膿毒癥相關急性腎損傷患者血清Galectin-1、Galectin-3水平變化及其與院內死亡的關系

馮亞,高春明,張耀軍,陳自謙,祁夏夏,張梅榮,房云崗

膿毒癥是由感染引起宿主免疫系統失調而導致危及生命安全的器官功能損害臨床綜合征,近年來其在全球中的發病率有上升趨勢,我國重癥監護室(intensive care unit,ICU)膿毒癥發病率為33.6%,病死率為29.0%,發病率和病死率遠高于北美和歐洲國家[1-2]。膿毒癥相關急性腎損傷(sepsis associated acute kidney injury,SA-AKI)是膿毒癥常見的嚴重并發癥,也是導致膿毒癥患者死亡的重要因素之一[3]。尋找可及時評估SA-AKI患者病情嚴重程度和預后的血清標志物對指導臨床治療和促進預后改善具有積極意義。研究表明,炎性反應在SA-AKI的發生、發展過程中扮演重要角色[4]。半乳糖凝集素(galectin,Gal)是一類具有結合聚糖能力的凝集素,Gal-1和Gal-3是Gal家族成員,其中Gal-1通過調節T細胞功能抑制免疫反應發揮抗炎作用[5]。一項篩選膿毒癥相關新型蛋白生物標志物的研究發現,Gal-1在膿毒癥患者血清中升高[6]。Gal-3能通過誘導單核細胞遷移促進炎性反應發生發展[7]。相關研究報道,Gal-3水平與膿毒癥病情嚴重程度和預后有關[8]。基于此,本研究擬探討不同病情嚴重程度SA-AKI患者血清Gal-1、Gal-3的變化及其與院內死亡的關系,旨在為促進SA-AKI治療和預后改善提供更多參考,報道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 納入2020年1月—2023年1月山西省臨汾市中心醫院重癥醫學科收治的膿毒癥患者243例,其中SA-AKI患者123例作為SA-AKI組,女39例,男84例;年齡21～79(58.12±6.51)歲。單純膿毒癥患者120例為單純膿毒癥組,女38例,男82例;年齡18～81(55.63±7.68)歲。2組性別、年齡等一般資料比較差異無統計學意義(P>0.05),具有可比性。參考改善全球腎臟病預后組織制定的標準[9],對納入的SA-AKI患者根據病情嚴重程度分為1期亞組48例,2期亞組43例,3期亞組32例。同時根據患者院內結局分為死亡亞組49例和存活亞組74例。

1.2 病例選擇標準 納入標準:(1)膿毒癥診斷符合膿毒癥3.0診斷標準[10];(2)AKI診斷符合改善全球腎臟病預后組織標準[9]:①尿量<0.5 ml·kg-1·h-1,持續時間≥6 h;②48 h內血肌酐升高≥26.5 μmol/L;③確認或推測7 d內血肌酐升高超過基礎值1.5倍,符合以上任一標準即可診斷為AKI;(3)患者的臨床資料完整;(4)年齡≥18歲。排除標準:(1)既往慢性腎臟病、終末期腎病或腎移植;(2)合并惡性腫瘤患者;(3)合并急性肺損傷、急性心肌損傷等其他臟器損害疾病;(4)有血液疾病或入院前接受血制品輸注、使用抗凝或溶栓藥物;(5)處于妊娠期或哺乳期的婦女;(6)ICU入住時間<48 h。本研究經醫院倫理委員會批準(2019-KY-0539),全部患者或其家屬均知情同意并簽署知情同意書。

1.3 方法

1.3.1 資料收集:使用醫院病例管理系統收集SA-AKI患者的臨床資料,包括性別、年齡、合并癥、感染部位、干預措施(腎臟代替治療、使用血管活性藥物、機械通氣)、急性生理和慢性健康評估Ⅱ(acute physiology and chronic health evaluation Ⅱ,APACHEⅡ)評分(總分0～71分,得分越高表示病情越嚴重)[11]和實驗室指標(血肌酐、血乳酸、血紅蛋白、白蛋白、白細胞計數、中性粒細胞計數、血小板計數、C反應蛋白、降鈣素原、血尿酸)等資料。

1.3.2 血清Gal-1、Gal-3水平檢測:膿毒癥患者入住ICU后于床旁采集血液3 ml,3 000 r/min離心10 min(半徑15 cm)留取血清待檢測,采用酶聯免疫吸附法檢測血清Gal-1、Gal-3水平,試劑盒均購自深圳海思安生物技術有限公司(Gal-1貨號:HAS-50985,Gal-3貨號:HAS-55053)。

2 結 果

2.1 SA-AKI組與單純膿毒癥組血清Gal-1、Gal-3水平比較 SA-AKI組血清Gal-1、Gal-3水平高于單純膿毒癥組,差異有統計學意義(P<0.01),見表1。

表1 SA-AKI組與單純膿毒癥組血清Gal-1、Gal-3水平比較

2.2 不同病情嚴重程度SA-AKI患者血清Gal-1、Gal-3水平比較 1期亞組、2期亞組、3期亞組血清Gal-1、Gal-3水平依次升高,差異均有統計學意義(P<0.05),見表2。

