头孢呋辛致药物性肝损伤的自动监测与预测模型的建立及验证

惠磊 李樱宁 罗晶晶 吴新安

药物性肝损伤(drug-induced liver injury，DILI)是指由药物或其代谢产物引起的肝脏损伤[1-2]。DILI是批准药物退市的最常见原因，据报道，迄今已鉴定出1 000多种药物存在肝毒性，其中抗菌药物是引起肝损害的最常见的药物之一[3]。头孢呋辛是临床广泛使用的广谱、耐酶的第二代头孢菌素类抗生素，对革兰阳性菌、革兰阴性菌均有强大的抗菌活性[4]。已有文献记载头孢呋辛可引起肝功能异常[5]，但目前国内外尚未形成有效而一致的预测模型用于评估DILI的风险，给临床降低药源性损伤和提高医疗质量带来一定的不利影响。列线图是一种建立在多因素回归的基础上，由刻度不一的线段组成的，用于预测风险事件的图形模型，近年逐渐受到国内外临床的广泛使用[6-7]。基于此，本研究拟借助“医疗机构ADE主动监测与智能评估警示系统”[8](以下简称自动监测系统)，对使用头孢呋辛的患者进行自动监测，分析DILI发生率及其危险因素，并建立相关列线图预测模型，以期为临床合理使用头孢呋辛提供参考。

资料与方法

一、研究对象

借助自动监测系统回顾性监测合肥京东方医院2019年10月至2020年10使用注射用头孢呋辛钠(商品名：明可欣；国药准字：H20160013；产品批号：601420;规格：0.75g；产地：Esseti Farmaceutici S.r.l)治疗的患者。

二、系统事件配置器的参数设置

基于自动监测系统的“肝功能”模块对头孢呋辛致DILI进行以下两个方面研究：①分析筛查病例中的阳性报警率；②基于文本分类技术模块对数据进行整理后计算DILI的发生率并对相关危险因素进行分析。

(一)纳入标准 ①年龄≥18岁；②符合头注射用头孢呋辛钠说明书适应证：如脑膜炎、败血症、淋病和腹腔、盆腔、呼吸道、尿路、胆道、皮肤软组织、骨关节等部位感染以及手术期感染预防；③至少连续使用头孢呋辛钠注射液3 d；④性别、年龄、体质量指数(body mass index，BMI)、是否吸烟、是否酗酒、感染部位、合并症、用药情况等临床资料完整(吸烟：连续吸烟或累计时间超过半年；酗酒：连续日饮酒至少100 g超过半年，包括戒烟戒酒不满半年)。

(二)排除标准 ①头孢呋辛用药前后未进行肝功能检查；②3 d内中断或更换头孢呋辛；③近1个月内使用过头孢呋辛或其他明确有肝毒性的药物；④合并精神疾病或其他严重器质性病变；⑤合并恶性肿瘤；⑥妊娠期及哺乳期妇女。

(三)报警规则 肝功能异常：丙氨酸氨基转移酶(alanine aminotransferase,ALT)>40 U/L或天冬氨酸氨基转移酶(aspartate aminotransferase,AST)>40 U/L或总胆红素(total bilirubin,TBil)>17.1 μmol/L或碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)>130 U/L。

三、数据分析

由两名药师分别对监测报警结果进行人工评价，将关联性性评价中“可能”“很可能”“肯定”的病例作为疑似阳性病例，并参照参照国际医学组织理事会制定的DILI相关标准[9]：对于使用头孢呋辛前肝功能正常者，将满足以下任意一项判定为DILI：①≥5倍的ALT的正常值上限(upper limits of normal，ULN)；②≥2倍ALP的ULN；③≥3倍ALT的ULN并伴有≥2倍ALP的ULN。对于肝功能不全患者(入院时肝功能指标已超过ULN)，采用R值，R=ALT活性/ALP活性(ALT活性=ALT实测值/ALT的ULN，ALP活性=ALP实测值/ALP的ULN)。DILI判读：①R≤2为胆汁淤积型；②2

四、统计学分析

结 果

一、系统自动监测结果及DILI发生率

共纳入271例患者，阳性报警83例，报警率30.6%(83/271)，发生DILI 41例，发生率为15.1%(41/271)。并采用整群随机分组法将患者分为训练集(n=203)和验证集(n=68)。

二、头孢呋辛致DILI的单因素分析

经统计，训练集中有29例患者发生DILI，174例未发生，基于此将训练集分为DILI组(n=29)和非DILI组(n=174)。单因素结果显示，DILI组中年龄≥60、BMI≥28 kg/m2、酗酒、HBV携带、低蛋白血症和用药剂量>2.25 g/d的患者数量显著高于非DILI组(P<0.05)。见表1。

表1 头孢呋辛致DILI的单因素分析

三、头孢呋辛致DILI的多因素Logistic回归分析

以DILI发生情况为因变量(发生=1，未发生=0)，以DILI组和非DILI组单因素分析中有统计学意义的项目(年龄、BMI、酗酒、HBV携带、低蛋白血症和用药剂量)为自变量，进行二分类Logistic回归分析，结果显示：HBV携带项P>0.05，故予以剔除，最后纳入年龄≥60岁、BMI≥28 kg/m2、酗酒、低蛋白血症和用药剂量>2.25 g/d是头孢呋辛致DILI的独立危险因素(P<0.05)。见表2。

