monitoring, and reduction of nephrotoxic insults. Early identification of patients at risk of AKI, or at risk of progressing to severe and/or persistent AKI, is crucial to the timely initiation of adequate supportive measures, including limiting further insults to the kidney. Although specific therapeutic options are limited, several clinical trials have evaluated the use of care bundles and extracorporeal techniques as potential therapeutic approaches.

Keywords: AKI, PO-AKI, sepsis, biomarkers, extracorporeal treatment

 

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Introduzione

Il danno renale acuto post-chirurgico (PO-AKI) è associato ad un rischio elevato di mortalità e di sviluppo di altre complicanze post-operatorie [1].

La definizione adottata è sostanzialmente quella di danno renale acuto secondo le linee guida KDIGO 2012 (aumento della creatinina sierica di 0,3 mg/dl in 48 ore oppure di 1,5 volte rispetto al basale, oppure output urinario < 0,5 ml/kg/h per almeno sei ore), che si manifesta entro 7 giorni dall’intervento chirurgico [1].

L’obiettivo di questa revisione è quello di sintetizzare i dati presenti in letteratura e fornire una visione complessiva riguardo al danno renale acuto che si manifesta nel periodo post-chirurgico, soprattutto nei casi complicati da un evento infettivo, co-fattore nello sviluppo e nel mantenimento del danno renale.

STADIO Misure del danno renale acuto
Aumento della creatinina sierica Riduzione della diuresi
1 ≥ 0,3 mg/dl (26,52 micromol/l) o 1,5-1,9 volte il basale < 0,5 ml/kg/h per 6-12 h
2 2-2,9 volte il valore basale < 0,5 ml/kg/ora per ≥ 12 h
3 ≥ 4,0 mg/dl (353,60 micromol/l) o ≥ 3 volte il basale < 0,3 ml/kg/h per ≥ 24 h o anuria per ≥ 12 h
Tabella 1: Criteri di stadiazione del danno renale acuto (KDIGO, Kidney Disease Improving Global Outcomes 2012 [2]).

 

Epidemiologia

Va segnalato, però, che nell’immediato periodo post-chirurgico si può assistere ad una riduzione dell’output urinario, sebbene transitoria, come adattamento fisiologico allo stato di ipovolemia relativa, alla vasodilatazione o al rilascio di arginina-vasopressina in risposta all’insulto tissutale [3].

L’incidenza di AKI post-chirurgica varia dal 25% nella chirurgia traumatologica al 50% nella chirurgia dell’aorta o nel trapianto di fegato [4]. I pazienti più a rischio sono quelli con malattia renale cronica (proteinuria o alterazione della funzione renale), di sesso maschile, età > 50 anni, diabete, comorbidità cardiovascolari, elevato BMI [1].

 

Fisiopatologia

Danno renale acuto post-chirurgico
I meccanismi fisiopatologici alla base del PO-AKI non sono stati ancora del tutto chiariti; sicuramente l’eziologia del danno renale è complessa e multifattoriale.

Figura 1: L’eziologia del PO-AKI è multi-fattoriale – il danno renale è spesso dato dalla combinazione dei fattori pre-operatori e degli eventi intra- e post-operatori [1] (reprinted with permission).
Figura 1: L’eziologia del PO-AKI è multi-fattoriale – il danno renale è spesso dato dalla combinazione dei fattori pre-operatori e degli eventi intra- e post-operatori [1] (reprinted with permission).
Tra i principali fattori implicati vi sono l’insulto ischemia-riperfusione, nefrotossine endogene o esogene, fattori infiammatori, vasocostrizione e stress-ossidativo. Anche le tecniche anestesiologiche possono avere un ruolo, in quanto possono determinare vasodilatazione e ipotensione. Anche le tempistiche e il distretto coinvolto possono influire sul rischio, maggiore per gli interventi eseguiti in regime d’urgenza e per quelli eseguiti sul distretto cardiovascolare e intraperitoneale [1].

Nel 2019 ha avuto luogo una Consensus Conference con il fine di analizzare e valutare le evidenze scientifiche presenti riguardo il danno renale acuto in seguito ad interventi chirurgici (escludendo l’ambito cardiochirurgico). Di seguito sono riportati i punti salienti in merito ai meccanismi fisiopatologici ed epidemiologici.

