引用本文： 劉丹, 劉紀寧, 朱倫剛, 黃彬. 多發傷早期急性腎損傷新型生物標志物的變化及預測效能研究. 華西醫學, 2021, 36(11): 1528-1532. doi: 10.7507/1002-0179.202110062 復制
急性腎損傷（acute kidney injury，AKI）是臨床常見的急癥，是由各種原因引起的腎功能在短時間內突然下降而出現的臨床綜合征，臨床表現為腎小球濾過率下降，水電解質和酸堿平衡紊亂，代謝廢物（如肌酐、尿素氮）在體內潴留等。隨著交通業和建筑業的不斷發展，多發傷的發生率呈逐年上升趨勢，根據世界衛生組織統計，2018 年全球死于車禍外傷的人數約 135 萬[1]。目前對于多發傷后并發 AKI 的相關報道相對較少，而對 AKI 的診斷，業界多根據 2012 年國際改善全球腎臟病預后組織（Kidney Disease: Improving Global Outcomes，KDIGO）發布的《KDIGO 急性腎損傷臨床實踐指南》使用血清肌酐和尿量進行診斷和分級[2]。近年，國內外探索和發現了 30 多種新型生物標志物用于識別 AKI 早期階段，血清和尿液中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白（neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL）是目前備受關注且具有臨床應用前景的 AKI 新型生物標志物，可早期預測腎損傷[3-4]。金屬蛋白酶組織抑制劑-2（tissue inhibitor of metalloproteinases-2，TIMP-2）和胰島素樣生長因子結合蛋白 7（insulin-like growth factor-binding protein 7，IGFBP-7）屬于 G1 細胞周期阻滯因子，反映腎臟損傷前的一種急性腎臟應激狀態，美國食品藥品監督管理局已于 2012 年批準 TIMP-2 聯合 IGFBP-7 進行 AKI 的預測，但臨床應用缺乏經驗，兩者是否在多發傷患者繼發 AKI 早期出現相應變化，目前報道較少。故本研究檢測多發傷患者血清 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 水平，探討其對于早期診斷多發傷患者繼發 AKI 的價值。
1 資料與方法
1.1 研究對象
前瞻性收集 2020 年 2 月－2021 年 7 月我院急診重癥監護病房（emergency intensive care unit，EICU）收治的多發傷患者。納入標準：① 具有明確的創傷史，符合多發傷診斷標準[5]；② 年齡>14 歲。排除標準：① 入 EICU 前合并有腎臟疾病，如腎臟終末期疾病、慢性腎臟病，其他原因所致的間質性腎炎、腎小球腎炎等；② 入組前使用腎毒性藥物；③ 合并風濕免疫性疾病及惡性腫瘤；④ 48 h 內放棄治療；⑤ 累及泌尿系統外傷。所有患者受傷后均第一時間至我院就診，根據患者受傷后 72 h 是否出現 AKI 分為 AKI 組和非 AKI 組。
1.2 治療方法
患者就診后立即行快速傷情評估，包括簡單迅速病史詢問、重點體格檢查，監測生命體征，生命體征不穩定者積極抗休克治療，聯系多科室醫生會診，遵循傷害控制原則進行救治，根據傷情進行診斷性腹腔穿刺、X 線片、床旁超聲、骨盆外固定、留置導尿、胸腔閉式引流、骨牽引、石膏外固定、止血包扎等。
1.3 觀察指標
前瞻性收集患者一般臨床資料（包括年齡、性別），入 EICU 后常規生化檢測，及不同時間點（入院時及傷后 12、24、48 h）血清 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 水平。治療過程中動態監測血肌酐、尿量，統計兩組患者急性生理與慢性健康Ⅱ（Acute Pathophysiology and Chronic Health Evaluation Ⅱ，APACHEⅡ）評分、EICU 住院時間、腎臟替代治療情況及 28 d 病死率。
1.4 統計學方法
