血清Klotho蛋白對心臟瓣膜置換術(shù)后急性腎損傷監(jiān)測的研究.pdf

1、背景:急性腎損傷(acute kidney injury，AKI)是心臟手術(shù)后常見、嚴重的并發(fā)癥，是增加患者術(shù)后重癥監(jiān)護時間、住院時間、死亡率的獨立危險因素，文獻報道其發(fā)生率為5％-47％。心臟外科心肺轉(zhuǎn)流術(shù)相關(guān)急性腎損傷(cardiopulmonary bypass-acute kidney injury，CPB-AKI)的可能機制:低灌注及非搏動性灌注;血液與體外循環(huán)管道界面直接接觸，炎性反應(yīng)介質(zhì)激活;人工心肺機的機械作用引起紅細胞

2、破壞溶解，手術(shù)致肌組織創(chuàng)傷缺血，游離血紅蛋白、肌紅蛋白增多介導(dǎo)腎小管功能失調(diào);其他可能機制尚包括:血液稀釋、微血栓形成、腎毒性損傷等。心臟術(shù)后急性腎損傷早期監(jiān)測現(xiàn)狀:血肌酐和尿量是目前臨床最常用的監(jiān)測心臟術(shù)后急性腎損傷指標。然而以血肌酐(SCr)來估測腎損傷程度有如下局限:首先，血肌酐水平受性別、年齡、體重、進食、肌肉量、肌代謝及藥物等因素的影響;其次，血肌酐僅與腎小球濾過率(glomerularfiltration rate，GFR)

3、相關(guān)，不能反映腎小管損傷及程度;再次，心臟手術(shù)過程中，機體處于非穩(wěn)態(tài)。處于非穩(wěn)態(tài)的血肌酐水平不能如實反應(yīng)腎小球濾過功能，而尿量的評估需排除容量不足、利尿劑的使用等影響因素。因此，探尋敏感又特異的用于早期監(jiān)測CPB-AKI的標記物意義重大。血清胱抑素(cystatinC，cys-C)是一種非糖基化的堿性小蛋白分子，可以由人類所有有核細胞以相對恒定的速度合成并釋放入血。Cystatin C幾乎完全被腎小球濾過，由近端小管完全重吸收。因其基本

4、不受年齡、性別、種族、肌容量、感染，肝臟疾病和免疫系統(tǒng)疾病的影響，理論上成為反映腎小球濾過功能的理想指標。然而到目前為止，關(guān)于肌酐和血清胱抑素在監(jiān)測CPB-AKI中的價值孰優(yōu)孰劣，相關(guān)領(lǐng)域的研究并未給出明確答案。因此，血肌酐與胱抑素對CPB-AKI早期監(jiān)測的意義有待進一步明確。隨著基因組學和蛋白質(zhì)組學技術(shù)的應(yīng)用，一些新的AKI早期診斷標志物已成為本領(lǐng)域研究熱點，受到最多關(guān)注的生物學標志物包括:1、中性粒細胞明膠酶相關(guān)性脂質(zhì)運載蛋白(ne

5、utrophil gelatinase-associatedlipocalin，NGAL): NGAL被認為是一種在腎小管上皮細胞受損后早期即表達上調(diào)的活性蛋白。作為AKI標記，其特點是具有較高的診斷效能，高度敏感性及特異性。有研究發(fā)現(xiàn)，NGAL對于缺血-再灌注傷的腎臟具有保護效應(yīng)。當腎臟因為缺血再灌注、毒性物質(zhì)、重癥膿毒癥而發(fā)生損傷時，腎小管上皮細胞會大量上調(diào)表達NGAL蛋白，這一現(xiàn)象在實驗大鼠、兒童腎損傷過程中已經(jīng)被證實。在一項前瞻

6、性兒童體外循環(huán)術(shù)后腎損傷的研究中，有28％的患者發(fā)生Ⅰ-Ⅲ期腎損傷（按AKIN診斷標準，即:Ⅰ期:SCr絕對值升高≥26.5μmol/L或增加≥50％基線值;Ⅱ期:SCr升高≥200％-300％基線值;Ⅲ期:SCr增加≥300％或＞354μmol/L或急性升高＞44μmol/L）。研究發(fā)現(xiàn)，AKI患兒血術(shù)后2-6小時，尿液及血液中NGAL表達上調(diào)10倍以上。最近的一項針對NGAL對AKI診斷價值的薈萃分析顯示，其接受者工作曲線下面積(a