EPIDEMIOLOGIA E PATOFISIOLOGIA DEL PO-AKI SECONDO IL “The Acute Disease Quality Initiative (ADQI)-24 and the PeriOperative Quality Initiative (POQI)-7 Conference”
Consensus Statement 1a: Il PO-AKI è una sindrome piuttosto che una singola patologia. Nella maggior parte dei casi l’eziologia è multifattoriale (ungraded).
Consensus Statement 1b: L’incidenza del PO-AKI (definita sulla base dell’aumento della creatinina) varia in base alle caratteristiche e al timing dell’intervento chiurgico.  L’incidenza del danno renale acuto in seguito ad interventi in regime ambulatoriale è incerta (ungraded).
Consensus Statement 1c: Il danno renale acuto definito da una condizione transitoria di oliguria è più comune nel periodo intra- e post-operatorio rispetto al danno renale acuto definito dall’aumento della creatinina sierica. L’oliguria severa e l’anuria, anche in assenza di un aumento della creatinina sierica si associano ad un rischio aumentato di morbidità e mortalità (ungraded).
Consensus Statement 1d: La maggioranza degli studi osservazionali si focalizzano sul danno renale acuto nell’immediato periodo post-operatorio. Minori sono le evidenze disponibili riguardo all’epidemiologia del danno renale acuto trascorsi i 7 giorni dall’intervento chiurgico (AKD) (ungraded).
Consensus Statement 1e: I fattori di rischio per il PO-AKI includono un’età > 50 anni, sesso maschile, tasso di filtrazione glomerulare < 60 ml/min/1,73 m2, diabete mellito, scompenso cardiaco, ascite, impertensione, interventi chirurgici in regime di emergenza, interventi intraperitoneali, numero di farmaci, utilizzo di ACEi o ARBs, high American Society of Anesthesiology Physical Status classification score e albuminuria. I pazienti con malattia renale cronica e/o diabete sono da considerarsi particolarmente a rischio di danno renale acuto (ungraded).
Tabella 2: Epidemiologia e patofisiologia del PO-AKI [1] (reprinted with permission).

Se in questo setting delicato si aggiungono il ricovero in terapia intensiva (dai dati presenti in letteratura, il danno renale acuto è presente in oltre il 50% dei pazienti ricoverati in terapia intensiva nel post-operatorio [5]), l’utilizzo di farmaci nefrotossici/mezzo di contrasto, sepsi e shock, il rischio di danno renale incrementa notevolmente [6].

Tra tutti questi fattori, quello più rilevante è la sepsi, intesa come una disfunzione d’organo dovuta a una risposta disregolata dell’ospite rispetto ad un evento infettivo [7], che rappresenta il 45-70% di tutte le cause di AKI nei pazienti critici [8].

Danno renale acuto associato alla sepsi

La sepsis-associated-AKI (SA-AKI) viene definita come una sindrome eterogenea che si instaura come conseguenza di meccanismi direttamente legati all’infezione o alla risposta messa in atto dall’ospite, oppure di meccanismi indiretti che sono conseguiti alla sepsi (es. antibiotici nefrotossici o la “abdominal compartment syndrome”) [8]. Il rischio è maggiore in presenza di shock settico che si esprime come quadro di sepsi severa che si associa a ipotensione refrattaria al riempimento volemico, con necessità di impiego di amine vasoattive per mantenere la pressione arteriosa media sopra i 65 mmHg e una concentrazione di lattati < 2 mmol/l [7], utilizzo di vasopressori o ventilazione meccanica, batteriemia sostenuta da germi gram-negativi [8].

I meccanismi che contribuiscono allo sviluppo di danno renale associato a sepsi sono molteplici, tra questi l’infiammazione sistemica e renale, l’attivazione del complemento, la disregolazione del sistema RAAS, la disfunzione mitocondriale e del microcircolo [8]. Anche per quanto riguarda la SA-AKI, vi è stata di recente una Consensus Conference con l’obiettivo di identificare i gap conoscitivi nella popolazione adulta, fornire raccomandazioni per la pratica clinica e sviluppare una struttura comune per la ricerca futura. Riassumiamo di seguito le principali dichiarazioni per quanto riguarda i meccanismi patofisiologici.