采用 SPSS 17.0 軟件進行統計分析。采用 Shapiro-Wilk 法進行正態性檢驗。計量資料以均數±標準差表示，一般計量資料組間比較采用 t 檢驗（方差齊時）或 t’ 檢驗（方差不齊時），NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 組間及不同時間的比較采用重復測量方差分析，并采用 LSD 法進行兩兩比較。計數資料采用例數和/或百分比表示，組間比較采用 χ2 檢驗或 Fisher 確切概率法。根據血清 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 各時間段水平表達程度，選取傷后 12 h 繪制受試者工作特征曲線，以曲線下面積（area under curve，AUC）評估血清 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 對多發傷患者繼發 AKI 的預測價值。檢驗水準設定為雙側 α=0.05。
2 結果
2.1 一般資料比較
最終納入 51 例患者，其中 AKI 組 20 例，非 AKI 組 31 例。兩組患者致傷因素均為道路交通傷或高處墜落傷；受傷部位均以頭部傷、胸部傷、四肢傷最多見，其余依次為骨盆骨折、腹部傷、脊柱傷和肌肉擠壓傷。兩組性別、傷后至入院時間、致傷因素、受傷部位、入院時血肌酐比較，差異無統計學意義（P>0.05）；AKI 組入院時年齡、白細胞計數、APACHEⅡ評分和乳酸均高于非 AKI 組，差異有統計學意義（P<0.05）。見表1。
表1
兩組患者的一般資料比較
2.2 兩組患者不同時間點血清 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 比較
AKI 組血清 NGAL、IGFBP-7 各時間點水平均高于非 AKI 組，差異均有統計學意義（P<0.05）。入院時 TIMP-2 組間差異無統計學意義（P>0.05），傷后 12、24、48 h AKI 組 TIMP-2 均高于非 AKI 組，差異有統計學意義（P<0.05）。AKI 組 NGAL、TIMP-2 傷后 12、24、48 h 表達水平均高于入院時，IGFBP-7 傷后 24、48 h 表達水平高于入院時，差異有統計學意義（P<0.05）。非 AKI 組血清 NGAL、TIMP-2 和 IGFBP-7 水平在不同時間點之間的差異均無統計學意義（P>0.05）。見表2。
表2
兩組血清 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 各個時間點比較（
，ng/mL）
2.3 傷后 12 h 血清 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 對多發傷繼發 AKI 的預測價值
傷后 12 h，血清 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 預測多發傷患者繼發 AKI 的 AUC 及 95% 置信區間分別為 0.98（0.96，1.00）、0.92（0.83，1.00）、0.87（0.78，0.97），最佳截斷值分別為 306.225、20.965 和 86.385 ng/mL，各指標 AUC 均有統計學意義（P<0.001）。見圖1。
圖1
傷后 12 h 血清 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 對多發傷繼發 AKI 早期預測價值的受試者工作特征曲線
2.4 兩組患者 EICU 住院時間、腎臟替代治療及 28 d 病死率比較
AKI 組 EICU 住院時間長于非 AKI 組，腎臟替代治療發生率及 28 d 病死率高于非 AKI 組，差異均有統計學意義（P<0.05）。見表3。
表3
兩組患者腎替代治療、病死率及住院時間比較
3 討論
