頭孢呋辛致藥物性肝損傷的自動監測與預測模型的建立及驗證

惠磊 李櫻寧 羅晶晶 吳新安

藥物性肝損傷(drug-induced liver injury，DILI)是指由藥物或其代謝產物引起的肝臟損傷[1-2]。DILI是批準藥物退市的最常見原因，據報道，迄今已鑒定出1 000多種藥物存在肝毒性，其中抗菌藥物是引起肝損害的最常見的藥物之一[3]。頭孢呋辛是臨床廣泛使用的廣譜、耐酶的第二代頭孢菌素類抗生素，對革蘭陽性菌、革蘭陰性菌均有強大的抗菌活性[4]。已有文獻記載頭孢呋辛可引起肝功能異常[5]，但目前國內外尚未形成有效而一致的預測模型用于評估DILI的風險，給臨床降低藥源性損傷和提高醫療質量帶來一定的不利影響。列線圖是一種建立在多因素回歸的基礎上，由刻度不一的線段組成的，用于預測風險事件的圖形模型，近年逐漸受到國內外臨床的廣泛使用[6-7]。基于此，本研究擬借助“醫療機構ADE主動監測與智能評估警示系統”[8](以下簡稱自動監測系統)，對使用頭孢呋辛的患者進行自動監測，分析DILI發生率及其危險因素，并建立相關列線圖預測模型，以期為臨床合理使用頭孢呋辛提供參考。

資料與方法

一、研究對象

借助自動監測系統回顧性監測合肥京東方醫院2019年10月至2020年10使用注射用頭孢呋辛鈉(商品名：明可欣；國藥準字：H20160013；產品批號：601420;規格：0.75g；產地：Esseti Farmaceutici S.r.l)治療的患者。

二、系統事件配置器的參數設置

基于自動監測系統的“肝功能”模塊對頭孢呋辛致DILI進行以下兩個方面研究：①分析篩查病例中的陽性報警率；②基于文本分類技術模塊對數據進行整理后計算DILI的發生率并對相關危險因素進行分析。

(一)納入標準 ①年齡≥18歲；②符合頭注射用頭孢呋辛鈉說明書適應證：如腦膜炎、敗血癥、淋病和腹腔、盆腔、呼吸道、尿路、膽道、皮膚軟組織、骨關節等部位感染以及手術期感染預防；③至少連續使用頭孢呋辛鈉注射液3 d；④性別、年齡、體質量指數(body mass index，BMI)、是否吸煙、是否酗酒、感染部位、合并癥、用藥情況等臨床資料完整(吸煙：連續吸煙或累計時間超過半年；酗酒：連續日飲酒至少100 g超過半年，包括戒煙戒酒不滿半年)。

(二)排除標準 ①頭孢呋辛用藥前后未進行肝功能檢查；②3 d內中斷或更換頭孢呋辛；③近1個月內使用過頭孢呋辛或其他明確有肝毒性的藥物；④合并精神疾病或其他嚴重器質性病變；⑤合并惡性腫瘤；⑥妊娠期及哺乳期婦女。

(三)報警規則 肝功能異常：丙氨酸氨基轉移酶(alanine aminotransferase,ALT)>40 U/L或天冬氨酸氨基轉移酶(aspartate aminotransferase,AST)>40 U/L或總膽紅素(total bilirubin,TBil)>17.1 μmol/L或堿性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)>130 U/L。

三、數據分析

由兩名藥師分別對監測報警結果進行人工評價，將關聯性性評價中“可能”“很可能”“肯定”的病例作為疑似陽性病例，并參照參照國際醫學組織理事會制定的DILI相關標準[9]：對于使用頭孢呋辛前肝功能正常者，將滿足以下任意一項判定為DILI：①≥5倍的ALT的正常值上限(upper limits of normal，ULN)；②≥2倍ALP的ULN；③≥3倍ALT的ULN并伴有≥2倍ALP的ULN。對于肝功能不全患者(入院時肝功能指標已超過ULN)，采用R值，R=ALT活性/ALP活性(ALT活性=ALT實測值/ALT的ULN，ALP活性=ALP實測值/ALP的ULN)。DILI判讀：①R≤2為膽汁淤積型；②2

