血清中性粒細胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)沉積蛋白預測A 型主動脈夾層術(shù)后急性腎損傷的臨床價值

楊 晨，侯 鵬，周曄農(nóng)，王東旭，丁 偉，張 超，王馨怡，王嬌姣，段維勛，劉金成，白軍鋒，馬鵬飛，金振曉，俞世強

Stanford A 型主動脈夾層（type A aortic dissection，TAAD）是心血管外科的危急重癥，其較為公認的治療方法為主動脈弓置換手術(shù)，且與多種并發(fā)癥息息相關(guān)［1］。 急性腎損傷（acute kidney injury，AKI）是全主動脈弓置換術(shù)后發(fā)病率較高的并發(fā)癥之一，高達 50% ～ 70%，且與死亡率密切相關(guān)［2－3］。 目前AKI 的主要評價指標為肌酐和尿量。 但因肌酐多延遲增加且診斷敏感度較低，較難滿足臨床需求［4］。因此早期且可靠的AKI 生物標志物對于全主動脈弓置換術(shù)后AKI 的預測和防治具有重要意義。 中性粒細胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)沉積蛋白（neutrophil gelatinase－ associated lipocalin，NGAL）是一種與中性粒細胞明膠酶共價結(jié)合的小分子蛋白質(zhì)，同時也是腎毒性和缺氧性AKI 最快誘導表達的蛋白，可在初次腎損傷后 2 ～ 3 h 內(nèi)檢測到［5－6］。 已有研究證明，NGAL 為心臟手術(shù)后 AKI 的早期生物標志物［7］。 本研究將對全主動脈弓置換圍術(shù)期血清NGAL 的濃度，以及其對AKI 的早期診斷能力進行探究。

1 資料與方法

1.1 研究設(shè)計與對象 本研究為單中心前瞻性病例對照研究，已通過西京醫(yī)院倫理委員會批準（批準文號：KY20182052－1 號），且在中國臨床試驗注冊中心完成注冊（ChiCTR1800018701）。 納入2018年10 月至2019 年12 月于西京醫(yī)院心外科行全主動脈弓置換的155 名 Stanford TAAD 患者。 排除2名妊娠患者，2 名術(shù)后48 h 內(nèi)死亡患者，2 名術(shù)前有慢性腎臟疾病透析史患者以及6 名重要數(shù)據(jù)缺失的患者，最終納入143 例患者。

1.2 手術(shù)方法 所有患者均接受全主動脈弓置換和冷凍象鼻支架植入手術(shù)。 手術(shù)使用4 分支人工血管（Vascutek Terumo Inc，蘇格蘭，英國）進行主動脈弓置換，且在降主動脈中植入冷凍象鼻支架（Micro-Port Medical，上海，中國）。 術(shù)中常規(guī)行中度低溫停循環(huán)（25 ～ 28℃） 和選擇性順行腦灌注［5 ～ 10 ml／（kg·min）］。 麻醉誘導開始時通過靜脈注射舒芬太尼、羅庫溴銨、丙泊酚和咪達唑侖，術(shù)中使用舒芬太尼、哌庫溴銨、咪達唑侖維持麻醉。 術(shù)后鎮(zhèn)痛采用舒芬太尼和瑞芬太尼。 所有手術(shù)均由同一個手術(shù)團隊完成。

1.3 數(shù)據(jù)采集 本研究人群所有數(shù)據(jù)均為前瞻性收集。 同時分別于圍術(shù)期5 個固定時間點采集患者的靜脈血，分別為：術(shù)前、術(shù)后0 h、術(shù)后12 h、術(shù)后24 h 以及術(shù)后48 h。 其中術(shù)前為麻醉誘導時，術(shù)后0 時指手術(shù)結(jié)束入ICU 時。 在12 h 內(nèi)進行離心，取上清血清保存于－80℃條件下，用酶聯(lián)免疫吸附法測定（ELISA）檢測血清內(nèi)NGAL 濃度（試劑盒購自R＆D，明尼蘇達，美國）。 AKI 診斷標準僅使用改善全球腎臟病預后組織（Kidney Disease Improving Global Outcomes，KDIGO）標準中的肌酐標準［8］。 基線肌酐水平以術(shù)前最后一次檢驗為準。 術(shù)后7 d 內(nèi)肌酐升高為基線的1.5 倍或48 h 內(nèi)絕對值較術(shù)前升高≥26.5 μmol／L 可診斷為 AKI。 術(shù)前腎小球濾過率采用Cockcroft－Gault 公式計算。 本文將發(fā)病至手術(shù)時間按照＜24 h，24 ～48 h，＞48 ～72 h 以及＞72 h，分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等級；并將夾層累及范圍按照累及至胸主動脈，累及至腹主動脈以及累及至髂動脈，分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等級。

