Acute kidney injury (AKI) is a major complication of cardiac bypass surgery. We examined whether levels of liver fatty acid-binding protein (L-FABP) can be an early biomarker for ischemic injury by measuring this protein in the urine of 40 pediatric patients prior to and following cardiopulmonary bypass surgery. AKI was defined as a 50% increase in the serum creatinine from baseline, which was normally not seen until 24–72 h after surgery. Enzyme-linked immunosorbent assay analysis showed increased L-FABP levels (factored for creatinine excretion) of about 94- and 45-fold at 4 and 12 h, respectively, following surgery in the 21 patients who developed AKI with western blot analysis, confirming L-FABP identity. Univariate logistic regression analyses showed that both bypass time and urinary L-FABP were significant independent risk indicators for AKI. After excluding bypass time from the model and using a stepwise multivariate logistic regression analysis, urinary L-FABP levels at 4 h after surgery were an independent risk indicator with the area under the receiver-operating characteristic curve 0.810, sensitivity 0.714, and specificity 0.684 for a 24-fold increase in urinary L-FABP. Our study shows that urinary L-FABP levels represent a sensitive and predictive early biomarker of AKI after cardiac surgery. Acute kidney injury (AKI) is a major complication of cardiac bypass surgery. We examined whether levels of liver fatty acid-binding protein (L-FABP) can be an early biomarker for ischemic injury by measuring this protein in the urine of 40 pediatric patients prior to and following cardiopulmonary bypass surgery. AKI was defined as a 50% increase in the serum creatinine from baseline, which was normally not seen until 24–72 h after surgery. Enzyme-linked immunosorbent assay analysis showed increased L-FABP levels (factored for creatinine excretion) of about 94- and 45-fold at 4 and 12 h, respectively, following surgery in the 21 patients who developed AKI with western blot analysis, confirming L-FABP identity. Univariate logistic regression analyses showed that both bypass time and urinary L-FABP were significant independent risk indicators for AKI. After excluding bypass time from the model and using a stepwise multivariate logistic regression analysis, urinary L-FABP levels at 4 h after surgery were an independent risk indicator with the area under the receiver-operating characteristic curve 0.810, sensitivity 0.714, and specificity 0.684 for a 24-fold increase in urinary L-FABP. Our study shows that urinary L-FABP levels represent a sensitive and predictive early biomarker of AKI after cardiac surgery. Acute kidney injury (AKI), previously referred to as acute renal failure,1.Mehta R.L. Kellum J.A. Shah S.V. et al.Acute Kidney Injury Network: report of an initiative to improve outcomes in acute kidney injury.Crit Care. 2007; 11: R31Crossref PubMed Scopus (4764) Google Scholar is the damage inflicted to the kidney following an insult such as ischemia. The incidence of AKI in children following cardiac surgery is between 5 and 20%.2.Morelli S. Ricci Z. Di Chiara L. et al.Renal replacement therapy in neonates with congenital heart disease.Contrib Nephrol. 2007; 156: 428-433Crossref PubMed Google Scholar,3.Skippen P.W. Krahn G.E. Acute renal failure in children undergoing cardiopulmonary bypass.Crit Care Resusc. 2005; 7: 286-291PubMed Google Scholar Patients who experience AKI following surgery are at a much higher risk of complications and death.4.Bailey D. Phan V. Litalien C. et al.Risk factors of acute renal failure in critically ill children: a prospective descriptive epidemiological study.Pediatr Crit Care Med. 2007; 8: 29-35Crossref PubMed Scopus (182) Google Scholar Even small degrees of renal dysfunction are associated with increased mortality.5.Williams D.M. Sreedhar S.S. Mickell J.J. et al.Acute kidney failure: a pediatric experience over 20 years.Arch Pediatr Adolesc Med. 2002; 156: 893-900Crossref PubMed Scopus (156) Google Scholar,6.Moghal N.E. Brocklebank J.T. Meadow S.R. A review of acute renal failure in children: incidence, etiology and outcome.Clin Nephrol. 1998; 49: 91-95PubMed Google Scholar Pediatric patients comprise an important population for study, since they usually do not have significant comorbidities such as hypertension, atherosclerosis, or diabetes, which affect kidney function in adults. Furthermore, pediatric patients with congenital heart disease undergoing elective surgery are more amenable to study putative urinary biomarkers of AKI, since the time at which renal ischemia occurs after cardiopulmonary bypass (CPB) surgery is well-defined, and these subjects can be studied prospectively for the development of AKI.7.Goldstein S.L. Pediatric acute kidney injury: it's time for real progress.Pediatr Nephrol. 2006; 21: 891-895Crossref PubMed Scopus (40) Google Scholar In clinical practice, the diagnosis of acute renal failure is usually made by observing an increase in serial measurements of serum creatinine. Unfortunately, serum creatinine is not a sensitive biomarker and occurs only after the disease has progressed. The pathophysiologic processes leading to and following kidney injury activate inflammation, cell death, tubular regeneration, and other responses. One measurable result of these processes is a change in the abundance of certain proteins in the urine. Previous studies using animal models as well as human studies have contributed to our knowledge about cytokines, brush border enzymes, plasma proteins, and other injury-inducible molecules that appear in the urine. A number of potential biomarkers of AKI post cardiac surgery have been proposed including plasma neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL) and cystatin C, and a urine panel consisting of NGAL, interleukin-18, and kidney injury molecule-1.8.Devarajan P. Emerging biomarkers of acute kidney injury.Contrib Nephrol. 2007; 156: 203-212Crossref PubMed Google Scholar Proposed mechanisms for the presence of these low molecular weight proteins in urine include (a) increased systemic inflammation with increased filtration of these proteins in the urine, (b) reduced reabsorption by the damaged proximal tubule, and (c) increased secretion from injured kidney cells into the luminal space. In recent studies, we have examined the role of human liver fatty acid-binding protein (h-L-FABP) in AKI. L-FABP is a 14-kDa protein normally expressed in human kidney, and, more specifically, in the proximal convoluted and straight tubules.9.Maatman R.G. Van de Westerlo E.M. Van Kuppevelt T.H. Veerkamp J.H. Molecular identification of the liver- and the heart-type fatty acid-biding proteins in human and rat kidney. Use of the reverse transcriptase polymerase chain reaction.Biochem J. 1992; 288: 285-290Crossref PubMed Scopus (128) Google Scholar,10.Maatman R.G. Van Kuppevelt T.H. Veerkamp J.H. Two types of fatty acid-binding protein in human kidney. Isolation, characterization and localization.Biochem J. 1991; 273: 759-766Crossref PubMed Scopus (92) Google Scholar In a model of cisplatin-induced AKI, we previously demonstrated increased shedding of urinary L-FABP within the first 24 h, whereas a rise in serum creatinine was not detectable until after 72 h of cisplatin treatment.11.Negishi K. Noiri E. Sugaya T. et al.A role of liver fatty acid binding protein in cisplatin-induced acute renal failure.Kidney Int. 2007; 72: 348-358Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (60) Google Scholar In this study, we examined the potential of urinary L-FABP as a biomarker of AKI in a human model, namely pediatric patients undergoing cardiac surgery. From 40 patients studied, 21 (52%) developed AKI within a 3-day period. Of these, serum creatinine rose 24–48 h after CPB in 10 subjects, but in the other 11 patients the increase occurred 48–72 h after the procedure. Figure 1 compares the changes in serum creatinine in patients who did not develop AKI with changes with those who developed AKI. As shown in Figure 1, in 19 patients who did not develop AKI, serum creatinine did not change significantly during the first 5 days after cardiac surgery going from 0.52±0.03 at 0 h to 0.41±0.02 mg per 100 ml at day 5 after surgery. In contrast, in subjects who developed AKI, serum creatinine increased from 0.40±0.03 mg per 100 ml before surgery (0 h) to 0.77±mg per 100 ml at 48 h post cardiac surgery (P<0.01 when compared to serum creatinine in patients who did not develop AKI). The rise in serum creatinine was sustained for 5 days, suggesting the presence of a sustained form of acute tubular injury such as acute tubular necrosis. On the basis of the primary outcome, we classified children into those with and without AKI. Children who developed AKI tended to be younger and had significantly longer CPB times and length of hospital stay when compared with those who did not develop AKI (Table 1).Table 1Patients's characteristics and clinical outcomesWithout acute kidney injury (n=19)Acute kidney injury (n=21)PDemographics Age (years)4.3 (1.3)2.7 (0.8)0.233 Boys129 Girls712 White ethnic origin1221 African American70Clinical outcomes Previous heart surgery58 Cardiopulmonary bypass time (min)82 (9.7)145 (12.3)0.00025 Change in serum creatinine (%)14.7 (3.4)190 (39)0.00008 Length of hospital stay6.1 (1.4)20.1 (3.4)0.005 Open table in a new tab We performed analysis of urinary h-L-FABP in 40 children who underwent cardiac surgery for correction of congenital malformations. AKI, defined as more than 50% rise in serum creatinine from baseline values, occurred in 21 subjects, but the diagnosis was delayed by 24–72 h after surgery. As shown in Figure 2, in 19 patients who did not develop AKI, a significant increase in urinary h-L-FABP was noted from 36±18 ng mg−1 before surgery to 360±104 ng mg−1 at 4 h post surgery, and 208±63 ng mg−1 Cr at 12 h post surgery. In contrast, subjects who subsequently developed AKI had a much more dramatic increase