PATOFISIOLOGIA DEL SA-AKI SECONDO IL “Conference Chairs of the 28th ADQI consensus committee (L.G.F., A.Z., M.K.N. and C.R.)”
Consensus statement 2°: Il SA-AKI è una sindrome eterogenea in quanto molteplici meccanismi contribuiscono al danno renale con varia intensità nei pazienti in corso di sepsi (not graded).
Consensus statement 2b: Il contributo relativo di uno o più meccanismi specifici che determinano il danno renale definiscono distinti endotipi di danno renale acuto associato a sepsi (not graded).
Consensus statement 2c: Fattori modificabili e non conferiscono suscettibilità allo sviluppo di SA-AKI e determinano la severità del quadro e le possibilità di recupero (not graded).
Consensus statement 2d: L’integrazione di biomarcatori specifici con la clinica permetterà l’identificazione degli endotipi specifici di SA-AKI (not graded).
Consensus statement 2e: L’identificazione dei distinti endotipi di SA-AKI potrebbe fornire informazioni prognostiche cruciali, aiutare a definire la risposta al trattameto e arricchire la popolazione dei trial clinici (not graded).
Tabella 3: Patofisiologia del SA-AKI [8] (reprinted with permission).

Sebbene la sepsi si accompagni a uno stato di instabilità emodinamica e di bassa portata, in recenti studi su modelli animali e umani, in particolare nei pazienti con batteriemia da GRAM-, si è osservato, nella fase iniziale della sepsi, un incremento del flusso plasmatico renale rispetto ai controlli (fase iperdinamica, legata alla vasodilatazione sistemica), diversamente da quanto tradizionalmente concepito. Il declino del GFR in questi pazienti sarebbe quindi disgiunto dalle modifiche del flusso plasmatico renale e attribuibile invece ad altri fattori, quali la disfunzione endoteliale, le alterazioni del microcircolo e delle cellule epiteliali tubulari indotte dall’attivazione della cascata citochinica e coagulativa [9].

Figura 2: Alterazione del microcircolo e delle cellule epitaliali tubulare indotte dall’infiammazione [10] (reprinted with permission).
Figura 2: Alterazione del microcircolo e delle cellule epitaliali tubulare indotte dall’infiammazione [10] (reprinted with permission).
Gli antigeni esposti dal patogeno (PAMPs) e dalle cellule danneggiate dell’ospite (DAMPs) nel corso di un evento infettivo si legano ai recettori per l’antigene (TLRs o NODs) delle cellule circolanti del sistema immunitario e delle cellule epiteliali tubulari (TEC). Tale legame favorisce la produzione di citochine (mediatori infiammatori di peso molecolare < 40 kDa quali IL1-IL6-IL17-TNFalfa), radicali liberi (ROS), stress ossidativo e attivazione endoteliale. L’attivazione endoteliale promuove il rolling e l’adesione dei leucociti e piastrine, con aumentato rischio di formazione di microtrombi capillari [10].

Come già accennato, anche la nefrotossicità da antibiotici (in primis glicopeptidi e aminoglicosidi, con meccanismo dose-dipendente) svolge un ruolo fondamentale nell’eziopatogenesi dell’AKI nei pazienti settici. Vancomicina e gentamicina, impiegate rispettivamente nelle infezioni da batteri GRAM+ e GRAM-, agiscono sulle TEC attivando la produzione di ROS e di specifiche caspasi pro-apoptotiche; la vancomicina è associata anche alla formazione di cilindri tubulari ostruenti (tubular casts) e a un danno da ipersensibilità ritardata [11].

 

Fattori di rischio: il danno renale acuto nel post-operatorio degli interventi di artroprotesi d’anca

Nella nostra pratica clinica, abbiamo osservato come il danno renale acuto sia stato una complicanza relativamente frequente degli interventi di artroprotesi d’anca nei pazienti con sepsi/infezioni protesiche.

Oltre ai noti e già citati fattori di rischio di danno renale acuto post-operatorio, sono implicati nell’incidenza di AKI le procedure bilaterali, specie se sincrone (rispetto a quelle ravvicinate < 7gg o differite) [12], le revisioni di protesi, l’uso di ACE-inibitori, bassi valori di ematocrito e di albumina pre-operatori; i pazienti con albuminemia ridotta, rispetto ai controlli, sono infatti a maggior rischio di sviluppo di complicanze (infezioni, polmoniti, sepsi, infarto miocardico) a 30 giorni dall’intervento [1214].

I foci infettivi più frequenti sono rappresentati dalle infezioni delle vie urinarie (1/3 dei casi probabilmente legati alle manovre di cateterismo vescicale), infezioni del sito chirurgico (1/4), le polmoniti nosocomiali (1/7) [15], ma anche le infezioni periprotesiche (periprosthetic joint infection, PJI) di anca e ginocchio, la cui incidenza è in progressivo aumento (attualmente circa il 2%).

