血液生物標志物對預測ICU患者急性腎損傷及判斷預后的價值分析

鄭漾　呼邦傳　莫世靜

[摘要] 目的 探討血液生物標志物對急性腎損傷（AKI）的預測及判斷預后臨床價值。 方法 連續選擇2012年10月～2014年11月在浙江省人民醫院重癥醫學科（ICU）住院220例患者為研究對象。所有研究對象均于入住ICU后24 h內留取血液標本檢測中性粒細胞明膠酶相關載脂蛋白（NGAL）及腎損傷分子-1（KIM-1）水平，并記錄患者的一般臨床資料及28 d生存率等。 結果 共納入218例患者，其中152例（69.7%）最終發生AKI，發生AKI患者NGAL水平為（234.1±32.5）ng/mL，未發生AKI患者為（63.2±12.4）ng/mL，差異具有統計學意義（P<0.05）。AKI患者KIM-1為（5.26±1.20）ng/mL，未發生AKI患者為（1.47±0.53）ng/mL，差異具有統計學意義（P<0.05）。NGAL預測AKI敏感性及特異性分別為81.6%和81.8%，預測CRRT時機敏感性及特異性為74.4%和66.7%。KIM-1預測AKI敏感性及特異性分別為75.7%和75.8%，預測CRRT時機敏感性及特異性分別為76.7%和75.0%，預測死亡率敏感性及特異性分別為70.1%和68.5%。 結論 對ICU患者檢測血液中的NGAL及KIM-1水平對于早期發現AKI、預測CRRT使用時機及評估患者預后具有極高的臨床價值。

[關鍵詞] 急性腎損傷；中性粒細胞明膠酶相關載脂蛋白；腎損傷分子-1；預后

[中圖分類號] R692 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2018）19-0013-05

Analysis on the value of blood biomarkers in predicting acute renal injury in ICU patients and determination of prognosis

ZHENG Yang HU Bangchuan MO Shijing SUN Renhua

ICU， Zhejiang Peoples Hospital， Peoples Hospital of Hangzhou Medical College， Hangzhou 310014， China

[Abstract] Objective To investigate the clinical value of blood biomarkers in the prediction of acute kidney injury（AKI） and evaluation of prognosis. Methods A total of 220 hospitalized patients who were admitted to the intensive care unit（ICU） of Zhejiang People's Hospital from October 2012 to November 2014 were selected as the study subjects. All study subjects were enrolled in the ICU within 24 hours after blood samples were collected to detect neutrophil gelatinase-associated apolipoprotein（NGAL） and renal injury molecule-1（KIM-1） levels， and the general clinical data and 28-day survival rate were recorded. Results A total of 218 patients were included. Of these， 152 cases（69.7%） were eventually developed into AKI. The level of NGAL in patients with AKI was（234.1±32.5） ng/mL， and the level was （63.2±12.4） ng/mL in the patients without AKI. The difference was statistically significant（P<0.05）. KIM-1 in patients with AKI was（5.26±1.20） ng/mL， and KIM-1 in the patients without AKI was（1.47±0.53） ng/mL. The difference was statistically significant（P<0.05）. The sensitivity and specificity of NGAL in predicting AKI were 81.6% and 81.8%， respectively. The sensitivity and specificity in predicting CRRT timing were 74.4% and 66.7% respectively. The sensitivity and specificity of KIM-1 in predicting AKI were 75.7% and 75.8% respectively. The sensitivity and specificity in predicting CRRT timing were 76.7% and 75.0% respectively. The sensitivity and specificity in predicting mortality were 70.1% and 68.5% respectively. Conclusion The detection of NGAL and KIM-1 levels in blood of ICU patients is of great clinical value for early detection of AKI， prediction of application timing of CRRT and evaluation of prognosis of patients.

