心脏手术相关急性肾损伤(cardiac surgery-associated acute kidney injury,CSA-AKI)是指在心脏术后出现的急性肾功能损害,CSA-AKI是体外循环下行心脏手术患者的常见且复杂的临床问题,也是心脏手术后死亡的重要因素[1, 2]。据报道,心脏术后并发重症AKI患者的病死率高达70%[3]。连续性血液净化(continuous blood purification,CBP)作为一种“生命支持技术”对于治疗AKI具有显著的效果,并逐渐成为心脏术后重症AKI的标准治疗措施[4]。但是,心脏术后AKI患者经CBP治疗后,患者血清细胞因子、载脂蛋白-2(apolipoprotein-2,又称中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白,neutrophil gelatinase-associated lipocalin,NGAL)如何变化及对预后的影响目前尚不明确。本研究旨在探讨CBP对CSA-AKI患者血清肿瘤坏死因子(TNF-α)、白介素-6(IL-6)、白介素-10(IL-10)和NGAL的影响,同时分析与CSA-AKI患者预后相关的因素。
1 资料与方法 1.1 一般资料南京大学医学院附属鼓楼医院2005年1月至2014年12月发生心脏术后AKI需要CBP治疗的患者231例。排除标准:年龄小于18岁、术前已有肾小球滤过率下降、CBP 24 h内死亡和资料不完整者。本研究共入组207例患者(男性133例,女性74例),年龄(54.16±11.97)岁。AKI定义为血清肌酐增加50%或者尿量少于0.5 mL/(kg·h)持续时间超过6 h[5, 6]。低血压定义为收缩压<90 mmHg和(或)平均动脉压低于70 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)持续超过1 h。207例患者中,123例患者心功能Ⅲ级,77例患者心功能Ⅳ级(纽约心脏协会心功能分类标准)。手术方式包括54例瓣膜置换术、49例冠状动脉旁路移植术(CABG)、28例CABG并瓣膜置换、37例复合带瓣血管术(Bentall术)、13例心脏肿瘤切除术以及26例其他复杂心脏手术。上述患者中有171例术后需要升压药维持血压,163例患者需要机械通气。本研究经过南京鼓楼医院伦理委员会同意。
1.2 CBP方法207例患者均采用Seldinger技术经颈内静脉或股静脉留置单针双腔导管建立血管通路。机器为Baxter BM25/Aquarius的CBP机(美国Baxter公司),AV600S血液滤过器(聚砜膜,面积为1.4 m2,德国Fresenius公司),Baxter连续性血液净化管路(美国Baxter公司),进行连续性静脉-静脉血液滤过治疗。置换液流速为3 000 mL/h,血流量为160~200 mL/min,使用低分子肝素抗凝或无肝素。
1.3 血清细胞因子和NGAL检测分别于CBP前(0 h)和CBP治疗8、16、24 h时收集患者血样,立即3 000 r/min离心10 min(台式离心机,德国Eppendorf公司),分装并储存于-80 ℃待检。使用酶联免疫吸附法(ELISA)法检测血清TNF-α、IL-6、IL-10(特异性TNF-α、IL-6、IL-10试剂盒购自美国R&D Systems公司)和NGAL (特异性NGAL试剂盒购自丹麦Gentofte公司)水平,操作过程严格按照相应说明书进行。
1.4 其他观察指标所有患者均进行多脏器功能障碍综合征(MODS)评分和急性生理与慢性健康评估系统Ⅱ(APACHE Ⅱ)评分,检测并记录其心率(heart rate,HR)、平均动脉压(MAP)(STAR8000E型多参数生命监护仪,深圳科曼医疗设备公司)、氧合指数(PaO2/FiO2,oxygen index,OI)(BAYER-248血气分析仪,德国西门子公司)、白细胞计数(white blood cell count,WBC)、血小板计数(blood platelet,PLT)( XS-800i全自动血细胞分析仪,日本Sysmex公司)及肾功能(serum creatinine,Cr;urea nitrogen,BUN)(Vitro 750XRC型全自动生化分析仪,常州中威公司)。
1.5 统计学方法采用SPSS 17.0统计软件进行数据分析。正态分布计量资料以均数±标准差(x±s)表示,两组之间比较采用成组t检验。非正态分布计量资料用中位数和四分位间距[M(P25,P75)]表示,组间比较用Mann-Whitney U检验。计数资料用百分比表示,组间比较采用 χ2检验。多个变量的回归分析用Logistic多元回归分析。以P < 0.05为差异具有统计学意义。