四、統計學分析

結 果

一、系統自動監測結果及DILI發生率

共納入271例患者，陽性報警83例，報警率30.6%(83/271)，發生DILI 41例，發生率為15.1%(41/271)。并采用整群隨機分組法將患者分為訓練集(n=203)和驗證集(n=68)。

二、頭孢呋辛致DILI的單因素分析

經統計，訓練集中有29例患者發生DILI，174例未發生，基于此將訓練集分為DILI組(n=29)和非DILI組(n=174)。單因素結果顯示，DILI組中年齡≥60、BMI≥28 kg/m2、酗酒、HBV攜帶、低蛋白血癥和用藥劑量>2.25 g/d的患者數量顯著高于非DILI組(P<0.05)。見表1。

表1 頭孢呋辛致DILI的單因素分析

三、頭孢呋辛致DILI的多因素Logistic回歸分析

以DILI發生情況為因變量(發生=1，未發生=0)，以DILI組和非DILI組單因素分析中有統計學意義的項目(年齡、BMI、酗酒、HBV攜帶、低蛋白血癥和用藥劑量)為自變量，進行二分類Logistic回歸分析，結果顯示：HBV攜帶項P>0.05，故予以剔除，最后納入年齡≥60歲、BMI≥28 kg/m2、酗酒、低蛋白血癥和用藥劑量>2.25 g/d是頭孢呋辛致DILI的獨立危險因素(P<0.05)。見表2。

表2 頭孢呋辛致DILI的多因素Logistic回歸分析

四、預測頭孢呋辛致DILI的列線圖風險模型的建立

基于篩選出的危險因素建立預測頭孢呋辛致DILI的列線圖模型，見圖1。對列線圖模型進行內外部驗證，結果顯示：訓練集和驗證集的C-index分別為0.774和0.758，校正曲線均趨近于標準曲線，見圖2，表明此模型具有良好的預測準確性；訓練集和驗證集ROC曲線的AUC分別為0.785(95%CI：0.735～0.834)和0.765(95%CI：0.707～0.779)，見圖3，表明此模型具有良好的區分度。

圖1 預測頭孢呋辛致DILI的列線圖模型

圖2 列線圖模型的校正曲線

圖3 列線圖模型的ROC曲線

討 論

自動監測系統借助計算機輔助技術，在藥物不良反應的監測中高效精準，極大降低了人工成本，單個模塊用時不足10 min即可完成對陽性病例的初篩。臨床藥師還可根據不良反應的臨床特征調整相應的參數配置，實現對某一模塊的重點監測[10]。本次研究針對頭孢呋辛致DILI的監測結果為陽性報警率30.6%，DILI發生率為15.1%，栗嘯陽等[11]報道13 458例頭孢菌素類藥物致肝功能異常的發生率約為10.41%，與本文結果相近，提示與頭孢類藥物相關的DILI應引起臨床重視。