1.4 統(tǒng)計方法 采用 Kolmogorov－Smirnov 法進行正態(tài)性檢驗，符合正態(tài)性檢驗的計量資料，用Mean±SD 表示，組間比較采用t檢驗。 非正態(tài)分布計量資料以中位數(shù)（四分數(shù)間距）［Q（Q1，Q3）］表示，非雙變量正態(tài)分布的比較采用非參數(shù)獨立樣本Mann－Whitney 檢驗或 Kruskal－Wallis H 檢驗。 計數(shù)資料以例數(shù)（百分比）［n（%）］表示，率的比較使用卡方檢驗。 計量資料的相關(guān)性采用Pearson 相關(guān)。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。 將單因素分析中P＜0.05 的指標納入多因素分析采用二元logistic 回歸或線性回歸進行多因素分析。 采用受試者工作特征（receiver operating characteristic curves，ROC）曲線的曲線下面積（area under the curve， AUC）、靈敏度、特異度、約登指數(shù)獲取最佳臨界值。 采用Delong 檢驗來對比不同ROC 曲線的AUC 的差別。 使用SPSS 19.0 和 Medcalc 軟件進行統(tǒng)計學分析。

2 結(jié) 果

2.1 患者特征 本研究人群平均年齡為（48±8.6）歲，84.6%為男性，73 名（51.0%）患者發(fā)生術(shù)后AKI，18 人（12.6%）行透析治療，術(shù)后 30 d 內(nèi) 14 名（9.8%）患者死亡。 術(shù)后發(fā)生 AKI 的患者身體質(zhì)量指數(shù)（body mass index， BMI）較高、單動脈插管比例較高、合并冠狀動脈旁路移植手術(shù)（coronary artery bypass graft，CABG）手術(shù)較多、手術(shù)時間和體外循環(huán)時間以及升主動脈阻閉時間較長、術(shù)中輸紅細胞量較大。 患者基線信息以及手術(shù)細節(jié)見表1 和表2。

表1 患者術(shù)前基線資料

表2 患者術(shù)中及術(shù)后參數(shù)比較

2.2 患者圍術(shù)期血清NGAL 水平與AKI 的相關(guān)性研究對象的術(shù)前血清 NGAL 平均水平為27.35（18.77，41.55） μg／L，術(shù)后 0 h 時 NGAL 水平升高且達到頂峰，為 65.07（46.44，89.73）μg／L。 術(shù)后 12 h內(nèi) NGAL 水平迅速下降、12 h 時 NGAL 水平為 48.46（33.32，73.61）μg／L，12 h 后 NGAL 水平緩慢下降，術(shù)后 24 h NGAL 為 46.28（29.60，63.65）μg／L，術(shù)后48 h 為 44.26（33.14，65.35）μg／L，仍高于術(shù)前水平。術(shù)前及術(shù)后48 h 內(nèi)發(fā)生AKI 患者的NGAL 水平均高于未發(fā)生AKI 者，且差異具有統(tǒng)計學意義。 見圖1。

圖1 不同AKI 發(fā)生情況患者圍術(shù)期血清NGAL 水平

2.3 術(shù)后AKI 的多因素分析 根據(jù)AKI 的單因素分析結(jié)果，將BMI、單動脈插管、合并CABG、手術(shù)時間、體外循環(huán)時間、升主動脈阻閉時間、術(shù)中紅細胞輸入量以及術(shù)后0 h 時NGAL 水平納入多因素回歸分析中。 在此模型中，術(shù)后0 h 時NGAL 水平與AKI顯著相關(guān)（P＜0.001）。 同時手術(shù)時長（P＝ 0.013）和輸血量（P＝0.029）也是術(shù)后 AKI 的獨立危險因素。 見表 3。

