血清CysC、NGAL、KIM-1對靜脈-動脈體外膜肺氧合患者發(fā)生急/慢性腎衰竭和死亡的預(yù)測價值*

李治君，吳 松，李 成

1.三二〇一醫(yī)院檢驗科，陜西漢中 723000；2.陜西省寶雞市中心醫(yī)院檢驗科，陜西寶雞 721008

有研究表明，使用體外膜肺氧合(ECMO)支持可以提高重癥患者的生存率[1]，然而這些治療心源性休克和心臟驟停的方法也為評估死亡率和發(fā)病率帶來了新的變數(shù)，如腎功能障礙[2-4]。在接受靜脈-動脈體外膜肺氧合(VA-ECMO)支持的患者中，因急性腎損傷(AKI)需要腎替代治療(RRT)與生存率顯著降低和VA-ECMO脫機(jī)失敗相關(guān)[5-7]，其發(fā)生原因可能與基礎(chǔ)疾病相關(guān)的血流動力學(xué)改變或者VA-ECMO本身導(dǎo)致的多種機(jī)制變化有關(guān)[8]。確定VA-ECMO患者腎功能障礙的預(yù)測因素可能有助于改善重癥患者的預(yù)后。臨床用于評估腎功能最常用的實驗室指標(biāo)是血清肌酐(SCr)[9]。最近，一些新的生物標(biāo)志物如胱抑素C(CysC)、中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運(yùn)載蛋白(NGAL)、腎損傷分子-1(KIM-1)等也被引入[9-13]。雖然已經(jīng)觀察到這些生物標(biāo)志物與不同的心臟狀況之間的關(guān)聯(lián)，但是目前還缺少關(guān)于這些新的生物標(biāo)志物在接受VA-ECMO支持的難治性心源性休克患者中的變化數(shù)據(jù)。因此，本研究旨在評估CysC、NGAL、KIM-1對于難治性心源性休克患者接受VA-ECMO支持后出現(xiàn)急/慢性腎衰竭及90 d內(nèi)死亡的預(yù)測價值?，F(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取2017年6月至 2020年12月在三二〇一醫(yī)院接受VA-ECMO治療的196例難治性心源性休克患者作為研究對象，根據(jù)隨訪90 d后的結(jié)局將患者分為生存組(107例)和死亡組(89例)。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)年齡≥18歲；(2)在脫離體外循環(huán)(CPB)且被轉(zhuǎn)移到重癥監(jiān)護(hù)病房(ICU)后不得不接受VA-ECMO支持的心臟手術(shù)患者；(3)VA-ECMO支持時間≥48 h；(4)有完整的可追蹤的電子病歷報告。排除VA-ECMO支持時間≤48 h、術(shù)前接受VA-ECMO治療者、心臟手術(shù)前或使用VA-ECMO前已經(jīng)出現(xiàn)腎功能障礙者、臨床數(shù)據(jù)缺失者。本研究經(jīng)三二〇一醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會審查通過，患者或家屬均簽署知情同意書。

1.2方法

1.2.1持續(xù)腎替代治療(CRRT) 急性腎臟損傷網(wǎng)絡(luò)(AKIN)標(biāo)準(zhǔn)定義了AKI的3個階段[14]。1期為SCr在48 h內(nèi)比基線增加0.3 mg/dL(26.2 μmol/L)或1.5～2.0倍，這被建議作為AKI的閾值。而SCr水平增加2～3倍則被定義為2期。若SCr較基線水平增加≥300%，血清肌酐增加≥4.0 mg/dL或啟動RRT 則被納入3期。所有符合AKIN 3期標(biāo)準(zhǔn)的患者均接受CRRT。