in urinary h-L-FABP from baseline levels before surgery of 20±4 to 1885±500 ng mg−1 Cr at 4 h and 904±320 ng mg−1 Cr at 12 h post cardiac surgery. Western blot analysis was also performed in urine samples obtained from children who underwent CPB surgery using a monoclonal antibody raised against h-L-FABP. As shown in Figure 3, the presence of a single band corresponding to the expected size (14 kDa) of h-L-FABP was primarily detected at 4 h but also with less intensity at 12 h after cardiac surgery, only in urine samples obtained from children who did develop AKI. Our western blots results parallel the findings of enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) measurements, indicating that in patients who developed AKI, there is a substantial amount of urinary excretion of L-FABP at 4 h after cardiopulmonary bypass, but the amount of L-FABP was considerably lower at 12 h after cardiopulmonary bypass. Our series of analyses began with a Mann–Whitney U-test to compare the 4-h post surgery from baseline mean difference in L-FABP levels for AKI patients versus those patients without AKI. The test resulted in a significant mean L-FABP difference (P-value=0.0007) between the AKI patients and those patients without AKI, which supported our hypothesis that at 4 h post surgery, L-FABP levels between the two groups are highly significant in their mean differences from baseline values. The predictability quality of L-FABP for AKI was further explored with an additional compilation of statistical methods. Univariate logistic regression analyses were performed on the following variables to determine their independent ability to serve as risk indicators for AKI: age, gender, CPB time, previous cardiac surgery, and L-FABP. The univariate logistic regression analyses resulted in two significant independent predictors of AKI: CPB time (P-value=0.0043) and L-FABP (P-value=0.0265). The outcomes of the remaining variables (age, gender, and previous cardiac surgery) were insignificant as independent predictors of AKI. Correlation analyses were performed with Spearman's correlation coefficients to determine the correlation between L-FABP and the following clinical outcomes: percentage of change in serum creatinine (δ-creatinine) and length of hospital stay after surgery. This analysis was performed using all patients, both AKI patients and those patients without AKI, and included all time points (baseline, 4 h post surgery, and 12 h post surgery) for the variables of interest. Both correlation coefficients were statistically significant: δ-creatinine (r=0.2617, P-value=0.0039) and length of hospital stay after surgery (r=0.32093, P-value=0.0004). Two identical correlation analyses were also performed on the subset of patients at 4 h and 12 h post cardiac surgery. At 4 h post cardiac surgery, the correlation analysis results were as follows: δ-creatinine (r=0.46544, P-value=0.0025) and length of hospital stay after surgery (r=0.57825, P-value<0.0001). At 12 h post cardiac surgery, the correlation analysis results were as follows: δ-creatinine (r=0.47945, P-value=0.0017) and length of hospital stay after surgery (r=0.53568, P-value=0.0004). The correlation between L-FABP and both variables (δ-creatinine and length of hospital stay after surgery) were statistically significant when taking all time points into account as well as at both 4 h and 12 h post cardiac surgery. Figure 4 displays the receiver-operating characteristic (ROC) curve for L-FABP at 4 h post cardiac surgery. This figure displays each underlying L-FABP cutpoint value encompassing the ROC curve along with the resulting ROC curve. The area under the L-FABP ROC curve at 4 h post surgery was 0.810. Derived sensitivities and specificities for a selection of specified L-FABP cutpoint concentration levels (211, 350, 486, 592, and 1023) are listed in Table 2. A cutoff value of 486 ng mg−1 Cr yields both good sensitivity (0.7142) and specificity (0.6842) levels of AKI at 4 h post cardiac surgery.Table 2L-FABP and NGAL test characteristics at different cutoff valuesSensitivitySpecificityCutpoints for L-FABP (ng mg−1Cr) 2110.95200.6316 3500.80950.6316 4860.71420.6842 5920.66660.7895 10230.52380.8947Cutpoints for NGAL (ng mg−1Cr) 851.00000.8947 961.00000.9474 1001.00001.0000 1220.95241.0000 1460.90481.0000L-FABP, liver fatty acid-binding protein; NGAL, neutrophil gelatinase-associated lipocalin. Open table in a new tab L-FABP, liver fatty acid-binding protein; NGAL, neutrophil gelatinase-associated lipocalin. A stepwise logistic regression selection procedure was used to determine the most parsimonious model given a set of potential variables for predicting AKI. This analysis was performed on the 4-h post cardiac surgery data, and potential variables for this model included age, gender, CPB time, previous cardiac surgery, and L-FABP. The resulting selected model revealed CPB time (P-value=0.0043), as the most powerful independent predictor of AKI in our cohort. When a secondary stepwise logistic regression selection procedure was performed including the previous variables while excluding CPB time, this resulted in a most parsimonious model including only the single variable L-FABP (P-value=0.0265) as a predictor for AKI. Microalbuminuria was slightly increased in patients who did not develop AKI from levels before surgery of 22.1±5.7 to 47.8±10.1 μg mg−1 Cr at 4 h and 72.6±15.9 μg mg−1 Cr at 12 h post surgery. In contrast, we detected a significant effect with respect to microalbuminuria in the AKI group. Microalbuminuria increased from levels before surgery of 15.2±4.5 to 328.3±68.3 μg mg−1 Cr at 4 h and 586.4±120.3 μg mg−1 Cr at 12 h, in those patients who developed AKI. These results are shown in Figure 5. Urinary NGAL, a validated biomarker for AKI,12.Mishra J. Dent C. Tarabishi R. et al.Neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL) as a biomarker for acute renal injury after cardiac surgery.Lancet. 2005; 365: 1231-1238Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (1812) Google Scholar was also measured in this cohort of patients. As shown in Figure 6, urinary NGAL levels were slightly increased in patients who did not develop AKI from levels before surgery of 3.7±0.9 to 32.8±6.1 ng mg−1 Cr at 4 h and 21.7±3.8 ng mg−1 Cr at 12 h post surgery. In contrast, we detected a significant effect with respect to urinary NGAL levels in the AKI group. Urinary NGAL increased from levels before surgery of 8.0±1.7 to 491.0±82.3 ng mg−1 Cr at 4 h and 330±39.8 ng mg−1 Cr at 12 h, in those patients who developed AKI. We utilized these measurements to determine the sensitivity and specificity for NGAL at different cutoff values for this identical cohort of patients by constructing a conventional ROC curve. The corresponding area under the curve was calculated for the ROC curve, which yielded a quantifier for the quality of NGAL as a biomarker for AKI. Possible area under the curve values can range from 0 to 1.0, where a value of 1.0 signifies a perfect biomarker and a value of 0.5 is no better than one would expect under random chance. Figure 7 displays the ROC curve for NGAL at 4 h post cardiac surgery. This figure displays each underlying NGAL cutpoint value encompassing the ROC curve along with the resulting ROC curve. The area under the NGAL ROC curve at 4 h post surgery was 1.000, which coincides with the superb, previously published NGAL results.12.Mishra J. Dent C. Tarabishi R. et al.Neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL) as a biomarker for acute renal injury after cardiac surgery.Lancet. 2005; 365: 1231-1238Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (1812) Google Scholar Derived sensitivities and specificities for a selection of specified NGAL cutpoint concentration levels are listed in Table 2; however, a cutoff value of 100 ng mg−1 Cr yielded both perfect sensitivity (1.000) and specificity (1.000) levels of AKI.Figure 7ROC curve analysis for urinary NGAL at 4 h post cardiac surgery.View Large Image Figure ViewerDownload (PPT) Because we did not have a large amount of serum samples from our original group of 40 patients, serum L-FABP levels were measured in a total of 16 patients: 8 with AKI and 8 without AKI. Figure 8 presents the data in serum L-FABP levels measured at 0, 4, and 12 h after cardiac surgery. In three out of those eight patients who developed AKI post cardiac surgery, there was significant liver injury determined by an elevation in serum ALT, with levels that varied between 500 and 3000 IU in those three patients. Figure 8 shows that in patients who developed AKI post cardiac surgery, there was a significant increase in serum L-FABP levels at 12 h post cardiac surgery (410.5±120.9 ng ml−1), when compared to serum L-FABP levels measured in patients who did not develop AKI (28.5±8 ng ml−1). In contrast, urinary L-FABP levels measured in this same subset of patients who developed AKI was increased within the first 4 h post surgery from baseline levels of 9.15±1.8 to 791±349 ng mg−1 Cr at 4 h post surgery, while urinary levels did not rise in patients who did not develop AKI. These findings suggest that increased urinary L-FABP levels at 4 h post cardiac surgery in AKI patients, rather than just reflecting increased filtration of high serum levels represent an increased in the shedding of proximal tubule L-FABP. Our study is the first one to demonstrate that urinary excretion of h-L-FABP in pediatric patients undergoing cardiac surgery is significantly increased within the first 4 h of cardiac surgery, and precedes the rise on serum creatinine not seen until 24–72 h post cardiac surgery, in those patients who developed AKI. To evaluate the clinical significance of urinary L-FABP as a biomarker in renal disease, a two-step sandwich ELISA method using monoclonal antibodies to h-L-FABP protein was established for quantification of h-L-FABP in urine.13.Kamijo A. Sugaya T. Hikawa A. et al.Urinary excretion of fatty acid-binding protein reflects stress overload on the proximal tubules.Am J Pathol. 