7、rea under the receiveroperating characteristic curve，AUC-ROC)為0.78。（該研究共納入10個研究中心的1024例心臟手術(shù)患兒）。2、肝型脂肪酸結(jié)合蛋白(Fattyacid-binding proteins，F(xiàn)ABP):是一種細胞內(nèi)的載體蛋白，在腎臟有不同程度的表達。目前為止，共有2種類型的脂肪酸結(jié)合蛋白從腎臟組織分離出來。肝型脂肪酸結(jié)合蛋白是一種脂蛋白超家族成員，通過配體依賴

8、的內(nèi)吞作用，肝型脂肪酸結(jié)合蛋白由近端小管上皮細胞重吸收后儲存于細胞胞漿。Portilla等報道，對于兒童體外循環(huán)手術(shù)后急性腎損傷的發(fā)生，肝型脂肪酸結(jié)合蛋白具有預(yù)測作用。研究發(fā)現(xiàn)，術(shù)后4小時FABP水平對于預(yù)測急性腎損傷發(fā)生的準確性可達0.81。Katsuomi Matsui MD等研究發(fā)現(xiàn)，尿標本中肝型脂肪酸結(jié)合蛋白濃度對于成人體外循環(huán)術(shù)后急性腎損傷的發(fā)生具有良好的預(yù)測效能，其報道的結(jié)果為:術(shù)后即刻，F(xiàn)ABP預(yù)測AKI的接受者工作特征曲

9、線下面積為0.86，術(shù)后3小時為0.85。該研究還發(fā)現(xiàn)，術(shù)前患者尿肝型脂肪酸結(jié)合蛋白濃度是術(shù)后AKI發(fā)生的獨立危險因素，其相對危險度(OR)值為3.74。3、人腎損傷因子(HumanKIM-1):人腎損傷因子是一種帶有免疫球蛋白和粘蛋白功能區(qū)域的模型糖蛋白，其在正常人腎臟及尿液中無法測得。然而，在缺血性腎損傷大鼠的近端腎小管上皮細胞，卻發(fā)現(xiàn)KIM-1的顯著表達現(xiàn)象。Han等人發(fā)現(xiàn)，在急性腎小管壞死患者的尿液中可見分泌型KIM-1的濃度異

10、常升高，并推斷KIM-1可以作為一種診斷腎損傷的生物標記。Liangos等研究發(fā)現(xiàn)，尿中KIM-1的高濃度，與AKI患者的不良臨床終點事件密切相關(guān)。盡管正常腎臟組織KIM-1基因表達無法監(jiān)測，但相關(guān)研究證實，腎臟損傷后近端腎小管上皮細胞的頂端膜有異?；钴S的KIM-1表達。進一步的研究發(fā)現(xiàn)這種繼發(fā)于損傷的KIM-1異常表達，可一直持續(xù)到損傷后修復(fù)階段的完成，預(yù)示著KIM-1作為腎損傷生物學標記物的潛力。4、白介素-18(Interleuk

11、in-18):是一種表達于遠端小管、集合小管、連接小管間質(zhì)細胞中的一種促炎介質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，急性腎損傷后白介素-18被活化，從而出現(xiàn)在尿液中。一項針對不同原因所致腎小管壞死的橫斷面研究發(fā)現(xiàn)，白介素-18對于腎小管壞死診斷的敏感性及特異性明顯高于對慢性腎臟病及尿路感染的診斷。Parikh等建議將白介素-18作為急性腎小管壞死的診斷標記。進一步研究證實，在急性呼吸窘迫綜合癥(ARDS)合并急性腎損傷患者，白介素-18水平的升高要明顯早于血肌酐

12、的升高，同時可以預(yù)測患者的死亡率。早期監(jiān)測尿液白介素-18，可以監(jiān)測患者AKI嚴重程度及死亡率，然而前瞻性研究并未證實其具備預(yù)測AKI進展的能力。
　　 Klotho基因是一種與人類衰老密切相關(guān)的新基因，功能包括調(diào)節(jié)鈣、磷代謝，抗氧化、抑制細胞凋亡等。主要在腎臟和腦脈絡(luò)膜中表達，尤其在腎小管上皮細胞表達強烈。近來，人們在慢性腎臟病(CKD)的研究中發(fā)現(xiàn):CKD患者Klotho基因表達下調(diào)，腎功能恢復(fù)后Klotho表達亦回升至正常

