血液生物标志物对预测ICU患者急性肾损伤及判断预后的价值分析

郑漾　呼邦传　莫世静

[摘要] 目的 探討血液生物标志物对急性肾损伤（AKI）的预测及判断预后临床价值。 方法 连续选择2012年10月～2014年11月在浙江省人民医院重症医学科（ICU）住院220例患者为研究对象。所有研究对象均于入住ICU后24 h内留取血液标本检测中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白（NGAL）及肾损伤分子-1（KIM-1）水平，并记录患者的一般临床资料及28 d生存率等。 结果 共纳入218例患者，其中152例（69.7%）最终发生AKI，发生AKI患者NGAL水平为（234.1±32.5）ng/mL，未发生AKI患者为（63.2±12.4）ng/mL，差异具有统计学意义（P<0.05）。AKI患者KIM-1为（5.26±1.20）ng/mL，未发生AKI患者为（1.47±0.53）ng/mL，差异具有统计学意义（P<0.05）。NGAL预测AKI敏感性及特异性分别为81.6%和81.8%，预测CRRT时机敏感性及特异性为74.4%和66.7%。KIM-1预测AKI敏感性及特异性分别为75.7%和75.8%，预测CRRT时机敏感性及特异性分别为76.7%和75.0%，预测死亡率敏感性及特异性分别为70.1%和68.5%。 结论 对ICU患者检测血液中的NGAL及KIM-1水平对于早期发现AKI、预测CRRT使用时机及评估患者预后具有极高的临床价值。

[关键词] 急性肾损伤；中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白；肾损伤分子-1；预后

[中图分类号] R692 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2018）19-0013-05

Analysis on the value of blood biomarkers in predicting acute renal injury in ICU patients and determination of prognosis

ZHENG Yang HU Bangchuan MO Shijing SUN Renhua

ICU， Zhejiang Peoples Hospital， Peoples Hospital of Hangzhou Medical College， Hangzhou 310014， China

[Abstract] Objective To investigate the clinical value of blood biomarkers in the prediction of acute kidney injury（AKI） and evaluation of prognosis. Methods A total of 220 hospitalized patients who were admitted to the intensive care unit（ICU） of Zhejiang People's Hospital from October 2012 to November 2014 were selected as the study subjects. All study subjects were enrolled in the ICU within 24 hours after blood samples were collected to detect neutrophil gelatinase-associated apolipoprotein（NGAL） and renal injury molecule-1（KIM-1） levels， and the general clinical data and 28-day survival rate were recorded. Results A total of 218 patients were included. Of these， 152 cases（69.7%） were eventually developed into AKI. The level of NGAL in patients with AKI was（234.1±32.5） ng/mL， and the level was （63.2±12.4） ng/mL in the patients without AKI. The difference was statistically significant（P<0.05）. KIM-1 in patients with AKI was（5.26±1.20） ng/mL， and KIM-1 in the patients without AKI was（1.47±0.53） ng/mL. The difference was statistically significant（P<0.05）. The sensitivity and specificity of NGAL in predicting AKI were 81.6% and 81.8%， respectively. The sensitivity and specificity in predicting CRRT timing were 74.4% and 66.7% respectively. The sensitivity and specificity of KIM-1 in predicting AKI were 75.7% and 75.8% respectively. The sensitivity and specificity in predicting CRRT timing were 76.7% and 75.0% respectively. The sensitivity and specificity in predicting mortality were 70.1% and 68.5% respectively. Conclusion The detection of NGAL and KIM-1 levels in blood of ICU patients is of great clinical value for early detection of AKI， prediction of application timing of CRRT and evaluation of prognosis of patients.