2 结果 2.1 治疗及转归在207例入组患者中,生存组126例,死亡组81例,病死率为39.13%。两组间男女比例、年龄、心肺转流时间和CBP时间均差异无统计学意义(P>0.05);而生存组开始CBP治疗距离AKI发生和尿量<0.5 mL/(kg·h)的时间均明显短于死亡组,即生存组开始CBP治疗的时间早于死亡组。见表1。生存组中有111例(88.10%)患者CBP治疗18~29 d肾功能恢复正常,15例(11.90%)患者CBP治疗后需要维持性透析治疗。死亡组患者中,9例(11.11%)死于心功能衰竭、16例(19.75%)死于消化道出血、10例(12.35%)死于感染、42例(51.85%)死于多脏器功能衰竭,4例(4.94%)死于弥漫性血管内凝血。
组别 | 例数 | 男性
(例,%) |
年龄
(岁, x ±s) |
CPB时间
[min, M( P 25, P 75)] |
CBP距AKI时间
[h, M( P 25, P 75)] |
CBP距尿量<0.5 mL/(kg·h)
时间[h, M( P 25, P 75)] |
CBP时间
[h, M( P 25, P 75)] |
生存组 | 126 | 82(65.08) | 54.78±11.36 | 125.87(86.54,169.03) | 8.47(0.50,19.68) | 12.30(5.21,19.74) | 47.19(26.04,70.31) |
死亡组 | 81 | 51(62.96) | 53.19±12.83 | 142.91(90.73,193.46) | 30.92(1.41,62.07) | 33.49(4.38,61.53) | 39.75(25.38,61.43) |
检验值 | χ 2=0.39 | t=0.27 | U=1.19 | U=2.10 | U=2.21 | U=1.53 | |
P值 | 0.64 | 0.78 | 0.27 | 0.04 | 0.03 | 0.14 | |
注:CPB 心肺转流术;CBP 连续性血液净化;AKI 急性肾损伤; M 中位数 |
CBP前,死亡组患者MODS评分(12.91±3.68)vs.(6.83±2.19)、APACHE Ⅱ评分(26.37±9.72)vs.(16.71±5.03)显著高于生存组,MAP及OI低于生存组(P < 0.05)。CBP治疗24 h后,与治疗前比较,两组患者MAP及OI均显著上升。但仅有生存组治疗后MODS评分、APACHE Ⅱ评分及HR显著下降(P < 0.05),而死亡组此三项指标无明显改变(P>0.05),如表2所示。
(x±s) | ||||||||||
组别 | MODS评分 | APACHE Ⅱ评分 | 心率(次/min) | 平均动脉压(mmHg) | 氧合指数 | |||||
生存组
(n=126) |
死亡组
(n=81) |
生存组
(n=126) |
死亡组
(n=81) |
生存组
(n=126) |
死亡组
(n=81) |
生存组
(n=126) |
死亡组
(n=81) |
生存组
(n=126) |
死亡组
(n=81) |
|
CBP前 | 6.58 ±2.31b | 12.87± 3.76 | 16.94± 4.81b | 26.72±10.13 | 97.62± 16.48 | 105.91±22.87 | 72.63± 11.09b | 64.91±11.26 | 221.63±47.75b | 168.33± 52.87 |
CBP 24h | 4.02±1.78a | 12.01±4.17 | 9.72±3.16a | 24.51±11.05 | 85.92± 18.97a | 98.01±19.33 | 79.41± 6.72a | 66.84±10.43a | 283.72±79.06a | 202.51±68.93a |
注:同组内比较, t>2.045, a P<0.05;组间比较, t>1.984, b P<0.05;MODS,多器官功能障碍综合征;APACHE Ⅱ,急性生理与慢性健康状况评分;CBP,连续性血液净化;1 mmHg=0.133 kPa |
CBP前,死亡组血清Cr、BUN显著高于生存组(t>1.984,P < 0.05)。治疗后12、24 h后,两组患者BUN及Cr水平均显著下降(t>2.626,P < 0.01)。但是两组患者WBC及PLT水平治疗前后均未明显改变(P>0.05)。见表3。
(x±s) | ||||||||||
指标 | 0 h | 8 h | 16 h | 24 h | ||||||
Scr | ||||||||||
生存组( n=126) | 291.36±68.47 b | 198.03±29.76 a | 171.62±30.18 a | 145.26±17.53 a | ||||||