2004; 165: 1243-1255Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (184) Google Scholar,14.Kamijo A. Sugaya T. Hikawa A. et al.Urinary liver-type fatty acid binding protein as a useful biomarker in chronic kidney disease.Mol Cell Biochem. 2006; 284: 175-182Crossref PubMed Scopus (130) Google Scholar There is only one previous study that examined the role of urinary L-FABP in contrast dye-induced AKI.15.Nakamura T. Sugaya T. Node K. et al.Urinary excretion of liver-type fatty acid-binding protein in contrast medium-induced nephropathy.Am J Kidney Dis. 2006; 4: 439-444Abstract Full Text Full Text PDF Scopus (112) Google Scholar In that study, the investigators found that urinary L-FABP levels were significantly increased only in those patients who developed AKI post contrast dye. One important difference between that study and our study in cardiac surgery patients is that urinary L-FABP levels are much higher in cardiac surgery patients who developed AKI. The discrepancy in the urinary levels of L-FABP between two distinct types of AKI we believe relates to the presence of ischemic injury in patients undergoing cardiac surgery. As demonstrated in a recent study done in Japan,16.Yamamoto T. Noiri E. Ono Y. et al.Renal l-type fatty acid binding protein: possible stress reducer and biomarker for human renal microcirculation.J Am Soc Nephrol. 2007; 18: 2894-2902Crossref PubMed Scopus (249) Google Scholar urinary L-FABP levels correlated well to the level of renal ischemia (peritubular capillary ischemia). Therefore, we believe that the degree of ischemia seen in patients undergoing CPB is probably not seen in patients receiving contrast media. Future studies using this urinary L-FABP assay should allow us to further examine these potential differences, as well as the cutoff levels of urinary L-FABP in various forms of AKI. Our present results lend support to the concept that urinary L-FABP levels can serve clinically as a predictive biomarker of AKI. Other clinical studies have also shown that increased presence of urinary L-FABP can be an excellent clinical marker to predict and monitor the progression of renal disease.17.Nakamura T. Sugaya T. Kawagoe Y. et al.Effect of pitavastatin on urinary liver-type fatty acid-binding protein levels in patients with early diabetic nephropathy.Diabetes Care. 2005; 28: 2728-2732Crossref PubMed Scopus (82) Google Scholar, 18.Nakamura T. Sugaya T. Kawagoe Y. et al.Effect of pioglitazone on urinary liver-type fatty acid-binding protein concentrations in diabetes patients with microalbuminuria.Diabetes Metab Res Rev. 2006; 22: 385-389Crossref PubMed Scopus (36) Google Scholar, 19.Nakamura T. Sugaya T. Kawagoe Y. et al.Candesartan reduces urinary fatty acid-binding protein excretion in patients with autosomal dominant polycystic kidney disease.Am J Med Sci. 2005; 330: 161-165Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (21) Google Scholar, 20.Nakamura T. Sugaya T. Kawagoe Y. et al.Urinary liver-type fatty acid-binding protein levels for differential diagnosis of idiopathic focal glomerulosclerosis and minor glomerular abnormalities and effect of low-density lipoprotein apheresis.Clin Nephrol. 2006; 65: 1-6Crossref PubMed Scopus (15) Google Scholar, 21.Nakamura T. Sugaya T. Ebihara I. Koide H. Urinary liver-type fatty acid-binding protein: discrimination between IgA nephropathy and thin basement membrane nephropathy.Am J Nephrol. 2005; 25: 447-450Crossref PubMed Scopus (22) Google Scholar, 22.Sugaya T. Yamamoto T. Noiri E. et al.Urinary fatty acid binding protein (FABP) as the sensitive marker of renal ischemia: direct evidence by intravital video CCD analysis on the post transplant human kidney.J Am Soc Nephrol. 2003; 14: 568AGoogle Scholar, 23.Kamijo-Ikemori A. Sugaya T. Obama A. et al.Liver-type fatty acid-binding protein attenuates renal injury induced by unilateral ureteral obstruction.Am J Pathol. 2006; 169: 1107-1117Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (68) Google Scholar Kamijo et al.13.Kamijo A. Sugaya T. Hikawa A. et al.Urinary excretion of fatty acid-binding protein reflects stress overload on the proximal tubules.Am J Pathol. 2004; 165: 1243-1255Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (184) Google Scholar reported that various stresses such as massive proteinuria and ischemia induce free fatty acid overload in the proximal tubule and exacerbate tubulointerstitial damage. They also reported14.Kamijo A. Sugaya T. Hikawa A. et al.Urinary liver-type fatty acid binding protein as a useful biomarker in chronic kidney disease.Mol Cell Biochem. 2006; 284: 175-182Crossref PubMed Scopus (130) Google Scholar that urinary L-FABP levels were more sensitive than proteinuria in predicting the progression of CKD, thereby indicating that urinary L-FABP is a useful clinical biomarker in the monitoring of CKD. In addition, this group reported that the estimated contribution of serum L-FABP to urinary L-FABP in CKD was only 3±3%, suggesting that serum L-FABP levels do not influence urinary L-FABP levels. Using h-L-FABP transgenic mice and the model of unilateral ureteral obstruction, Kamijo et al.23.Kamijo-Ikemori A. Sugaya T. Obama A. et al.Liver-type fatty acid-binding protein attenuates renal injury induced by unilateral ureteral obstruction.Am J Pathol. 2006; 169: 1107-1117Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (68) Google Scholar showed that h-L-FABP expressed in the proximal tubules, was upregulated in the unilateral ureteral obstruction model of AKI, and that this increased expression likely suppressed the development of tubulointerstitial damage. On the basis of those observations, these investigators concluded that renal L-FABP is likely to be an effective endogenous antioxidant. In more recent studies using h-L-FABP transgenic mice, we demonstrated that cisplatin treatment induced increased shedding of urinary h-L-FABP within the first 24 h and preceded the rise on serum creatinine not seen until 72 h after CP treatment. L-FABPs play a key role in the transport of fatty acids to organelles such as mitochondria and peroxisomes for oxidation and also involved in the regulation of gene expression and cell differentiation.24.Zimmerman A.W. Veerkamp J.H. New insights into the structure and function of fatty acid-binding proteins.Cell Mol Life Sci. 2002; 59: 1096-1116Crossref PubMed Scopus (382) Google Scholar, 25.Haunerland N.H. Spener F. Fatty acid binding proteins—insights from genetic manipulations.Prog Lipid Res. 2004; 43: 328-349Crossref PubMed Scopus (312) Google Scholar, 26.Huang H. Starodub O. McIntosh A. et al.Liver fatty acid-binding protein colocalizes with peroxisome proliferator activated receptor-α and enhances ligand distribution to nuclei of living cells.Biochemistry. 2004; 43: 2484-2500Crossref PubMed Scopus (86) Google Scholar, 27.Antonenkov V.D. Sormunen R.T. Ohlmeier S. et al.Localization of a portion of the liver isoform of fatty acid-binding protein (L-FABP) to peroxisomes.Biochem J. 2006; 394: 475-484Crossref PubMed Scopus (34) Google Scholar Moreover, L-FABP has high affinity and capacity to bind long-chain fatty acid oxidation products and may be an effective endogenous antioxidant. In addition to urinary L-FABP, our study also shows that the presence of microalbuminuria and increased urinary NGAL represent additional sensitive biomarkers of AKI during cardiac surgery. We also find that in very few patients who developed AKI post cardiac surgery, serum L-FABP was elevated at 12 but not at 4 h post cardiac surgery, while in these same patients urinary L-FABP was significantly elevated at 4 h post cardiac surgery. The cause of the elevation in serum L-FABP at 12 h post cardiac surgery cannot be entirely explained by the presence of liver injury post cardiac surgery. Furthermore, our results suggest that increased urinary L-FABP levels at 4 h post cardiac surgery in AKI patients, rather than just reflecting increased filtration of high serum L-FABP levels, represent an increased in the shedding of proximal tubule L-FABP. Further studies will be needed to determine the mechanisms of increased shedding of proximal tubule L-FABP during cardiac surgery. Our study has several strengths. First, we prospectively recruited a relatively homogeneous cohort of pediatric subjects in whom the only obvious etiology for AKI would be the result of cardiac surgery. These patients comprise an important population for the study of AKI biomarkers, since they do not exhibit common comorbid variables such as diabetes, hypertension, atherosclerosis, and nephrotoxin use. Second, all subjects started with normal kidney function and low levels of h-L-FABP in the urine. The study design allowed for the precise temporal definition of altered h-L-FABP concentrations following cardiac surgery, and a direct comparison with changes in serum creatinine, the current gold standard for the definition of AKI. Our results indicate that h-L-FABP is a powerful early biomarker of AKI that precedes the increase in serum creatinine by several hours to days. The magnitude of rise supports the notion that h-L-FABP is a highly discriminatory biomarker with a wide dynamic range and cutoff values that allow for risk stratification. Indeed, we found that other variables such as patient demographics and previous cardiac surgery were not predictive of AKI, and could not be used for risk assessment in our cohort. Third, we adjusted for potential changes in urinary biomarker concentration by correcting urinary h-L-FABP concentrations using urinary creatinine. Fourth, our results demonstrate that early urinary h-L-FABP levels were not only highly predictive of AKI, but were also associated with important clinical outcomes such as severity of AKI (δ-creatinine) and length of hospital stay. Our results show significant increases in urinary L-FABP and NGAL levels in children who develop AKI after cardiac surgery. This suggests a common mechanism of proximal tubule injury. Previous studies have shown that after secretion into the tubular lumen, these two lipocalins are reabsorbed by the proximal tubule via megalin-dependent endocytosis.28.Hvidberg V. Jacobsen C. Strong R.K. et al.The endocytic receptor megalin binds the iron transporting neutrophil gelatinase-associated lipocalin with high affinity and mediates its cellular uptake.FEBS Lett. 2005; 579: 773-777Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (249) Google Scholar,29.Oyama Y. Takeda T. Hama H. et al.Evidence for megalin-mediated proximal tubular uptake of L-FABP, a carrier of potentially nephrotoxic molecules.Lab Invest. 