1.2.2VA-ECMO回路 使用的VA-ECMO回路由Quadrox氧合器(美國Maquet公司)和Rotaflow離心泵(美國Maquet公司)或CentriMag離心泵(美國Thoratec公司)組成，兩個回路都由肝素包裹。除了在心肺復(fù)蘇(ECPR)下放置VA-ECMO的患者外，其他患者在VA-ECMO插管之前放置Swan-Ganz導(dǎo)管。在出現(xiàn)以下情況時考慮進(jìn)行VA-ECMO插管：在兩種血管收縮劑的支持下，心臟指數(shù)小于2.2 L/(min·m2)的難治性心源性休克，有終末器官灌注不足的跡象[如血清乳酸(LAC)升高、低尿量和缺血性肝炎]和(或)存在長期低血壓[收縮壓<90 mm Hg或平均動脈壓(MAP)<65 mm Hg]。在大多數(shù)患者中，VA-ECMO是由重癥監(jiān)護(hù)醫(yī)師經(jīng)皮放置的，在股動脈中常規(guī)放置遠(yuǎn)端灌注套管。對符合脫機(jī)標(biāo)準(zhǔn)并通過VA-ECMO脫機(jī)試驗的患者進(jìn)行脫機(jī)，同時測量心輸出量、心臟指數(shù)、MAP和中心靜脈壓(CVP)，并進(jìn)行超聲心動圖檢查，測量速度時間積分(VTI)和左室射血分?jǐn)?shù)(LVEF)[12]。如果患者在VA-ECMO前接受主動脈內(nèi)球囊反搏(IABP)支持，則在VA-ECMO插管時或VA-ECMO插管后24 h內(nèi)取出球囊泵。當(dāng)VA-ECMO回路顯示低流量時[血紅蛋白(Hb)水平<10 mg/dL或血流動力學(xué)穩(wěn)定但Hb水平低于<7 mg/dL]則予以輸血[15]。

1.3觀察指標(biāo) 主要研究終點是VA-ECMO使用期間急性腎衰竭和使用VA-ECMO后90 d需要CRRT的慢性腎衰竭，次要終點是90 d病死率。預(yù)先指定的協(xié)變量包括年齡、性別、體質(zhì)量指數(shù)(BMI)、血漿游離血紅蛋白(FHb)水平、SCr、NGAL、KIM-1、LAC、Hb、總膽紅素(TBIL)、VA-ECMO使用期間輸血量、IABP或作為VA-ECMO期間額外的中間心臟設(shè)備的Impella?。研究中包括的SCr、NGAL、KIM-1、LAC、Hb和TBIL的基線水平在VA-ECMO插管前或之后即刻采集。在整個VA-ECMO使用過程中，每天檢測血清CysC、NGAL、KIM-1水平；使用美國Beckman-Coulter公司AU5800型全自動生化儀檢測血清CysC水平，檢測原理為免疫比濁法，試劑盒購自武漢博士德公司；采用酶聯(lián)免疫吸附測定法檢測血清NGAL、KIM-1水平，試劑盒購自中生北控生物公司。

2 結(jié) 果

2.1兩組患者基線資料比較 生存組與死亡組患者年齡、性別比例、BMI、VA-ECMO使用時間、休克原因比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，見表1。

表1 兩組患者基線資料比較或M(P25,P75)或n(%)]

2.2兩組患者血清CysC、NGAL、KIM-1水平變化 根據(jù)兩因素重復(fù)測量的方差分析，生存組和死亡組患者血清CysC、NGAL、KIM-1水平隨時間變化的趨勢差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。死亡組患者基線、24 h、72 h時血清CysC、NGAL水平均高于生存組(P<0.05)；此外，雖然兩組KIM-1基線水平差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，但是24 h和72 h時死亡組血清KIM-1水平亦高于生存組(P<0.05)。見表2。

表2 VA-ECMO患者血清CysC、NGAL、KIM-1水平變化趨勢[M(P25,P75)]

2.3血清基線CysC、NGAL、KIM-1水平對VA-ECMO患者90 d死亡風(fēng)險的預(yù)測價值 經(jīng)ROC曲線分析，基線血清CysC、NGAL、KIM-1預(yù)測90 d死亡風(fēng)險的AUC分別為0.842(95%CI：0.783～0.902)、0.795(95%CI：0.729～0.861)、0.740(95%CI：0.673～0.808)。見圖1。