隨著經濟、現代交通業和建筑業的發展，伴隨顱腦創傷、胸腹部損傷和四肢骨折等多發傷的發生率逐年增加。多發傷常引起患者大量失血，進而導致心排出量減少，有效血容量明顯不足，腎臟血液灌注壓力不足，難以維持正常腎小球濾過率，導致全身炎癥反應綜合征，機體創傷后所產生的肌紅蛋白、血紅蛋白亦可堵塞腎小管，進一步加重腎臟的損傷[6-7]。AKI 為創傷后常見并發癥，可嚴重影響患者的生存及預后[8]。創傷后 AKI 的發生率為 9.8%～31%，病死率為 13%～78%[9]，是造成傷員死亡的重要原因。AKI 常導致內環境紊亂、酸堿失衡與全身代謝異常等，可出現高鉀、低鈣、低鈉、低氯血癥及酸中毒，或并發其他臟器損傷，增加死亡風險。本研究中 AKI 組病死率達 25%，且 EICU 住院時間長于非 AKI 組，與目前報道相符。傳統指標血肌酐難于較早期發現腎損害，因為肌酐在血液中的積聚需一定時間，其變化滯后于腎功能的實際變化[10]。因此，尋找 AKI 早期生物標志物對識別創傷后高危患者具有重要意義。近年來人們通過基因和蛋白組學技術發現了一系列 AKI 早期生物標志物，包括 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7、腎損傷分子-1、白細胞介素-18 等[11]。與血清肌酐值反映腎臟整體功能不同，這些生物標志物主要反映了 AKI 某一個特定階段的腎臟損傷情況。
NGAL 是脂質運載蛋白家族的新成員，是從中性粒細胞中分離的一種與明膠酶共價結合的高分子蛋白，相對分子質量為 25×103，其由 Kjeldsen 等[12]發現。在生理狀態時，NGAL 除了主要在人體中性粒細胞中表達外，還在肝膽管細胞、胃壁細胞以及腎臟等也有較低的表達。研究顯示，機體在承受急性缺血/再灌注引起的腎臟損傷后 3 h 后就能測到 NGAL 的表達升高[13]。NGAL 較其他指標升高更早，這一特點提示血清中 NGAL 水平的升高與否可能對 AKI 的發生具有早期診斷價值。研究報道，血清 NGAL 可用于膿毒性休克合并 AKI 的早期診斷，且升高程度可提示病情嚴重性及死亡風險[14-17]。本研究結果表明，AKI 組 NGAL 水平在入院時即明顯較非 AKI 組升高，且 12 h 升高明顯，12、24、48 h 均明顯高于非 AKI 組，提示血清 NGAL 對多發傷患者發生 AKI 可能具有一定的早期預測價值。
TIMP-2 和 IGFBP-7 反映腎臟損傷前的一種急性腎臟應激狀態。TIMP-2 是基質金屬蛋白酶家族的重要成員，廣泛分布在體液和組織中，主要由結締組織和巨噬細胞產生，是細胞外基質代謝的重要酶系[18]。IGFBP-7 是胰島素樣生長因子結合蛋白超家族成員，主要由血管平滑肌細胞、內皮細胞和上皮細胞產生[19]。目前研究報道，TIMP-2、IGFBP-7 表達與 AKI 缺血再灌注損傷、炎癥、凋亡、氧化應激相關[20-21]，另外，TIMP-2、IGFBP-7 是 G 期細胞周期阻滯標志物，作為細胞周期阻滯的誘導劑，可反映導致 AKI 損傷前細胞狀態[22-23]，TIMP-2 與 IGFBP-7 也許可作為 AKI 早期診斷的潛在標志物。
Kashani 等[24]通過比較與 AKI 相關的 340 種標志物后發現，尿液中 TIMP-2 與 IGFBP-7 的含量對 AKI 的診斷價值要優于其他指標。血清 TIMP-2、IGFBP-7 在多發傷繼發 AKI 患者血清中變化的表達如何，與目前研究報道的 NGAL 表達有無更好優勢，目前相關報道較少。本研究結果顯示，AKI 組血清 NGAL、IGFBP-7 水平均各時間點均高于非 AKI 組，差異有統計學意義（P<0.05），而入院時血清 TIMP-2 水平在兩組間差異無統計學意義（P>0.05）。進一步對傷后 12 h 時血清 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 對多發傷患者發生 AKI 的預測價值進行評估，受試者工作特征曲線結果顯示，傷后 12 h 血清 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 均具有較高的預測價值，其 AUC 及 95% 置信區間分別為 0.98（0.96，1.00）、0.92（0.83，1.00）、0.87（0.78，0.97），均有統計學意義，提示血清 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 均可作為多發傷繼發 AKI 的早期預測指標，但綜合本研究結果可見，連續監測 NGAL 可能優于 TIMP-2、IGFBP-7。