2005; 85: 522-531Crossref PubMed Scopus (78) Google Scholar Therefore, it is possible that early kidney injury resulting from CPB could cause disruption of megalin-dependent endocytosis in the renal proximal tubule, resulting in the loss of urinary NGAL and L-FABP. A similar mechanism of proximal tubule cell injury was previously described in the animal model of cisplatin-induced AKI.30.Takano M. Nakanishi N. Kitahara Y. et al.Cisplatin-induced inhibition of receptor-mediated endocytosis of protein in the kidney.Kidney Int. 2002; 62: 1707-1717Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (38) Google Scholar This study has limitations. First, it is a single-center pilot study of pediatric subjects with congenital heart defects undergoing elective cardiac surgery. Our results will need to be validated in a larger population, including adults with the usual confounding variables and comorbid conditions that normally accumulate with increasing age. Second, ours was a cohort with relatively pristine kidney function, and it will be important to confirm our findings in documented high-risk settings such as preexisting kidney dysfunction, diabetes mellitus, volume depletion, concomitant nephrotoxic drug use, and the hemodynamically compromised patient. Third, in addition to h-L-FABP, simultaneous examination of several potential urinary biomarkers as predictors of AKI will be crucial. Other highly promising urinary candidates include NGAL, kidney injury molecule-1, and interleukin-18. It is likely that not one single biomarker such as h-L-FABP, but a collection of strategically selected candidates, will provide the panel for early and rapid diagnosis of AKI. Fourth, it will be important to partner with industry, to convert our current research-based assays into standardized commercial platforms and point-of-care kits for validation in multicenter trials, and for ultimate clinical utility. Urine samples were prospectively obtained from 40 patients who underwent cardiac surgery using CPB at Cincinnati Children's Hospital for the correction or palliation of congenital cardiac defects. Exclusion criteria included preexisting renal insufficiency, diabetes mellitus, and concomitant nephrotoxic drug use. AKI was defined as a 50% increase in serum creatinine from baseline, which typically occurred 48–72 h after surgery. For each patient, three urine samples were obtained that corresponded to time 0 h (presurgery), 4 h post surgery, and 12 h post surgery. The research protocol for collection of these samples was approved by the Cincinnati Children's Medical Institutional Review Board, and blind analysis of these de-identified urine samples was also approved by the Institutional Review Board of the University of Arkansas for Medical Sciences. All samples were stored at -80°C prior to analysis. The levels of serum and urinary h-L-FABP were measured using h-L-FABP ELISA kit (CMIC Co. Ltd, Tokyo, Japan).13.Kamijo A. Sugaya T. Hikawa A. et al.Urinary excretion of fatty acid-binding protein reflects stress overload on the proximal tubules.Am J Pathol. 2004; 165: 1243-1255Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (184) Google Scholar, 31.Kamijo A. Kimura K. Sugaya T. et al.Urinary fatty acid-binding protein as a new clinical marker of the progression of chronic renal disease.J Lab Clin Med. 2004; 143: 23-30Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (172) Google Scholar, 32.Kamijo A. Sugaya T. Hikawa A. et al.Clinical evaluation of urinary excretion of liver-type fatty acid-binding protein as a marker for the monitoring of chronic kidney disease: a multicenter trial.J Lab Clin Med. 2005; 145: 125-133Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (101) Google Scholar The h-L-FABP protein standard or 50 μl of urine or serum samples obtained from patients were first treated with a pretreatment solution, and then transferred into a 96-well plate coated with a monoclonal antibody against h-L-FABP. After 1 h incubation, the wells were washed and then the conjugate reagent added as secondary antibody for another hour to allow for binding of the h-L-FABP antigen, the immobilized antibody, and the conjugate antibody. After incubation, the plate was washed and a substrate solution for the immunoperoxidase reaction added for 30 min to develop a color based on the amount of h-L-FABP antigen present in the samples. The reaction was stopped using a stop solution. Urinary h-L-FABP concentration was quantitated by measuring the absorbance of each well at 492 nm. Urinary h-L-FABP level was expressed as the ratio of the urinary h-L-FABP in ng mg−1 urinary creatinine to adjust for changes in urinary concentration. Urinary microalbumin was measured by standard immunonephelometry (BN Prospec System; Dade Behring Marburg GMBH, Deerfield, IL, USA). The urine NGAL ELISA was performed using an established and validated assay as previously described.12.Mishra J. Dent C. Tarabishi R. et al.Neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL) as a biomarker for acute renal injury after cardiac surgery.Lancet. 2005; 365: 1231-1238Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (1812) Google Scholar Briefly, microtiter plates precoated with a mouse monoclonal antibody raised against h-NGAL no. HYB211-05; AntibodyShop, Gentofte, Denmark) were blocked with buffer containing 1% bovine serum albumin, coated with 100 μl of samples (urine) or standards (NGAL concentrations ranging from 1 to 1000 ng ml−1), and incubated with a biotinylated monoclonal antibody against h-NGAL (no. HYB211-01B, AntibodyShop) followed by avidin-conjugated HRP (Dako, Carpinteria, CA, USA). TMB substrate (BD Biosciences, San Jose, CA, USA) was added for color development, which was read after 30 min at 450 nm with a microplate reader (Benchmark Plus, Bio-Rad, Hercules, CA, USA). All measurements were made in triplicate. The inter- and intra-assay coefficient variations were <5% for batched samples analyzed on the same day, and <10% for the same sample measured 6 months apart. The laboratory investigators were blinded to the sample sources and clinical outcomes until the end of the study. Equal volumes (20 μl) of urine were boiled for 5 min in denaturing buffer and separated on a 12% sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis and then electroblotted to a nitrocellulose membrane. The membrane was blocked for 1 h with 5% nonfat dried milk in TBS-T buffer (20 mM Tris, pH 7.6, 100 mM NaCl, 0.1% Tween 20) at room temperature. The membrane was then incubated overnight at 4°C with a mouse monoclonal h-L-FABP antibody (1:2000 dilution) in TBS-T buffer containing in 5% nonfat dried milk. After washing three times with TBS-T buffer, the membranes were incubated with a horseradish peroxidase-conjugated goat anti-mouse IgG as a second antibody (1:5000 dilution) for 1 h at room temperature. Proteins were visualized by using enzyme-linked enhanced chemiluminescence (Amersham, Arlington Heights, IL, USA). A collective set of statistical methods was used to investigate the predictive quality of h-L-FABP as a biomarker for AKI. A Mann–Whitney U-test, a nonparametric alternative to an independent two-sample t-test, was used to compare the difference between h-L-FABP mean levels in AKI patients and those patients without AKI. Both univariate logistic regression analyses and a stepwise logistic regression analysis were used as exploratory measures for variable predictability of AKI. Potential independent predictor variables included age, gender, CPB time, previous cardiac surgery, and h-L-FABP levels. Furthermore, correlation analyses were conducted by using Spearman's correlation coefficients at post cardiac surgery time points 4 and 12 h as well as an analysis including all time points (baseline, 4 h post surgery, 12 h post surgery). To measure the sensitivity and specificity for L-FABP and NGAL at different cutoff values, a conventional ROC curve was constructed. The area under the curve was calculated for the ROC curve to establish the quality of L-FABP and NGAL as biomarkers for AKI. Possible area under the curve values can range from 0 to 1.0, where a value of 1.0 signifies a perfect biomarker and a value of 0.5 is no better than one would expect under random chance. Race was not included as a factor in any of our analyses due to a complete separation between those patients with and without AKI. A 0.05 significance level was used to determine statistical significance. SAS version 9.1 was used to compute all statistical analyses and figures. Dr D Portilla is supported by grants from NIH/NIDDK RO1-DK075976, a VA Merit Award, and a REAP Award. Dr P Devarajan is supported by grants from the NIH/NIDDK (RO1-DK53289, P50-DK52612, R21-DK070163), a grant-in-aid from the American Heart Association Ohio Valley Affiliate, and a Translational Research Initiative grant from Cincinnati Children's Hospital Medical Center. We are indebted to our patients and their families for their participation. Dr E Noiri and Dr T Sugaya are supported by grants from Research on Human Genome, Tissue Engineering Food Biotechnology no. 057100000661 from MHLW of Japan, and Special Coordination Funds for Promoting Science and Technologies no. 1200015 from MEXT, Japan.