表2 头孢呋辛致DILI的多因素Logistic回归分析

四、预测头孢呋辛致DILI的列线图风险模型的建立

基于筛选出的危险因素建立预测头孢呋辛致DILI的列线图模型，见图1。对列线图模型进行内外部验证，结果显示：训练集和验证集的C-index分别为0.774和0.758，校正曲线均趋近于标准曲线，见图2，表明此模型具有良好的预测准确性；训练集和验证集ROC曲线的AUC分别为0.785(95%CI：0.735～0.834)和0.765(95%CI：0.707～0.779)，见图3，表明此模型具有良好的区分度。

图1 预测头孢呋辛致DILI的列线图模型

图2 列线图模型的校正曲线

图3 列线图模型的ROC曲线

讨 论

自动监测系统借助计算机辅助技术，在药物不良反应的监测中高效精准，极大降低了人工成本，单个模块用时不足10 min即可完成对阳性病例的初筛。临床药师还可根据不良反应的临床特征调整相应的参数配置，实现对某一模块的重点监测[10]。本次研究针对头孢呋辛致DILI的监测结果为阳性报警率30.6%，DILI发生率为15.1%，栗啸阳等[11]报道13 458例头孢菌素类药物致肝功能异常的发生率约为10.41%，与本文结果相近，提示与头孢类药物相关的DILI应引起临床重视。

本研究结合训练集患者的临床资料筛选出年龄≥60岁、BMI≥28 kg/m2、酗酒、低蛋白血症和用药剂量>2.25 g/d是头孢呋辛致DILI的独立危险因素。杨雯等[12]也报道年龄与DILI的发生风险呈正相关。究其原因，可能是老年人随着年龄的增加，肝脏发生退行性萎缩，过氧体数量和细胞数量减少、肝脏质量、血流量和细胞色素P450活性均有所下降，导致肝脏对药物的代谢能力和解毒能力减弱。同时，老年患者常合并多种慢性疾病，长期服用多种药物，肝脏负担较重，故更易发生DILI。BMI≥28 kg/m2的肥胖患者平日摄食量较大，会加重肝脏过滤清洁食物中的有害物质的负担。另外，肥胖患者由于脂肪较多，造成周围组织对胰岛素的感受性下降，葡萄糖无法被充分利用，可与脂肪酸合成大量的甘油三酯堆积在肝细胞内，影响药物代谢，导致肝毒素易发生蓄积从而产生肝损害[13]。酒精经胃肠道吸收会随门静脉进入肝脏，依靠肝脏活跃的乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶氧化为乙酸，再进入三羧酸循环而被代谢。长期大量饮酒会超出肝脏对酒精的解毒负荷，可导致肝细胞和肝脏毛细血管损伤。迟旭等[14]研究显示酗酒是DILI的危险因素，支持了本文结果。张延霞等[15]报道HBV携带是DILI发生的危险因子，本文单因素结果也显示DILI组中HBV携带的患者数量显著高于非DILI组。可能是由于HBV携带者的肝细胞被感染后表面会出现特异性抗原物质，致使肝细胞成为免疫细胞攻击和破坏的目标。但多因素分析中HBV携带项被剔除，可能与变量之间存在交互作用有关。杨学敏等[16]报道营养不良是DILI的危险因素，本文也显示低蛋白血症与DILI显著相关。分析原因，可能是由于低白蛋白水平状态下机体能量不足，肝脏需大量代谢脂肪以提供能量，加重肝脏负担。此外，白蛋白减少可能会引起肝细胞及其线粒体肿胀变性，改变核膜及核仁外周染色体，造成核裂解、细胞凋亡，从而在代谢药物时更易发生DILI[17]。任秀华等[18]报道有26.17%的头孢呋辛不良反应是超药品说明书中推荐剂量用药所致，本次研究使用的明可欣推荐剂量为0.75 g/次，3次/d，结果显示>2.25 g/d的高剂量用药患者发生DILI的风险更大，提示临床使用头孢呋辛应严格遵守抗菌药物使用原则，尽可能避免超推荐剂量用药。

本研究通过整合筛选出的5项危险因素构建了预测头孢呋辛致DILI的列线图模型，可视化图形相较于欧鹏程等[19]针对DILI建立的数字模型显得更加直观连续，同时省去了繁杂的代数计算，临床实用性更高。此外，本研究为避免模型过度拟合，提前将入选患者分为训练集和验证集，分别对模型进行内外部验证，其中验证集不参与建模。而在对模型准确性和辨识度的具体验证过程中，不同于既往报道中较为单一的验证方式[20-21]，本研究同时采用C-index、ROC曲线和校正曲线三种方式对模型进行系统化评价，结果显示列线图模型无论在内部验证还是外部验证均具有良好的准确性和区分度。使用人员可根据患者各因素的取值水平直接对头孢呋辛致DILI的风险进行个体化预测，以此筛查高风险患者，加强危险因素控制，有助于制订更合理的用药方案。

综上所述，年龄≥60岁、BMI≥28 kg/m2、酗酒、低蛋白血症和用药剂量>2.25 g/d是头孢呋辛致DILI的独立危险因素。基于危险因素构建的预测头孢呋辛致DILI的列线图模型具有良好的准确性和区分度，临床价值较高。本研究的不足之处在于：作为一项回顾性研究，数据获取本身存在一定的局限性；纳入样本量有限，且又均来源于单中心，研究代表性不够；同时，本次研究设计时在变量选择上也存在一定的选择性偏倚，由于实践限制未能纳入如饮食作息习惯、中药及保健品的使用等重要变量，故模型仍需多中心、更大样本、更多变量的研究予以进一步完善。