Oltre all’impatto clinico sul paziente (in termini di quantità e qualità della vita), le complicanze infettive determinano un significativo incremento dei costi della sanità: sulla base dei dati dei ricoveri ospedalieri nei primi 5 anni da una sostituzione totale di anca il costo di una revisione della protesi per infezione è 5 volte più alto di quello richiesto da una revisione per altre cause. Si stima che negli USA il costo delle cure ospedaliere per artroprotesi infette (anca e ginocchio) raggiungerà gli 1.85 miliardi entro il 2030.

I batteri aerobi GRAM+ (S. aureus, stafilococchi coagulasi negativi, Streptococchi ed Enterococchi) sono stati identificati quali principali agenti microbici nelle infezioni periprotesiche (82% dei casi); i batteri GRAM- contribuiscono per l’11% mentre i funghi per il 3%.

 

Early-onset

(< 3 mesi)

Delayed-onset

(3-12 mesi)

Late-onset

(> 12 mesi)

Sintomi locali e sistemici

Necrosi della ferita chirurgica, segni di flogosi locali (dolore, calore, eritema, tumefazione), deiscenza.

Febbre

Dolore persistente

Fistola cutanea

Mobilizzazione protesi

Segni di flogosi locali

Febbre

Patogeni S. aureus, GRAM-, polimicrobica Stafilococchi coagulasi-negativi (Staphylococcus lugdunensis), enterococchi, Propionibacterium S. aureus, GRAM-, streptococchi beta-emolitici
Tabella 4: Clinica e principali microrganismi coinvolti nelle infezioni periprotesiche, raggruppati in base al tempo di insorgenza.

 

Strategie terapeutiche

Tecniche di prevenzione e nuovi scenari farmacologici

La gestione e la terapia dei pazienti sottoposti a intervento chirurgico con sepsi che hanno sviluppato danno renale acuto non sono del tutto state definite in quanto, in letteratura, mancano precise linee guida o trial clinici randomizzati.

Sicuramente le prime misure da adottare sono la sospensione di tutti gli agenti nefrotossici e l’ottimizzazione del profilo emodinamico [1], in associazione alla somministrazione di una terapia antibiotica adeguata per risolvere l’infezione. Nel caso specifico dell’infezione periprotesica è raccomandata la rimozione della stessa. Di seguito è riportato un esempio di protocollo che può essere adottato nelle fasi peri-operatorie dell’intervento di artroprotesi d’anca per ridurre lo sviluppo di danno renale acuto [16], che può essere applicato anche per le altre tipologie di interventi chirurgici in elezione.

Figura 3: Protocollo peri-operatorio per la prevenzione del danno renale acuto [16] (reprinted with permission).
Figura 3: Protocollo peri-operatorio per la prevenzione del danno renale acuto [16] (reprinted with permission).
Per quanto riguarda terapie specifiche nel trattamento del danno renale acuto, sono in corso degli studi che prevedono l’impiego di agenti farmacologici che agiscono sui meccanismi implicati nella sepsi: ad esempio l’utilizzo di desametasone è stato associato a una minore necessità di intraprendere la terapia sostitutiva nei pazienti sottoposti ad intervento cardiochirurgico [17]; un trial di fase 2 ha dimostrato i benefici a lungo termine sulla funzione renale e la minore mortalità nei pazienti trattati con la fosfatasi alcalina ricombinante umana nei pazienti con sepsi [18]; anche il levosimendan potrebbe avere un ruolo di protezione sulla funzione renale nei pazienti con AKI sottoposti ad intervento cardiochirurgico [19].

In considerazione del fatto che le strategie terapeutiche a disposizione restano limitate, è fondamentale identificare i pazienti a rischio prima dell’intervento e mettere in atto strategie preventive: è ragionevole sospendere ace-inibitori e sartani almeno 24 ore prima dell’intervento [1], ridurre l’utilizzo dei FANS e in generale di evitare farmaci nefrotossici (es. la gentamicina utilizzata in profilassi in caso di interventi ortopedici si associa ad aumento rischio di PO-AKI [20]).

Occorre però precisare che ad oggi non vi sono dati significativi a supporto di queste teorie [23], né è stato stabilito il timing per la ripresa di ace-inibitori e sartani nel post-operatorio.