[Key words] Acute renal injury； Neutrophil gelatinase-associated apolipoprotein（NGAL）； Renal injury molecule-1（KIM-1）； Prognosis

在重症患者中，AKI是常见的疾病[1]。这一疾病不仅很难预测，而且会给患者带来短期及长期的不利影响[2]，如生存率的降低、血液透析发生率增加、慢性肾脏疾病发生率增加以及更多的治疗费用等[3]。经统计，AKI的发病率有10%～40%不等[4]。脓毒症在重症医学科（ICU）具有较高的发病率和死亡率[5]，其中肾脏是最易受损的器官之一[3]。脓毒症也是ICU患者急性肾损伤（AKI）发生的首要病因，脓毒症患者一旦合并AKI可加重其疾病的演变过程，增加多脏器衰竭及死亡风险[6]。虽然在脓毒症合并AKI治疗方面有所进展，但病死率仍居高不下[7]，因此，重视及加强AKI的积极防治、早期诊断、逆转其发生及发展对改善患者的预后具有十分重要的意义[8]。目前，AKI的诊断主要依靠传统的指标如肌酐、尿素氮及尿量的变化，然而这些指标的影响因素较多，且这些指标在肾功能明显受损时才会出现变化，早期预测价值有限，临床需要敏感性及特异性更高的早期预测指标[9]。尽管近年来有不少学者开展了对生物标志物的研究发现胱抑素C、中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白、尿白细胞介素-18及B 型尿钠肽等生物标记物能够预测AKI的发生[10]。但有关多种生物标志物联合诊断AKI及评价其预后的研究仍较少，缺乏较大样本的调查[11]。因此，本研究通过对ICU患者是否发生AKI进行调查，可以报道生物标志物早期诊断AKI的敏感性及特异性，具有十分重要的临床意义。

1 资料与方法

1.1一般资料

选择2012年10月～2014年11月连续募集在浙江省人民医院ICU住院患者220例。纳入标准：因手术、创伤、心脏疾病等原因于24 h内入住ICU的成年患者（≥18岁）。排除标准：①入科24 h内死亡和放弃治疗患者；②年龄<18岁；③入选时已达到AKI标准；④恶性肿瘤终末期；⑤血液系統疾病；⑥自身免疫性疾病；⑦既往慢性肾病史、肾移植术后患者、长期血液透析患者；⑧既往严重的肝肾功能不全；⑨入科前或研究过程中使用过肾毒性药物。

1.2 临床资料

（1）一般项目：性别、年龄、身高、体重、一般生命体征（体温、心率、血压、呼吸次数）、ICU住院时间、总住院时间、28 d生存、ICU的预后和转归等。（2）既往基础疾病：慢性肺部疾病史、高血压病史、冠心病病史、心力衰竭病史、脑卒中病史、糖尿病病史、肾脏疾病史、中枢神经系统疾病史、创伤病史和其他病史等。（3）血生化常规检查指标：血常规、肝功能、肾功能、血糖、血脂、电解质、血气分析、乳酸、CRP等。（4）呼吸机参数：氧和指数、呼气末正压、潮气量、平台压等。（5）急性生理学与慢性健康疾病评分-Ⅱ（APACHE Ⅱ评分）和序贯器官衰竭评分（SOFA评分）：入科后根据第1个24 h情况，取各观测指标的最差值进行评分。

1.3 生物标志物浓度检测

研究对象在入院24 h内采集静脉血标本2.5 mL，注入EDTA试管中，混匀，立即以2000 r/min离心15 min，分离血清，将标本存入-20℃冰箱中保存。避免反复冻融。解冻后用ELISA法定量测定人血清中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白（NGAL）及肾损伤分子-1（KIM-1）的含量。

1.4 实验试剂及实验仪器

酶联吸附免疫法（ELISA）试剂盒，康肽生物科技（北京）有限公司；恒温水箱，上海静宏实验设备有限公司；高速离心机，美国Thermo公司；-20℃冰箱、-4℃冰箱，中国海尔公司；Ep离心管、移液枪头，美国Coring公司；微量移液枪，德国Eppendorf公司；酶标仪，美国Bio-Rad公司。