Fatty acid-binding proteins (FABPs) bind unsaturated fatty acids and lipid peroxidation products during tissue injury from hypoxia. We evaluated the potential role of L-type FABP (L-FABP) as a biomarker of renal ischemia in both human kidney transplant patients and animal models. Urinary L-FABP levels were measured in the first urine produced from 12 living-related kidney transplant patients immediately after reperfusion of their transplanted organs, and intravital video analysis of peritubular capillary blood flow was performed simultaneously. A significant direct correlation was found between urinary L-FABP level and both peritubular capillary blood flow and the ischemic time of the transplanted kidney (both P < 0.0001), as well as hospital stay (P < 0.05). In human-L-FABP transgenic mice subjected to ischemia-reperfusion injury, immunohistological analyses demonstrated the transition of L-FABP from the cytoplasm of proximal tubular cells to the tubular lumen. In addition, after injury, these transgenic mice demonstrated lower blood urea nitrogen levels and less histological injury than injured wild-type mice, likely due to a reduction of tissue hypoxia. In vitro experiments using a stable cell line of mouse proximal tubule cells transfected with h-L-FABP cDNA showed reduction of oxidative stress during hypoxia compared to untransfected cells. Taken together, these data show that increased urinary L-FABP after ischemic-reperfusion injury may find future use as a biomarker of acute ischemic injury.

The Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) initiative organized a Controversies Conference on glomerular diseases in November 2017. The conference focused on the 2012 KDIGO guideline with the aim of identifying new insights into nomenclature, pathogenesis, diagnostic work-up, and, in particular, therapy of glomerular diseases since the guideline's publication. It was the consensus of the group that most guideline recommendations, in particular those dealing with therapy, will need to be revisited by the guideline-updating Work Group. This report covers general management of glomerular disease, IgA nephropathy, and membranous nephropathy. The Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) initiative organized a Controversies Conference on glomerular diseases in November 2017. The conference focused on the 2012 KDIGO guideline with the aim of identifying new insights into nomenclature, pathogenesis, diagnostic work-up, and, in particular, therapy of glomerular diseases since the guideline's publication. It was the consensus of the group that most guideline recommendations, in particular those dealing with therapy, will need to be revisited by the guideline-updating Work Group. This report covers general management of glomerular disease, IgA nephropathy, and membranous nephropathy. The Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) initiative published its first guideline on glomerular diseases in 2012.1Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) Glomerulonephritis Work GroupKDIGO clinical practice guideline for glomerulonephritis.Kidney Int Suppl. 2012; 2: 139-274Google Scholar Given the enormous advances in understanding the pathogenesis of glomerular diseases, identification of new diagnostic biomarkers, and emerging therapies, about 100 experts from various disciplines (nephrology, pathology, rheumatology, pediatrics) and organizations (academia, pharmaceutical industry) convened on November 17–19, 2017. Through plenary and small group discussions, the conference aimed to evaluate consensus and controversies in nomenclature, general work-up and management of glomerular diseases, future needs in research, and, in particular, the critical assessment of existing guideline recommendations. This first of 2 reports covers general management of glomerular diseases. In addition, this report addresses 2 common forms of glomerulonephritis (GN), namely IgA nephropathy (IgAN) and membranous nephropathy. Primary podocytopathies, complement-mediated glomerular diseases, lupus nephritis, antineutrophil cytoplasmic antibody–associated nephritis, and monoclonal gammopathies of renal significance will be covered in the second report. These 2 conference summaries will lay the basis for the guideline updating process that began in August 2018. This section will consider newer concepts and controversies in the general management principles of glomerular disorders. Disease-specific issues, applications, or exceptions to these general statements will be discussed within each of the individual glomerular disease sections. Additional broad-based management principles for glomerular diseases may be found in chapter 2 of the 2012 KDIGO Clinical Practice Guideline for Glomerulonephritis.1Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) Glomerulonephritis Work GroupKDIGO clinical practice guideline for glomerulonephritis.Kidney Int Suppl. 2012; 2: 139-274Google Scholar The kidney biopsy remains the cornerstone for the evaluation of glomerular disease.2Sethi S. D'Agati V.D. Nast C.C. et al.A proposal for standardized grading of chronic changes in native kidney biopsy specimens.Kidney Int. 2017; 91: 787-789Google Scholar, 3D'Agati V.D. Mengel M. The rise of renal pathology in nephrology: structure illuminates function.Am J Kidney Dis. 2013; 61: 1016-1025Google Scholar In very few and specific circumstances such as childhood steroid-sensitive nephrotic syndrome, diagnosis and treatment are often done without a kidney biopsy. In adults this approach is uncommon but may be considered in individual cases. For example, patients who have normal kidney function, acute onset of nephrotic syndrome, and are positive for anti-phospholipase A2 receptor (PLA2R) antibodies are likely to have membranous nephropathy. Treatment could be initiated without biopsy if such patients had a high risk of procedural complications, but care must be taken as other diseases may emulate all of these features.4Larsen C.P. Messias N.C. Silva F.G. et al.Determination of primary versus secondary membranous glomerulopathy utilizing phospholipase A2 receptor staining in renal biopsies.Mod Pathol. 2013; 26: 709-715Google Scholar, 5Dai H. Zhang H. He Y. Diagnostic accuracy of PLA2R autoantibodies and glomerular staining for the differentiation of idiopathic and secondary membranous nephropathy: an updated meta-analysis.Sci Rep. 2015; 5: 8803Google Scholar Kidney tissue is also critical for assessing the degree of histologic activity and chronicity and to identify unexpected features such as interstitial nephritis, acute kidney injury, and crescents, all factors that might significantly impact disease management. The kidney biopsy should be interpreted in the context of ethnicity, age, and hypertension, as these may modify the background kidney histology. For instance, understanding the "normal" range of age-related focal segmental glomerulosclerosis in a population might allow a better estimate of the extent of glomerular disease in an individual biopsy.6Hodgin J.B. Bitzer M. Wickman L. et al.Glomerular aging and focal global glomerulosclerosis: a podometric perspective.J Am Soc Nephrol. 2015; 26: 3162-3178Google Scholar Application of other modifiers, such as ethnicity, needs to be considered. The value of kidney tissue is likely to expand significantly in the near term. It is likely that taking a more system-related approach to the biopsy will enhance its value by providing more information important to diagnosis, prognosis, and treatment. For example, all clinical trials have treatment failures suggesting variations between individuals in the molecular pathways driving disease progression despite similar histopathology. To develop targeted therapies, identification of these pathways is necessary and will require a focus on mechanisms operative at the tissue level rather than relying solely on standard histologic findings. This also ties into the new concept of immunologic versus clinical remission.5Dai H. Zhang H. He Y. Diagnostic accuracy of PLA2R autoantibodies and glomerular staining for the differentiation of idiopathic and secondary membranous nephropathy: an updated meta-analysis.Sci Rep. 2015; 5: 8803Google Scholar, 7Beck Jr., L.H. Fervenza F.C. Beck D.M. et al.Rituximab-induced depletion of anti-PLA2R autoantibodies predicts response in membranous nephropathy.J Am Soc Nephrol. 2011; 22: 1543-1550Google Scholar, 8De Vriese A.S. Glassock R.J. Nath K.A. et al.A proposal for a serology-based approach to membranous nephropathy.J Am Soc Nephrol. 2017; 28: 421-430Google Scholar The need for electron microscopy for every biopsy remains controversial. It can be critical in some cases, for example, to differentiate between immunologically mediated and adaptive focal segmental glomerulosclerosis variants.9Sethi S. Glassock R.J. Fervenza F.C. Focal segmental glomerulosclerosis: towards a better understanding for the practicing nephrologist.Nephrol Dial Transplant. 