Un altro aspetto importante è assicurare al paziente uno stato euvolemico, evitare l’iperglicemia e correggere i valori di emoglobina/ematocrito e albumina sia prima dell’intervento che nell’immediato post-operatorio [1].

Tecniche sostitutive dialitiche

Nel caso in cui l’adozione delle misure sopracitate non abbiano apportato un beneficio in termini di recupero della funzione renale, le tecniche di dialisi extracorporee (possibilmente in ambiente intensivo) rimangono l’opzione migliore non solo per contrastare il sovraccarico idrico e mantenere un buon controllo dell’equilibrio acido-base e degli elettroliti, ma anche per offrire un’ulteriore strategia di trattamento in corso di sepsi grazie alla rimozione di endotossine, citochine, patogeni e altri fattori pro-infiammatori circolanti [8].

Tra le tecniche più utilizzate vi sono l’emofiltrazione e l’emoadsorbimento; quest’ultima si basa sull’ipotesi del picco di concentrazione, cioè il meccanismo d’azione è quello di rimozione dei soluti con più alta concentrazione nel sangue. Per un funzionamento ottimale, è necessario l’utilizzo di membrane specifiche: nuove resine di polimeri sintetici dotate di elevata biocompatibilità sono state messe a punto per favorire l’emoadsorbimento di DAMPS e altri mediatori, la cui concentrazione è appunto elevata in corso di sepsi [8]. Di seguito sono rappresentate le caratteristiche dei trattamenti extracorporei utilizzati in corso di SA-AKI [8].

Figura 4: Caratteristiche dei trattamenti extracorporei disponibili per pazienti con sepsi e SA-AKI [8] (printed with permission).
Figura 4: Caratteristiche dei trattamenti extracorporei disponibili per pazienti con sepsi e SA-AKI [8] (printed with permission).
I trattamenti utilizzati sono l’emodialisi in continuo (CVVHD) con membrane ad alto cut-off efficaci nella rimozione dei mediatori pro-infiammatori (EMIC2 Fresenius Medical Care, cut-off 40 kDa, dimensione pori 10 millimicron, durata filtro 72h) ed emodialfiltrazione continua (CVVHDF) con l’aggiunta della cartuccia sorbente Cytosorb (AFERETICA – max 24 ore di utilizzo), che agisce su sostanze prevalentemente idrofobe, a basso e medio peso molecolare, in funzione della concentrazione plasmatica.

Si consideri inoltre l’utilizzo di filtri attivi verso batteri, virus e funghi quali Seraph 100 Microbind Affinity adsorber (Exthera Medical, CA, USA), (durata trattamento 4±1 ore) in grado di legare i patogeni circolanti nel circolo ematico, mimando la naturale superficie delle cellule endoteliali mediante la presenza di un glicocalice contenente eparan solfato [21].

Figura 5: Caratteristiche della superficie del filtro Seraph 100 confrontata con una cellula epiteliale con in superficie il glicocalice contenente eparan solfato (da scheda tecnica SERAPH 100, EXTERA MEDICAL).
Figura 5: Caratteristiche della superficie del filtro Seraph 100 confrontata con una cellula epiteliale con in superficie il glicocalice contenente eparan solfato (da scheda tecnica SERAPH 100, EXTERA MEDICAL).

Il timing con cui va iniziato il trattamento dialitico rimane tutt’ora controverso; sicuramente un aspetto importante da considerare sono le condizioni cliniche generali e la prognosi dei pazienti.

In un trial randomizzato controllato su coorte francese con shock settico e AKI severa (Failure sec-RIFLE, AKI stadio III sec-KDIGO), non è stato riscontrato beneficio in termini di mortalità nell’inizio precoce (entro 12h dall’esordio) del trattamento sostitutivo emodialitico rispetto al braccio di pazienti sottoposti a dialisi dopo 48h [22]. Nessun vantaggio sulla sopravvivenza del paziente è stato inoltre dimostrato con l’incremento della dose dialitica > 20/25 ml/kg/h raccomandata nel paziente critico [23].

Di seguito sono sintetizzate le informazioni emerse dalla recentissima Consensus Conference sulla SA-AKI per quanto riguarda le tecniche di trattamento extracoporeo.