綜上所述，血清 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 可作為早期預測多發傷患者繼發 AKI 的檢測指標，其中 NGAL 的預測價值相對更優。但本研究的樣本量較少，還需要大樣本量研究進一步證實。
急性腎損傷（acute kidney injury，AKI）是臨床常見的急癥，是由各種原因引起的腎功能在短時間內突然下降而出現的臨床綜合征，臨床表現為腎小球濾過率下降，水電解質和酸堿平衡紊亂，代謝廢物（如肌酐、尿素氮）在體內潴留等。隨著交通業和建筑業的不斷發展，多發傷的發生率呈逐年上升趨勢，根據世界衛生組織統計，2018 年全球死于車禍外傷的人數約 135 萬[1]。目前對于多發傷后并發 AKI 的相關報道相對較少，而對 AKI 的診斷，業界多根據 2012 年國際改善全球腎臟病預后組織（Kidney Disease: Improving Global Outcomes，KDIGO）發布的《KDIGO 急性腎損傷臨床實踐指南》使用血清肌酐和尿量進行診斷和分級[2]。近年，國內外探索和發現了 30 多種新型生物標志物用于識別 AKI 早期階段，血清和尿液中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白（neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL）是目前備受關注且具有臨床應用前景的 AKI 新型生物標志物，可早期預測腎損傷[3-4]。金屬蛋白酶組織抑制劑-2（tissue inhibitor of metalloproteinases-2，TIMP-2）和胰島素樣生長因子結合蛋白 7（insulin-like growth factor-binding protein 7，IGFBP-7）屬于 G1 細胞周期阻滯因子，反映腎臟損傷前的一種急性腎臟應激狀態，美國食品藥品監督管理局已于 2012 年批準 TIMP-2 聯合 IGFBP-7 進行 AKI 的預測，但臨床應用缺乏經驗，兩者是否在多發傷患者繼發 AKI 早期出現相應變化，目前報道較少。故本研究檢測多發傷患者血清 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 水平，探討其對于早期診斷多發傷患者繼發 AKI 的價值。
1 資料與方法
1.1 研究對象
前瞻性收集 2020 年 2 月－2021 年 7 月我院急診重癥監護病房（emergency intensive care unit，EICU）收治的多發傷患者。納入標準：① 具有明確的創傷史，符合多發傷診斷標準[5]；② 年齡>14 歲。排除標準：① 入 EICU 前合并有腎臟疾病，如腎臟終末期疾病、慢性腎臟病，其他原因所致的間質性腎炎、腎小球腎炎等；② 入組前使用腎毒性藥物；③ 合并風濕免疫性疾病及惡性腫瘤；④ 48 h 內放棄治療；⑤ 累及泌尿系統外傷。所有患者受傷后均第一時間至我院就診，根據患者受傷后 72 h 是否出現 AKI 分為 AKI 組和非 AKI 組。
1.2 治療方法
患者就診后立即行快速傷情評估，包括簡單迅速病史詢問、重點體格檢查，監測生命體征，生命體征不穩定者積極抗休克治療，聯系多科室醫生會診，遵循傷害控制原則進行救治，根據傷情進行診斷性腹腔穿刺、X 線片、床旁超聲、骨盆外固定、留置導尿、胸腔閉式引流、骨牽引、石膏外固定、止血包扎等。
1.3 觀察指標
前瞻性收集患者一般臨床資料（包括年齡、性別），入 EICU 后常規生化檢測，及不同時間點（入院時及傷后 12、24、48 h）血清 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 水平。治療過程中動態監測血肌酐、尿量，統計兩組患者急性生理與慢性健康Ⅱ（Acute Pathophysiology and Chronic Health Evaluation Ⅱ，APACHEⅡ）評分、EICU 住院時間、腎臟替代治療情況及 28 d 病死率。
1.4 統計學方法