圖1 血清基線CysC、NGAL、KIM-1預(yù)測VA-ECMO患者90 d死亡風(fēng)險的ROC曲線

2.4影響VA-ECMO患者90 d死亡風(fēng)險的臨床因素分析 經(jīng)單因素和多因素Logistic回歸分析，影響90 d死亡率的危險因素包括年齡≥65歲、基線CysC≥2 960.50 μg/L、基線NGAL≥977.50 ng/L、基線LAC≥4.3 mmol/L及VA-ECMO前未使用IABP。見表3。

表3 影響VA-ECMO患者90 d 死亡風(fēng)險的臨床因素分析

2.5影響VA-ECMO患者急/慢性腎衰竭的臨床因素分析 共有82例患者(41.80%)發(fā)生急性腎衰竭(AKIN 3期)，均接受CRRT治療。在107例存活≥90 d的患者中，11例(10.28%)出現(xiàn)慢性腎衰竭(需要CRRT)。經(jīng)單因素和多因素Logistic回歸分析，基線FHb、CysC、NGAL、LAC水平和VA-ECMO期間需要的輸血量是急性腎衰竭的重要預(yù)測因子(P<0.05)。尚未發(fā)現(xiàn)與90 d慢性腎衰竭相關(guān)的獨立預(yù)測因子(P>0.05)。見表4、5。

表4 單因素和多因素模型分析VA-ECMO患者發(fā)生急性腎衰竭的預(yù)測因子

表5 單因素和多因素模型分析VA-ECMO 患者VA-ECMO后90 d內(nèi)發(fā)生慢性腎衰竭的預(yù)測因子

3 討 論

目前，關(guān)于VA-ECMO患者腎衰竭預(yù)測因子的報道較為少見。在本研究中，VA-ECMO支持期間的急性腎衰竭發(fā)生率為41.80%，與其他文獻(xiàn)中報道中43%～52%的比例相當(dāng)[16-18]。急性腎衰竭的病因可能包括多種病理生理機(jī)制，如腎供氧減少和(或)炎性損傷分子的大量產(chǎn)生。這些機(jī)制通常是由于患者及與基礎(chǔ)疾病和VA-ECMO循環(huán)相關(guān)的血流動力學(xué)改變引起的[8,10-13]。在這些潛在機(jī)制的背景下，本研究證實CysC、NGAL等指標(biāo)有望成為患者需要CRRT或90 d死亡的有效預(yù)測因子。

腎衰竭是VA-ECMO患者中一種非常常見的并發(fā)癥，常用于預(yù)后評估[3]。發(fā)生AKI的患者通常在ICU停留的時間延長，且院內(nèi)病死率明顯提高。CysC是一種參與細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)和多肽分解代謝的內(nèi)源性半胱氨酸蛋白酶抑制劑，可被腎小球自由過濾，并能夠被近端腎小管細(xì)胞完全吸收和降解，而腎小球濾過率降低則可導(dǎo)致血清CysC的大量蓄積[10]。因此，血清CysC水平升高已被證明是腎功能急劇惡化的敏感指標(biāo)之一。一項大型薈萃分析表明，CysC是比SCr更好的預(yù)測心血管疾病原因和終末期腎病死亡風(fēng)險的重要指標(biāo)[19]。這可能是因為與SCr相比，血清CysC的生命周期更短，且在腎損傷早期就會大量釋放，能夠比SCr更早地反映腎功能下降，更適用于急重癥患者。此外，SCr與腎功能之間的關(guān)系通常受血液稀釋、肌肉質(zhì)量、營養(yǎng)、年齡和性別的影響[9]。而血清CysC水平受這些因素影響的可能性較小，可更可靠和更有效地反映早期腎功能損傷。NGAL是一種相對分子質(zhì)量為25×103的蛋白分子，屬于Lipocalin超家族成員。雖然它可能由不同類型的人體組織細(xì)胞分泌(主要是上皮細(xì)胞和中性粒細(xì)胞)，但在腎臟中，NGAL主要表達(dá)于Henle環(huán)和腎臟集合管的粗大上升支[11-12]。另外，KIM-1主要反映近端腎小管損傷，可由腎缺血引起跨膜蛋白表達(dá)上調(diào)，在健康受試者的尿液中幾乎檢測不到，但在患有急性腎小管壞死的患者中，KIM-1會大量增加[20]。本研究亦證實，NGAL和KIM-1是VA-ECMO患者中一個非常敏感的腎損傷生物標(biāo)志物，而且與CysC一樣，血清NGAL、KIM-1水平升高一般發(fā)生在損傷后2 h內(nèi)，相較于SCr能夠更早地預(yù)測腎功能障礙。但是本研究并未發(fā)現(xiàn)CysC、NGAL、KIM-1這些新的腎損害預(yù)測因子與慢性腎衰竭的獨立相關(guān)性。

