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Title
Quantitative analysis, clinical value and implications of interstitial features between frozen and paraffin sections in preimplantation renal biopsies / eingereicht von Mladen Pavlovic
Additional Titles
Quantitative Analyse, Klinischer Wert und Implikation der Interstitiellen Eigenschaften zwischen Gefrier- und Paraffin-Schnitt in renalen Preimplantationsbiopsien
AuthorPavlovic, Mladen
Thesis advisorKozakowski, Nicolas
Published2019
Description80 Blatt : Illustrationen
Institutional NoteMedizinische Universität Wien, Diplomarb., 2019
Annotation
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Date of SubmissionJanuary 2019
LanguageEnglish
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)Nierentransplantation / Nierenbiopsie / Nierenpathologie
Keywords (EN)Kidney transplantation / Kidney biopsy / Kidney pathology
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Abstract (German)

Ziel: Terminale Niereninsuffizienz stellt heute eine große Herausforderung für die Medizin dar. Während die Anzahl der verfügbaren Nierentransplantate die Nachfrage der Patienten von der Warteliste nicht decken kann, werden viele Organe aufgrund pathologischer Berichte vor der Implantation über die unbefriedigende Qualität der zu transplantierenden Niere immer noch verworfen. Das Ziel dieser Studie ist, die quantitativen Eigenschaften von Interstitium und interstitieller Fibrose (IF), ihre Unterschiede zwischen Gefrierschnitten (FS) und Paraffinschnitten (PS) derselben Gewebsprobe, sowie ihren Einfluss auf das klinische Ergebnis von Empfänger und Transplantat zu untersuchen.

Methoden: Wir analysierten retrospektiv die Präimplantationsbiopsien und klinischen Daten von 79 Spendern und Empfängern des AKH in einem Zeitraum von 2010 bis 2017. Stanzbiopsien wurden mit Sirius-Rot gefärbt und die dadurch gefärbte interstitielle Fläche (SRAi) anschließend mittels digitalisierter Bildanalyse (DIA) gemessen. Zu den Spenderdaten gehörten Alter, Geschlecht, Typ (herztote oder hirntote Spender), terminaler Serumkreatininwert, die kalte Ischämiezeit (CIT) und der Remuzzi-Score der Transplantatbiopsie. Zu den Empfängerdaten gehörten Alter, Geschlecht, Anzahl der vergangenen Transplantationen, Anzahl der HLA-Mismatches, letzter Wert von Panel Reactive Antikörper, Vorhandensein der donorspezifischen Antikörper (DSA). Wir berechneten die Dauer des Krankenhausaufenthaltes nach der Transplantation, den Serumkreatininwert im 1., 3., 6. und 12. Monat nach der Transplantation, sowie den Prozentsatz der verzögerten Transplantatfunktion (DGF) und das 1-Jahres-Überleben des Transplantats.

Ergebnisse: Nicht-parametrische Tests zeigten einen signifikanten Unterschied zwischen FS und PS bei der Verwendung von SRAi mit niedriger Farbintensitätsschwelle (lSRAi) [FS: Median= 41,6 (Quartilabstand (IQR) 35,8-47,5) vs. PS 32,7 (28,7-38,4); p=0.002]. Patienten, die eine Krankenhausaufenthaltsdauer von über 20 Tagen hatten, hatten einen signifikant höheren lSRAi im Paraffinschnitt [29,9 (26,4-33,2) vs. 33,7 (29,7-41,2), p=0,009]. Darüber hinaus entwickelten die Patienten DGF häufiger, wenn sie eine größere SRAi in niedriger und hoher Farbintensitätsschwelle im Paraffinschnitt hatten [29,9 (26,3-33,3) vs. 33,8 (30,3-41,7), p=0,001 in lSRAi-PS; und 20,9 (17,6-24,8) vs. 25,7 (22,4-30,1), p=0,003 für hSRAi-PS]. Die semi-quantitative Auswertung nach dem Remuzzi-Score (RS) zeigte keinen Zusammenhang mit Graftfunktion und stand statistisch signifikant nur in Bezug auf das Spenderalter bei Verwendung eines Altersschwellenwerts von 50, 60 oder 70 Jahren für den gesamten RS (p=0,016, p=0,001, p=0,024).