采用 SPSS 17.0 軟件進行統計分析。采用 Shapiro-Wilk 法進行正態性檢驗。計量資料以均數±標準差表示，一般計量資料組間比較采用 t 檢驗（方差齊時）或 t’ 檢驗（方差不齊時），NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 組間及不同時間的比較采用重復測量方差分析，并采用 LSD 法進行兩兩比較。計數資料采用例數和/或百分比表示，組間比較采用 χ2 檢驗或 Fisher 確切概率法。根據血清 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 各時間段水平表達程度，選取傷后 12 h 繪制受試者工作特征曲線，以曲線下面積（area under curve，AUC）評估血清 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 對多發傷患者繼發 AKI 的預測價值。檢驗水準設定為雙側 α=0.05。
2 結果
2.1 一般資料比較
最終納入 51 例患者，其中 AKI 組 20 例，非 AKI 組 31 例。兩組患者致傷因素均為道路交通傷或高處墜落傷；受傷部位均以頭部傷、胸部傷、四肢傷最多見，其余依次為骨盆骨折、腹部傷、脊柱傷和肌肉擠壓傷。兩組性別、傷后至入院時間、致傷因素、受傷部位、入院時血肌酐比較，差異無統計學意義（P>0.05）；AKI 組入院時年齡、白細胞計數、APACHEⅡ評分和乳酸均高于非 AKI 組，差異有統計學意義（P<0.05）。見表1。
表1
兩組患者的一般資料比較
2.2 兩組患者不同時間點血清 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 比較
AKI 組血清 NGAL、IGFBP-7 各時間點水平均高于非 AKI 組，差異均有統計學意義（P<0.05）。入院時 TIMP-2 組間差異無統計學意義（P>0.05），傷后 12、24、48 h AKI 組 TIMP-2 均高于非 AKI 組，差異有統計學意義（P<0.05）。AKI 組 NGAL、TIMP-2 傷后 12、24、48 h 表達水平均高于入院時，IGFBP-7 傷后 24、48 h 表達水平高于入院時，差異有統計學意義（P<0.05）。非 AKI 組血清 NGAL、TIMP-2 和 IGFBP-7 水平在不同時間點之間的差異均無統計學意義（P>0.05）。見表2。
表2
兩組血清 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 各個時間點比較（，ng/mL）
2.3 傷后 12 h 血清 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 對多發傷繼發 AKI 的預測價值
傷后 12 h，血清 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 預測多發傷患者繼發 AKI 的 AUC 及 95% 置信區間分別為 0.98（0.96，1.00）、0.92（0.83，1.00）、0.87（0.78，0.97），最佳截斷值分別為 306.225、20.965 和 86.385 ng/mL，各指標 AUC 均有統計學意義（P<0.001）。見圖1。
圖1
傷后 12 h 血清 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 對多發傷繼發 AKI 早期預測價值的受試者工作特征曲線
2.4 兩組患者 EICU 住院時間、腎臟替代治療及 28 d 病死率比較
AKI 組 EICU 住院時間長于非 AKI 組，腎臟替代治療發生率及 28 d 病死率高于非 AKI 組，差異均有統計學意義（P<0.05）。見表3。
表3
兩組患者腎替代治療、病死率及住院時間比較
3 討論