表2 不同病情嚴重程度SA-AKI患者血清Gal-1、Gal-3水平比較

2.3 SA-AKI患者院內死亡的單因素分析 單因素分析結果顯示,年齡、AKI分期、使用血管活性藥物、機械通氣、APACHEⅡ評分、血乳酸、Gal-1、Gal-3為SA-AKI患者院內死亡的影響因素(P<0.05),2組性別、合并癥、感染部位、腎臟代替治療、血肌酐、血紅蛋白、白蛋白、白細胞計數、中性粒細胞計數、血小板計數、C反應蛋白、降鈣素原、血尿酸組間比較差異無統計學意義(P>0.05),見表3。

表3 SA-AKI患者院內死亡的單因素分析

2.4 SA-AKI患者院內死亡的多因素Logistic回歸分析 以表3中差異有統計學意義的年齡(≥60歲=1,<60歲=0)、AKI分期(1期=0,2期=1,3期=2)、使用血管活性藥物(是=1,否=0)、機械通氣(是=1,否=0)、APACHEⅡ評分(≥16分=1,<16分=0)、血乳酸(≥5 mmol/L=1,<5 mmol/L=0)、Gal-1、Gal-3作為自變量,將院內是否發生死亡作為因變量(是/否=1/0),建立多因素Logistic回歸模型,結果顯示,年齡≥60歲、AKI分期2～3期、機械通氣和APACHEⅡ評分≥16分、血乳酸≥5 mmol/L、Gal-1、Gal-3水平升高為SA-AKI患者院內死亡的獨立危險因素(P<0.05),見表4。

表4 SA-AKI患者院內死亡的多因素Logistic回歸分析

2.5 血清Gal-1、Gal-3水平對SA-AKI患者院內死亡的預測價值 分別以死亡亞組(n=49)、存活亞組(n=74)為陽性、陰性樣本,進行ROC曲線分析,探討血清Gal-1、Gal-3水平(分成若干個組段)對SA-AKI患者院內死亡的預測價值。分析結果顯示,血清Gal-1、Gal-3水平單獨和聯合預測SA-AKI患者院內死亡的曲線下面積AUC(0.95CI)分別為0.720(0.454～0.960)、0.771(0.558～0.971)、0.830(0.686～0.967),二者聯合對SA-AKI患者院內死亡的預測價值大于各指標單獨預測(Z=2.652、2.968,P=0.008、0.003),見表5、圖1。

圖1 血清Gal-1、Gal-3水平預測SA-AKI患者院內死亡的ROC曲線(組段法曲線)Fig.1 ROC curve (group method curve) for predicting in-hospital mortality in SA-AKI patients based on serum Gal-1 and Gal-3 levels

表5 血清Gal-1、Gal-3水平對SA-AKI患者院內死亡的預測價值

3 討 論

膿毒癥是一種危及生命的器官功能損害的癥候群,腎臟是膿毒癥病理變化中最易受到損害的靶器官之一,超過60%的膿毒癥患者可并發AKI,以短時間內腎功能急劇下降為主要臨床特征,SA-AKI不僅嚴重損傷患者腎功能,還會引發多器官功能障礙綜合征,死亡風險較單純膿毒癥患者增加16倍[12]。SA-AKI的發病機制復雜,目前研究認為與腎細胞凋亡、凝血級聯激活、免疫炎性反應、微循環障礙等有關[13-15]。尚無針對其有效的治療策略,盡管近年來體外血液凈化取得一定進展,但SA-AKI仍然是膿毒癥患者死亡的重要原因之一[16-17]。因此及時評估SA-AKI患者病情嚴重程度和院內死亡風險,對指導患者個體化治療和促進預后改善具有重要意義。