2015; 30: 375-384Google Scholar Application at a worldwide level may be difficult, but it could possibly be leveraged by preservation of a small amount of tissue and, if judged critical to management, sent to an electron microscopy reference laboratory for evaluation. Most glomerular diseases are associated with significant proteinuria. Although ratios of albumin-to-creatinine or protein-to-creatinine (PCR) in random spot urines are commonly used, recent data highlight the poor agreement between these ratios and 24-hour urine protein measurements.10Hogan M.C. Reich H.N. Nelson P.J. et al.The relatively poor correlation between random and 24-hour urine protein excretion in patients with biopsy-proven glomerular diseases.Kidney Int. 2016; 90: 1080-1089Google Scholar Although spot albumin-to-creatinine ratio and PCR are helpful in general clinical management, they are not sufficiently accurate when therapeutic decisions about using high-risk medications are being made on small changes in proteinuria.11Reich H.N. Troyanov S. Scholey J.W. et al.Remission of proteinuria improves prognosis in IgA nephropathy.J Am Soc Nephrol. 2007; 18: 3177-3183Google Scholar, 12Lv J. Zhang H. Wong M.G. et al.Effect of oral methylprednisolone on clinical outcomes in patients with IgA nephropathy: the TESTING randomized clinical trial.JAMA. 2017; 318: 432-442Google Scholar In such cases, a 24-hour urine protein or PCR should be measured. Importantly, the PCR from an intended 24-hour urine collection that is at least 50% complete has been shown to accurately reflect 24-hour proteinuria.13Hebert L.A. Birmingham D.J. Shidham G. et al.Random spot urine protein/creatinine ratio is unreliable for estimating 24-hour proteinuria in individual systemic lupus erythematosus nephritis patients.Nephron Clin Pract. 2009; 113: c177-c182Google Scholar In young children, obtaining a 24-hour urine collection is usually not possible and PCR is the preferred means to assess proteinuria. Monitoring serum albumin levels in nephrotic patients also represents a valuable tool to indirectly assess the extent of proteinuria. The gold standard for estimating renal excretory function remains inulin or isotopic clearance techniques, but these are expensive and require operator expertise. Newer, accurate techniques to measure glomerular filtration rate (GFR) are evolving.14Rizk D.V. Meier D. Sandoval R.M. et al.A novel method for rapid bedside measurement of GFR.J Am Soc Nephrol. 2018; 29: 1609-1613Google Scholar Presently, the Chronic Kidney Disease Epidemiology Collaboration's (CKD-EPI) equation for estimating GFR is often used instead.15Ix J.H. Wassel C.L. Stevens L.A. et al.Equations to estimate creatinine excretion rate: the CKD epidemiology collaboration.Clin J Am Soc Nephrol. 2011; 6: 184-191Google Scholar Formulas have also been developed for children.16Gao A. Cachat F. Faouzi M. et al.Comparison of the glomerular filtration rate in children by the new revised Schwartz formula and a new generalized formula.Kidney Int. 2013; 83: 524-530Google Scholar, 17Schwartz G.J. Work D.F. Measurement and estimation of GFR in children and adolescents.Clin J Am Soc Nephrol. 2009; 4: 1832-1843Google Scholar However, estimated GFR (eGFR) equations have not been validated in specific glomerular diseases and patient populations. In addition, when estimating glomerular function in patients with high-grade proteinuria, the majority of studies still use 24-hour urine collections for creatinine clearance. Errors related to collection and laboratory measurements under these conditions can induce up to 50% of errors in GFR measurement.18Branten A.J. Vervoort G. Wetzels J.F. Serum creatinine is a poor marker of GFR in nephrotic syndrome.Nephrol Dial Transplant. 2005; 20: 707-711Google Scholar, 19Stevens L.A. Levey A.S. Measured GFR as a confirmatory test for estimated GFR.J Am Soc Nephrol. 2009; 20: 2305-2313Google Scholar, 20Inker L.A. Tonelli M. Hemmelgarn B.R. et al.Comparison of concurrent complications of CKD by 2 risk categorization systems.Am J Kidney Dis. 2012; 59: 372-381Google Scholar The accuracy of these methods may be partially compensated by frequent longitudinal measurement and use of data-smoothing techniques.21Tang L.L. Liu A. Chen Z. et al.Nonparametric ROC summary statistics for correlated diagnostic marker data.Stat Med. 2013; 32: 2209-2220Google Scholar A simple, reliable, and inexpensive biomarker of kidney function is still wanting. Macro- or microhematuria is associated with almost all glomerular disorders and identification of red cell casts may provide clues to nephritic diseases such as IgAN. Qualitatively, the routine urine dipstick can distinguish the presence or absence of microhematuria, but the capacity to quantitate hematuria has pitfalls, including timing between collection and examination, urine concentration, preparation of the urine pellet, pH of the urine, and the expertise of the examiner. The disappearance of hematuria, however, associated with complete clinical remission can be important in assessing the activity of diseases such as IgAN and antineutrophil cytoplasmic antibody vasculitis.22Geetha D. Seo P. Ellis C. et al.Persistent or new onset microscopic hematuria in patients with small vessel vasculitis in remission: findings on renal biopsy.J Rheumatol. 2012; 39: 1413-1417Google Scholar, 23Sevillano A.M. Gutierrez E. Yuste C. et al.Remission of hematuria improves renal survival in IgA nephropathy.J Am Soc Nephrol. 2017; 28: 3089-3099Google Scholar Regulatory agencies still grant approval for drugs in GN based on the classic findings of complete remission of proteinuria, as a positive outcome, and end-stage kidney disease (ESKD) (or a 50% reduction in eGFR), and/or mortality as negative outcomes. Recent collaborations among the US Food and Drug Administration, the pharmaceutical industry, and members of nephrology organizations, under the umbrella organization, the Kidney Health Initiative, are developing alternative surrogate endpoints for drug approval. The first consensus meeting culminated in a decision to allow a 40% reduction in eGFR to serve as an endpoint, but earlier endpoints are needed in these rare diseases.24Levey A.S. Inker L.A. Matsushita K. et al.GFR decline as an end point for clinical trials in CKD: a scientific workshop sponsored by the National Kidney Foundation and the US Food and Drug Administration.Am J Kidney Dis. 2014; 64: 821-835Google Scholar In membranous nephropathy, recent data suggest that complete remission could serve as a surrogate endpoint and partial remission used as a basis for approval under the accelerated approval program in the United States.25Thompson A. Cattran D.C. Blank M. et al.Complete and partial remission as surrogate end points in membranous nephropathy.J Am Soc Nephrol. 2015; 26: 2930-2937Google Scholar Both outcomes are supported by statistical techniques that allow the prospective quantitation of the benefit of a partial remission of proteinuria based on its duration in an individual patient.26Cattran D.C. Kim E.D. Reich H. et al.Membranous nephropathy: quantifying remission duration on outcome.J Am Soc Nephrol. 2017; 28: 995-1003Google Scholar The Kidney Health Initiative group is currently evaluating surrogate endpoints in IgAN and lupus nephritis. The concept of futility can be critical to patient management. This "point of no return" is usually defined by a low eGFR, often < 30 ml/min per 1.73 m2 and/or kidney biopsy that shows a high degree of irreversible chronic changes.1Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) Glomerulonephritis Work GroupKDIGO clinical practice guideline for glomerulonephritis.Kidney Int Suppl. 2012; 2: 139-274Google Scholar Noninvasive assessment of whole kidney chronicity/fibrosis is not ready for clinical application.27Morrell G.R. Zhang J.L. Lee V.S. Magnetic resonance imaging of the fibrotic kidney.J Am Soc Nephrol. 2017; 28: 2564-2570Google Scholar Currently, the rate of change in kidney function is likely more important than a single cross-sectional measurement of eGFR in defining futility. Additionally, age and overall wellness should be considered when determining futility. The question of futility also extends to clinical trials. Futility criteria are often used to exclude patients from clinical trials with the thought that risk will outweigh gain for such patients. Therefore, many patients miss the opportunity to participate in trials, complicating attainment of sample size and generalizability of results. It may be helpful to have more patient engagement in determining clinical trial eligibility. If the treating physician thinks it is reasonable to consider a clinical trial and their patient is fully informed, such patients could be considered if futility criteria were less rigid. This concept is commonly followed in clinical practice. Although controversial, patient engagement may become more relevant as low-risk treatments become available. Quality of life and health are important components of determining treatment value and are increasingly used by regulatory agencies to assess overall worth of a new treatment.1Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) Glomerulonephritis Work GroupKDIGO clinical practice guideline for glomerulonephritis.Kidney Int Suppl. 