α1抗胰蛋白酶與膿毒癥患者發(fā)生急性腎損傷的關系及其預測價值*

陶靜，方晶晶，厲旭光，殷穎杰，黃欽，蓋磊，顏碧清

（寧波大學醫(yī)學院附屬醫(yī)院 重癥醫(yī)學科，浙江 寧波 315020）

膿毒癥是重癥監(jiān)護病房最主要的危急重癥之一，因引發(fā)多器官功能障礙和衰竭而死亡[1]。急性腎損傷（acute kidney injury， AKI）是膿毒癥患者最常見的并發(fā)癥，發(fā)病率約為30%[2]。由于膿毒癥相關性AKI 的發(fā)生機制尚不明確，目前缺乏有效的防治措施，除了最基本的風險評估以外，密切監(jiān)視尿量和肌酐水平變化，以及無創(chuàng)性評估腎臟血流灌注情況等都對發(fā)現(xiàn)腎實質損傷有一定的作用[3]。但是目前的監(jiān)測手段和指標都具有一定的滯后性，對早期預測腎損傷的敏感性較低。近年來隨著我國重癥醫(yī)學的日益發(fā)展，對膿毒癥發(fā)生、發(fā)展機制和蛋白組學的研究越來越深入，一些潛在的生物學標志物不斷被發(fā)現(xiàn)，例如姜偉等[4]學者通過Au 蛋白芯片技術發(fā)現(xiàn)α1 抗胰蛋白酶（α1-antitrypsin, α1-AT）在AKI 患者尿液中顯著升高。α1-AT 屬于一類急性時相炎癥反應蛋白，通過抑制蛋白酶過度活化而保護組織、細胞[5]。本研究旨在探討血清和尿α1-AT 水平變化對AKI 發(fā)生的早期預警價值，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2017年9月—2019年10月在寧波大學醫(yī)學院附屬醫(yī)院重癥醫(yī)學科住院的90 例膿毒癥患者。其中，男性57 例，女性33 例；年齡18 ～70 歲，平均（51.63±13.82）歲。納入標準： ①入院時即診斷為膿毒癥或住院期間發(fā)生膿毒癥；②既符合中華醫(yī)學會重癥學分會頒布的《中國膿毒癥/膿毒性休克急診治療指南（2018 版）》[6]關于膿毒癥的診斷標準。排除標準： ①入院時已發(fā)生AKI 癥狀；②既往有腎移植手術史或腎臟替代治療史，或有明確或可疑慢性腎臟疾病或惡性腫瘤；③長期服用腎毒性藥物。本研究通過醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會批準，患者及其家屬知情同意。

1.2 分組

按照《改善全球腎臟病預后組織（Kidney Disease Improving Global Outcomes, KDIGO）AKI 臨床實踐指南（2012年版）》[7]推薦，符合以下情況之一即可診斷為AKI： ①48 h 內血清肌酐（serum creatinine, Scr）升高≥26.5μmol/L；②7 d 內Scr 升高≥1.5 倍；③尿量＜0.5 ml/（kg·h）達6 h 以上（本研究未納入尿量標準）。以患者入組7 d 內是否發(fā)生AKI 作為研究終點，將90例患者分為膿毒癥AKI組28例和非AKI組62例。

1.3 研究方法

1.3.1 樣本采集患者自入院當日或發(fā)生膿毒癥當日，采取外周靜脈血5 ml 置于肝素鈉真空采血管（美國BD 公司）中，分離血清標本；另外采集3 ml 尿液，用于尿生化檢測。隨后每隔24 h采集患者外周靜脈血，并留取尿液標本。觀察患者7 d 內是否出現(xiàn)腎損傷。若7 d 內發(fā)生AKI，則血標本采集至確診當日；若患者未發(fā)生AKI，則連續(xù)采集7 d 靜脈血，保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 治療所有患者進行液體復蘇、抗感染治療、病因治療、血管活性藥物治療、連續(xù)性腎替代治療，必要時給予機械通氣和血糖控制。

1.3.3 常規(guī)檢測指標檢測患者白細胞（WBC）、C 反應蛋白（C-reactive protein, CRP）、降鈣素原（Procalcitonin, PCT）、谷丙轉氨酶（alanine transaminase，ALT）、谷草轉氨酶（aspartate aminotransferase, AST）、尿素氮（blood urea nitrogen, BUN）、Scr 等。采用MDRD方程估算腎小球濾過率（estimated glomerlar filtration rate, eGFR）。男性eGFR=186-1.154×Scr×年齡-0.203，女性eGFR=186-0.742×Scr×年齡-0.203）。另外檢測患者平均動脈壓（mean arterial pressure, MAP）、心率（HR）、氧化指數（OI）、血清鉀離子濃度（K+）、血清鈉離子濃度（Na+）。OI=動脈血氧分壓/吸入氣氧濃度比值（PO2/FiO2）。