炎性反應是SA-AKI發生發展的重要機制，膿毒癥過程中腎小管上皮細胞表面的模式識別受體和免疫細胞能釋放損傷相關分子模式、病原相關分子模式引發細胞內分子級聯反應,進而促進炎性細胞大量合成和釋放形成級聯炎性反應,通過誘導腎細胞凋亡、腎臟灌注不足等導致SA-AKI發生,而隨著炎性反應加重和AKI引起的容量負荷增加、電解質失衡、貧血等,還可誘導肺臟、心臟、肝臟等器官損害,導致多器官功能障礙綜合征,增加院內死亡風險[18-20]。Gal是一類β-半乳糖苷結合凝集素,Gal-1是Gal家族首個發現的成員,主要由巨噬細胞、激活的T細胞、B細胞和調節性T細胞合成和分泌,在肌肉、神經元、胸腺、腎臟和胎盤中含量豐富[21]。其主要功能是抑制促炎細胞因子合成、促進T細胞凋亡、促進調節性T細胞擴增、誘導抗原呈遞細胞失活等,以起到控制免疫細胞穩態和緩解急慢性炎性反應的作用[22-23]。相關研究報道,Gal-1在類風濕性關節炎、糖尿病、系統性硬化癥、系統性紅斑狼瘡等自身免疫性疾病中升高,但外源性Gal-1能抑制其炎性反應,缺乏Gal-1會抑制炎性反應消退[24]。另有實驗指出,Gal-1在腎缺血再灌注損傷的腎組織中過表達,外源性給予Gal-1能抑制白介素-1β、腫瘤壞死因子-α和單核細胞趨化蛋白1等促炎細胞因子表達,進而改善腎臟損傷[25]。上述研究說明Gal-1具有重要的抗炎作用,其在病理過程中過表達可能是一種代償反應。同時有多項研究報道,血清Gal-1水平在細菌、病毒等感染中升高[26-27]。因此推測Gal-1可能在SA-AKI過程中發揮作用。Gal-3是Gal家族中嵌合型唯一成員,主要由炎性反應細胞、骨細胞、內皮細胞、上皮細胞合成和分泌,在肝臟、腎臟、心臟等多種組織器官中均有表達,能活化巨噬細胞并以劑量依賴性方式促進炎性因子分泌,促進炎性反應發生發展[28]。多項研究報道,Gal-3能激活Toll樣受體4/核因子-κB、磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B、NOD樣受體家族3炎性小體等炎性反應信號通路參與自身免疫性葡萄膜炎、動脈粥樣硬化、潰瘍性結腸炎等炎性反應疾病過程[29-31]。同時研究指出,Gal-3在腎缺血/再灌注誘導的AKI大鼠血清和尿液中升高,抑制Gal-3表達能改善AKI大鼠的腎損傷[32]。盡管有學者報道血清Gal-3水平升高與膿毒癥患者病情嚴重程度和預后有關[8],但關于Gal-3與SA-AKI患者病情嚴重程度和院內死亡的關系尚未見報道。

本研究結果顯示,SA-AKI患者血清Gal-1、Gal-3水平升高,并隨著AKI分期增加而升高,是SA-AKI患者院內死亡的獨立危險因素,說明血清Gal-1、Gal-3水平升高參與SA-AKI發生發展,并會增加患者院內死亡風險。其機制可能是膿毒癥所致的AKI激活了機體代償反應,通過抑制促炎細胞因子合成、促進T細胞凋亡等途徑抑制炎性反應進展,因此血清Gal-1水平越高間接反映炎性反應程度越強[33];血清Gal-3水平升高能激活Toll樣受體4/核因子-κB、磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B、NOD樣受體家族3炎性小體等信號通路共同激活炎性反應[34]。Gal-1、Gal-3水平升高介導的炎性反應通過直接損傷腎細胞誘導其凋亡、誘導腎血管內皮損傷降低腎臟灌注等導致病情加重,而隨著血清Gal-1、Gal-3水平升高,會進一步增強炎性反應導致全身失控性炎性反應引起多臟器功能衰竭,增加院內死亡風險。本研究結果還發現,年齡增加、AKI分期2～3期、機械通氣、APACHEⅡ評分和血乳酸升高也會增加SA-AKI患者院內死亡風險,分析原因可能是年齡越大的患者其合并的基礎疾病越多,身體狀況更差,因此院內死亡風險更高;AKI分期2～3期說明SA-AKI患者病情更嚴重,腎臟嚴重損傷能通過增加容量負荷、電解質失衡、貧血等加劇其他臟器損害,增加院內死亡風險;機械通氣則反映患者不能自主維持足夠的氧合和通氣,使得組織灌注降低而增加死亡風險;APACHEⅡ評分越高說明患者病情越危重,死亡風險更高;血乳酸是組織低灌注的標志,其水平越高說明患者器官組織灌注越低,器官功能損傷更嚴重,因此院內死亡風險更高[35-37]。基于Gal-1、Gal-3對SA-AKI患者院內死亡的影響,本研究繪制ROC曲線發現,血清Gal-1、Gal-3水平為75.00 μg/L、13.00 μg/L時,預測SA-AKI患者院內死亡的AUC為0.720、0.771,而血清Gal-1、Gal-3水平聯合預測SA-AKI患者院內死亡的AUC為0.830,明顯大于Gal-1、Gal-3單獨預測。這說明血清Gal-1、Gal-3水平有助于SA-AKI患者院內死亡預測,二者聯合能提升其預測價值。但本研究結果還需多中心研究進一步驗證,同時關于Gal-1、Gal-3參與SA-AKI的機制,還有待進一步實驗發現。

綜上所述,SA-AKI患者血清Gal-1、Gal-3水平升高,與病情嚴重程度和院內死亡有關,聯合檢測血清Gal-1、Gal-3水平對SA-AKI患者院內死亡的預測價值較高,有望成為輔助預測SA-AKI患者院內死亡的指標。

利益沖突：所有作者聲明無利益沖突

作者貢獻聲明

馮亞:設計研究方案,實施研究過程,論文撰寫與修改;高春明:提出研究思路,分析試驗數據,論文審核;張耀軍、陳自謙、祁夏夏:實施研究過程,資料搜集整理;張梅榮、房云崗:數據收集,統計學分析