血清Klotho蛋白對(duì)心臟瓣膜置換術(shù)后急性腎損傷監(jiān)測(cè)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(jiàn)、嚴(yán)重的并發(fā)癥，是增加患者術(shù)后重癥監(jiān)護(hù)時(shí)間、住院時(shí)間、死亡率的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，文獻(xiàn)報(bào)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(jī)制:低灌注及非搏動(dòng)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(jī)的機(jī)械作用引起紅細(xì)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(jī)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(cè)現(xiàn)狀:血肌酐和尿量是目前臨床最常用的監(jiān)測(cè)心臟術(shù)后急性腎損傷指標(biāo)。然而以血肌酐(SCr)來(lái)估測(cè)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(jìn)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?yàn)V過(guò)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(guò)程中，機(jī)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(shí)反應(yīng)腎小球?yàn)V過(guò)功能，而尿量的評(píng)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(cè)CPB-AKI的標(biāo)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(lèi)所有有核細(xì)胞以相對(duì)恒定的速度合成并釋放入血。Cystatin C幾乎完全被腎小球?yàn)V過(guò)，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?yàn)V過(guò)功能的理想指標(biāo)。然而到目前為止，關(guān)于肌酐和血清胱抑素在監(jiān)測(cè)CPB-AKI中的價(jià)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(duì)CPB-AKI早期監(jiān)測(cè)的意義有待進(jìn)一步明確。隨著基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，一些新的AKI早期診斷標(biāo)志物已成為本領(lǐng)域研究熱點(diǎn)，受到最多關(guān)注的生物學(xué)標(biāo)志物包括:1、中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)性脂質(zhì)運(yùn)載蛋白(ne

5、utrophil gelatinase-associatedlipocalin，NGAL): NGAL被認(rèn)為是一種在腎小管上皮細(xì)胞受損后早期即表達(dá)上調(diào)的活性蛋白。作為AKI標(biāo)記，其特點(diǎn)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(duì)于缺血-再灌注傷的腎臟具有保護(hù)效應(yīng)。當(dāng)腎臟因?yàn)槿毖俟嘧?、毒性物質(zhì)、重癥膿毒癥而發(fā)生損傷時(shí)，腎小管上皮細(xì)胞會(huì)大量上調(diào)表達(dá)NGAL蛋白，這一現(xiàn)象在實(shí)驗(yàn)大鼠、兒童腎損傷過(guò)程中已經(jīng)被證實(shí)。在一項(xiàng)前瞻

6、性?xún)和w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(biāo)準(zhǔn)，即:Ⅰ期:SCr絕對(duì)值升高≥26.5μmol/L或增加≥50％基線(xiàn)值;Ⅱ期:SCr升高≥200％-300％基線(xiàn)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(shí)，尿液及血液中NGAL表達(dá)上調(diào)10倍以上。最近的一項(xiàng)針對(duì)NGAL對(duì)AKI診斷價(jià)值的薈萃分析顯示，其接受者工作曲線(xiàn)下面積(a

7、rea under the receiveroperating characteristic curve，AUC-ROC)為0.78。（該研究共納入10個(gè)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(xì)胞內(nèi)的載體蛋白，在腎臟有不同程度的表達(dá)。目前為止，共有2種類(lèi)型的脂肪酸結(jié)合蛋白從腎臟組織分離出來(lái)。肝型脂肪酸結(jié)合蛋白是一種脂蛋白超家族成員，通過(guò)配體依賴(lài)

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(xì)胞重吸收后儲(chǔ)存于細(xì)胞胞漿。Portilla等報(bào)道，對(duì)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(cè)作用。研究發(fā)現(xiàn)，術(shù)后4小時(shí)FABP水平對(duì)于預(yù)測(cè)急性腎損傷發(fā)生的準(zhǔn)確性可達(dá)0.81。Katsuomi Matsui MD等研究發(fā)現(xiàn)，尿標(biāo)本中肝型脂肪酸結(jié)合蛋白濃度對(duì)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(cè)效能，其報(bào)道的結(jié)果為:術(shù)后即刻，F(xiàn)ABP預(yù)測(cè)AKI的接受者工作特征曲

9、線(xiàn)下面積為0.86，術(shù)后3小時(shí)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(dú)立危險(xiǎn)因素，其相對(duì)危險(xiǎn)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(wú)法測(cè)得。然而，在缺血性腎損傷大鼠的近端腎小管上皮細(xì)胞，卻發(fā)現(xiàn)KIM-1的顯著表達(dá)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(jiàn)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(biāo)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(diǎn)事件密切相關(guān)。盡管正常腎臟組織KIM-1基因表達(dá)無(wú)法監(jiān)測(cè)，但相關(guān)研究證實(shí)，腎臟損傷后近端腎小管上皮細(xì)胞的頂端膜有異?；钴S的KIM-1表達(dá)。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)這種繼發(fā)于損傷的KIM-1異常表達(dá)，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(xué)標(biāo)記物的潛力。4、白介素-18(Interleuk