1.5 统计学方法

所有资料均使用SPSS19.0统计软件进行统计分析。计量资料采用均数±标准差（x±s）表示，组间比较运用t检验或单因素方差分析；计数资料以百分率表示，组间比较运用χ2检验；将具有偏态分布的数据采用自然对数转换后分析。运用受试者工作特征曲线（ROC曲线）及曲线下面积（AUC）评价NGAL及KIM-1预测AKI、连续性肾脏替代治疗（CRRT）使用时机及28 d全因死亡的灵敏性及特异性，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般临床资料

本研究共纳入220例患者，根据排除标准剔除不符合的病例2例，其中1例为肾功能不全患者，1例为24 h死亡患者。最终有218例患者入选为研究对象。218例研究对象中，男153例（70.18%），平均年龄（62.9±18.8）（18～86）岁。基础疾病：COPD 32例（14.7%），高血压病史患者94例（43.1%），冠心病病史患者28例（12.8%），糖尿病病史患者35例（16.1%）。最终发生AKI患者152例（69.7%），根据AKIN分级，其中Ⅰ级患者55例（36.2%），Ⅱ级患者58例（38.1%），Ⅲ级患者39例（25.7%）。脓毒症导致AKI的患者94例（61.8%），心源性AKI 17例（11.2%）。发生AKI的患者中86例（39.45%）进行CRRT治疗，治疗时机为入科后的（7.89±9.25）d（1～53 d）。28 d死亡患者85例（39.0%），住院死亡患者共107例（49.1%）。发生AKI及未发生AKI的患者之间的性别、血压、基础疾病及住院天数无明显统计学差异。两者的生物标志物浓度有显著统计学差异。见表1。

2.2 NGAL及KIM-1对AKI发生、CRRT时机及死亡率预测的ROC曲线比较

绘制NGAL和KIM-1对于AKI患者发生预测的ROC曲线，比较二者曲线下面积，判断患者入住ICU后24 h内的NGAL和KIM-1对AKI发生、CRRT时机及其死亡率的预测价值。结果显示：NGAL和KIM-1对于患者AKI发生率的ROC曲线下面积分别为0.876（0.829～0.922）、0.838（0.787～0.889），均>0.8，提示有较高的准确性。比较二者曲线下的面积，差异有统计学意义（P<0.001），见表2。NGAL和KIM-1对预测CRRT时机的ROC曲线下面积分别为0.763（0.698～0.829）、0.784（0.720～0.848），比较二者曲线下的面积，差异有统计学意义（P<0.001），见表3。NGAL和KIM-1对于患者死亡率预测的ROC曲线下面积分别是0.685（0.615～0.755）、0.712（0.644～0.781），比较二者曲线下的面积，差异有统计学意义（P<0.001），见表4。而脓毒症导致AKI患者的生物标志物浓度显著高于非脓毒症导致的急性肾损伤，差异具有统计学意义（P<0.05），见表5。进一步亚组分析提示：患者肾功能损伤程度与生物标志物浓度呈正比，见表6。绘制NGAL和KIM-1的ROC曲线图，见图1～3。

3讨论

本研究的主要发现是：（1）重症患者发生AKI比例较高，发生率约为69.7%。（2）血液NGAL及KIM-1对AKI的发生有较好的预测价值。（3）联合NGAL及KIM-1可预测CRRT使用时机，提高患者使用CRRT治疗时机的准确性。（4）血液NGAL及KIM-1可预测患者28 d生存率，对评价患者预后有显著价值。

目前，各国专家积极研发新的治疗药物如利尿钠肽、多巴胺激动剂、腺苷激动剂等，这些在动物实验中已经取得了明确的疗效，但仍不能顺利应用于临床。主要原因是目前AKI的诊断手段滞后，无法早期发现和早期诊断。而这些新的治疗措施主要适用于早期AKI，以肌酐及尿量判断AKI的方法使患者错过治疗的最佳时机。因此，寻找更敏感的早期诊断标志物迫在眉睫[12-16]。一项理想的生物标志物应满足以下条件：（1）在肾损伤发生的数分钟或者数小时内可在血液或尿液中出现明显的增高；（2）若肾损伤出现恢复，其浓度应出现下降；（3）若肾损伤持续存在，则其浓度也应持续增高；（4）生物标志物的浓度高低应该与肾损伤的严重程度呈正比。结合生物标志物和AKI分期，或可进一步提高AKI诊断水平。

