摘 要 目的:研究肾损伤标志物金属蛋白酶组织抑制剂2(TIMP-2)联合胰岛素样生长因子结合蛋白7(IGFBP-7)对急性胰腺炎患者入院后发生急性肾损伤(AKI)的预测价值及最佳阈值。方法:这是一项多中心临床研究的二次分析,选择2021年4月至2022年4月全国11家急重症中心收治的急性胰腺炎患者临床资料。入院后收集患者血清标本,测量血清中生物标志物[TIMP-2]*[IGFBP-7]水平。使用受试者工作特征曲线下面积(AUC)评估该生物标志物对AKI的预测价值,并评估本研究中的最佳阈值。多因素Logistic回归模型评估发生AKI的独立危险因素。以阈值分组,比较高低标志物组人群间临床结局的差异。结果:本研究共纳入84例急性胰腺炎患者,其中19例(22.6%)患者发生AKI。[TIMP-2]*[IGFBP-7]预测AKI时AUC为0.83(最佳阈值为2.46),敏感度为88.9%,特异度为66.1%。多因素Logistic回归显示,急性生理学及慢性健康状况评估系统Ⅱ(APACHE Ⅱ)评分和[TIMP-2]*[IGFBP-7]水平都是AKI发生的独立危险因素。高标志物组(≥2.46)入院第3天发生器官功能衰竭的比例更高(P=0.019)且重症监护(ICU)住院时间更长(P=0.030)。 结论:肾损伤标志物[TIMP-2]*[IGFBP-7]能早期预测急性胰腺炎入院后AKI的发生。高于阈值人群与重症监护病房住院时长增长和器官衰竭发生率增高相关。

关键词 急性胰腺炎 急性肾损伤 标志物 预测价值

The predictive value of renal injury biomarkers TIMP-2 combined with IGFBP-7 for acute kidney injury in patients with acute pancreatitis

HUANGMingfeng,YEBo,GAOLin,KELu,LIUYuxiu,TONGZhihui,LIWeiqin

DepartmentofCriticalCareMedicine,JinlingHospital,AffiliatedHospitalofMedicalSchool,NanjingUniversity,Nanjing210016,China

Correspondingauthor：LIWeiqin(E-mail:njzy_pancrea@163.com)

ABSTRACT  Objective:Early detection of acute kidney injury in acute pancreatitis is of great significance for treatment and prognosis.The objective of this study was to investigate the predictive value and optimal cut-off value of tissue inhibitor of metalloproteinases-2 (TIMP-2)* insulin-like growth factor-binding protein 7 (IGFBP-7),for the occurrence of acute kidney injury (AKI) after admission in patients with acute pancreatitis (AP). Methodology:The study was a post hoc analysis of a multicenter clinical trial.The clinical data of AP patients who met the eligibility criteria and were admitted to 11 emergency and critical care centers across the country from April 2021 to April 2022 were selected.After admission,blood samples of the patients were collected to measure the levels of[TIMP-2]*[IGFBP-7].The area under curve (AUC) was used to evaluate the predictive value of this biomarker for AKI,and the optimal cut-off value in this study was evaluated.Multivariate logistic regression model was used to evaluate the independent risk factors for AKI.The differences in clinical outcomes between the high and low marker groups were compared,which were distinguished by the optimal cut-off value. Results:A total of 84 patients with AP were included in this study,among whom 19 patients (22.6%) developed AKI.The AUC predicted by[TIMP-2]*[IGFBP-7]for AKI was 0.83 (the optimal cut-off value was 2.46),the sensitivity was 88.9%,and the specificity was 66.1%.Multivariate logistic regression showed that the Acute Physiology and Chronic Health Evaluation System Ⅱ (APACHE Ⅱ) score and the levels of[TIMP-2]*[IGFBP-7]were associated with AKI.The proportion of organ failure occurring on the third day of admission was higher in the high-marker group (≥2.46) (P=0.019) and the length of intensive care unit (ICU) stay was longer (P=0.030).Conclusion:Renal injury biomarker ([TIMP-2]*[IGFBP-7]) can predict the occurrence of AKI after admission in AP patients.The population above the cut-off value was associated with an increased length of stay in the ICU and a higher incidence of organ failure.In the future,this biomarker may help to identify high-risk patients with AKI in AP at an early stage,prompt clinical attention,and enable early intervention,ultimately improving prognosis.