1.3.4 急性生理學與慢性健康評估Ⅱ（acute physiology and chronic health evaluations Ⅱ, APACHEⅡ）和快速膿毒癥相關性器官功能衰竭評價（quick sepsis-related organ failure assessment, qSOFA） 評 分根據患者入院時生命體征檢測及實驗室檢查結果，進行APACHE Ⅱ和qSOFA 評分。

1.3.5 血清和尿α1-AT 含量檢測采用固相夾心法酶聯(lián)免疫吸附檢測試劑盒檢測血清和尿α1-AT 含量，試劑盒購自上海潤裕生物科技有限公司。板內變異系數＜10%，板間變異系數＜15%。實驗操作者對標本和研究資料致盲。

1.4 統(tǒng)計學方法

數據分析采用SPSS 17.0 統(tǒng)計軟件。計量資料以均數±標準差（±s）或中位數和四分位數[M（P25，P75）]表示，比較用t檢驗或單因素方差分析或隨機區(qū)組設計的方差分析或秩和檢驗，方差分析的進一步兩兩比較用LSD-t檢驗；計數資料以率（%）表示，比較用χ2檢驗；繪制ROC 曲線，膿毒癥患者發(fā)生AKI危險因素的分析用多因素Logistic 回歸模型，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者臨床資料比較

AKI 組與非AKI 組年齡、性別、基礎疾病、感染部位比較，差異無統(tǒng)計學差異（P＞0.05），具有可比性。見表1。

表1 兩組臨床資料比較

2.2 兩組患者血清和尿α1-AT 含量比較

觀察非AKI 組患者連續(xù)7 d 的檢測數據，經隨機區(qū)組設計的方差分析，非AKI 組患者連續(xù)7 d 血清和尿α1-AT 含量比較，差異無統(tǒng)計學意義（F=1.741和1.935，P=0.225 和0.174）（見圖1）。因此選擇非AKI 患者入組當日血清和尿α1-AT 含量作為對照數據，與AKI 組患者AKI 確診前48 和24 h 及確診當日的檢測數據進行比較，經單因素方差分析，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），AKI 組患者AKI 確診前48和24 h 及確診當日血清α1-AT 含量低于非AKI 組（P＜0.05），但是尿α1-AT 含量則升高（P＜0.05）。見表2。

圖1 非AKI 組連續(xù)7 d 血清和尿α1-AT 含量變化趨勢 （±s）

表2 非AKI 組與不同時間AKI 患者血清和尿α1-AT 含量比較 （±s）

表2 非AKI 組與不同時間AKI 患者血清和尿α1-AT 含量比較 （±s）

注： ?與非AKI 組入組當日數據比較，P ＜0.05。

組別 n 血清α1-AT/（g/L）尿α1-AT/（mg/L）非AKI 組入組當日 62 2.23±0.76 33.59±12.84 AKI 組確診前48 h 28 1.87±0.65? 48.56±23.39?AKI 組確診前24 h 28 1.59±0.41? 57.81±31.45?AKI 組確診當日 28 1.45±0.37? 84.15±35.97?F 值 13.041 27.928 P 值 0.000 0.000

2.3 膿毒癥患者血清和尿α1-AT 對AKI 發(fā)生的預警或診斷價值

AKI確診前48和24 h血清及尿α1-AT預測AKI 的曲線下面積（AUC）比較，經秩和檢驗，差異有統(tǒng)計學意義（Z=-8.235 和-4.671，均P=0.000），尿α1-AT 對AKI 的預警效能高于血清α1-AT。AKI確診當日血清和尿α1-AT 對AKI 的診斷效能比較，差異無統(tǒng)計學意義（Z=-1.239，P=0.258）。

經ROC 曲線分析，AKI 確診前48 和24 h 及確診當日血液和尿α1-AT 含量對AKI 的預警或診斷的AUC 見表3和圖2。

2.4 兩組其他生物化學指標比較

兩組患者WBC、CRP、K+、Na+、MAP、HR、OI比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；而PCT、ALT、AST、BUN、Scr、eGFR水平和APACHEⅡ評分、qSOFA 評分比較，經t檢驗，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），AKI 組PCT、ALT、AST、BUN、Scr 水平和APACHE Ⅱ評分、qSOFA 評分高于非AKI 組，而eGFR 低于非AKI 組。見表4。

2.5 膿毒癥患者發(fā)生AKI 的影響因素Logistic 回歸分析

以是否發(fā)生AKI 作為因變量，將PCT、ALT、AST、BUN、Scr、eGFR、APACHE Ⅱ評 分、qSOFA 評 分、尿α1-AT 指標作為自變量，進行多因素非條件一般Logistic 回歸分析，結果顯示Scr、eGFR、qSOFA 評分、尿α1-AT是AKI發(fā)生的獨立影響因素（P＜0.05）。見表5。