2012; 2: 139-274Google Scholar In glomerular diseases, patient-related outcomes and patient-related outcome measurements are evolving, but standards for clinical practice guidelines do not yet exist. In addition to well-established progression factors such as persistent proteinuria, poorly controlled hypertension or diabetes, smoking, or widespread cardiovascular disease,28Hebert L.A. Wilmer W.A. Falkenhain M.E. et al.Renoprotection: one or many therapies?.Kidney Int. 2001; 59: 1211-1226Google Scholar new evidence supports prematurity as having an impact on nephron endowment and potentially limiting renal reserve and increasing risk of progression in glomerular diseases (Table 1).29Bertram J.F. Douglas-Denton R.N. Diouf B. et al.Human nephron number: implications for health and disease.Pediatr Nephrol. 2011; 26: 1529-1533Google Scholar This can be approximated by birth weight, a readily available, low-cost demographic. Its value within specific diseases is still speculative, but it could be considered as basic information that may affect treatment and outcomes of glomerular diseases.Table 1Established and emerging risk factors for progression of kidney diseaseRisk factors for progressive loss of GFREmerging risk factors for progressive loss of GFR•Persistent proteinuria•Poorly controlled hypertension•Poorly controlled diabetes mellitus•Smoking•Widespread cardiovascular disease•Use of nephrotoxic drugs•Prematurity (low birth weight) and other reasons for low nephron number29Bertram J.F. Douglas-Denton R.N. Diouf B. et al.Human nephron number: implications for health and disease.Pediatr Nephrol. 2011; 26: 1529-1533Google Scholar•Low-sleep duration and other related disorders (e.g., restless legs syndrome, sleep apnea)30Ricardo A.C. Goh V. Chen J. et al.Association of sleep duration, symptoms, and disorders with mortality in adults with chronic kidney disease.Kidney Int Rep. 2017; 2: 866-873Google Scholar•Obesity31Morales E. Valero M.A. Leon M. et al.Beneficial effects of weight loss in overweight patients with chronic proteinuric nephropathies.Am J Kidney Dis. 2003; 41: 319-327Google Scholar, 32Afshinnia F. Wilt T.J. Duval S. et al.Weight loss and proteinuria: systematic review of clinical trials and comparative cohorts.Nephrol Dial Transplant. 2010; 25: 1173-1183Google Scholar, 33Kittiskulnam P. Kanjanabuch T. Tangmanjitjaroen K. et al.The beneficial effects of weight reduction in overweight patients with chronic proteinuric immunoglobulin a nephropathy: a randomized controlled trial.J Ren Nutr. 2014; 24: 200-207Google Scholar•Gender?34Cattran D.C. Reich H.N. Beanlands H.J. et al.The impact of sex in primary glomerulonephritis.Nephrol Dial Transplant. 2008; 23: 2247-2253Google ScholarGFR, glomerular filtration rate. Open table in a new tab GFR, glomerular filtration rate. Another recently defined health risk factor is sleep hygiene. From the National Health and Nutrition Examination Survey in the CKD population, low-sleep duration and other related disorders (e.g., restless legs syndrome, sleep apnea) were associated with all-cause mortality and cardiovascular mortality. Extrapolation into the glomerular disease population seems relevant as this is a modifiable factor and can be applied broadly to all patients.30Ricardo A.C. Goh V. Chen J. et al.Association of sleep duration, symptoms, and disorders with mortality in adults with chronic kidney disease.Kidney Int Rep. 2017; 2: 866-873Google Scholar Weight reduction in obese patients may benefit glomerular diseases.31Morales E. Valero M.A. Leon M. et al.Beneficial effects of weight loss in overweight patients with chronic proteinuric nephropathies.Am J Kidney Dis. 2003; 41: 319-327Google Scholar, 32Afshinnia F. Wilt T.J. Duval S. et al.Weight loss and proteinuria: systematic review of clinical trials and comparative cohorts.Nephrol Dial Transplant. 2010; 25: 1173-1183Google Scholar, 33Kittiskulnam P. Kanjanabuch T. Tangmanjitjaroen K. et al.The beneficial effects of weight reduction in overweight patients with chronic proteinuric immunoglobulin a nephropathy: a randomized controlled trial.J Ren Nutr. 2014; 24: 200-207Google Scholar Small studies, focusing on diet and bypass surgery, have shown at least short-term benefits. Weight reduction and sleep improvement are intriguing possible additions to standard treatment approaches that are economical, widely applicable, and that foster patient engagement. Sex is another issue that is often considered to be an important part of disease risk stratification in GN. Recent data, however, suggest that different rates of progression are more driven by the histologic category, blood pressure (BP), and severity of proteinuria than by sex.34Cattran D.C. Reich H.N. Beanlands H.J. et al.The impact of sex in primary glomerulonephritis.Nephrol Dial Transplant. 2008; 23: 2247-2253Google Scholar Genetic testing has rapidly evolved and its role has expanded to include not only confirming clinical diagnoses, but also establishing inheritance patterns, differentiating heterogeneous disorders, determining appropriate treatment, guiding decisions about family planning, and determining the cause of unexplained familial kidney disorders. It is also expected to be used for identifying new risk factors for susceptibility and progression. Currently cost and unclear clinical implications limit the use of genetic testing.35Sampson M.G. Hodgin J.B. Kretzler M. Defining nephrotic syndrome from an integrative genomics perspective.Pediatr Nephrol. 2015; 30: 51-63Google Scholar, 36Preston R, Stuart HM, Lennon R. Genetic testing in steroid-resistant nephrotic syndrome: why, who, when and how? [e-pub ahead of print]. Pediatr Nephrol. https://doi.org/10.1007/s00467-017-3838-6. Accessed December 15, 2018.Google Scholar Hypertension control remains crucial to the management of GN. Although some controversy remains, data support a BP target of 125/75 mm Hg in the GN patient with proteinuria >1 g/d. Critical to the management of resistant hypertension is a careful review of the patient's dietary sodium intake. Educating the patient on how to interpret food labels and providing feedback by assessing sodium intake with 24-hour urine sodium estimates are effective strategies.37Agarwal R. Resistant hypertension and the neglected antihypertensive: sodium restriction.Nephrol Dial Transplant. 2012; 27: 4041-4045Google Scholar, 38Bibbins-Domingo K. Chertow G.M. Coxson P.G. et al.Projected effect of dietary salt reductions on future cardiovascular disease.N Engl J Med. 2010; 362: 590-599Google Scholar Sodium restriction will not only lower BP, but may enhance the antiproteinuric effects of renin–angiotensin system (RAS) blockers. The Institute of Medicine currently recommends limiting dietary sodium to <1500 mg/d (65 mmol/d), which is a 50% to 75% reduction from the average North American intake. There are no clear data on optimal sodium restriction in children. Proteinuria reduction remains a goal in virtually all glomerular diseases. The main approach is through RAS blockade. An area of controversy is whether angiotensin-converting enzyme inhibitors or angiotensin receptor blockers should be used alone, as dual therapy and/or in combination with an aldosterone antagonist. Previously, hyperkalemia and acute kidney injury outweighed benefits of dual therapy, but recent studies indicate that with careful monitoring, combination therapy can be safe.39Voskamp P.W.M. Dekker F.W. van Diepen M. et al.Effect of dual compared to no or single renin-angiotensin system blockade on risk of renal replacement therapy or death in predialysis patients: PREPARE-2 study.J Am Soc Hypertens. 2017; 11: 635-643Google Scholar Nonetheless, the benefit for dual RAS blockade in GN with high-grade proteinuria is not clear.39Voskamp P.W.M. Dekker F.W. van Diepen M. et al.Effect of dual compared to no or single renin-angiotensin system blockade on risk of renal replacement therapy or death in predialysis patients: PREPARE-2 study.J Am Soc Hypertens. 2017; 11: 635-643Google Scholar A practical approach to ameliorating risks due to RAS blockers, particularly acute kidney injury, is by providing "sick day instructions" to withhold or decrease the dose of these medications during periods when volume depletion may occur, as with vomiting or diarrhea. Aldosterone blockade reduces cardiovascular mortality in patients with heart failure and also reduces albuminuria.40Joseph J.J. Echouffo-Tcheugui J.B. Kalyani R.R. et al.Aldosterone, renin, cardiovascular events, and all-cause mortality among African Americans: the Jackson Heart Study.JACC Heart Fail. 2017; 5: 642-651Google Scholar, 41Petrykiv S.I. Laverman G.D. Persson F. et al.Pooled analysis of multiple crossover trials to optimize individual therapy response to renin-angiotensin-aldosterone system intervention.Clin J Am Soc Nephrol. 