NGAL是一种分子量为25 kD的小分子蛋白，主要在中性粒细胞内分化。正常情况下低水平表达于肾脏、肺、胃及结肠，而在炎症反应和上皮细胞损伤早期即被诱导大量表达[17]。在一项多中心研究中[18]，研究人员对1635例急诊患者尿液中的生物标志物进行检测，研究结果显示，尿NGAL是非常有用的生物标志物（临界值为104 μg/L时，尿NGAL灵敏度为81%，特异度为68%），它可以用来预测急性肾损伤患者的严重程度以及持续时间。多中心的TRIBE研究预期评价心脏手术后1219例成年人[19]和311例儿童NGAL的检测指标，结果显示，尿液或血清NGAL水平集中在术后6 h达高峰，进而进一步证实血尿NGAL用于预测心脏手术后急性肾脏损伤的临床价值。

KIM-1是一种跨膜蛋白，它在正常人及动物的肾脏中几乎无表达。动物模型实验已证明，药物如顺铂引起的肾毒性损害及缺血导致的肾损伤，可在近端肾小管上皮细胞出现KIM-1的高表达[20-21]。Shao等[22]通过对11项研究（包括五个前瞻性队列研究、2个横断面研究以及4个病例对照研究）的荟萃分析，总结KIM-1对于AKI的诊断性能，合并敏感性达到74%（95%CI：61.0%～84.0%），合并特异性达到86%（95%CI：74.0%～93.0%），ROC曲线下面积为0.86（0.83～0.89）。

本研究收集了大量血液样本，表明血液NGAL及KIM-1是早期诊断AKI的有效生物标志物，进展为AKI的患者其浓度显著高于未发生AKI患者，且准确性明显高于血肌酐，具有较高的灵敏度和特异度，能比肌酐和尿量的改变更早发现AKI并对其进行有效干预。NGAL及KIM-1联合监测更可提高AKI诊断的敏感性及对预后评估的准确性。

由于AKI病情复杂多变及对CRRT治疗时机的理解存在差异，AKI患者何时开始CRRT尚无统一标准。而一项理想的生物标志物还应具备的重要作用是确定患者开始CRRT的治疗时机。有研究显示于RIFLE的R和I期即开始CRRT者其肾脏预后优于F期开始者[23]，同时也有临床观察发现部分尚未出现并发症的R和I期AKI患者病情具有自愈倾向，这些患者进行CRRT可能不利于病情恢复，而对于那些肾损伤严重且损伤持续存在者，若能于疾病尚处于R和I期时即早期识别、及时开始CRRT，便可在很大程度上改善预后，预防AKI相关并发症。因此，利用生物标志物鉴别上述两种情况是非常有必要的。本研究表明NGAL及KIM-1对预测患者CRRT治疗时机的预测有很大的价值。相比较单个生物标志物，联合多个生物标志物指标可提高对接受CRRT患者肾功能恢复的预测[24]。

本研究表明，脓毒症导致AKI的患者其血液生物标志物浓度明显高于非脓毒症导致AKI的患者，差异具有统计学意义。而浓度的差异与患者的预后及死亡率呈现明显的相关性，浓度越高，预后则越差，死亡率也越高。因此，血液NGAL及KIM-1的濃度对患者的预后有重要的预测价值。而本研究的不足之处是单中心研究，对于研究对象的入组标准尚需严格限制。

综上所述，仅依靠单一的、具有足够敏感性和特异性的标志物并不能反映AKI病理生理变化的全过程。因此，可能需要一组生物学标志物来优化对AKI的早期识别。对于合理、有效的生物学标志物谱的研究与发现，必将大大促进对AKI的早期诊断、合理监测和及时治疗的进步。

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（收稿日期：2017-10-30）