基于K-core 算法回顾性分析真实世界中多黏菌素B对肾功能的影响

吕燕妮，胡锦芳，胥甜甜，宋小玲，付龙生，欧阳爱军南昌大学第一附属医院，江西 南昌 330006

多黏菌素是从多黏芽孢杆菌培养液中获得的多肽类抗生素，多黏菌素B（polymyxin B）最早于1947 年在多黏芽孢杆菌的二次代谢产物中提取得到，并于1959 年开始应用于临床［1］，但是由于其肾毒性大被其他更安全的抗菌药物取代［2］。近年来，随着多重耐药和广泛耐药革兰阴性杆菌感染发生率的不断上升，多黏菌素重新应用于临床，是治疗多重耐药和广泛耐药革兰阴性杆菌（肠杆菌科细菌、铜绿假单胞菌和鲍曼不动杆菌）感染的重要选择药物［2］。然而多粘菌素B 的肾毒性仍是限制此类药物临床应用的主要因素，在接受多黏菌素静脉给药的患者中，出现肾毒性的比例高达60%［3-4］。我们调取使用多粘菌素B 治疗的324例病历，通过纳排标准，纳入165例，以分析多粘菌素B 给药剂量用药疗程和出现肾毒性之间的关联。

1 资料与方法

1.1 数据来源

数据来源于南昌大学第一附属医院HIS（Hospital Information System）电子病历系统，为2020 年1 月至2020 年12 月使用过多粘菌素B 治疗的324例病历。数据结构包括住院诊断、住院医嘱病程记录、用药医嘱表。纳入标准为医嘱中使用过多黏菌素B的病例。排除标准为：（1）仅使用过一次多黏菌素B 的病例；（2）使用多黏菌素B 小于3 d；（3）用药及停药时肌酐及尿素检验信息缺失。通过纳排标准，最终纳入165例病历，收集患者多黏菌素B 用法用量、用药疗程，肌酐（正常范围：57～97 μmol/L）和尿素（正常范围：3.1～8.0 μmol/L）数值，评估多黏菌素B 用法用量、用药疗程与肌酐及尿素间的权重关联。根据美国肾脏病基金会急性肾损伤标准：（1）48 h 内，血肌酐增加值≥26.5 μmol/L；（2）7 d内，血清肌酐水平增高至基线值的1.5 倍及以上；（3）每小时尿量<0.5 mL/kg 并且持续超过6 h。符合上述3 条中的任一条即可诊断。

1.2 复杂网络分析

在Gephi 中开展复杂网络分析，以多黏菌素B使用天数作为源靶点（Source），以多黏菌素B 用法用量为作用靶点（Target），源靶点和作用靶点均为节点，以患者用药前和使用天数之后复查的肌酐或尿素分别做连接源靶点和作用靶点的连接边（edge）。导入边和节点文件，选择无向网络，并采取Fruchterman Reingold 布局格式，分别计算网络的平均度、网络直径、图密度、模块化、平均聚类系数、平均路径长度拓扑参数。

1.3 基于权重系数提取子群网络

通过权重系数过滤节点，通过过滤功能，将网络的库-拓扑-K-核心算法或度范围作为过滤值，得到网络中权重较大的子网络群，子网络群代表了多黏菌素B 用法用量与疗程及肌酐或尿素间的关联。通过网络间关系分析，提取出网络中权重较高的子网络，以分析多黏菌素B 给药剂量用药疗程和出现肾毒性之间的关联。

2 结果

2.1 使用多黏菌素B 病例中患者基本信息

共纳入165例，男性112例，女性53例，年龄范围13～91 岁，年龄平均值为58.88 岁，骨科1例，呼吸与危重症医学科42例，急诊科18例，康复科7例，普外科1例，全科医疗科1例，烧伤科5例，神经内科21例，神经外科11例，消化内科9例，心脏大血管外科1例，胸外科1例，血液科7例，重症医学科40例。共查到23 种用法用量，也说明临床医师在使用多黏菌素B 时，对多黏菌素B 用法的理解存在一定偏差，其中用法用量较多的使用人次超过7 次的有6 种，分别为50 WU/次，2次/d；75 WU/次，2 次/d；首次给药100 WU，后改为50 WU/次，2 次/d；50 WU/次，1 次/d；首次给药100 WU/次，后改为75 WU/次，2 次/d；50 WU/次，2 次/d；25 WU/次，2 次/d。

