慢性肾脏病患者循环生长分化因子15 和人体成分分析营养状态的相关性研究

王璐璐 刘李林 骆 静 刘文进 周 阳 杨俊伟 江 蕾

慢性肾脏病(CKD)已经成为威胁人类健康的公共卫生问题，在我国的发病率约为10.8%。随着肾功能的下降，CKD患者发生营养不良和不良预后的风险明显增加。根据不同研究报道，28%～65%的患者存在营养不良[1]。这些数据差异较大的主要原因在于使用营养评估工具和判断标准差异。生物电阻抗分析法由于其客观简便性，是临床评估身体成分的首选方法。其中生物电阻抗相位角(phase angle,PA)对于评估患者营养不良具有重要意义[2]。既往很多研究发现,循环生长分化因子15(growth differentiation factor 15,GDF15)可通过参与呕吐神经回路引发厌食症[3]。本研究主要探讨循环血浆中GDF15与营养评估指标特别是生物电阻抗PA之间的相关性。

对象和方法

研究对象研究对象来源于2016-12-01至2019-12-30在南京医科大学第二附属医院肾内科住院患者。入组标准：(1)年龄>18岁；(2)KDIGO指南诊断为CKD。排除标准：(1)急性感染；(2)肝硬化失代偿期或恶性肿瘤导致预期寿命不足1年；(3)恶性高血压(收缩压≥180 mmHg或舒张压≥110 mmHg伴临床相关症状)；(4)肾脏替代治疗患者；(5)肢体残缺患者。∥所有研究对象均签署知情同意书，本研究经南京医科大学第二附属医院伦理委员会审查通过(文件编号：[2015]KY052)。

生物电阻抗人体成分分析研究对象静坐至少20 min后使用生物电阻抗法(Korea；Inbody S10)进行人体成分检测。检查前2h禁水。研究对象采取坐位进行检测，避免后背接触椅背，四肢自然下垂，双下肢与肩同宽，大腿不能互相接触，两腿放松，尽量向前伸，使大小腿>90°。同一位技术员根据电极的标识将其与四肢连接。进入检测界面，嘱患者保持静止至检查完成。根据Kyle标准，在生物电阻抗50 kHz，男性PA<5°，女性PA<4.6°定义为低PA,即营养不良[4]。

GDF15检测入组当天采集患者空腹血存于-80℃冰箱直至检测。根据操作手册使用酶联免疫吸附法 (DY957,R&D Systems)检测血浆GDF15浓度。样本以1 ∶10浓度稀释。

其他信息研究人员通过直接问询和相关医疗记录收集研究对象的一般信息，包括人口学信息、医疗信息(病史、用药情况)。

所有研究对象在入组当日上午空腹采血行常规实验室检查，包括血常规、血清白蛋白、前白蛋白、总胆固醇、三酰甘油、高密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇、肌酐、尿素氮。当日留取晨尿测尿蛋白/肌酐比值。

统计学处理所有统计分析采用《SPSS 19.0》进行分析。图形绘制采用GraphPad Prism 6.0 (GraphPad Software Inc.; San Diego,California,USA)进行分析。符合正态分布的数据以平均数±标准差形式表述，非正态分布的数据以中位数(四分位间距)形式表述，分类变量以频数形式描述。采用pearson′s correlation 分析与GDF15显著相关的变量。GDF15与PA的相关性采用多因素 Logistic 回归分析。P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

基本情况本研究共纳入231例CKD患者。其中CKD 1～2期80例，3期69例，4～5期82例。各组估算的肾小球滤过率(eGFR)分别为88.8±21.7 ml/(min·1.73m2)、46.1±8.8 ml/(min·1.73m2)、和15.6±7.3 ml/(min·1.73m2)。计算体质量指数时根据人体成分分析中的细胞外水分/体水分的比例(ECW/TBW)≥0.4[5],排除体液过多患者(n=28)。CKD 4～5期患者的常规实验室检查表现出明显的终末期肾病人群特征：贫血、血脂异常(胆固醇降低并三酰甘油升高)和钙磷代谢异常(低钙高磷)。随着肾功能恶化，促红素/铁剂使用比例逐渐增加。原发肾脏疾病最常见病因是慢性肾小球肾炎。随着eGFR的下降，患者血浆GDF15浓度和尿蛋白/肌酐比值逐渐增加，平均血红蛋白、血清白蛋白、全身蛋白质和全身PA逐渐减少(表1)。

表1 慢性肾脏病患者一般临床信息 (n=231)

影响血浆GDF15水平的临床因素GDF15与肾功能存在显著相关性。随着GDF15增加，全身PA、血红蛋白、血清白蛋白水平和eGFR随之显著下降(表2)。

表2 影响GDF15的临床因素

GDF15与营养不良的相关性使用Kyle标准定义营养不良。按照GDF15浓度的四分位数间距分组，第4组营养不良的发生率显著高于第1组(图1)。单因素 Logistic 回归分析显示，与GDF15低浓度组相比，高浓度GDF15和营养不良风险显著相关(OR=11.91，95%CI：4.5～31.52，P<0.001)。经多因素校正后，GDF15浓度高者发生营养不良的风险为低浓度组的15.32倍(表3)。