Fazit: Gefrierschnitte zeigen optisch eine größere interstitielle Oberfläche als Paraffinschnitte. Die quantitative Bewertung von SRAi in Paraffinschnitten hat eine größere klinische Bedeutung als von SRAi in Gefrierschnitten und kann DGF und Krankenhausaufenthalt vorhersagen. Die semi-quantitative Auswertung nach dem Remuzzi-Score korrelierte nur mit dem Spenderalter. Die digitale Bildanalyse von SRAi ergab zufriedenstellende Ergebnisse mit großem klinischem Potenzial für die Zukunft. Eine optimale Standardisierung in der Vorbereitung der Nierentransplantatbiopsien für die digitale Evaluation und eine entsprechende Regelung des Scoring-Systems zu deren quantitativen Beurteilung sind angezeigt.

Abstract (English)

Aim: End-stage renal disease represents a great challenge in medicine today. While the number of available kidney grafts cannot meet the demand of the patients from the waiting list, a lot of donated kidneys are still discarded due to unsatisfying reports of pre-implantation biopsy specimens. The objective of this study is to investigate the quantitative characteristics of interstitium and interstitial fibrosis (IF), their differences between frozen (FS) and paraffin (PS) sections of the same biopsy sample, as well as their effect on the clinical outcome of recipient and graft.

Methods: We retrospectively analyzed the preimplantation kidney graft biopsy samples and clinical data from 79 donors and recipients from Vienna General Hospital (AKH) in a period from 2010 to 2017. Punch biopsy samples were analyzed by means of Sirius red-stained interstitial area (SRAi) using digitalized image analysis (DIA). Donor data included age, gender, type (nonheart-beating or brain dead donors), terminal serum creatinine value, cold ischemia time (CIT) and Remuzzi-score of the graft biopsy sample. Recipient data included age, gender, transplantation history, number of HLA mismatches, latest level of the panel-reactive-antibody score (PRA), presence of the donor-specific-antibodies (DSA). We calculated duration of the hospitalization after the transplantation, the serum creatinine levels at 1st, 3rd, 6th and 12th month after transplantation, as well as percentage of delayed graft function (DGF) and one-year graft survival.

Results: Non-parametric testing showed a significant difference between FS and PS when using SRAi with a low stain intensity threshold (lSRAi) [FS: median=41.6 (interquartile range (IQR) 35.8-47.5) vs. PS 32.7 (28.7-38.4); p=0.002]. Patients who had a duration of hospitalization over 20 days had significant higher lSRAi in paraffin section [respectively 29.9 (26.4-33.2) vs. 33.7 (29.7-41.2), p=0.009]. Furthermore, the patients developed DGF more often if they have had larger SRAi in both low and high stain intensity thresholds in paraffin section [respectively 29.9 (26.3-33.3) vs. 33.8 (30.3-41.7), p=0.001 in lSRAi-PS; and 20.9 (17.6-24.8) vs. 25.7 (22.4-30.1), p=0.003 for hSRAi-PS]. Semiquantitative evaluation according to the Remuzzi score (RS) showed no association with graft function and was statistically related to donor age when using an age threshold of 50, 60 or 70 years for original total RS (p=0.016, p=0.001 or p=0.024, respectively).

Conclusion: Frozen sections visually show more extensive interstitial surface than paraffin sections. Quantitative evaluation of SRAi in paraffin sections has a greater clinical importance than of SRAi in frozen sections, and can predict DGF and hospitalization duration. Semiquantitative evaluation according to Remuzzi score was only related to donor age. Digital image analysis of SRAi yielded satisfactory findings with great clinical potential for the future. However, developing an optimal standardization in the preparation of biopsy samples for DIA and a corresponding regulation of the scoring system for such assessment still remains necessary in order to have reproducible results.