表3 患者圍術(shù)期發(fā)生急性腎損傷的多因素分析結(jié)果

2.4 圍術(shù)期血清 NGAL 預測 AKI 的價值 ROC 曲線分析顯示術(shù)前血清NGAL 含量即可預測AKI。 總體來說術(shù)后血清NGAL 水平對AKI 具有更高的預測準確性。 術(shù)后0 h 時血清NGAL 水平預測AKI 的最佳臨界值 57.35 μg／L，敏感性 84.0%，特異性 67.1%，AUC ＝0.838（95%CI：0.710 ～0.850）。 術(shù)后 12 ～48 h血清NGAL 水平對AKI 的預測準確性均較高，但與術(shù)后0 h 時血清NGAL 水平的預測能力比較并無統(tǒng)計學差異。 故術(shù)后0 h 時NGAL 即可早期預測AKI的發(fā)生，且具有較高的診斷準確性。 見表4 及圖2。

圖2 圍術(shù)期血清NGAL 水平預測AKI 的ROC 曲線

表4 患者圍術(shù)期血清NGAL 水平預測急性腎損傷發(fā)生價值分析

2.5 圍術(shù)期血清NGAL 的影響因素 單因素分析術(shù)后 0 h NGAL 與夾層累及范圍（P＝0.027）、發(fā)病至手術(shù)時間（P＝0.006）、手術(shù)時間（r ＝0.181，P＝0.030）、體外循環(huán)時間（r＝0.234，P＝0.005）、升主動脈阻閉時間（r＝0.191，P＝0.022）相關(guān)。 多重線性回歸所得發(fā)病至手術(shù)時間（P＝0.032）、升主動脈阻閉時間（P＝0.043）與術(shù)后 0 h NGAL 水平獨立相關(guān)。

2.6 NGAL 與其他炎性因子的相關(guān)性 術(shù)前及術(shù)后24 h 內(nèi) NGAL、白介素 6（interleukin－6，IL－6）、降鈣素原（procalcitonin，PCT）的峰值以及其與術(shù)前白細胞的相關(guān)性見表 5。 NGAL 峰值與 IL－6 峰值、PCT峰值以及術(shù)前白細胞相關(guān)性均具有統(tǒng)計學意義，且與術(shù)前白細胞相關(guān)性最強（r＝0.376，P＜0.001）。

表5 NGAL 與其他炎性因子的相關(guān)性

3 討 論

本研究首次探究了TAAD 全主動脈弓置換圍術(shù)期血清NGAL 水平作為AKI 早期預測因子的潛在價值，是目前相關(guān)研究中病例數(shù)較大的前瞻性研究。術(shù)前及術(shù)后48 h 內(nèi)的血清NGAL 水平升高均與術(shù)后AKI 相關(guān)。 術(shù)后0 h 時的NGAL 水平具有更高的預測準確性，最佳截斷值為 57.35 μg／L。 在術(shù)后 AKI的多因素分析中，術(shù)后0 h 時的血清NGAL 水平是AKI 的獨立危險因素。 血清NGAL 水平有望成為TAAD 主動脈弓置換術(shù)后早期預測AKI 的生物標志物。

心臟術(shù)后AKI 的病理生理學機制較為復雜且尚不明確，主要包括溶血、炎癥反應、血流動力學不穩(wěn)定、缺血再灌注損傷及圍術(shù)期腎毒性物質(zhì)等幾個方面。 同時國際急性透析質(zhì)量指南組織指出大血管手術(shù)與普通心臟手術(shù)AKI 發(fā)生機制不盡相同。 且目前關(guān)于大血管術(shù)后 AKI 的研究較少［9］。 TAAD 術(shù)后AKI 較其他心臟外科手術(shù)發(fā)生率較高，且長期以來未能得到較好的控制。 故在大血管手術(shù)中早期識別AKI 對于降低AKI 發(fā)病率并改善患者預后顯得尤為重要［4］。

