Procalcitonin is a Valid Marker of Infection in Decompensated Cirrhosis

Zusammenfassung

Einleitung: Bakterielle Infektionen sind lebensbedrohliche Komplikationen bei Patienten mit Leberzirrhose und eine frühzeitige Diagnostik ist daher notwendig. Procalcitonin, ein 116 Aminosäuren großes Propeptid des Calcitonins, ist ein neuer Marker für Infektionen. Ziel unserer Studie war es, die Wertigkeit des Procalcitonins in der Diagnose einer Infektion bei Leberzirrhose zu evaluieren. 127 Patienten mit Leberzirrhose wurden analysiert und in drei Gruppen aufgeteilt, abhängig von morphologischen und bakteriologischen Befunden: dekompensierte Patienten mit (Gruppe I = 36) und ohne (Gruppe II = 64) Infektion und 27 Patienten (Gruppe III) nichtdekompensiert und ohne Nachweis einer Infektion.

Methoden: Die Diagnose einer Infektion wurde anhand von Standardkriterien gestellt. Serum-Procalcitonin, Tumornekrosefaktor α, Interleukin-6 und C-reaktives Protein wurden mittels kommerziell erhältlicher Methoden gemessen.

Ergebnisse: Die PCT-Serumspiegel waren zwischen den verschiedenen Gruppen signifikant unterschiedlich: Gruppe I 2,8 ng/ml (0,4 - 20,4); Gruppe II 0,6 ng/ml (0,1 - 5,9); Gruppe III 0,4 ng/ml (0,1 - 1,2). Werte über 0,58 ng/ml hatten eine Sensitivität von 92 % und eine Spezifität von 78 % für die Diagnose einer Infektion und waren mit einer 50 %-Mortalität innerhalb der ersten zwei Monate assoziiert. Interleukin-6, Tumornekrosefaktor α und C-reaktives Protein zeigten eine deutlich niedrigere Sensivität und Spezifität für die Diagnose Infektion.

Schlussfolgerung: Bei Patienten mit dekompensierter Leberzirrhose sind die Serum-Procalcitoninspiegel der bislang sensitivste und spezifischste Marker für die frühe Erfassung einer bakteriellen Infektion.

Abstract

Background/Aims: Bacterial infections are life-threatening complications in cirrhosis and early diagnosis is mandatory. Procalcitonin, a 116 amino acid propeptide of calcitonin, is an early marker of infection. The aim was to evaluate prospectively procalcitonin in the diagnosis of bacterial infection in cirrhosis. 127 patients with liver cirrhosis were analysed and stratified into three groups according bacteriological and morphological findings; decompensated patients with (group I = 36) and without (group II = 64) infection, and 27 non-decompensated and non-infected (group III).

Methods: Diagnosis of infection was made using standard criteria. Serum procalcitonin, tumour necrosis factor alpha, interleukin-6 and C-reactive protein were measured using commercially available methods.

Results: PCT serum levels were significantly different between group I (2.8 ng/ml [0.4 - 20.4]), group II (0.6 ng/ml [0.1 - 5.9]) and group III (0.4 ng/ml [0.1 - 1.2]), respectively. Levels above 0.58 ng/ml had a sensitivity of 92 % and specificity of 78 % for the diagnosis of infection and were associated with a 50 % mortality in the first two months. Interleukin-6, tumour necrosis factor alpha and C-reactive protein were less sensitive and specific for the diagnosis of infection.

Conclusion: In decompensated cirrhosis procalcitonin serum levels provided the most sensitive and specific tool for the initial diagnosis of bacterial infection.

Schlüsselwörter

Cytokine - dekompensierte Leberzirrhose - Varizenblutung - spontan bakterielle Peritonitis - Überleben

Key words

Cytokines - liver decompensation - variceal bleeding - spontaneous bacterial peritonitis - survival