[Key words] Acute renal injury； Neutrophil gelatinase-associated apolipoprotein（NGAL）； Renal injury molecule-1（KIM-1）； Prognosis

在重癥患者中，AKI是常見的疾病[1]。這一疾病不僅很難預測，而且會給患者帶來短期及長期的不利影響[2]，如生存率的降低、血液透析發生率增加、慢性腎臟疾病發生率增加以及更多的治療費用等[3]。經統計，AKI的發病率有10%～40%不等[4]。膿毒癥在重癥醫學科（ICU）具有較高的發病率和死亡率[5]，其中腎臟是最易受損的器官之一[3]。膿毒癥也是ICU患者急性腎損傷（AKI）發生的首要病因，膿毒癥患者一旦合并AKI可加重其疾病的演變過程，增加多臟器衰竭及死亡風險[6]。雖然在膿毒癥合并AKI治療方面有所進展，但病死率仍居高不下[7]，因此，重視及加強AKI的積極防治、早期診斷、逆轉其發生及發展對改善患者的預后具有十分重要的意義[8]。目前，AKI的診斷主要依靠傳統的指標如肌酐、尿素氮及尿量的變化，然而這些指標的影響因素較多，且這些指標在腎功能明顯受損時才會出現變化，早期預測價值有限，臨床需要敏感性及特異性更高的早期預測指標[9]。盡管近年來有不少學者開展了對生物標志物的研究發現胱抑素C、中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白、尿白細胞介素-18及B 型尿鈉肽等生物標記物能夠預測AKI的發生[10]。但有關多種生物標志物聯合診斷AKI及評價其預后的研究仍較少，缺乏較大樣本的調查[11]。因此，本研究通過對ICU患者是否發生AKI進行調查，可以報道生物標志物早期診斷AKI的敏感性及特異性，具有十分重要的臨床意義。

1 資料與方法

1.1一般資料

選擇2012年10月～2014年11月連續募集在浙江省人民醫院ICU住院患者220例。納入標準：因手術、創傷、心臟疾病等原因于24 h內入住ICU的成年患者（≥18歲）。排除標準：①入科24 h內死亡和放棄治療患者；②年齡<18歲；③入選時已達到AKI標準；④惡性腫瘤終末期；⑤血液系統疾病；⑥自身免疫性疾病；⑦既往慢性腎病史、腎移植術后患者、長期血液透析患者；⑧既往嚴重的肝腎功能不全；⑨入科前或研究過程中使用過腎毒性藥物。

1.2 臨床資料

（1）一般項目：性別、年齡、身高、體重、一般生命體征（體溫、心率、血壓、呼吸次數）、ICU住院時間、總住院時間、28 d生存、ICU的預后和轉歸等。（2）既往基礎疾病：慢性肺部疾病史、高血壓病史、冠心病病史、心力衰竭病史、腦卒中病史、糖尿病病史、腎臟疾病史、中樞神經系統疾病史、創傷病史和其他病史等。（3）血生化常規檢查指標：血常規、肝功能、腎功能、血糖、血脂、電解質、血氣分析、乳酸、CRP等。（4）呼吸機參數：氧和指數、呼氣末正壓、潮氣量、平臺壓等。（5）急性生理學與慢性健康疾病評分-Ⅱ（APACHE Ⅱ評分）和序貫器官衰竭評分（SOFA評分）：入科后根據第1個24 h情況，取各觀測指標的最差值進行評分。

1.3 生物標志物濃度檢測

研究對象在入院24 h內采集靜脈血標本2.5 mL，注入EDTA試管中，混勻，立即以2000 r/min離心15 min，分離血清，將標本存入-20℃冰箱中保存。避免反復凍融。解凍后用ELISA法定量測定人血清中性粒細胞明膠酶相關載脂蛋白（NGAL）及腎損傷分子-1（KIM-1）的含量。

1.4 實驗試劑及實驗儀器

酶聯吸附免疫法（ELISA）試劑盒，康肽生物科技（北京）有限公司；恒溫水箱，上海靜宏實驗設備有限公司；高速離心機，美國Thermo公司；-20℃冰箱、-4℃冰箱，中國海爾公司；Ep離心管、移液槍頭，美國Coring公司；微量移液槍，德國Eppendorf公司；酶標儀，美國Bio-Rad公司。