Keywords acute pancreatitis acute kidney injury  biomarker predictive value

急性胰腺炎(AP)作为常见的消化系统疾病,常会因病情的进展而出现严重并发症,造成呼吸、肾脏及循环系统障碍[1]。既往研究结果显示,AP导致的急性肾损伤(AKI)总发病率约为7.9%[2],病死率却高达25%～75%,特别是需要连续性肾脏替代治疗(CRRT)的患者,其病死率可>75%[3]。因此,早期预测AKI的发生,对于及时干预治疗和改善AP患者预后具有重要意义。

血清肌酐(SCr)和尿量是目前临床公认反映肾功能的指标,AKI的诊断和分级也是依据SCr和尿量进行[4]。然而,SCr作为肾小球滤过率(GFR)的标志物并不敏感,GFR显著下降或肾脏实质损伤发生后,SCr才会升高,并且SCr不代表导致GFR下降的任何特定过程。与之相比,新的生物标志物可能有助于更早地做出诊断。并且越来越多的生物标志物被发现并用来预测AKI的发生[5]。

近期研究表明,金属蛋白酶组织抑制剂2(TIMP-2)和胰岛素样生长因子结合蛋白7 (IGFBP-7)是危重患者肾损害的特异性生物标志物[6-7]。细胞周期阻滞于G1期作为细胞逃避潜在DNA损伤的可能机制,在缺血性或脓毒性肾损伤的肾上皮细胞中已被证实存在[8-9]。TIMP-2和IGFBP-7是参与G1期细胞周期阻滞的保护性分子,可调节细胞凋亡、血管生成、炎症和缺血过程[10]。

大量着眼于脓毒症患者和危重症患者研究报道,IGFBP-7联合TIMP-2([TIMP-2]*[IGFBP-7])对于早期发现AKI以及改善肾脏和一般结局的效能优于SCr、中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白(NGAL)、胱抑素C等[6-7]。本研究旨在探索AP人群中的[TIMP-2]*[IGFBP-7]是否有助于早期预测AKI的发生。

本研究是一项多中心临床随机对照研究的二次分析,该临床研究是一项比较平衡盐溶液与生理盐水对重症AP患者血清氯离子和肾脏不良事件影响的临床试验[11]。分析2021年4月至2022年4月间全国11家急重症中心收治的胰腺炎患者临床资料。纳入标准:(1)符合2012年亚特兰大标准诊断的AP[12];(2)急性生理与慢性健康评分Ⅱ(APACHE Ⅱ)≥8分且C反应蛋白(CRP)>150 mg/L;(3)年龄在18～70岁;(4)胰腺炎腹痛发病<72 h。排除标准:(1)妊娠性胰腺炎;(2)入院前接受经皮引流或手术或因腹腔综合征等需要早期手术;(3)入院前已行CRRT患者;(4)入院时需紧急行CRRT的患者;(5)预计在24 h内死亡;(6)具有严重心血管、呼吸、肝肾、血液或免疫等基础疾病;(7)未留存入组第1天血清样本;(8)入组前根据既往病历或检验结果,遵循改善全球肾脏病预后组织(KDIGO)指南标准诊断的AKI[13]。

患者入组后留取静脉血标本2 mL,经4000 r/min离心5 min,取上层血清分装保存,冷链运输,最终置于实验室-80 ℃冰箱统一冻存备检。使用酶联免疫吸附实验试剂分别检测TIMP-2和IGFBP-7,试剂盒购自美国Thermo公司。将冻存血清分别进行TIMP-2和IGFBP-7的测量,两者乘积结果标化单位为[(ng/mL)2/1 000]。本研究其他数据来源于多中心临床研究的数据库,该数据库是为了数据收集和存储搭建的电子数据库。患者住院期间基本信息、生命体征、检验结果及治疗等均可从电子数据库中获取。

本研究主要研究终点为入院后AKI的发生。入院后AKI定义为患者入院时未被诊断为AKI,但在入院后基于首次或后续的检验结果诊断的AKI。AKI定义和分级使用《KDIGO诊断标准》,使用SCr及尿量作为诊断AKI及其严重程度的标准。基线SCr定义为既往体检所测SCr或者入院前24 h测得的SCr的最小值。当无法获得基线SCr时,使用简化肾病患者饮食改变(MDRD)公式计算平均SCr值。器官功能衰竭定义为呼吸、循环、肾脏三大系统序贯器官衰竭(SOFA)评分中任一单项评分≥2分。新发器官功能衰竭则定义为入院后患者新发生的器官功能衰竭,同样由SOFA评分≥2分来评估。

使用《SPSS 22.0》软件进行统计分析,使用《GraphPad Prism 9.0》软件进行统计作图。符合正态分布的计量资料以均数±标准差表示,组间比较用独立样本t检验;非正态分布的计量资料用中位数(四分位间距)表示,组间比较采用Mann-Whitney U检验。计数资料以例数[n(%)]表示,组间比较采用卡方检验、连续性修正或Fisher确切检验法。使用受试者工作特征曲线下面积(ROC-AUC)分析[TIMP-2]*[IGFBP-7]对AKI的预测价值。根据以下两条规则筛选可能混杂变量:(1)基线时存在潜在差异,p值<0.1的变量;(2)基于既往研究和临床考虑可能相关的变量。再采用多因素Logistic回归模型分析AKI发生的高危因素。所有检验均为双侧检验,P<0.05为差异具有统计学意义。