死亡组( n=82) | 378.11±75.24 | 214.07±50.02 a | 207.15±32.64 a | 153.01±20.16 a | ||||||
BUN | ||||||||||
生存组( n=126) | 15.74±6.12 | 12.93±6.14 | 11.83±5.42 a | 9.97±5.01 a | ||||||
死亡组( n=82) | 26.05±10.07 | 16.02±5.97 a | 13.45±6.31 a | 12.09±4.83 a | ||||||
TNF-α | ||||||||||
生存组( n=126) | 421.37±132.09 | 301.84±99.71 | 235.81±93.25 ab | 203.19±87.43 ab | ||||||
死亡组( n=82) | 430.51±121.46 | 369.53±110.49 | 360.57±98.03 | 394.02±101.65 | ||||||
IL-6 | ||||||||||
生存组( n=126) | 347.58±134.22 | 249.07±97.35 | 191.75±86.91 a | 171.63±89.42 ab | ||||||
死亡组( n=82) | 352.14±127.03 | 301.52±92.71 | 260.48±99.20 | 307.41±95.76 | ||||||
IL-10 | ||||||||||
生存组( n=126) | 127.69±81.37 | 241.36±79.42 | 269.43±102.52 a | 254.61±93.28 a | ||||||
死亡组( n=82) | 136.48±75.89 | 204.19±82.35 | 194.75±93.16 | 221.51±87.33 | ||||||
注:同组内,与0 h比较, a P<0.05;两组间同时间点比较, b P<0.05;Scr 血清肌酐;BUN 尿素氮;TNF-α 肿瘤坏死因子-α;IL-6 白介素-6;IL-10 白介素-10 |
CBP治疗后,生存组患者血清促炎症因子TNF-α显著下降(205.81±73.56)pg/mL vs.(436.17±128.45)pg/mL,P < 0.05;血清IL-6水平表现为同样的趋势(164.23±63.51)pg/mL vs.(347.81±130.01)pg/mL,P < 0.05。死亡组患者CBP治疗后血清TNF-α及IL-6水平未发生显著改变。上述两组患者CBP治疗前后抗炎因子IL-10水平均未发生显著改变,见表3。
2.5 CBP治疗对CSA-AKI患者NGAL的影响两组患者行CBP治疗的过程中,虽然在8 h时,NGAL水平出现轻度的上升,但随后呈逐渐下降趋势。CBP过程中超滤液中NGAL浓度介于(16.94~22.68)ng/mL之间。此外,CBP后,死亡组NGAL浓度(200.13±61.25)ng/mL显著高于生存组(108.27±49.14)ng/mL,t=2.053,P=0.041,见图1。
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图 1 CBP治疗不同时间点血清NGAL水平变化 Fig 1 The levels of serum NGAL at different time points during the CBP treatment |
死亡组患者器官障碍数量显著高于生存组(χ2 >6.63,P < 0.01)。器官障碍数量与患者病死率成正比。经CBP治疗后,器官功能障碍数≤3个的患者存活率为85.01%,而≥4个的患者,其存活率为14.73%。
多因素Logistic回归分析显示CBP后MODS评分>10分、APACHE Ⅱ评分>20分、低血压、器官障碍数量≥4为行CBP治疗CSA-AKI患者死亡的独立危险因素,见表4。
因素 | β值 | S.E. | χ 2 | OR值 | 95% CI | P值 |
MODS评分(>10分) | 0.39 | 0.08 | 13.29 | 2.04 | 1.63~5.01 | 0.036 |
APACHE Ⅱ评分(>20分) | -0.84 | 0.32 | 18.73 | 2.57 | 1.59~6.31 | 0.015 |
低血压 | 1.97 | 0.23 | 9.62 | 2.89 | 0.83~9.71 | 0.027 |
器官障碍数量(≥4) | 2.01 | 0.19 | 42.17 | 11.36 | 6.90~28.34 | 0.011 |
注:CBP 连续性血液净化;MODS 多器官功能障碍综合征;APACHE Ⅱ 急性生理与慢性健康状况评分 |
