基于K-core 算法回顧性分析真實(shí)世界中多黏菌素B對(duì)腎功能的影響

呂燕妮，胡錦芳，胥甜甜，宋小玲，付龍生，歐陽(yáng)愛軍南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院，江西 南昌 330006

多黏菌素是從多黏芽孢桿菌培養(yǎng)液中獲得的多肽類抗生素，多黏菌素B（polymyxin B）最早于1947 年在多黏芽孢桿菌的二次代謝產(chǎn)物中提取得到，并于1959 年開始應(yīng)用于臨床［1］，但是由于其腎毒性大被其他更安全的抗菌藥物取代［2］。近年來(lái)，隨著多重耐藥和廣泛耐藥革蘭陰性桿菌感染發(fā)生率的不斷上升，多黏菌素重新應(yīng)用于臨床，是治療多重耐藥和廣泛耐藥革蘭陰性桿菌（腸桿菌科細(xì)菌、銅綠假單胞菌和鮑曼不動(dòng)桿菌）感染的重要選擇藥物［2］。然而多粘菌素B 的腎毒性仍是限制此類藥物臨床應(yīng)用的主要因素，在接受多黏菌素靜脈給藥的患者中，出現(xiàn)腎毒性的比例高達(dá)60%［3-4］。我們調(diào)取使用多粘菌素B 治療的324例病歷，通過納排標(biāo)準(zhǔn)，納入165例，以分析多粘菌素B 給藥劑量用藥療程和出現(xiàn)腎毒性之間的關(guān)聯(lián)。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)來(lái)源于南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院HIS（Hospital Information System）電子病歷系統(tǒng)，為2020 年1 月至2020 年12 月使用過多粘菌素B 治療的324例病歷。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括住院診斷、住院醫(yī)囑病程記錄、用藥醫(yī)囑表。納入標(biāo)準(zhǔn)為醫(yī)囑中使用過多黏菌素B的病例。排除標(biāo)準(zhǔn)為：（1）僅使用過一次多黏菌素B 的病例；（2）使用多黏菌素B 小于3 d；（3）用藥及停藥時(shí)肌酐及尿素檢驗(yàn)信息缺失。通過納排標(biāo)準(zhǔn)，最終納入165例病歷，收集患者多黏菌素B 用法用量、用藥療程，肌酐（正常范圍：57～97 μmol/L）和尿素（正常范圍：3.1～8.0 μmol/L）數(shù)值，評(píng)估多黏菌素B 用法用量、用藥療程與肌酐及尿素間的權(quán)重關(guān)聯(lián)。根據(jù)美國(guó)腎臟病基金會(huì)急性腎損傷標(biāo)準(zhǔn)：（1）48 h 內(nèi)，血肌酐增加值≥26.5 μmol/L；（2）7 d內(nèi)，血清肌酐水平增高至基線值的1.5 倍及以上；（3）每小時(shí)尿量<0.5 mL/kg 并且持續(xù)超過6 h。符合上述3 條中的任一條即可診斷。

1.2 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析

在Gephi 中開展復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析，以多黏菌素B使用天數(shù)作為源靶點(diǎn)（Source），以多黏菌素B 用法用量為作用靶點(diǎn)（Target），源靶點(diǎn)和作用靶點(diǎn)均為節(jié)點(diǎn)，以患者用藥前和使用天數(shù)之后復(fù)查的肌酐或尿素分別做連接源靶點(diǎn)和作用靶點(diǎn)的連接邊（edge）。導(dǎo)入邊和節(jié)點(diǎn)文件，選擇無(wú)向網(wǎng)絡(luò)，并采取Fruchterman Reingold 布局格式，分別計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的平均度、網(wǎng)絡(luò)直徑、圖密度、模塊化、平均聚類系數(shù)、平均路徑長(zhǎng)度拓?fù)鋮?shù)。

1.3 基于權(quán)重系數(shù)提取子群網(wǎng)絡(luò)