2.2 患者使用多黏菌素B 后肌酐及尿素变化整体分析

165例中，96例肌酐升高（58.18%），达到急性肾损伤标准的是58例（35.15%），其中48 h 内血肌酐增加值≥26.5 μmol/L 54例，7 d 内血清肌酐水平增高至基线值的1.5 倍及以上4例。尿素升高77例（46.67%），急性肾损伤中有20例（12.12%）合并有尿素升高。

2.3 多黏菌素B 用法用量、疗程与肌酐关联

以多黏菌素B 用法为源靶点（Source），以疗程为作用靶点（Target），肌酐值作为连接边（edge），产生66 个节点，156 条边的无向网络图，见图1。使用拓扑模型K-核心进行网络过滤，当滤点设置为4 时，得到核心子网络一个，子网络中药物用法用量有5 种，按照网络度的权重由大到小分别为50 WU/次，2 次/d；75 WU/次，2 次/d；首次给药100 WU，后改为50 WU/次，2 次/d；首次给药100 WU，后改为75 WU/次，2 次/d 和50 WU/次，3 次/d，为对肌酐值波动较大的5 种用法用量，表明为网络中主要节点。其中联合雾化用法对网络影响度不大，用法用量中有联合50 WU/次，1 次/d；50/25 WU，25 WU/ 次；25 WU/ 次，2 次/d 方 法，但是都没有在网络中占有主要节点，提示联合雾化方式对肌酐值影响较小。另外，多黏菌素B 负荷剂量也是常规用法，在所收集病例中，有88.75 WU 单次给药负荷剂量后改为50 WU/次，2 次/d维持剂量和75 WU 单次给药负荷剂量后改为50 WU/次，2 次/d 维持剂量用法，而负荷剂量100 WU 单次给药用法在网络中均为主要节点，提示100 WU 负荷剂量的用法对肌酐值影响较大。

图1 多黏菌素B用法用量、疗程与肌酐关联：A.总关联图；B.权重子网络图

2.4 多黏菌素B 用法用量、疗程与尿素间关联

以多黏菌素B 用法为Target，以疗程为Source，尿素作为weight，使用拓扑模型K-核心进行网络过滤，当滤点设置为4 时，得到核心子网络一个，子网络中药物用法用量有4 种，按照权重由大到小分别为50 WU/ 次，2 次/d；75 WU/ 次，2 次/d；100 WU 单次给药后改为50 WU/次，2 次/d；100 WU 单次给药后改为75 WU/次，2 次/d。与多黏菌素B 和肌酐值间关联一致，联合雾化用法对尿素影响不大，同样负荷剂量100 WU 单次给药用法对尿素影响较大，见图2。

图2 多黏菌素B用法用量、疗程与尿素间关联：A.总关联图；B.权重子网络图

2.5 多黏菌素B 与肌酐、尿素间关联

将多黏菌素B 用法用量与肌酐和尿素间关联进行，产生185 个节点，165 条边的无向网络图。设置度范围为5时进行网络过滤，得到核心子网络6个，子网络中药物用法用量有6 种，分别为50 WU/次，2 次/d；75 WU/次，2 次/d；100 WU 单次给药后改为50 WU/次，2 次/d，以及度权重相近的100 WU单次给药后改为75 WU/次，2 次/d；50 WU/次，2 次/d联合25 WU/次，2 次/d；50 WU/次，3 次/d，提示这6 种多黏菌素B 用法用量与肌酐和尿素间关联较大，见图3。

图3 多黏菌素B与肌酐、尿素间关联：A.总关联图；B.权重子网络图

3 讨论

多黏菌素引起肾毒性的机制较复杂，现在较公认的机制是多黏菌素经肾小球滤过代谢，受体介导的内吞使多黏菌素大量积聚于肾近端小管中［5-6］，从而激活线粒体、内质网、氧化应激和自噬等死亡受体途径，最终引起肾脏细胞凋亡［7-8］。然而针对多黏菌素B 的PK 研究表明［9-10］，肾功能对多黏菌素B的消除半衰期无显著影响，它的消除可能涉及肾脏排泄以外的其他机制，且并不是以肾脏为主进行代谢［11］，并且肾脏对于多黏菌素的反应性随着年龄性增长，如15 岁以下年龄组无毒性反应［12-13］，目前尚无多黏菌素B 与肾损害剂量相关性研究的依据。