References

• 1 Wyke R J. Problems of bacterial infection in patients with liver disease.  Gut. 1987;  28 623-641
• 2 Navasa M, Follo A, Filella X. et al . Tumor necrosis factor and interleukin-6 in spontaneous bacterial peritonitis in cirrhosis: relationship with the development of renal impairment and mortality.  Hepatology. 1998;  27 (5) 1227-1232
• 3 Probst T, Probst A, Herold M. et al . Spontaneous bacterial peritonitis is associated with high levels of interleukin-6 and its secondary mediators in ascitis fluid.  Eur J Clin Invest. 1993;  23 (12) 832-836
• 4 Whang K T, Vath S D, Becker K L. et al . Procalcitonin and proinflammatory cytokine interactions in sepsis.  Shock. 2000;  14 (1) 73-78
• 5 Le M oine O, Deviere J, Devaster J M. et al . Interleukin-6: an early marker of bacterial infection in decompensated cirrhosis.  Journal of Hepatology. 1994;  20 819-824
• 6 Byl B, Roucloux<! h-abstand entfernen>, Crusiaux A. et al . Tumor Necrosis Factor α and Interleukin 6 Plasma Levels in Infected Cirrhotic Patients.  Gastroenterology. 1993;  104 1492-1497
• 7 Assicot M, Gendrel D, Carsin H. et al . High serum procalcitonin concentrations in patients with sepsis and infection.  Lancet. 1993;  341 515-518
• 8 Chiesa C, Panero A, Rossi N. et al . Reliability of procalcitonin concentrations for the diagnosis of sepsis in critically ill neonates.  Clin Infect Dis. 1998;  26 664-672
• 9 Al-Nawas B, Krammer I, Shah P M. Procalcitonin in the diagnosis of severe infections.  Eur J Med Res. 1996;  1 331-333
• 10 Brunkhorst F M, Wegscheider K, Forycki Z F. et al . Procalcitonin for early diagnosis and differentiation of SIRS, sepsis, severe sepsis, and septic shock.  Intensive Care Med. 2000;  26 148-152
• 11 Brunkhorst R, Eberhardt O K, Haubitz M. et al . Procalcitonin for discrimination between activity of systemic autoimmune disease and systemic bacterial infection.  Intensive Care Med. 2000;  26 199-201
• 12 Gramm H J, Dollinger P, Beier W. Procalcitonin - ein neuer Marker der inflammatorischen Wirtsantwort. Longitudinalstudien bei Patienten mit Sepsis und Peritonitis.  Chir Gastroenterol. 1995;  11 (Suppl 2) 51-54
• 13 Huber W, Reichenberger J, Salmhofer H. et al . Procalcitonin- ein Routineparameter in der Intensivmedizin?.  Intensivmed. 1998;  35 124-131
• 14 Meisner M. PCT .Procalcitonin - a new, innovative infection parameter. Berlin; BRAHMS-Diagnostica 1996
• 15 Snider R H, Nylen E S, Becker K L. Procalcitonin and its component peptides in systemic inflammation; immunochemical characterization.  Journal of Investigative Medicine. 1997;  45(9) 552-560
• 16 Dandona P, Nix D, Wilson M F. et al . Procalcitonin increase after endotoxin injection in normal subjects.  J Clin Endocrinol Metab. 1994;  79 (6) 1605-1608
• 17 Viallon A, Zeni F, Pouzet V. et al . Serum and ascitic procalcitonin levels in cirrhotic patients with spontaneous bacterial peritonitis; diagnostic value and relationship to pro-inflammatory cytokines.  Intens Care Med. 2000;  26 1082-1088
• 18 Sphar L, Morard I, Hadengue A. et al . Procalcitonin is not an accurate marker of spontaneous bacterial peritonitis in patients with cirrhosis.  Hepatogastroenterology. 2001;  48 (38) 502-505
• 19 Castell J V, Gomez-Lechon M J, David M. et al . Acute-phase response of human hepatocytes: regulation of acute-phase protein synthesis by interleukin-6.  Hepatology. 1990;  12 1179-1186
• 20 Khoruts A, Stahnke L, McClain C J. et al . Circulating tumor necrosis factor, interleukin-1 and interleukin-6 concentrations in chronic alcoholic patients.  Hepatology. 1991;  13 (2) 267-276
• 21 Deviére J, Content J, Denys C. et al . High interleukin-6 serum levels and increased production of leucocytes in alcoholic liver cirrhosis. Correlation with IgA serum levels and lymphokines production.  Clin Exp Immunol. 1989;  77 221-225
• 22 Castell J V, Geiger T, Gross V. et al . Plasma clearance organ distribution and target cells of IL-6/hepatocyte stimulating factor in the rat.  Eur J Biochem. 1988;  177 357-361
• 23 Sonne O, Davidsen O, Möler B K. et al . Cellular targets and receptors for interleukin-6. In vivo and in vitro uptake of IL-6 in liver and hepatocytes.  Eur J Clin Invest. 1990;  20 366-370
• 24 Petitjean S, Mackensen A, Engelhardt R. et al . Introduction de la procalcitonine circulante après administration intraveneuse d'endotoxine chez l'homme.  Acta Pharm Biol Clin. 1994;  5 265-268
• 25 Guarner C, Soriano G, Tomas A. et al . Increased serum nitrate and nitrite levels in patients with cirrhosis: relationsship to endotoxaemia.  Hepatology. 1993;  18 1139-1143
• 26 Meisner M, Tschaikowsky K, Schnabel S. et al . Procalcitonin-Influence of Temperature, Storage, Anticoagulation and Arterial or Venous Asservation of Blood Samples on Procalcitonin Concentrations.  Eur J Clin Chem Clin Biochem. 1997;  35 (8) 597-601
• 27 BRAHMS-Diagnostica GmbH. LUMItest PCT .Coated Tube System. Immunoluminometrischer Assay (ILMA) zur Bestimmung von PCT (Procalcitonin) in Humanserum und Plasma. Instruction manual Berlin; BRAHMS-Diagnostica 1996
• 28 Altmann D G. Practical statistics for medical research. Chapmann & Hall 1997
• 29 Pepys M B. C-reactive protein fifty years on.  Lancet. 1981;  653-657
• 30 Schwenger V, Sis J, Breitbart A. et al . CRP levels in Autoimmune disease can be specified by measurement of Procalcitonin.  Infection. 1998;  26 274-276
• 31 Guarner C, Sola R, Soriano G. et al . Risk of a First Community-Acquired Spontaneous Bacteriological Peritonitis in Cirrhotics With Low Ascitic Fluid Protein Levels.  Gastroenterology. 1999;  117 414-419
• 32 Tilg H, Wilmer A, Vogel W. et al . Serum Levels of Cytokines in Chronic Liver Deseases.  Gastroenterology. 1992;  103 264-274
• 33 Nylen E S, Whang K T, Snider R H. et al . Mortality is increased by procalcitonin and decreased by an antiserum reactive to procalcitonin in experimental sepsis.  Crit Care Med. 1998;  26 1001-1006
• 34 Blackwell T S, Christman J W. Sepsis and cytokines: current status.  Br J Anaesth. 1996;  77 110-117
• 35 Goulis J, Patch D, Burroughs A K. Bacterial infection in the pathogenesis of variceal bleeding.  Lancet. 1999;  353 139-142