通過權(quán)重系數(shù)過濾節(jié)點(diǎn)，通過過濾功能，將網(wǎng)絡(luò)的庫(kù)-拓?fù)?K-核心算法或度范圍作為過濾值，得到網(wǎng)絡(luò)中權(quán)重較大的子網(wǎng)絡(luò)群，子網(wǎng)絡(luò)群代表了多黏菌素B 用法用量與療程及肌酐或尿素間的關(guān)聯(lián)。通過網(wǎng)絡(luò)間關(guān)系分析，提取出網(wǎng)絡(luò)中權(quán)重較高的子網(wǎng)絡(luò)，以分析多黏菌素B 給藥劑量用藥療程和出現(xiàn)腎毒性之間的關(guān)聯(lián)。

2 結(jié)果

2.1 使用多黏菌素B 病例中患者基本信息

共納入165例，男性112例，女性53例，年齡范圍13～91 歲，年齡平均值為58.88 歲，骨科1例，呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科42例，急診科18例，康復(fù)科7例，普外科1例，全科醫(yī)療科1例，燒傷科5例，神經(jīng)內(nèi)科21例，神經(jīng)外科11例，消化內(nèi)科9例，心臟大血管外科1例，胸外科1例，血液科7例，重癥醫(yī)學(xué)科40例。共查到23 種用法用量，也說(shuō)明臨床醫(yī)師在使用多黏菌素B 時(shí)，對(duì)多黏菌素B 用法的理解存在一定偏差，其中用法用量較多的使用人次超過7 次的有6 種，分別為50 WU/次，2次/d；75 WU/次，2 次/d；首次給藥100 WU，后改為50 WU/次，2 次/d；50 WU/次，1 次/d；首次給藥100 WU/次，后改為75 WU/次，2 次/d；50 WU/次，2 次/d；25 WU/次，2 次/d。

2.2 患者使用多黏菌素B 后肌酐及尿素變化整體分析

165例中，96例肌酐升高（58.18%），達(dá)到急性腎損傷標(biāo)準(zhǔn)的是58例（35.15%），其中48 h 內(nèi)血肌酐增加值≥26.5 μmol/L 54例，7 d 內(nèi)血清肌酐水平增高至基線值的1.5 倍及以上4例。尿素升高77例（46.67%），急性腎損傷中有20例（12.12%）合并有尿素升高。

2.3 多黏菌素B 用法用量、療程與肌酐關(guān)聯(lián)

以多黏菌素B 用法為源靶點(diǎn)（Source），以療程為作用靶點(diǎn)（Target），肌酐值作為連接邊（edge），產(chǎn)生66 個(gè)節(jié)點(diǎn)，156 條邊的無(wú)向網(wǎng)絡(luò)圖，見圖1。使用拓?fù)淠Ｐ蚄-核心進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)過濾，當(dāng)濾點(diǎn)設(shè)置為4 時(shí)，得到核心子網(wǎng)絡(luò)一個(gè)，子網(wǎng)絡(luò)中藥物用法用量有5 種，按照網(wǎng)絡(luò)度的權(quán)重由大到小分別為50 WU/次，2 次/d；75 WU/次，2 次/d；首次給藥100 WU，后改為50 WU/次，2 次/d；首次給藥100 WU，后改為75 WU/次，2 次/d 和50 WU/次，3 次/d，為對(duì)肌酐值波動(dòng)較大的5 種用法用量，表明為網(wǎng)絡(luò)中主要節(jié)點(diǎn)。其中聯(lián)合霧化用法對(duì)網(wǎng)絡(luò)影響度不大，用法用量中有聯(lián)合50 WU/次，1 次/d；50/25 WU，25 WU/ 次；25 WU/ 次，2 次/d 方 法，但是都沒有在網(wǎng)絡(luò)中占有主要節(jié)點(diǎn)，提示聯(lián)合霧化方式對(duì)肌酐值影響較小。另外，多黏菌素B 負(fù)荷劑量也是常規(guī)用法，在所收集病例中，有88.75 WU 單次給藥負(fù)荷劑量后改為50 WU/次，2 次/d維持劑量和75 WU 單次給藥負(fù)荷劑量后改為50 WU/次，2 次/d 維持劑量用法，而負(fù)荷劑量100 WU 單次給藥用法在網(wǎng)絡(luò)中均為主要節(jié)點(diǎn)，提示100 WU 負(fù)荷劑量的用法對(duì)肌酐值影響較大。

圖1 多黏菌素B用法用量、療程與肌酐關(guān)聯(lián)：A.總關(guān)聯(lián)圖；B.權(quán)重子網(wǎng)絡(luò)圖

2.4 多黏菌素B 用法用量、療程與尿素間關(guān)聯(lián)