研究最终纳入84例符合纳排标准的患者,其中发生AKI的患者19例(22.6%),未发生AKI(非AKI)患者65例(77.4%)。与非AKI患者相比,AKI患者基线APACHE Ⅱ评分和SOFA评分更高(P<0.05)。此外两组患者的年龄、性别、体质量指数(BMI)、胰腺炎病因、发病时长、胰腺坏死比例、CRP和全身炎症反应综合征(SIRS)比例差异均无统计学意义(表1)。

表1 84例AP患者基线资料

AP:急性胰腺炎; BMI:体质量指数; SIRS:全身炎症反应综合征; APACHE Ⅱ:急性生理与慢性健康评分Ⅱ; SOFA:序贯器官衰竭评估; CRP:C反应蛋白; NGAL:中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白; TIMP-2:组织金属蛋白酶抑制因子2; IGFBP-7:胰岛素样生长因子结合蛋白7

入院后第1天的肾脏相关检验指标结果显示,相较于非AKI患者,AKI患者的肌酐水平和[TIMP-2]*[IGFBP-7]水平更高(P<0.05),但两组之间的NGAL水平差异无统计学意义。

[TIMP-2]*[IGFBP-7]预测AKI的ROC曲线下面积为0.83(95%CI 0.74～0.92);APACHE Ⅱ评分预测AKI 的ROC曲线下面积为0.77(95%CI 0.63～0.90)(图1)。将年龄、性别、病因、APACHE Ⅱ评分、SOFA评分及[TIMP-2]*[IGFBP-7]纳入多因素Logistic回归矫正模型,结果提示APACHE Ⅱ评分和[TIMP-2]*[IGFBP-7]均是AKI的独立危险因素。在控制年龄、性别、病因、APACHE Ⅱ评分、SOFA评分不变的情况下,[TIMP-2]*[IGFBP-7]测量值每升高1单位,AKI发生的风险是测量值未升高时的2.5倍(OR=2.553,95%CI 1.343～4.854,P=0.004)(表2)。

图1   [TIMP-2]*[IGFBP-7](A)和APACHE Ⅱ(B)评分预测AKI的曲线下面积

AKI:急性肾损伤;APACHE Ⅱ:急性生理与慢性健康评分Ⅱ;TIMP-2:组织金属蛋白酶抑制因子2; IGFBP-7:胰岛素样生长因子结合蛋白7

表2 急性胰腺炎患者发生AKI相关因素的多因素Logistic回归分析

AKI:急性肾损伤;SOFA:序贯器官衰竭评估;APACHE Ⅱ:急性生理与慢性健康评分Ⅱ;TIMP-2:组织金属蛋白酶抑制因子2; IGFBP-7:胰岛素样生长因子结合蛋白7

本研究的[TIMP-2]*[IGFBP-7]最佳阈值为2.46[(ng/mL)2/1 000],其预测AKI的敏感度为88.9%,特异度为66.1%。根据患者[TIMP-2]*[IGFBP-7]的测量值,将人群分为高标志物组[TIMP-2]*[IGFBP-7]≥2.46[(ng/mL)2/1000]和低标志物组[TIMP-2]*[IGFBP-7]<2.46[(ng/mL)2/1000]。相对于低标志物组,高标志物组患者入院第3天发生器官功能衰竭的比例更高(P=0.019)、重症监护病房(ICU)的住院时间也更长(P=0.030)(表3)。

表3  [TIMP-2]*[IGFBP-7]阈值分组患者的临床结局

OF:器官功能衰竭; ICU:重症监护病房;TIMP-2:组织金属蛋白酶抑制因子2; IGFBP-7:胰岛素样生长因子结合蛋白7

AP常因胆道疾病、高脂血症、饮酒过量等病因引起胰酶激活,在急性期病程中出现胰腺组织的急性炎症反应[14]。早期的炎症反应、灌注不足、腹腔内高压等均可能造成肾脏功能的急性损伤,因此肾脏也成了AP病程中较易受累的脏器之一[15]。大量研究表明AP合并肾脏等器官功能衰竭往往与不良预后紧密相关,能够早期识别AKI的发生,及时干预治疗能有效改善AP患者的预后[16]。因此,越来越多的研究致力于开发新的生物标志物,例如NGAL、肾损伤分子1(KIM-1)、[TIMP-2]*[IGFBP-7]等,希望能找到比SCr、尿量标准更敏感更早期的指标,迅速识别AKI的发生[17]。