本研究結合訓練集患者的臨床資料篩選出年齡≥60歲、BMI≥28 kg/m2、酗酒、低蛋白血癥和用藥劑量>2.25 g/d是頭孢呋辛致DILI的獨立危險因素。楊雯等[12]也報道年齡與DILI的發生風險呈正相關。究其原因，可能是老年人隨著年齡的增加，肝臟發生退行性萎縮，過氧體數量和細胞數量減少、肝臟質量、血流量和細胞色素P450活性均有所下降，導致肝臟對藥物的代謝能力和解毒能力減弱。同時，老年患者常合并多種慢性疾病，長期服用多種藥物，肝臟負擔較重，故更易發生DILI。BMI≥28 kg/m2的肥胖患者平日攝食量較大，會加重肝臟過濾清潔食物中的有害物質的負擔。另外，肥胖患者由于脂肪較多，造成周圍組織對胰島素的感受性下降，葡萄糖無法被充分利用，可與脂肪酸合成大量的甘油三酯堆積在肝細胞內，影響藥物代謝，導致肝毒素易發生蓄積從而產生肝損害[13]。酒精經胃腸道吸收會隨門靜脈進入肝臟，依靠肝臟活躍的乙醇脫氫酶和乙醛脫氫酶氧化為乙酸，再進入三羧酸循環而被代謝。長期大量飲酒會超出肝臟對酒精的解毒負荷，可導致肝細胞和肝臟毛細血管損傷。遲旭等[14]研究顯示酗酒是DILI的危險因素，支持了本文結果。張延霞等[15]報道HBV攜帶是DILI發生的危險因子，本文單因素結果也顯示DILI組中HBV攜帶的患者數量顯著高于非DILI組。可能是由于HBV攜帶者的肝細胞被感染后表面會出現特異性抗原物質，致使肝細胞成為免疫細胞攻擊和破壞的目標。但多因素分析中HBV攜帶項被剔除，可能與變量之間存在交互作用有關。楊學敏等[16]報道營養不良是DILI的危險因素，本文也顯示低蛋白血癥與DILI顯著相關。分析原因，可能是由于低白蛋白水平狀態下機體能量不足，肝臟需大量代謝脂肪以提供能量，加重肝臟負擔。此外，白蛋白減少可能會引起肝細胞及其線粒體腫脹變性，改變核膜及核仁外周染色體，造成核裂解、細胞凋亡，從而在代謝藥物時更易發生DILI[17]。任秀華等[18]報道有26.17%的頭孢呋辛不良反應是超藥品說明書中推薦劑量用藥所致，本次研究使用的明可欣推薦劑量為0.75 g/次，3次/d，結果顯示>2.25 g/d的高劑量用藥患者發生DILI的風險更大，提示臨床使用頭孢呋辛應嚴格遵守抗菌藥物使用原則，盡可能避免超推薦劑量用藥。

本研究通過整合篩選出的5項危險因素構建了預測頭孢呋辛致DILI的列線圖模型，可視化圖形相較于歐鵬程等[19]針對DILI建立的數字模型顯得更加直觀連續，同時省去了繁雜的代數計算，臨床實用性更高。此外，本研究為避免模型過度擬合，提前將入選患者分為訓練集和驗證集，分別對模型進行內外部驗證，其中驗證集不參與建模。而在對模型準確性和辨識度的具體驗證過程中，不同于既往報道中較為單一的驗證方式[20-21]，本研究同時采用C-index、ROC曲線和校正曲線三種方式對模型進行系統化評價，結果顯示列線圖模型無論在內部驗證還是外部驗證均具有良好的準確性和區分度。使用人員可根據患者各因素的取值水平直接對頭孢呋辛致DILI的風險進行個體化預測，以此篩查高風險患者，加強危險因素控制，有助于制訂更合理的用藥方案。

綜上所述，年齡≥60歲、BMI≥28 kg/m2、酗酒、低蛋白血癥和用藥劑量>2.25 g/d是頭孢呋辛致DILI的獨立危險因素。基于危險因素構建的預測頭孢呋辛致DILI的列線圖模型具有良好的準確性和區分度，臨床價值較高。本研究的不足之處在于：作為一項回顧性研究，數據獲取本身存在一定的局限性；納入樣本量有限，且又均來源于單中心，研究代表性不夠；同時，本次研究設計時在變量選擇上也存在一定的選擇性偏倚，由于實踐限制未能納入如飲食作息習慣、中藥及保健品的使用等重要變量，故模型仍需多中心、更大樣本、更多變量的研究予以進一步完善。