NGAL 是lipocalin 家族的一種25kDa 的蛋白質(zhì)，已被認為是腎小管損傷的標記物［10］。 研究表明，腎小管細胞在腎臟缺血缺氧、遭受腎毒性物質(zhì)打擊以及膿毒癥等情況下，會出現(xiàn)不同程度的細胞極性喪失以及細胞死亡分化等形態(tài)和功能變化，在此過程中控制NGAL 表達的基因顯著上調(diào)，因此在臨床場景中 AKI 患者表現(xiàn)出 NGAL 水平的升高［11－12］。 此為NGAL 在AKI 診斷和預后評估中的臨床應用的基本病理生理學基礎(chǔ)。

NGAL 已在不同的臨床場景中成功用于AKI 的診斷和預后［13］。 Rozenfeld 等在 ST 段抬高型心肌梗死患者中發(fā)現(xiàn)其可在肌酐升高之前提示腎小管損傷且與不良預后相關(guān)［14］。 Giovanni 等的研究說明心臟術(shù)后ICU 患者早期檢測NGAL 對于AKI 的早期診療是有意義的［15］。 Zhou 等的薈萃分析表明，NGAL 對于AKI 具有較高的診斷準確性，并且制定了包含NGAL 的評分來評估心臟CABG 術(shù)后發(fā)生AKI 的風險［16－17］。 同時還有一些研究評估了 NGAL 在胸腹主動脈夾層及血腫修復中早期診斷AKI 的潛在用途。Benedetta 等進行了一項樣本量不大的研究，他們在腔內(nèi)治療及手術(shù)治療的患者中均未觀察到血清NGAL 和尿 NGAL 與術(shù)后 AKI 的相關(guān)性［18］。 Alexander 等在同樣的人群中發(fā)現(xiàn)盡管血清NGAL 不如尿NGAL 敏感，但仍能在早期對AKI 進行良好的預測［19］。 同時 Kokot 等也發(fā)現(xiàn)，與血清 NGAL 相比，尿NGAL 水平對AKI 發(fā)生概率的預測準確度更高［20］。

盡管有很多研究都表明NGAL 檢測在AKI 早期診斷中的作用，但迄今為止，NGAL 檢測的臨床應用尚未達成明確共識［21－23］。 同時因血液中生物標記物的檢測可能包含其他炎癥及多器官衰竭的“噪音”［24］，故尿中 NGAL 在多個研究中展現(xiàn)出較好的診斷價值。 但臨床上尚未常規(guī)開展尿液的生物標記物檢測，因此對于一些一致性較高的患者在血清中識別合適的腎損傷標志物可能同樣是有益的。 故血清NGAL 可能更適合作為AKI 的臨床常規(guī)診斷生物標志物。

本研究也觀察到了術(shù)前NGAL 在AKI 和未發(fā)生AKI 的患者中的差異，且差異具有統(tǒng)計學意義。 這一差異可能與部分TAAD 患者的術(shù)前狀態(tài)有關(guān)。 有研究表明NGAL 水平與IL－6 是相關(guān)的，與本文結(jié)果一致，可代表患者炎癥狀態(tài)［25］。 同時本文觀察到術(shù)后NGAL 與夾層發(fā)病到手術(shù)時間以及升主動脈阻閉時間獨立相關(guān)，可能代表患者的全身的缺血缺氧及炎癥情況。 這也提示雖然術(shù)中腎損傷可導致NGAL水平大幅上升，但術(shù)前患者的器官灌注情況及全身炎癥狀態(tài)等對于患者腎臟的損傷也不可忽視。

同時此研究存在以下局限性：①本研究為單中心研究，僅代表本中心患者的情況，期待多中心的結(jié)果，且本研究37.1%患者為外院轉(zhuǎn)入，缺少本院的完整檢查，未能對本群體的器官灌注不良情況進行評估；②本研究未采集患者圍術(shù)期尿液，未能對尿NGAL 與AKI 的相關(guān)性進行評估；③未對患者的腎臟情況進行長期隨訪，無法對血清NGAL 預測患者腎臟長期預后的結(jié)果進行報道。

4 結(jié) 論

血清NGAL 可能是TAAD 全主動脈弓置換術(shù)后AKI 的早期生物標記物。 術(shù)前和術(shù)后 48 h 內(nèi)的NGAL 水平與AKI 的相關(guān)性良好。 期待高質(zhì)量的多中心前瞻性研究對NGAL 與AKI 的相關(guān)性進行更加深入的研究。