Terapie extracorporee e nuove strategie nella SA-AKI
Consensus statement 5a: Tecniche extracorporee di purificazione del sangue (EBP) possono essere utilizzate per la rimozione di patogeni, tossine microbiche, mediatori infiammatori e metaboliti tossici (grade 1A). Consensus statement 5d: L’inizio di EBP in corso di sepsi può essere considerato a scopo di supporto immuno-modulatorio nei pazienti che rispettano i criteri clinici e/o biologici, come la concentrazione di DAMPS e PAMPS, o di altri componenti dell’infiammazione sistemica (not graded).
Consensus statement 5b: Le terpapie sostitutive della funzione renale supportano la funzione dell’organo mediante il controllo dei soluti, la rimozione delle tossine ematiche e il bilancio dei fludi tramite i meccanismi di diffusione, convezione e adsorbimento. La dialisi peritoneale potrebbe essere utilizzata quando le tecniche extracorporee non sono disponibili (grade 1A). Consensus statement 5e: L’ottimizzazione del trattamento extracorporeo è determinata da fattori quali l’inizo tempestivo e in sicurezza, la durata del trattamento, l’utilizzo di un accesso vascolare appropriato, la dose dialitica personalizzata per il singolo paziente, la corretta strategia di anticoagulazione, il corretto utilizzo di farmaci concomitanti (antibiotici, vasopressori, …) e nutrienti, una giusta prescrizione del trattamento e della quota di ultrafiltrazione (not graded).
Consensus statement 5c: Le indicazioni sull’inizio del trattamento sostitutivo nel corso di SA-AKI non differiscono rispetto a quelle per il trattamento del danno renale acuto in generale (grade 1A). Consensus statement 5f: Trattamenti sicuri ed efficacy richiedono marcatori oggettivi di risposta al trattamento, che possono essere valutati durante il corso del trattamento, con focus sugli obiettivi di cura “patient-centred” (grade 1B).
Tabella 5: Terapie extracorporee e nuove strategie nella SA-AKI [8].

 

Utilizzo di nuovi marcatori

Negli anni si è tentato di mettere a punto una serie di score in associazione all’uso di marcatori per stimare il rischio di sviluppo di danno renale acuto nei pazienti da sottoporre ad intervento chirurgico.

Ad esempio, è raccomandato l’utilizzo del risk-based kidney health assessment (KHA) nel periodo pre- e post-operatorio: si tratta di una valutazione che include la storia nefrologica del paziente, la terapia, le comorbidità cardiovascolari, lo stato emodinamico e i marcatori di danno renale (es. creatininemia, proteinuria) [1].

Altri studi hanno validato score prognostici che possono essere presi in considerazione per stratificare il rischio di danno renale acuto post-TJA secondo un sistema di calcolo; il “web-based risk assessment system” si basa ad esempio sulla classe ASA, sesso del paziente, valori di creatininemia pre-operatori, tipo di anestesia, uso di RAASi e di acido tranexamico peri-operatorio [24]; un Norton scale score basso (ampiamente utilizzato in ortopedia per la stratificazione del rischio di sviluppo di ulcere da pressione, che tiene in considerazione fattori fisici, mentali, il grado di attività, mobilità e incontinenza) è risultato un fattore predittivo di AKI post-artroplastica totale di anca (THA) [25].

In tale ambito il riconoscimento precoce dell’AKI è fondamentale per fornire un trattamento ottimale ed evitare ulteriori lesioni renali.

Allo stesso modo, il rilevamento di AKI nel contesto dell’infezione è fondamentale perché può definire la sepsi in un determinato paziente [26].

Figura 6: Decorso clinico e prognosi nei pazienti con SA-AKI [10] (printed with permission).
Figura 6: Decorso clinico e prognosi nei pazienti con SA-AKI [10] (printed with permission).
Biomarker Sede di ricerca Sede di rilascio tubulare Funzione fisiologica Utilizzo
NGAL Plasma e urine Tratto spesso ansa di Henle e dotto collettore Proteina antinfiammatoria e antiapoptotica che è coinvolta nella sintesi e nel trasporto del ferro nell’epitelio tubulare renale. NGAL conferisce un effetto batteriostatico limitando l’assorbimento batterico del ferro. L’NGAL urinario è più specifico dell’NGAL plasmatico. Tuttavia, è stato dimostrato che l’NGAL plasmatico predice il recupero di S-AKI
KIM-1

 

Plasma e urine Tubulo prossimale Glicoproteina transmembrana di tipo 1 che ha un effetto antinfiammatorio sul rene. Partecipa al recupero renale e alla rigenerazione tubulare KIM-1 nelle prime 24 ore dopo il ricovero presenta una AUC di 0,91 per la diagnosi di S-AKI.
L-FABP