2017; 12: 1804-1813Google Scholar, 42Antlanger M. Bernhofer S. Kovarik J.J. et al.Effects of direct renin inhibition versus angiotensin II receptor blockade on angiotensin profiles in non-diabetic chronic kidney disease.Ann Med. 2017; 49: 525-533Google Scholar However, the absolute risk-benefit ratio for aldosterone blockade in GN remains unclear. The sodium-glucose transport proteins 2 (SGLT2) inhibitors may offer a new proteinuria reduction strategy. However, in a recent study, short-term treatment with the SGLT2 inhibitor dapagliflozin did not modify renal hemodynamic function or attenuate proteinuria in nondiabetic humans with focal segmental glomerulosclerosis, possibly because of downregulation of renal SGLT2 expression in focal segmental glomerulosclerosis.43Rajasekeran H. Reich H.N. Hladunewich M.A. et al.Dapagliflozin in focal segmental glomerulosclerosis: a combined human-rodent pilot study.Am J Physiol Renal Physiol. 2018; 314: F412-F422Google Scholar Several large studies are currently investigating SGLT2 inhibitors in nondiabetic CKD (e.g., The Study of Heart and Kidney Protection With Empagliflozin [EMPA-KIDNEY], NCT03594110; Effects of Dapagliflozin in Nondiabetic Patients With Proteinuria [DIAMOND], NCT03190694; A Study to Evaluate the Effect of Dapagliflozin on Renal Outcomes and Cardiovascular Mortality in Patients With Chronic Kidney Disease [Dapa-CKD], NCT03036150). The accelerated vascular disease seen in patients with CKD includes those with GN, and recent data suggest this may be worse in some glomerular diseases than others.44Markossian T. Burge N. Ling B. et al.Controversies regarding lipid management and statin use for cardiovascular risk reduction in patients with CKD.Am J Kidney Dis. 2016; 67: 965-977Google Scholar, 45Lee T. Derebail V.K. Kshirsagar A.V. et al.Patients with primary membranous nephropathy are at high risk of cardiovascular events.Kidney Int. 2016; 89: 1111-1118Google Scholar Although traditionally statins have been used to treat hyperlipidemia and are effective, target values may not be achieved, especially in the new era of very low target low-density lipoprotein levels. Novel powerful agents such as proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 inhibitors (e.g., evolocumab, alirocumab) need to be studied in the GN population.46Sabatine M.S. Giugliano R.P. Keech A.C. et al.Evolocumab and clinical outcomes in patients with cardiovascular disease.N Engl J Med. 2017; 376: 1713-1722Google Scholar Evidence that lipid-lowering therapy in children is beneficial is of poor quality but needs to be explored given their expected longevity.47Kotur-Stevuljevic J. Peco-Antic A. Spasic S. et al.Hyperlipidemia, oxidative stress, and intima media thickness in children with chronic kidney disease.Pediatr Nephrol. 2013; 28: 295-303Google Scholar In contrast to cardiovascular benefits of statins, renal benefits are not well established.48Haynes R. Lewis D. Emberson J. et al.Effects of lowering LDL cholesterol on progression of kidney disease.J Am Soc Nephrol. 2014; 25: 1825-1833Google Scholar Concerning the risk-benefit ratio of prophylactic anticoagulation in nephrotic patients, especially in those with glomerular diseases associated with thrombotic events, decision aids are available online particularly for patients with membranous nephropathy (www.med.unc.edu/gntools).49Lee T. Biddle A.K. Lionaki S. et al.Personalized prophylactic anticoagulation decision analysis in patients with membranous nephropathy.Kidney Int. 2014; 85: 1412-1420Google Scholar, 50Barbour S.J. Greenwald A. Djurdjev O. et al.Disease-specific risk of venous thromboembolic events is increased in idiopathic glomerulonephritis.Kidney Int. 2012; 81: 190-195Google Scholar Whether non-vitamin-K antagonist oral anticoagulants can be safely used has only been demonstrated above an eGFR of 30 ml/min per 1.73 m2. Effects of more severe CKD and proteinuria on non-vitamin-K antagonist oral anticoagulant metabolism and clearance require further study.51Stamellou E. Floege J. Novel oral anticoagulants in patients with chronic kidney disease and atrial fibrillation.Nephrol Dial Transplant. 2018; 33: 1683-1689Google Scholar There is a risk of infection with most of the medications used to treat the glomerular diseases, including

Abstract The Japanese archipelago is a terminal location for human migration, and the contemporary Japanese people represent a unique population whose genomic diversity has been shaped by multiple migrations from Eurasia. Through high-coverage whole-genome sequencing (WGS) analysis of 9,850 samples from the National Center Biobank Network, we analyzed the genomic characteristics that define the genetic makeup of the modern Japanese population from a population genetics perspective. The dataset comprised populations from the Ryukyu Islands and other parts of the Japanese archipelago (Hondo). Low frequency detrimental or pathogenic variants were found in these populations. The Hondo population underwent two episodes of population decline during the Jomon period, corresponding to the Late Neolithic, and the Edo period, corresponding to the Early Modern era, while the Ryukyu population experienced a population decline during the shell midden period of the Late Neolithic in this region. Genes related to alcohol and lipid metabolism were affected by positive natural selection. Two genes related to alcohol metabolism were found to be 12,500 years out of phase with the time when they began to be affected by positive natural selection; this finding indicates that the genomic diversity of Japanese people has been shaped by events closely related to agriculture and food production. Author summary The human population in the Japanese archipelago exhibits significant genetic diversity, with the Ryukyu Islands and other parts of the archipelago (Hondo) having undergone distinct evolutionary paths that have contributed to the genetic divergence of the populations in each region. In this study, whole genome sequencing of healthy individuals from national research hospital biobanks was utilized to investigate the genetic diversity of the Japanese population. Haplotypes were inferred from the genomic data, and a thorough population genetic analysis was conducted. The results indicated not only genetic differentiation between Hondo and the Ryukyu Islands, but also marked differences in past population size. In addition, gene genealogies were inferred from the haplotypes, and the patterns were scrutinized for evidence of natural selection. This analysis revealed unique traces of natural selection in East Asian populations, many of which were believed to be linked to dietary changes brought about by agriculture and food production.

It is crucial to pinpoint the metabolites that cause Crohn's disease (CD) and ulcerative colitis (UC) to comprehend their pathogenesis and identify possible targets for therapy. To achieve this goal, we performed the first metabolome-wide Mendelian randomization (MR) study of Japanese patients with CD and UC.

Abstract Extracorporeal blood purification with polymyxin B immobilized fiber column direct hemoperfusion (PMX-DHP), is reported to be effective in treating COVID-19 pneumonitis with oxygen demand. This multicenter prospective study evaluated the efficacy and safety of PMX-DHP in oxygen-requiring patients with COVID-19 admitted between September 28, 2020, and March 31, 2022. The primary endpoint was the percentage of clinical improvement 15 days after treatment. The secondary endpoint was the percentage of worsened disease status. Data from the COVID-19 patient registry were used for the synthetic control group. The improvement rate on Day 15 did not differ between PMX-treated patients and controls; however, the deterioration rate was 0.38 times lower in the PMX-treated group, and the death rates on Day 29 were 0 and 11.1% in the PMX-treated and control groups, respectively. The PMX group showed a 0.73 times higher likelihood for reduced intensive care demand, as 16.7% of PMX-treated patients and 22.8% of controls worsened. After treatment blood oxygenation improved, urinary β2-microglobulin and liver-type fatty acid-binding protein showed significant decreases, and IL-6 decreased once during treatment but did not persist. In this study, PMX treatment effectively prevented the worsening of COVID-19 pathology, accompanied by improved oxygenation. PMX treatment to remove activated cells may effectively improve patient outcomes.