13、。晚近研究發(fā)現(xiàn):小鼠缺血再灌注腎模型中，腎臟、尿液、血液klotho表達迅速下調(diào)。然而，對于急性腎損傷與Klotho關(guān)系的研究，目前僅處于動物模型研究水平。臨床上，心外科心肺轉(zhuǎn)流術(shù)，是最常見的缺血性腎損傷原因之一，而心肺轉(zhuǎn)流術(shù)后急性腎損傷患者血清Klotho蛋白濃度的變化是否與慢性腎臟病及小鼠缺血性腎損傷模型相似？CPB-AKI患者血清Klotho蛋白濃度在腎損傷后不同時間點的變化有何特點？血清Klotho蛋白是否具有早期監(jiān)測CPB-A

14、KI價值？若有，其準確性如何？針對上述問題檢索近年來文獻，罕有報道。綜合上述急性腎損傷生物學標記的研究現(xiàn)狀，迸一步探索他們對CPB-AKI的早期監(jiān)測價值意義重大。
　　 [目的]:觀察血清Klotho蛋白濃度在心臟瓣膜置換術(shù)后不同時間點的動態(tài)變化，運用接受者工作特征曲線(area under the receiver operatingcharacteristic curve，AUC-ROC)評價它對早期監(jiān)測、診斷心肺轉(zhuǎn)流術(shù)相關(guān)

15、急性腎損傷的價值，同時將血清Klotho蛋白與臨床常用腎損傷監(jiān)測指標血肌酐、血清胱抑素在早期監(jiān)測CPB-AKI中的價值做一比較。
　　 [方法]:1、回顧性收集南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院心胸外科行心臟瓣膜置換術(shù)的患者90例，記錄術(shù)前及術(shù)后不同時間點血清SCr、cystatin C水平，觀察兩種指標濃度在術(shù)后不同時間點的動態(tài)變化，運用接受者工作特征曲線(AUC-ROC)評價它們對早期監(jiān)測CPB-AKI的價值。2、前瞻性收集2012年8月

16、至2012年12月于南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院心胸外科行心臟瓣膜置換術(shù)的患者共35例。在術(shù)前及術(shù)后不同時間點測定血清Klotho蛋白、血清Cystatin C、SCr水平，觀察三種指標濃度在術(shù)后不同時間點的動態(tài)變化，運用接受者工作特征曲線(AUC-ROC)評價它們對早期監(jiān)測、診斷CPB-AKI的價值。CPB-AKI的診斷參照2005年阿姆斯特丹急性腎損傷合作研討會標準:術(shù)后48小時內(nèi)血肌酐絕對值上升≥26.5μmol/L或較基礎(chǔ)SCr水平增加

17、≥50％，將患者分為急性腎損傷組（AKI組）和非損傷組（non-AKI組）。
　　 [結(jié)果]:1、90例回顧性分析比較SCr與cystatin C對CPB-AKI預(yù)測、診斷價值，發(fā)現(xiàn):術(shù)后即刻，AKI組患者的SCr水平較對照組顯著升高（P＜0.01）;術(shù)后0h，SCr診斷AKI的ROC曲線下面積為0.75;術(shù)后第1天，SCr診斷AKI的ROC曲線下面積為0.90，取101.5μmol/L時，SCr診斷AKI的敏感度0.815，特

18、異度0.832;此后，SCr水平雖持續(xù)在峰值但診斷效能逐漸下降，術(shù)后第3天其ROC曲線下面積為0.816。術(shù)后即刻，cystatin C較對照組顯著升高(P＜0.01)，其診斷AKI的ROC曲線下面積為0.643。術(shù)后血清cystatin C水平及診斷效能均進行性升高，術(shù)后第3天，血清Cystatin C診斷CPB-AKI的ROC曲線下面積為0.834，取1.29mg/L時其診斷敏感度0.716，特異度0.864。2、前瞻性分析CPB-

19、AKI患者術(shù)后血清Klotho蛋白水平:術(shù)后返回監(jiān)護室即刻，血清Klotho水平較術(shù)前顯著降低（121.64±19.87 vs101.97±16.93，P＜0.01），術(shù)后即刻Klotho診斷AKI的曲線下面積為0.801，95％可信區(qū)間0.652-0.953(P=0.003)取值為119.15U/L時，Klotho診斷AKI的敏感度0.895，特異度0.562。術(shù)后4h，診斷AKI的曲線下面積為0.743，95％可信區(qū)間為0.587-