隨著經濟、現代交通業和建筑業的發展，伴隨顱腦創傷、胸腹部損傷和四肢骨折等多發傷的發生率逐年增加。多發傷常引起患者大量失血，進而導致心排出量減少，有效血容量明顯不足，腎臟血液灌注壓力不足，難以維持正常腎小球濾過率，導致全身炎癥反應綜合征，機體創傷后所產生的肌紅蛋白、血紅蛋白亦可堵塞腎小管，進一步加重腎臟的損傷[6-7]。AKI 為創傷后常見并發癥，可嚴重影響患者的生存及預后[8]。創傷后 AKI 的發生率為 9.8%～31%，病死率為 13%～78%[9]，是造成傷員死亡的重要原因。AKI 常導致內環境紊亂、酸堿失衡與全身代謝異常等，可出現高鉀、低鈣、低鈉、低氯血癥及酸中毒，或并發其他臟器損傷，增加死亡風險。本研究中 AKI 組病死率達 25%，且 EICU 住院時間長于非 AKI 組，與目前報道相符。傳統指標血肌酐難于較早期發現腎損害，因為肌酐在血液中的積聚需一定時間，其變化滯后于腎功能的實際變化[10]。因此，尋找 AKI 早期生物標志物對識別創傷后高危患者具有重要意義。近年來人們通過基因和蛋白組學技術發現了一系列 AKI 早期生物標志物，包括 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7、腎損傷分子-1、白細胞介素-18 等[11]。與血清肌酐值反映腎臟整體功能不同，這些生物標志物主要反映了 AKI 某一個特定階段的腎臟損傷情況。
NGAL 是脂質運載蛋白家族的新成員，是從中性粒細胞中分離的一種與明膠酶共價結合的高分子蛋白，相對分子質量為 25×103，其由 Kjeldsen 等[12]發現。在生理狀態時，NGAL 除了主要在人體中性粒細胞中表達外，還在肝膽管細胞、胃壁細胞以及腎臟等也有較低的表達。研究顯示，機體在承受急性缺血/再灌注引起的腎臟損傷后 3 h 后就能測到 NGAL 的表達升高[13]。NGAL 較其他指標升高更早，這一特點提示血清中 NGAL 水平的升高與否可能對 AKI 的發生具有早期診斷價值。研究報道，血清 NGAL 可用于膿毒性休克合并 AKI 的早期診斷，且升高程度可提示病情嚴重性及死亡風險[14-17]。本研究結果表明，AKI 組 NGAL 水平在入院時即明顯較非 AKI 組升高，且 12 h 升高明顯，12、24、48 h 均明顯高于非 AKI 組，提示血清 NGAL 對多發傷患者發生 AKI 可能具有一定的早期預測價值。
TIMP-2 和 IGFBP-7 反映腎臟損傷前的一種急性腎臟應激狀態。TIMP-2 是基質金屬蛋白酶家族的重要成員，廣泛分布在體液和組織中，主要由結締組織和巨噬細胞產生，是細胞外基質代謝的重要酶系[18]。IGFBP-7 是胰島素樣生長因子結合蛋白超家族成員，主要由血管平滑肌細胞、內皮細胞和上皮細胞產生[19]。目前研究報道，TIMP-2、IGFBP-7 表達與 AKI 缺血再灌注損傷、炎癥、凋亡、氧化應激相關[20-21]，另外，TIMP-2、IGFBP-7 是 G 期細胞周期阻滯標志物，作為細胞周期阻滯的誘導劑，可反映導致 AKI 損傷前細胞狀態[22-23]，TIMP-2 與 IGFBP-7 也許可作為 AKI 早期診斷的潛在標志物。
Kashani 等[24]通過比較與 AKI 相關的 340 種標志物后發現，尿液中 TIMP-2 與 IGFBP-7 的含量對 AKI 的診斷價值要優于其他指標。血清 TIMP-2、IGFBP-7 在多發傷繼發 AKI 患者血清中變化的表達如何，與目前研究報道的 NGAL 表達有無更好優勢，目前相關報道較少。本研究結果顯示，AKI 組血清 NGAL、IGFBP-7 水平均各時間點均高于非 AKI 組，差異有統計學意義（P<0.05），而入院時血清 TIMP-2 水平在兩組間差異無統計學意義（P>0.05）。進一步對傷后 12 h 時血清 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 對多發傷患者發生 AKI 的預測價值進行評估，受試者工作特征曲線結果顯示，傷后 12 h 血清 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 均具有較高的預測價值，其 AUC 及 95% 置信區間分別為 0.98（0.96，1.00）、0.92（0.83，1.00）、0.87（0.78，0.97），均有統計學意義，提示血清 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 均可作為多發傷繼發 AKI 的早期預測指標，但綜合本研究結果可見，連續監測 NGAL 可能優于 TIMP-2、IGFBP-7。
綜上所述，血清 NGAL、TIMP-2、IGFBP-7 可作為早期預測多發傷患者繼發 AKI 的檢測指標，其中 NGAL 的預測價值相對更優。但本研究的樣本量較少，還需要大樣本量研究進一步證實。