 

Urine Tubulo prossimale Della famiglia delle lipocaline, coinvolte nel legame e nel trasporto degli acidi grassi a catena lunga ai perossisomi e ai mitocondri da metabolizzare. Svolge un ruolo antiossidante riducendo lo stress ossidativo cellulare dovuto al legame dei prodotti di ossidazione degli acidi grassi i livelli urinari di L-FABP al momento del ricovero sono solitamente più alti nei non sopravvissuti con S-AKI e avevano un punteggio AUC più alto rispetto al punteggio APACHE II e SOFA.93 Ha anche dimostrato di essere un predittore di mortalità nei bambini settici.
TIMP 2- IGFBP7

 

Urine Tubulo prossimale Entrambe le proteine regolano la crescita cellulare e l’apoptosi. In presenza di danno cellulare, TIMP 2 e IGFBP7 sono sovraregolati e possono portare all’arresto del ciclo cellulare G1 attraverso l’induzione di p27 e p21, rispettivamente.

Biomarcatore approvato dalla FDA per lo strumento di valutazione del rischio di AKI nella sepsi. L’urina TIMP2/IGFBP7 ha la più alta specificità per il danno renale, in quanto vi è un’elevazione minima in presenza di altre lesioni d’organo. Alti livelli di TIMP2 e IGFBP7 nella fase iniziale dello shock settico sono fattori di rischio indipendenti per la progressione verso l’AKI grave nelle successive 24 ore.

Angiopoietina

 

Plasma Fattori angiogenici per lo sviluppo vascolare; Ang-1 è stato trovato per essere protettivo stabilizzando l’endotelio, mentre Ang-2 promuove la perdita vascolare, che può peggiorare la sepsi Nei pazienti con S-AKI, l’Ang-1 plasmatico è significativamente inferiore rispetto ai pazienti con sepsi ma senza AKI. Livelli più elevati di Ang-1 sono associati a un minor rischio di AKI e livelli più elevati di Ang-2 erano associati a un rischio più elevato di AKI e sono un predittore indipendente di mortalità a 28 giorni nei pazienti in terapia intensiva con AKI che richiedevano RRT
VE-cadherin

 

Plasma Una glicoproteina transmembrana endoteliale che forma giunzioni aderenti Il livello plasmatico di VE-caderina al momento dell’arruolamento è stato associato a AKI grave che richiede RRT (OR: 6,44 per log di aumento del VE-cadhe plasmatico)
Soluble
thrombomodulin
 
Plasma La trombomodulina è un recettore della trombina che viene espresso sulla superficie delle cellule endoteliali e viene rilasciato nel flusso sanguigno quando vengono attivate le cellule endoteliali. La trombomodulina PSoluble in un paziente con sepsi al ricovero in terapia intensiva è un predittore indipendente per S-AKI con AUC di 0,758
Interleukina-6 Plasma Una citochina con una vasta

gamma di attività biologiche; aiuta a controllare l’induzione della risposta di fase acuta; un mediatore per il cambio di classe delle immunoglobuline

 

L’interleuchina-6 al basale al momento del ricovero ha previsto l’AKI nei pazienti con sepsi grave
sTREM-1

 

Urine/

plasma

TREM-1 è un recettore attivante espresso selettivamente sulla superficie dei neutrofili e dei monociti e associato alla risposta infiammatoria innescata dall’infezione batterica. (È quasi non rilevabile nell’infiammazione non infettiva). sTREM-1 può essere prodotto localmente dalle cellule endoteliali, dalle cellule epiteliali tubulari o dalle cellule infiammatorie infiltranti durante la necrosi tubulare acuta.105,106 Nei pazienti con sepsi, sTREM-1 nelle urine al ricovero in terapia intensiva ha previsto AKI a 48 h con AUC di 0,922,107 Valore diagnostico per S-AKI: AUC di 0,794 per il plasma e 0,707 per le urine; valore predittivo 24 ore prima della diagnosi di S-AKI: AUC di 0,746 per il plasma e 0,778 per l’urina
 Tabella 6: Biomarcatori studiati in S-AKI [10].

A tal riguardo l’uso di marcatori e del loro andamento nel contesto della AKI può fornire ulteriori fondamentali informazioni utili a una diagnosi precoce di danno renale.