2013年发表的一项临床研究首先报道了[TIMP-2]*[IGFBP-7]在12 h内预测AKI 2～3级的能力明显优于NGAL、KIM-1、白细胞介素18(IL-18)等熟知的生物标志物[6]。随后大量的研究开始探讨这一标志物组合在不同人群中预测AKI相关的效能。[TIMP-2]*[IGFBP-7]在危重症患者、外科术后患者、脓毒症等患者中都表现出良好的预测效能,将AKI的诊断时间极大提前[18-19]。这些研究结果成功推动[TIMP-2]*[IGFBP-7]被FDA批准作为早期预测AKI发生的标志物。然而,既往并没有AP患者相关的研究证据报道,AP作为常见的消化道疾病之一与其他危重症相比存在其固有的疾病特点。因此,本研究探索了[TIMP-2]*[IGFBP-7]在AP患者急性期预测AKI的作用。研究结果显示,[TIMP-2]*[IGFBP-7]预测AKI的ROC曲线下面积为0.83(95%CI 0.74～0.92),这与Sapphire研究结果相似(AUC 0.80)[6]。说明在AP患者中,[TIMP-2]*[IGFBP-7]能较为准确地预测AKI的发生,为早期干预治疗提供机会。这也是首次在AP患者中尝试研究[TIMP-2]*[IGFBP-7]预测AKI的效能。

两项单中心随机对照研究结果显示,对术后尿液[TIMP-2]*[IGFBP-7]>0.3[(ng/mL)2/1000]的高危患者实施重点干预治疗,能降低AKI的发生率和严重程度[20-21]。Opal研究也表明尿液[TIMP-2]*[IGFBP-7]>0.3[(ng/mL)2/1000]的患者为AKI的高危患者,而>2[(ng/mL)2/1000]则为极高危患者需要及时临床干预[7]。但本研究发现对于AP患者预测AKI的最佳阈值为2.46[(ng/mL)2/1000],显著高于既往的研究结果。这一方面可能由于选择标本的差异,既往的研究大都选用尿液为样品进行测量分析,而本研究使用的是测量其他血液检验指标后多余留存的血清样品,血清和尿液中标志物的含量可能本身存在较大差异。同时AP急性期患者往往存在严重的容量不足和血液浓缩,需要进行大量的液体复苏治疗。入院治疗开始前留存的患者血液标本也在一定程度上伴随着浓缩导致的检验指标的升高。并且本研究结果还发现,以2.46[(ng/mL)2/1000]这一阈值将患者分成两组后,高标志物组相较于低标志物组的ICU住院时长更长且入组第3天的器官功能衰竭比例更高。这一结果表明[TIMP-2]*[IGFBP-7]标志物可能对于AP患者的临床预后也有一定的预测意义。

在既往分析发生AKI高危因素的研究中,年龄、APACHE Ⅱ评分、肾毒性药物等均是AKI发生的常见独立危险因素[22]。因此,在本研究Logistic回归中选择纳入年龄、性别、病因、APACHE Ⅱ评分、SOFA评分和[TIMP-2]*[IGFBP-7]多种因素进行矫正。最终的结果也显示,APACHE Ⅱ评分和[TIMP-2]*[IGFBP-7]均是AKI的独立危险因素。APACHE Ⅱ评分是常用的危重症患者的评分系统,也是AP患者常见的评估病情严重程度的评分之一[1]。APACHE Ⅱ评分的升高与AP患者胰腺炎症状加重紧密相关[23],往往会影响多脏器功能(包括呼吸、循环、肾脏等)。

本研究存在一定的局限性。首先,尽管本研究为多中心临床研究的事后分析,但因样本保存运输等问题限制,纳入的样本量仍然较小。研究得出的结论不能完全代表[TIMP-2]*[IGFBP-7]在AP患者中预测AKI的效能,未来需要更大样本量的研究来验证这一结果。其次,相较于其他研究留取尿液标本,本研究选择的检测标本为血清学标本。尽管该血清学标本为研究设计之初测量其他检验指标后剩余血清,但不可否认血液相关标本存在的有创性。未来可能需要更大样本量的多中心研究去检测尿液中[TIMP-2]*[IGFBP-7]对于肾脏相关结局的预测效能。

综上所述,AP患者的血清[TIMP-2]*[IGFBP-7]标志物对于AKI的发生有较好的预测效能。APACHE Ⅱ评分和[TIMP-2]*[IGFBP-7]均是AP患者发生AKI的高危因素。高标志物的AP人群与ICU住院时长增长和器官衰竭发生率增高相关。未来可能有望通过这一标志物帮助早期识别AP中高危患者,从而早期干预,以期能有助于改善预后。

来源：《肾脏病与透析肾移植杂志》