20、0.916(P=0.014)，取值121.36U/L，Klotho診斷AKI的敏感度0.896，特異度0.500。術(shù)后第1天，血清Klotho水平已明顯回升，其診斷AKI的曲線下面積為下降為0.645，95％可信區(qū)間為0.44-0.84（P=0.15），取值128.96U/L，Klotho診斷AKI極為敏感，但特異度僅為0.437。此后血清Klotho水平逐步回升至術(shù)前水平。非AKI組患者術(shù)后各時間點，血清Klotho水平均顯著高于損傷

21、組，但血清Klotho與術(shù)前相比均未出現(xiàn)顯著變化，其濃度變化曲線較平緩。前瞻性評價血肌酐、血清胱抑素對CPB-AKI的監(jiān)測價值發(fā)現(xiàn):AKI組患者血肌酐濃度于術(shù)后返回監(jiān)護室即刻即顯著升高，該時刻其診斷AKI的曲線下面積為0.873，95％可信區(qū)間0.76-0.99，（P＜0.01），取值為86.5μmol/L時，SCr診斷AKI的敏感度0.842，特異度0.816;術(shù)后4小時，SCr診斷AKI的曲線下面積為0.910，95％可信區(qū)間0.8

22、1-1.01，（P＜0.01），取值為106μmol/L時，SCr診斷AKI的敏感度0.895，特異度0.875，顯示出優(yōu)異的診斷準確性。術(shù)后第1天，SCr濃度變化曲線漸趨平緩，其診斷AKI效能仍表現(xiàn)優(yōu)異，曲線下面積可達0.89，95％可信區(qū)間0.79-0.99，（P＜0.01），取值為100μmol/L時，SCr診斷AKI的敏感度0.684，特異度可達1.00。術(shù)后第2、3天，血肌酐仍保持優(yōu)良的診斷效能，AUC-ROC分別為0.864

23、，0.835。AKI組血清胱抑素于術(shù)后即刻顯著升高，但該時刻其對CPB-AKI的診斷效能較差，AUC-ROC為0.74，敏感度0.73，特異度0.75，而術(shù)后4小時，胱抑素對CPB-AKI的診斷效能明顯提高，術(shù)后4小時cystatin C顯著升高（1.39±0.36 vs1.07±0.20，P=0.002），AUC-ROC為0.86，敏感度0.79，特異度0.75，術(shù)后第1、2、3天其診斷CPB-AKI效能均呈優(yōu)秀狀態(tài)。AUC-ROC分

24、別為0.96、0.97、0.94。鑒于血肌酐與血清Klotho蛋白濃度均在CPB-AKI患者術(shù)后早期（返回監(jiān)護室即刻）發(fā)生顯著變化，且血肌酐濃度升高，Klotho蛋白水平下降，故采用兩者比值(SCr/Kl)的變化進一步探索兩種生物學指標在CPB-AKI早期監(jiān)測中的價值。術(shù)后即刻SCr/Kl診斷CPB-AKI的AUC-ROC為0.924，95％可信區(qū)間0.831-1.018，（P＜0.01），取值為0.695時，診斷AKI的敏感度0.94

25、7，特異度0.875，顯示出優(yōu)異的診斷效能，且診斷準確性明顯優(yōu)于血肌酐及血清Klotho蛋白;術(shù)后4小時、第1、2、3天的SCr/Kl比值也顯示出理想的診斷效能，其AUC-ROC分別為0.901，0.880，0.826，0.820。
　　 [結(jié)論]:瓣膜置換術(shù)后即刻（返回監(jiān)護病房時），急性腎損傷患者血清Klotho蛋白即較術(shù)前顯著降低，診斷AKI的敏感性高，但特異性較差。術(shù)后1天起，隨Klotho蛋白濃度回升，其診斷效能逐漸下降

26、。本研究術(shù)后4小時血肌酐水平已達AKIN診斷標準（絕對值升高超過26.5μmol/L），取值為106μmol/L時診斷AKI的準確性優(yōu)異。術(shù)后第1天，SCr濃度漸趨回落，診斷CPB-AKI特異性高，但敏感性較差。術(shù)后即刻SCr/KI診斷CPB-AKI效能優(yōu)異，并持續(xù)至觀察終點。血清胱抑素于術(shù)后即刻顯著升高，雖具有早期監(jiān)測能力，但其效能一般。術(shù)后4小時，血清胱抑素診斷效能逐漸提高但仍低于血肌酐，術(shù)后第1天以后，cystatin C以理想的