图1 生长分化因子15(GDF15)不同浓度下营养不良患者的比例

表3 GDF15水平与营养不良的相关性(Logistic 回归分析)

讨 论

此研究结果首先证实了CKD患者中，血浆GDF15水平随着肾功能下降而逐渐增加。其浓度越高，营养不良风险越高。随着GDF15浓度的增高，营养不良人群比例逐渐上升。多因素校正GDF15浓度最高组发生营养不良风险仍显著增加。

GDF15是转化生长因子超家族一名成员，也称为巨噬细胞抑制因子-1、前列腺癌分化因子、非甾体抗炎药物激活蛋白-1和胎盘转化生长因子β(TGF-β)。生理状态下其浓度较低，仅在胎盘和前列腺组织中高表达。当机体出现炎症、缺血缺氧、器官损害时，巨噬细胞、心肌细胞、脂肪细胞及内皮细胞等释放GDF15，导致其表达水平增高，在血液循环中作为内分泌因子发挥作用[6]。我们也观察到GDF15与肾功能呈明显的负相关。很多研究也对此有报道。Nair等[7]的研究发现，GDF15水平每增加一倍，两组队列人群发展为终末期肾病的风险分别增加72%和65%。这可能是由于GDF15清除减少或生成增加所致。然而，循环中GDF15的分子量仅25 kD[8]，易通过肾小球，提示主要是由于生成增加所致。

在既往很多研究中，已有很多数据证实了GDF15和营养状态的相关性。Johnen等[9]首次报道，GDF15过表达的肿瘤小鼠体重、脂肪和瘦肉组织明显减少，这一过程可通过注射GDF15抗体而逆转。与此相似地，对高脂饮食诱导肥胖的小鼠给予GDF15治疗后，脂肪质量下降，同时表现出能量消耗增加[10]。Kleinert等[11]对进行减肥手术的47例肥胖患者分析发现，体重减轻程度与术后2.5～4年的GDF15值呈正相关。这与我们结果基本一致。关于CKD患者GDF15增高，营养不良风险增加的机制目前并不十分明确。主要是由于GDF15可特异性结合位于脑极后区以及孤束核的胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)家族受体α样蛋白(GFRAL)，形成GDF15-GFRAL轴，进一步激活酪氨酸激酶受体Ret,级联激活细胞内信号，引发厌食反应。这一过程有整合应激、线粒体应激的参与[12-13]。

本研究结果显示,GDF15和炎症指标高敏C反应蛋白显著正相关，提示微炎症状态可能介导GDF15与营养不良的过程。GDF15也可通过调节脂代谢改变炎症损害耐受性。Luan等[14]的结果显示,构建脓毒血症小鼠模型前注射GDF15抗体，其心搏量和心排出量明显下降，血浆三酰甘油水平降低，提示GDF15可以通过调节三酰甘油代谢增加炎症损伤的耐受性。临床研究得出类似结论。Hong等[15]对1 000多例肾功能良好的2型糖尿病患者分析发现，贫血与慢性炎症有关，导致 GDF15水平升高。

血清白蛋白、前白蛋白用于评估营养不良在临床中得到广泛应用。我们的结果显示随着病程进展，前白蛋白有增加趋势，可能由于肾脏疾病患者白蛋白消耗增加，肝脏代偿性合成增加。生物电阻抗分析法是近年来用于评估人体成分的首选方法。其中全身PA是衍生出来评估营养的有效指标。它可直接反映人体细胞结构和功能情况。Rimsevicius等[16]对99例维持性血液透析患者进行分析，使用主观全面评估量表定义营养不良，结果显示PA是营养不良有效预测因子。然而对阿联酋血液透析患者的研究则发现,PA用于诊断营养不良有较高敏感度，但特异度较低[17]。这可能是由于种族差异，并且对于血液透析患者来说，有效识别营养不良是改善不良预后的关键，使用PA早期筛查与诊断有助于尽早干预治疗。Viertel等[18]将社区医院住院患者PA<第5百分位数定义低PA，结果显示其预测营养相关的死亡敏感度可达到86.7%。在本研究中，我们根据Kyle标准，定义低PA和营养不良，发现随着eGFR的下降，营养不良人群比例逐渐上升，并且GDF15水平高的患者发生营养不良风险明显增加。

本研究存在一定的局限性。首先，这是一项横断面研究，不能得出因果结论。其次，本研究缺乏健康对照组，不能比较循环GDF15水平在健康人群和CKD患者中差异。同时我们未采用综合性量表评估营养不良，关于CKD患者低PA和营养不良的定义目前无统一标准，本研究使用Kyle标准。

综上所述，在CKD患者中，血浆GDF15水平可作为营养不良的有效独立预测因子，未来可作为治疗营养不良的手段，然而具体的因果关系还需要队列研究来进一步探讨。