1.5 統計學方法

所有資料均使用SPSS19.0統計軟件進行統計分析。計量資料采用均數±標準差（x±s）表示，組間比較運用t檢驗或單因素方差分析；計數資料以百分率表示，組間比較運用χ2檢驗；將具有偏態分布的數據采用自然對數轉換后分析。運用受試者工作特征曲線（ROC曲線）及曲線下面積（AUC）評價NGAL及KIM-1預測AKI、連續性腎臟替代治療（CRRT）使用時機及28 d全因死亡的靈敏性及特異性，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般臨床資料

本研究共納入220例患者，根據排除標準剔除不符合的病例2例，其中1例為腎功能不全患者，1例為24 h死亡患者。最終有218例患者入選為研究對象。218例研究對象中，男153例（70.18%），平均年齡（62.9±18.8）（18～86）歲。基礎疾病：COPD 32例（14.7%），高血壓病史患者94例（43.1%），冠心病病史患者28例（12.8%），糖尿病病史患者35例（16.1%）。最終發生AKI患者152例（69.7%），根據AKIN分級，其中Ⅰ級患者55例（36.2%），Ⅱ級患者58例（38.1%），Ⅲ級患者39例（25.7%）。膿毒癥導致AKI的患者94例（61.8%），心源性AKI 17例（11.2%）。發生AKI的患者中86例（39.45%）進行CRRT治療，治療時機為入科后的（7.89±9.25）d（1～53 d）。28 d死亡患者85例（39.0%），住院死亡患者共107例（49.1%）。發生AKI及未發生AKI的患者之間的性別、血壓、基礎疾病及住院天數無明顯統計學差異。兩者的生物標志物濃度有顯著統計學差異。見表1。

2.2 NGAL及KIM-1對AKI發生、CRRT時機及死亡率預測的ROC曲線比較

繪制NGAL和KIM-1對于AKI患者發生預測的ROC曲線，比較二者曲線下面積，判斷患者入住ICU后24 h內的NGAL和KIM-1對AKI發生、CRRT時機及其死亡率的預測價值。結果顯示：NGAL和KIM-1對于患者AKI發生率的ROC曲線下面積分別為0.876（0.829～0.922）、0.838（0.787～0.889），均>0.8，提示有較高的準確性。比較二者曲線下的面積，差異有統計學意義（P<0.001），見表2。NGAL和KIM-1對預測CRRT時機的ROC曲線下面積分別為0.763（0.698～0.829）、0.784（0.720～0.848），比較二者曲線下的面積，差異有統計學意義（P<0.001），見表3。NGAL和KIM-1對于患者死亡率預測的ROC曲線下面積分別是0.685（0.615～0.755）、0.712（0.644～0.781），比較二者曲線下的面積，差異有統計學意義（P<0.001），見表4。而膿毒癥導致AKI患者的生物標志物濃度顯著高于非膿毒癥導致的急性腎損傷，差異具有統計學意義（P<0.05），見表5。進一步亞組分析提示：患者腎功能損傷程度與生物標志物濃度呈正比，見表6。繪制NGAL和KIM-1的ROC曲線圖，見圖1～3。

3討論

本研究的主要發現是：（1）重癥患者發生AKI比例較高，發生率約為69.7%。（2）血液NGAL及KIM-1對AKI的發生有較好的預測價值。（3）聯合NGAL及KIM-1可預測CRRT使用時機，提高患者使用CRRT治療時機的準確性。（4）血液NGAL及KIM-1可預測患者28 d生存率，對評價患者預后有顯著價值。

目前，各國專家積極研發新的治療藥物如利尿鈉肽、多巴胺激動劑、腺苷激動劑等，這些在動物實驗中已經取得了明確的療效，但仍不能順利應用于臨床。主要原因是目前AKI的診斷手段滯后，無法早期發現和早期診斷。而這些新的治療措施主要適用于早期AKI，以肌酐及尿量判斷AKI的方法使患者錯過治療的最佳時機。因此，尋找更敏感的早期診斷標志物迫在眉睫[12-16]。一項理想的生物標志物應滿足以下條件：（1）在腎損傷發生的數分鐘或者數小時內可在血液或尿液中出現明顯的增高；（2）若腎損傷出現恢復，其濃度應出現下降；（3）若腎損傷持續存在，則其濃度也應持續增高；（4）生物標志物的濃度高低應該與腎損傷的嚴重程度呈正比。結合生物標志物和AKI分期，或可進一步提高AKI診斷水平。