11、in-18):是一種表達(dá)于遠(yuǎn)端小管、集合小管、連接小管間質(zhì)細(xì)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(xiàng)針對(duì)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(duì)于腎小管壞死診斷的敏感性及特異性明顯高于對(duì)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(biāo)記。進(jìn)一步研究證實(shí)，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(shí)可以預(yù)測(cè)患者的死亡率。早期監(jiān)測(cè)尿液白介素-18，可以監(jiān)測(cè)患者AKI嚴(yán)重程度及死亡率，然而前瞻性研究并未證實(shí)其具備預(yù)測(cè)AKI進(jìn)展的能力。
　　 Klotho基因是一種與人類(lèi)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(xì)胞凋亡等。主要在腎臟和腦脈絡(luò)膜中表達(dá)，尤其在腎小管上皮細(xì)胞表達(dá)強(qiáng)烈。近來(lái)，人們?cè)诼阅I臟病(CKD)的研究中發(fā)現(xiàn):CKD患者Klotho基因表達(dá)下調(diào)，腎功能恢復(fù)后Klotho表達(dá)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(dá)迅速下調(diào)。然而，對(duì)于急性腎損傷與Klotho關(guān)系的研究，目前僅處于動(dòng)物模型研究水平。臨床上，心外科心肺轉(zhuǎn)流術(shù)，是最常見(jiàn)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(shí)間點(diǎn)的變化有何特點(diǎn)？血清Klotho蛋白是否具有早期監(jiān)測(cè)CPB-A

14、KI價(jià)值？若有，其準(zhǔn)確性如何？針對(duì)上述問(wèn)題檢索近年來(lái)文獻(xiàn)，罕有報(bào)道。綜合上述急性腎損傷生物學(xué)標(biāo)記的研究現(xiàn)狀，迸一步探索他們對(duì)CPB-AKI的早期監(jiān)測(cè)價(jià)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(shí)間點(diǎn)的動(dòng)態(tài)變化，運(yùn)用接受者工作特征曲線(xiàn)(area under the receiver operatingcharacteristic curve，AUC-ROC)評(píng)價(jià)它對(duì)早期監(jiān)測(cè)、診斷心肺轉(zhuǎn)流術(shù)相關(guān)

15、急性腎損傷的價(jià)值，同時(shí)將血清Klotho蛋白與臨床常用腎損傷監(jiān)測(cè)指標(biāo)血肌酐、血清胱抑素在早期監(jiān)測(cè)CPB-AKI中的價(jià)值做一比較。
　　 [方法]:1、回顧性收集南方醫(yī)科大學(xué)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(shí)間點(diǎn)血清SCr、cystatin C水平，觀察兩種指標(biāo)濃度在術(shù)后不同時(shí)間點(diǎn)的動(dòng)態(tài)變化，運(yùn)用接受者工作特征曲線(xiàn)(AUC-ROC)評(píng)價(jià)它們對(duì)早期監(jiān)測(cè)CPB-AKI的價(jià)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(xué)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(shí)間點(diǎn)測(cè)定血清Klotho蛋白、血清Cystatin C、SCr水平，觀察三種指標(biāo)濃度在術(shù)后不同時(shí)間點(diǎn)的動(dòng)態(tài)變化，運(yùn)用接受者工作特征曲線(xiàn)(AUC-ROC)評(píng)價(jià)它們對(duì)早期監(jiān)測(cè)、診斷CPB-AKI的價(jià)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(huì)標(biāo)準(zhǔn):術(shù)后48小時(shí)內(nèi)血肌酐絕對(duì)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(duì)CPB-AKI預(yù)測(cè)、診斷價(jià)值，發(fā)現(xiàn):術(shù)后即刻，AKI組患者的SCr水平較對(duì)照組顯著升高（P＜0.01）;術(shù)后0h，SCr診斷AKI的ROC曲線(xiàn)下面積為0.75;術(shù)后第1天，SCr診斷AKI的ROC曲線(xiàn)下面積為0.90，取101.5μmol/L時(shí)，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(xiàn)下面積為0.816。術(shù)后即刻，cystatin C較對(duì)照組顯著升高(P＜0.01)，其診斷AKI的ROC曲線(xiàn)下面積為0.643。術(shù)后血清cystatin C水平及診斷效能均進(jìn)行性升高，術(shù)后第3天，血清Cystatin C診斷CPB-AKI的ROC曲線(xiàn)下面積為0.834，取1.29mg/L時(shí)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(hù)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(xiàn)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(shí)，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(xiàn)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(xiàn)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(shí)間點(diǎn)，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(xiàn)較平緩。前瞻性評(píng)價(jià)血肌酐、血清胱抑素對(duì)CPB-AKI的監(jiān)測(cè)價(jià)值發(fā)現(xiàn):AKI組患者血肌酐濃度于術(shù)后返回監(jiān)護(hù)室即刻即顯著升高，該時(shí)刻其診斷AKI的曲線(xiàn)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(shí)，SCr診斷AKI的敏感度0.842，特異度0.816;術(shù)后4小時(shí)，SCr診斷AKI的曲線(xiàn)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(shí)，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(zhǔn)確性。術(shù)后第1天，SCr濃度變化曲線(xiàn)漸趨平緩，其診斷AKI效能仍表現(xiàn)優(yōu)異，曲線(xiàn)下面積可達(dá)0.89，95％可信區(qū)間0.79-0.99，（P＜0.01），取值為100μmol/L時(shí)，SCr診斷AKI的敏感度0.684，特異度可達(dá)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(shí)刻其對(duì)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(shí)，胱抑素對(duì)CPB-AKI的診斷效能明顯提高，術(shù)后4小時(shí)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(hù)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(jìn)一步探索兩種生物學(xué)指標(biāo)在CPB-AKI早期監(jiān)測(cè)中的價(jià)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(shí)，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(zhǔn)確性明顯優(yōu)于血肌酐及血清Klotho蛋白;術(shù)后4小時(shí)、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(hù)病房時(shí)），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(shí)血肌酐水平已達(dá)AKIN診斷標(biāo)準(zhǔn)（絕對(duì)值升高超過(guò)26.5μmol/L），取值為106μmol/L時(shí)診斷AKI的準(zhǔn)確性?xún)?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(diǎn)。血清胱抑素于術(shù)后即刻顯著升高，雖具有早期監(jiān)測(cè)能力，但其效能一般。術(shù)后4小時(shí)，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