In futuro, il dosaggio dei nuovi biomarcatori di danno renale, ad oggi non ancora routinario, potrebbe essere utilizzato per stimare la progressione del danno renale; tra questi si citano il tissue inhibitor of metalloproteinases 2 (TIMP2) e l’insulin-like growth factor binding protein 7 (IGFBP7) urinari, dei quali è stato studiato il rapporto maggiore di 2 [26].

Figura 7: Andamento nel tempo dei biomarkers rispetto all’evento acuto. Clin J Am Soc Nephrol 10: 147–155, 2015 [28].
Figura 7: Andamento nel tempo dei biomarkers rispetto all’evento acuto. Clin J Am Soc Nephrol 10: 147–155, 2015 [28].
Figura 8: Sede di produzione di biomarkers in vari setting di danno tubulare [27].
Figura 8: Sede di produzione di biomarkers in vari setting di danno tubulare [27].
 

Conclusioni

In conclusione, il PO-AKI è una complicanza comune degli interventi di chirurgia maggiore che si associa ad una prognosi peggiore nel lungo termine, per la maggiore insorgenza di malattia renale cronica, eventi cardiovascolari e morte. Se nel post-operatorio il paziente va incontro a sepsi, il rischio di danno renale acuto incrementa notevolmente (SA-AKI). La prevenzione del danno renale acuto nel contesto peri-operatorio si basa sull’identificazione dei pazienti a rischio di AKI, nella riduzione degli agenti nefrotossici e nel trattamento delle cause sottostanti. Nel contesto del SA-AKI vi è la possibilità di utilizzare trattamenti extracorporei, che oltre ad una funzione di supporto della funzione renale facilitano la risoluzione del quadro.

Le prospettive prognostiche del paziente che nel post-operatorio sviluppa sepsi con danno renale acuto dipendono dalla tempestiva messa in atto di misure terapeutiche e dalla personalizzazione del trattamento.

 

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Diagnostic and prognostic markers of renal cell carcinoma

Abstract

Renal cell carcinoma (RCC) is the deadliest of all urogenital tumors, whereas it is the third for incidence after prostate and bladder cancer. An early diagnosis of RCC allows patients affected to be promptly treated with effective therapies, significantly increasing their survival rate. In addition, an early and accurate diagnosis avoids inadequate treatment, helps predict disease progression and establish the most appropriate treatments. Unfortunately, small renal tumors are usually asymptomatic, which results in a late diagnosis and, therefore, a low efficacy of treatment. Sensitive biomarkers are thus essential for early detection of RCC and for monitoring its progression. This review summarizes recent discoveries relating to renal tumor biomarkers, their diagnostic and prognostic values, and clinical feasibility.

 

Keywords: biomarkers, renal cell carcinoma, RCC, precision medicine

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Introduzione

Il carcinoma a cellule renali (RCC) è l’istotipo più comune di neoplasia renale e rappresenta circa il 3% di tutte le neoplasie adulte nei paesi occidentali [1]. L’incidenza di questa neoplasia, più elevata negli uomini e nelle società economicamente sviluppate, aumenta progressivamente in relazione all’età ed il tasso di mortalità complessivo è pari a 2,2 casi/100.000 abitanti l’anno [2]. L’età media dei pazienti alla diagnosi è stimata intorno ai 64 anni; tuttavia il 3-5% di tutti gli RCC segue una trasmissione ereditaria, con esordio neoplastico in età giovanile [3].

Soltanto una piccola percentuale di pazienti (6-10%) manifesta la classica triade di presentazione clinica con ematuria grave, dolore e massa palpabile al fianco [4]. Infatti, a causa del decorso clinico solitamente asintomatico e di un utilizzo sempre più diffuso di tecniche radiologiche non invasive, quali l’ecografia e la TC addominale, la diagnosi della maggior parte delle neoplasie renali avviene casualmente a seguito di indagini diagnostiche svolte per altre patologie e spesso evidenzia una neoplasia già in fase avanzata. Il RCC è la neoplasia con il più alto tasso di mortalità tra i tumori genitourinari ed i fattori di rischio principali sono rappresentati dal fumo, dall’obesità e dall’ipertensione, nonché dall’inattività fisica e da una storia familiare di diabete mellito [5,6]. In questa neoplasia il sistema immune svolge un ruolo determinante nell’evoluzione della patologia [7]. Tuttavia, indagini condotte su individui con una storia familiare di RCC hanno evidenziato un incremento del rischio legato a fattori genetici [8].