NGAL是一種分子量為25 kD的小分子蛋白，主要在中性粒細胞內分化。正常情況下低水平表達于腎臟、肺、胃及結腸，而在炎癥反應和上皮細胞損傷早期即被誘導大量表達[17]。在一項多中心研究中[18]，研究人員對1635例急診患者尿液中的生物標志物進行檢測，研究結果顯示，尿NGAL是非常有用的生物標志物（臨界值為104 μg/L時，尿NGAL靈敏度為81%，特異度為68%），它可以用來預測急性腎損傷患者的嚴重程度以及持續時間。多中心的TRIBE研究預期評價心臟手術后1219例成年人[19]和311例兒童NGAL的檢測指標，結果顯示，尿液或血清NGAL水平集中在術后6 h達高峰，進而進一步證實血尿NGAL用于預測心臟手術后急性腎臟損傷的臨床價值。

KIM-1是一種跨膜蛋白，它在正常人及動物的腎臟中幾乎無表達。動物模型實驗已證明，藥物如順鉑引起的腎毒性損害及缺血導致的腎損傷，可在近端腎小管上皮細胞出現KIM-1的高表達[20-21]。Shao等[22]通過對11項研究（包括五個前瞻性隊列研究、2個橫斷面研究以及4個病例對照研究）的薈萃分析，總結KIM-1對于AKI的診斷性能，合并敏感性達到74%（95%CI：61.0%～84.0%），合并特異性達到86%（95%CI：74.0%～93.0%），ROC曲線下面積為0.86（0.83～0.89）。

本研究收集了大量血液樣本，表明血液NGAL及KIM-1是早期診斷AKI的有效生物標志物，進展為AKI的患者其濃度顯著高于未發生AKI患者，且準確性明顯高于血肌酐，具有較高的靈敏度和特異度，能比肌酐和尿量的改變更早發現AKI并對其進行有效干預。NGAL及KIM-1聯合監測更可提高AKI診斷的敏感性及對預后評估的準確性。

由于AKI病情復雜多變及對CRRT治療時機的理解存在差異，AKI患者何時開始CRRT尚無統一標準。而一項理想的生物標志物還應具備的重要作用是確定患者開始CRRT的治療時機。有研究顯示于RIFLE的R和I期即開始CRRT者其腎臟預后優于F期開始者[23]，同時也有臨床觀察發現部分尚未出現并發癥的R和I期AKI患者病情具有自愈傾向，這些患者進行CRRT可能不利于病情恢復，而對于那些腎損傷嚴重且損傷持續存在者，若能于疾病尚處于R和I期時即早期識別、及時開始CRRT，便可在很大程度上改善預后，預防AKI相關并發癥。因此，利用生物標志物鑒別上述兩種情況是非常有必要的。本研究表明NGAL及KIM-1對預測患者CRRT治療時機的預測有很大的價值。相比較單個生物標志物，聯合多個生物標志物指標可提高對接受CRRT患者腎功能恢復的預測[24]。

本研究表明，膿毒癥導致AKI的患者其血液生物標志物濃度明顯高于非膿毒癥導致AKI的患者，差異具有統計學意義。而濃度的差異與患者的預后及死亡率呈現明顯的相關性，濃度越高，預后則越差，死亡率也越高。因此，血液NGAL及KIM-1的濃度對患者的預后有重要的預測價值。而本研究的不足之處是單中心研究，對于研究對象的入組標準尚需嚴格限制。

綜上所述，僅依靠單一的、具有足夠敏感性和特異性的標志物并不能反映AKI病理生理變化的全過程。因此，可能需要一組生物學標志物來優化對AKI的早期識別。對于合理、有效的生物學標志物譜的研究與發現，必將大大促進對AKI的早期診斷、合理監測和及時治療的進步。

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（收稿日期：2017-10-30）