近年来,CSA-AKI发病率逐渐升高[8],成为心脏手术后常见的严重并发症。为更准确地判定心脏手术后AKI患者病情的严重程度,本研究将MODS评分与APACHE Ⅱ评分系统结合应用。本研究中,生存组和死亡组患者APACHE Ⅱ评分分别为(16.71±5.03)和(26.37±9.72),MODS评分相应亦较高,提示两组患者病情危重,不能耐受传统的间歇性血液透析治疗,需行CBP治疗。
从本文资料分析,CBP适用范围已经从单纯的肾脏替代治疗扩展为多器官系统支持治疗,尤其在MODS等危重症患者的治疗中发挥着重要的作用。而且,CBP治疗对于AKI患者液体及溶质控制非常有效。CSA-AKI患者使用CBP治疗具有如下优点:(1)血流动力学稳定;(2)清除部分炎症介质;(3)调节免疫功能;(4)改善器官功能;(5)液体平衡及营养支持;(6)减少血管活性药物的使用;(7)恢复肾脏功能。
本研究中,两组患者CBP治疗后,氧合指数、平均动脉压均较治疗前有所改善,其机制为CBP缓慢、等渗地清除水、溶质,通过对流和(或)吸附原理,有效地清除炎症介质和心肌抑制因子、纠正电解质紊乱和酸中毒,从而较好地维持循环稳定;同时,CBP治疗还可以清除肺间质中多余的液体,提高动脉血氧分压、减少二氧化碳潴留,改善肺功能。两组患者中有198例患者需要营养支持及大量静脉用药,这需要CBP治疗的支持。同时,两组患者经过CBP治疗后,血清Cr、BUN水平显著下降。CBP治疗具有更稳定的血流动力学,有助于肾功能的恢复[9]。生存组患者中,88.10%患者肾功能恢复正常。
大量研究已经证实重症AKI患者血清中细胞因子(如TNF-α、IL-6)含量明显升高[10, 11, 12]。促炎症因子可能参与了器官功能紊乱,并与高病死率密切相关[13]。IL-6主要由淋巴细胞、单核巨噬细胞产生,相对分子质量为26 000。它在急性期炎症反应中起重要的作用,而且与心脏疾病及心功能密切相关[14]。同时已有研究表明,血清IL-6高浓度与重症患者死亡率呈正相关[15]。CBP可以降低重症AKI患者体内炎症因子的水平[12]。目前已证实,CBP可改善单核细胞及内皮细胞功能,调节促炎症因子分泌,从而减轻AKI患者器官损伤[16]。本研究中,生存组患者体内促炎症细胞因子(TNF-α、IL-6)显著低于死亡组患者,亦提示促炎症细胞因子水平与患者病死率呈正相关。同时,本研究还发现两组间抗炎症因子IL-10水平没有差别,这提示IL-10可能在抗炎症因子上升之前就已经出现了,而且已经通过CBP治疗清除炎性细胞因子阻止了炎症的进展。
人类NGAL是一个相对分子质量为25 000、由178个氨基酸组成的多肽,正常人体肾脏低水平表达。在缺血-再灌注引起的AKI中,近曲小管上皮可大量表达。NGAL不仅仅是AKI的早期敏感生物标记物,而且能够预测AKI的病程和严重度以及是否需要进行血液净化治疗,也是预后不良的预测指标[17, 18, 19]。因此,应考虑将NGAL作为正在接受CBP治疗的重症AKI的生物标志物[20]。本研究两组患者CBP治疗中,虽然8 h时NGAL有所上升,但随后逐渐下降。CBP 24 h后死亡组NGAL浓度明显高于生存组,同时发现NGAL在超滤液中的浓度为(16.94~22.68)ng/mL。其中的一个原因是NGAL可被血液滤过膜吸附和滤过。
本研究进一步分析显示,CBP后MODS评分、APACHE Ⅱ评分和器官障碍数量与心脏术后AKI行CBP治疗患者的预后密切相关。MODS评分和APACHE Ⅱ评分反映了患者疾病严重程度和机体生理紊乱状态,这两者分值越高,预后越差;同时,发生功能障碍的器官越多,CSA-AKI病死率越高。由于多器官损伤呈现序贯的过程,CSA-AKI患者在CBP同时需要对其他器官进行综合的支持治疗,以改善其预后。
最近,Santiago等[21]指出,低血压是CSA-AKI行CBP治疗患者死亡的独立危险因素,这与本研究结果一致,因此,笔者认为及早恢复稳定的血流动力学状态、防止低血压及多器官功能衰竭的发生,有助于减少心脏术后行CBP治疗患者的病死率。但需指出,低血压并不是急性肾损伤患者行CBP治疗的禁忌证。CBP可在一定程度上提高重症患者的平均动脉压、改善患者的血流动力学状态。
总之,CBP为心脏术后重症AKI患者相对安全及有效的治疗方式,结果证实,对于较早接受CBP治疗的患者,可明显改善其预后。CBP可部分清除TNF-α、IL-6和NGAL。联合使用MODS评分和APACHE Ⅱ评分可更准确地评估CSA-AKI的严重程度。CBP后低血压和器官障碍数量与CSA-AKI患者预后密切相关。血清TNF-α、IL-6和NGAL持续高水平提示CSA-AKI预后不良。然而,CBP治疗的合适时机以及分析行CBP治疗CSA-AKI患者预后的其他影响因素,亟需深入研究。
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