Gephi 是开源性的复杂网络分析软件,用于分析各种网络和复杂系统，其可研究数据间多对多的关系。本研究用Gephi 软件来分析165例使用多黏菌素B 与肌酐值和尿素的波动关联，通过提取出网络的核心子网络，确定用法用量和肾功能值间关联问题。K-Core 核心算法［13］是在图中找出符合指定核心度的紧密关联的子图结构，通过去除不重要的顶点或孤立顶点，将符合筛选条件的子图暴露出来分析的方法。本研究结果表明，多黏菌素B 对肌酐有影响的用法用量有5 种，对尿毒氮有影响的用法用量有4 种，同时在对肌酐和尿素均有影响的有4 种用法用量，提取同类的有4 种用法用量，为100 WU 单次给药后改为75 WU/次，2次/d；50 WU/次，2 次/d；100 WU 单次给药后改为50 WU/次，2 次/d；75 WU/次，2 次/d，平均使用疗程11 d 时在网络中对肌酐和尿素产生明显影响。文献推荐的多黏菌素B目标稳态血药质量浓度为2～4 mg/L，高于4 mg/L 急性肾损伤的发生率将明显增加［14］。权威抗生素杂志推荐的重症患者初始治疗时1.25～1.5 mg/kg，2 次/d［15］，按照临床病人60 kg 计算，推荐的临床用于患者多黏菌素B 剂量为90～75 mg，在本研究的165例病例中可以看到，50 WU/次，2 次/d 和75 WU/次，2 次/d 是常规的给药剂量，可能会对肌酐和尿素产生影响。

所有用法用量有16 种，其中联合雾化用法对网络影响度不大，虽然在本研究纳入的病人中有7 种雾化方式，多以联合25 WU/次，1 次/d；50 WU/次，1 次/d；25 WU/次，2 次/d 雾化方式，但是都没有在核心子网络中找到雾化对肌酐和尿素影响的用法用量。指南中对于怀疑/确诊泛耐药的革兰阴性菌HAP/VAP 患者，推荐多黏菌素静脉+雾化结合（弱推荐、极低质量）［16-17］，且没有发现与雾化相关的不良事件［18］。另外，多黏菌素负荷剂量给药也是临床常用的给药剂量方法，使用负荷剂量可以短时间内使血药浓度达标［19］，然而目前多黏菌素B 负荷剂量对肾功能的影响研究也非常少。在本研究中发现，负荷剂量100 WU 首剂，75 WU/次或50 WU/次的维持剂量用法，均是在网络中为主要节点，提示100 WU 负荷剂量的用法对肌酐值影响较大，提示在使用多黏菌素B 负荷剂量100 WU 时，需考虑对患者进行个体化监测以减少急性肾损伤的发生。

多黏菌素在针对多重耐药菌的治疗中发挥着重要作用，全面深入地了解多黏菌素的肾毒性机制及用法用量间的关联，可以促进该药在临床的合理使用。本研究仍有一定的局限性，本研究数据来源属于一项单中心、回顾性研究，其中医师开具药物医嘱可能有一定的偏向性，造成分析结果的偏倚性。多黏菌素B 对于肾功能的损伤可能还包含有多种混杂因素，因为网络中只能纳入source 和target 的两种分析，其他如患者年龄、基础疾病、联合用药、感染因素、侵入性操作等许多因素都尚未纳入分析。

综上，多黏菌素B 使用100 WU 单次给药后改为75 WU/次，2 次/d；50 WU/次，2 次/d；100 WU单次给药后改为50 WU/次，2 次/d；75 WU/次，2次/d 对肾功能中肌酐和尿素有较大影响，使用100 WU 负荷剂量对多黏菌素B 的肾毒性有影响，联合应用雾化方式影响较小，在临床实际应用时需注意多黏菌素B 的用法用量，以评估可能出现的肾脏毒性损伤。