表3 血清和尿α1-AT 含量對膿毒癥患者發(fā)生AKI 的預警或診斷價值參數

圖2 血清和尿α1-AT 水平預警或診斷膿毒癥患者發(fā)生AKI 的ROC 曲線

表4 兩組其他生物化學指標比較

表5 膿毒癥患者發(fā)生AKI 的影響因素Logistic 回歸分析參數

3 討論

根據我國近期兩項大規(guī)模、多中心回顧性隊列研究顯示，AKI 的發(fā)病率約為10%，但是住院期間重復進行≥2 次Scr 檢測的患者比例＜30%，遠低于發(fā)達國家報道的數據，因此AKI 在我國的發(fā)病率大大被低估[8-9]。但是重癥監(jiān)護病房重癥患者AKI 的發(fā)病率＞30%，尤其是膿毒癥患者AKI 的發(fā)病率＞50%[10]。本研究納入寧波大學醫(yī)學院附屬醫(yī)院重癥監(jiān)護病房膿毒癥患者，但是剔除了住院7 d 內死亡的患者并排除合并有慢性腎臟病史者，因此AKI 的發(fā)病率略低于國內某些研究得出的流行病學數據。

除此以外，由于AKI 的診斷標準、指標、Scr 基線值等一直未達成共識，因此我國部分醫(yī)療水平較低的地區(qū)，AKI 的漏診率和誤診率非常高。近幾年隨著發(fā)病機制研究的深入，2012年KDIGO 指南[7]在前期RIFLE 和AKIN 標準的基礎上對AKI 的診斷指標進一步細化，雖然適當地延長了AKI 干預的窗口期，但是其核心指標依然是Scr 和尿量的變化，敏感性和可靠性較低，而且Scr 和尿量只能作為AKI 的診斷指標，基本無預警效能。因此筆者希望從AKI 發(fā)生的病理生理學機制及蛋白組學差異性出發(fā)，尋找具有早期預警效能的敏感指標。

α1-AT 蛋白是一類主要由肝細胞分泌的蛋白酶抑制劑和炎癥抑制因子，抑制血漿多種絲氨酸內切肽酶（包括中性粒細胞彈性蛋白酶、凝血酶等）對組織細胞的損傷作用。田魯等[11]發(fā)現(xiàn)，腎病綜合征期患者血清α1-AT 蛋白含量低于蛋白尿期患者，推斷α1-AT 與AL 型腎臟淀粉樣變性病的發(fā)生、發(fā)展密切相關。CHO 等[12]也證實，α1-AT 通過調節(jié)腫瘤壞死因子β1信號通路抑制腎組織纖維化。在本研究中同樣也發(fā)現(xiàn)AKI 患者在發(fā)病前48 h 即出現(xiàn)血清α1-AT 含量降低，說明機體內血清α1-AT 蛋白含量降低可能是發(fā)生腎組織損傷的重要因素。經ROC 曲線分析，AKI 確診前48 和24 h 的血清α1-AT 含量都對AKI 具有一定的預測價值，尿α1-AT 含量升高是AKI 發(fā)生的獨立危險因素。

新近研究發(fā)現(xiàn)，肝外細胞也可能合成并分泌少量α1-AT 蛋白，在局部組織損傷的調節(jié)中起重要作用[13]。2011年姜偉等[4]利用表面增強激光解析電離飛行時間質譜技術和Au 蛋白芯片技術對比了237 例AKI 患者和240 例對照者的尿蛋白指紋圖譜，除了β2-微球蛋白、α1-微球蛋白、血紅蛋白等常見的腎損傷標志分子水平升高以外，α1-AT 蛋白含量也顯著升高。2016年陳東輝等[14]通過同位素標記相對和絕對定量技術分析原發(fā)性腎病綜合征患者尿蛋白指紋圖譜，發(fā)現(xiàn)尿α1-AT 蛋白是最具差異性表達的蛋白之一。本研究也證實AKI 患者尿α1-AT 蛋白含量較非AKI 組升高，并且經ROC 曲線和多因素Logistic回歸分析證實，尿α1-AT 蛋白含量升高是AKI 發(fā)生的獨立危險因素，并且預測和診斷效能較高，推測可能在腎小管損傷后，腎小管上皮細胞可反應性上調α1-AT基因的表達。唐功耀等[15]曾發(fā)現(xiàn)，經脂多糖刺激誘導腎近曲小管上皮細胞合成并分泌α1-AT 蛋白，導致尿蛋白中α1-AT 含量升高。但是α1-AT在腎損傷中具體的調控機制需要更深入的研究。

綜上所述，膿毒癥合并AKI 是一種發(fā)病機制復雜且具有生物學異質性的危急重癥。本研究發(fā)現(xiàn)膿毒癥合并AKI 患者血清α1-AT 含量降低，而尿α1-AT含量則升高，血清和尿α1-AT 對于膿毒癥患者發(fā)生AKI 都具有早期預警作用，但是只有尿α1-AT 是AKI 發(fā)生的獨立影響因素。由于α1-AT 在全身系統(tǒng)性和腎臟組織局部的作用機制不明，為臨床推廣帶來了一定的局限性，因此對α1-AT 病理生理機制的研究將是未來工作的重點。