體外回路將血液暴露于非生理表面和機(jī)械應(yīng)力之下，這會導(dǎo)致多個酶級聯(lián)的激活和紅細(xì)胞的裂解。這些事件的結(jié)合會形成活性形式的氧，如過氧化氫(H2O2)。H2O2可以與Hb反應(yīng)釋放氧化還原活性形式的鐵，其具有細(xì)胞毒性并可能導(dǎo)致腎衰竭[14-15]。因此在本研究中，基線LAC水平升高是急性腎衰竭及90 d死亡風(fēng)險的一個預(yù)測因子，這與既往的多數(shù)研究結(jié)果基本一致[21]。此外，急性腎衰竭患者的輸血量顯著增加，但是它并不能作為慢性腎衰竭的預(yù)測因子。在心臟手術(shù)患者中，術(shù)中和圍手術(shù)期輸血量與術(shù)后AKI風(fēng)險增加獨立相關(guān)。一般而言，大量輸注紅細(xì)胞對腎衰竭的影響有兩種可能的解釋：(1)輸血會增加溶血風(fēng)險，這是由于供體和受體細(xì)胞類型之間不同類型的免疫不相容性引起的免疫反應(yīng)引起的，溶血可導(dǎo)致嚴(yán)重的腎臟后遺癥。(2)紅細(xì)胞在儲存過程中發(fā)生不可逆的生化變化，因此可促進(jìn)輸血后的促炎狀態(tài)，并且加劇組織氧化應(yīng)激，進(jìn)而導(dǎo)致AKI[8]。此外，LAC也是急性腎衰竭的重要預(yù)測指標(biāo)，但不是慢性腎衰竭的重要預(yù)測指標(biāo)。LAC作為反映終末期器官灌注的重要參數(shù)之一，在灌注不良的情況下，腎臟是最敏感的器官之一[21]，然而LAC在單因素分析中的意義未能在多因素分析中得到證實。本研究是一項樣本量有限的單中心回顧性研究，因此在后續(xù)的研究中需要進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量以證實血清CysC、NGAL、KIM-1與難治性心源性休克患者預(yù)后的關(guān)系。此外，使用VA-ECMO前和期間出現(xiàn)顯著低血壓的頻率和持續(xù)時間可能在腎衰竭的進(jìn)展方面也發(fā)揮額外的作用。但是本研究中的患者因難治性心源性休克(通常包括顯著的低血壓)而接受VA-ECMO，在此治療期間，大多數(shù)患者M(jìn)AP>65 mm Hg。然而，收集的數(shù)據(jù)不能提供在VA-ECMO使用之前和使用期間的顯著低血壓的確切持續(xù)時間，這是本研究的另一個限制。

綜上所述，腎衰竭對VA-ECMO患者的病死率有顯著影響，CysC和NGAL可作為急性腎衰竭的獨立預(yù)測因子，而且CysC和NGAL也可用于預(yù)測VA-ECMO患者90 d死亡風(fēng)險。因此，CysC、NGAL可作為監(jiān)測VA-ECMO患者急性腎衰竭的有效參數(shù)。