以多黏菌素B 用法為Target，以療程為Source，尿素作為weight，使用拓?fù)淠Ｐ蚄-核心進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)過濾，當(dāng)濾點(diǎn)設(shè)置為4 時(shí)，得到核心子網(wǎng)絡(luò)一個(gè)，子網(wǎng)絡(luò)中藥物用法用量有4 種，按照權(quán)重由大到小分別為50 WU/ 次，2 次/d；75 WU/ 次，2 次/d；100 WU 單次給藥后改為50 WU/次，2 次/d；100 WU 單次給藥后改為75 WU/次，2 次/d。與多黏菌素B 和肌酐值間關(guān)聯(lián)一致，聯(lián)合霧化用法對(duì)尿素影響不大，同樣負(fù)荷劑量100 WU 單次給藥用法對(duì)尿素影響較大，見圖2。

圖2 多黏菌素B用法用量、療程與尿素間關(guān)聯(lián)：A.總關(guān)聯(lián)圖；B.權(quán)重子網(wǎng)絡(luò)圖

2.5 多黏菌素B 與肌酐、尿素間關(guān)聯(lián)

將多黏菌素B 用法用量與肌酐和尿素間關(guān)聯(lián)進(jìn)行，產(chǎn)生185 個(gè)節(jié)點(diǎn)，165 條邊的無(wú)向網(wǎng)絡(luò)圖。設(shè)置度范圍為5時(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)過濾，得到核心子網(wǎng)絡(luò)6個(gè)，子網(wǎng)絡(luò)中藥物用法用量有6 種，分別為50 WU/次，2 次/d；75 WU/次，2 次/d；100 WU 單次給藥后改為50 WU/次，2 次/d，以及度權(quán)重相近的100 WU單次給藥后改為75 WU/次，2 次/d；50 WU/次，2 次/d聯(lián)合25 WU/次，2 次/d；50 WU/次，3 次/d，提示這6 種多黏菌素B 用法用量與肌酐和尿素間關(guān)聯(lián)較大，見圖3。

圖3 多黏菌素B與肌酐、尿素間關(guān)聯(lián)：A.總關(guān)聯(lián)圖；B.權(quán)重子網(wǎng)絡(luò)圖

3 討論

多黏菌素引起腎毒性的機(jī)制較復(fù)雜，現(xiàn)在較公認(rèn)的機(jī)制是多黏菌素經(jīng)腎小球?yàn)V過代謝，受體介導(dǎo)的內(nèi)吞使多黏菌素大量積聚于腎近端小管中［5-6］，從而激活線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、氧化應(yīng)激和自噬等死亡受體途徑，最終引起腎臟細(xì)胞凋亡［7-8］。然而針對(duì)多黏菌素B 的PK 研究表明［9-10］，腎功能對(duì)多黏菌素B的消除半衰期無(wú)顯著影響，它的消除可能涉及腎臟排泄以外的其他機(jī)制，且并不是以腎臟為主進(jìn)行代謝［11］，并且腎臟對(duì)于多黏菌素的反應(yīng)性隨著年齡性增長(zhǎng)，如15 歲以下年齡組無(wú)毒性反應(yīng)［12-13］，目前尚無(wú)多黏菌素B 與腎損害劑量相關(guān)性研究的依據(jù)。

Gephi 是開源性的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析軟件,用于分析各種網(wǎng)絡(luò)和復(fù)雜系統(tǒng)，其可研究數(shù)據(jù)間多對(duì)多的關(guān)系。本研究用Gephi 軟件來(lái)分析165例使用多黏菌素B 與肌酐值和尿素的波動(dòng)關(guān)聯(lián)，通過提取出網(wǎng)絡(luò)的核心子網(wǎng)絡(luò)，確定用法用量和腎功能值間關(guān)聯(lián)問題。K-Core 核心算法［13］是在圖中找出符合指定核心度的緊密關(guān)聯(lián)的子圖結(jié)構(gòu)，通過去除不重要的頂點(diǎn)或孤立頂點(diǎn)，將符合篩選條件的子圖暴露出來(lái)分析的方法。本研究結(jié)果表明，多黏菌素B 對(duì)肌酐有影響的用法用量有5 種，對(duì)尿毒氮有影響的用法用量有4 種，同時(shí)在對(duì)肌酐和尿素均有影響的有4 種用法用量，提取同類的有4 種用法用量，為100 WU 單次給藥后改為75 WU/次，2次/d；50 WU/次，2 次/d；100 WU 單次給藥后改為50 WU/次，2 次/d；75 WU/次，2 次/d，平均使用療程11 d 時(shí)在網(wǎng)絡(luò)中對(duì)肌酐和尿素產(chǎn)生明顯影響。文獻(xiàn)推薦的多黏菌素B目標(biāo)穩(wěn)態(tài)血藥質(zhì)量濃度為2～4 mg/L，高于4 mg/L 急性腎損傷的發(fā)生率將明顯增加［14］。權(quán)威抗生素雜志推薦的重癥患者初始治療時(shí)1.25～1.5 mg/kg，2 次/d［15］，按照臨床病人60 kg 計(jì)算，推薦的臨床用于患者多黏菌素B 劑量為90～75 mg，在本研究的165例病例中可以看到，50 WU/次，2 次/d 和75 WU/次，2 次/d 是常規(guī)的給藥劑量，可能會(huì)對(duì)肌酐和尿素產(chǎn)生影響。

所有用法用量有16 種，其中聯(lián)合霧化用法對(duì)網(wǎng)絡(luò)影響度不大，雖然在本研究納入的病人中有7 種霧化方式，多以聯(lián)合25 WU/次，1 次/d；50 WU/次，1 次/d；25 WU/次，2 次/d 霧化方式，但是都沒有在核心子網(wǎng)絡(luò)中找到霧化對(duì)肌酐和尿素影響的用法用量。指南中對(duì)于懷疑/確診泛耐藥的革蘭陰性菌HAP/VAP 患者，推薦多黏菌素靜脈+霧化結(jié)合（弱推薦、極低質(zhì)量）［16-17］，且沒有發(fā)現(xiàn)與霧化相關(guān)的不良事件［18］。另外，多黏菌素負(fù)荷劑量給藥也是臨床常用的給藥劑量方法，使用負(fù)荷劑量可以短時(shí)間內(nèi)使血藥濃度達(dá)標(biāo)［19］，然而目前多黏菌素B 負(fù)荷劑量對(duì)腎功能的影響研究也非常少。在本研究中發(fā)現(xiàn)，負(fù)荷劑量100 WU 首劑，75 WU/次或50 WU/次的維持劑量用法，均是在網(wǎng)絡(luò)中為主要節(jié)點(diǎn)，提示100 WU 負(fù)荷劑量的用法對(duì)肌酐值影響較大，提示在使用多黏菌素B 負(fù)荷劑量100 WU 時(shí)，需考慮對(duì)患者進(jìn)行個(gè)體化監(jiān)測(cè)以減少急性腎損傷的發(fā)生。

多黏菌素在針對(duì)多重耐藥菌的治療中發(fā)揮著重要作用，全面深入地了解多黏菌素的腎毒性機(jī)制及用法用量間的關(guān)聯(lián)，可以促進(jìn)該藥在臨床的合理使用。本研究仍有一定的局限性，本研究數(shù)據(jù)來(lái)源屬于一項(xiàng)單中心、回顧性研究，其中醫(yī)師開具藥物醫(yī)囑可能有一定的偏向性，造成分析結(jié)果的偏倚性。多黏菌素B 對(duì)于腎功能的損傷可能還包含有多種混雜因素，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中只能納入source 和target 的兩種分析，其他如患者年齡、基礎(chǔ)疾病、聯(lián)合用藥、感染因素、侵入性操作等許多因素都尚未納入分析。

綜上，多黏菌素B 使用100 WU 單次給藥后改為75 WU/次，2 次/d；50 WU/次，2 次/d；100 WU單次給藥后改為50 WU/次，2 次/d；75 WU/次，2次/d 對(duì)腎功能中肌酐和尿素有較大影響，使用100 WU 負(fù)荷劑量對(duì)多黏菌素B 的腎毒性有影響，聯(lián)合應(yīng)用霧化方式影響較小，在臨床實(shí)際應(yīng)用時(shí)需注意多黏菌素B 的用法用量，以評(píng)估可能出現(xiàn)的腎臟毒性損傷。