中性粒细胞明胶酶脂质运载蛋白在体外循环术后早期诊断急性肾损伤中的应用

基金项目：佛山市卫生局医学科研立项（编号：2013022）
郑雪莲 李炜煊 梁桂珍：佛山市第一人民医院 广东佛山 528000
通讯作者：梁桂珍

中性粒细胞明胶酶脂质运载蛋白在体外循环术后早期诊断急性肾损伤中的应用

郑雪莲 李炜煊 梁桂珍
APPLICATION OF NGAL IN EARLY DIAGNOSIS OF ACUTE KIDNEY INJURY AFTER CARDIOPULMONARY BYPASS 
ZHENG Xuelian, LI Weixuan, LIANG Guizhen

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  【摘 要】 目的 探讨中性粒细胞明胶酶脂质运载蛋白（Neutrophil Gelatinase-Associated Lipocalin, NGAL）在体外循环术后患者早期诊断急性肾损伤（Acute Kidney Injury，AKI）中的应用价值。方法 选择90例进行体外循环手术的心脏病患者，术前及体外循环术后12、24、48 h采集尿样及血样，检测尿NGAL、血半胱氨酸蛋白酶抑制剂C（cystatin C，Cys-C）、血肌酐(Serum Creatinine，Scr)含量；根据AKI诊断标准，将90例患者分为AKI组和非AKI组，并对两组尿NGAL、血Cys-C、血Scr检验结果进行分析；运用受试者工作特征曲线（ROC）分析术后12 h的尿NGAL的检测效能，并确定尿NGAL检测AKI的临界值。结果 90例患者中术后48 h内发生不同程度AKI有21例，发生率为23.3%；两组尿NGAL、血 Cys-C、 Scr基线值比较：术前差异无统计学意义(P＞0.05)，术后差异有统计学意义(P<0.05)；AKI组在体外循环术后：12 h尿NGAL浓度显著升高，24 h血Cys-C显著升高，Scr水平48 h显著升高；术后12 h尿NGAL检测AKI的曲线下面积（AUC）为0.949（95% CI：0.882~0.984），检测AKI的最佳临界值（Cut-off）为38.9μg/L，此时其检测AKI的灵敏度为90.48%，特异度为97.10%。结论 尿NGAL可以作为体外循环术后AKI的预测指标，在诊断AKI时较血Cys-C、血Scr早，有利于早期对AKI进行预防和干预。
  【关键词】 中中性粒细胞明胶酶脂质运载蛋白,体外循环,急性肾损伤br> 
  【Abstract】 Objective To explore the application of neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL) in patients with acute kidney injury (AKI) after cardiopulmonary bypass. Methods Cardiopulmonary bypass was performed to 90 patients with heart disease. Urine and blood samples were collected before and after surgery (at 12, 24, 48 h after surgery respectively). The contents of urinary NGAL, serum cystatin C (Cys-C) and serum creatinine (Scr) were detected. According to the diagnostic criteria for AKI, 90 patients were divided into AKI group and non-AKI group. The concentrations of urinary NGAL, serum Cys-C and Scr in the two groups were analyzed. Receiver operation curve (ROC) was used to analyze the detection of urinary NGAL at 12h after surgery and determine the critical value. Results 21 of the 90cases (23.3%) developed AKI within 48h after surgery. There were statistically insignificant differences between the two groups in terms of the baselines of urinary NGAL, serum Cys-C and Scr before surgery (P＞005), but there were significant differences after surgery (P＜005). In AKI group, the levels of urinary NGAL, serum Cys-C and Scr significantly increased at 12 h, 24 h, and 48 h after surgery, respectively. The area under the ROC of urinary NGAL at 12h after surgery was 0.949 (95% CI: 0.882-0.984). The optimal cutoff value was 38.9 μg/L leading to a sensitivity of 90.48% and specificity 97.10% in detection of AKI. Conclusion The urinary NGAL is more sensitive than Cys-C and Scr in diagnosis of AKI, and it can serve as a prediction index helpful to prevent AKI after cardiopulmonary bypass.
     【Key words】  Neutrophil gelatinase-associated lipocalin, Cardiopulmonary bypass, Acute kidney injury
     【Author′s address】 The First People's Hospital of Foshan, Foshan, Guangdong, 528000 PRC
  doi:10.3969/j.issn.1671-332X.2015.11.013 

  急性肾损伤（Acute Kidney Injury，AKI）是体外循环术后最常见的严重的并发症之一，其发生率为6%～15%，而一旦发生AKI，其中需要透析治疗患者病死率达20%～60%［1］。以血肌酐(Serum Creatinine，Scr)为标志物的传统诊断标准也因其缺乏敏感性和特异性而难以早期诊断AKI。中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白（Neutrophil Gelatinase-Associated Lipocalin，NGAL）是脂质运载蛋白家族的新成员，在人类多种组织中均呈低水平表达。研究发现，在肾脏畸形缺血再灌注损伤时，肾小管上皮细胞内的NGAL浓度可在2 后迅速上升，可作为肾脏早期损伤的一个标志性分子［2-4］。为了尽早发现体外循环术后患者是否存在AKI，本研究通过分析体外循环术后患者尿液NGAL浓度变化，评价其对AKI早期诊断的作用，现报告如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料 
     本研究选择2012年1月～2014年6月于我院进行体外循环手术的患者，主要疾病为瓣膜病、冠心病、先天性心脏病、心脏肿瘤、主动脉瘤，入选研究的患者术前均无肾损伤，研究期间禁用肾毒性药物，符合研究条件患者共90例，其中男41例，女49例；年龄(3~74)岁，平均(4891±1803)岁。入选患者收集术前及术后12、24、48 h时间点的血、尿液标本，分别进行尿NGAL、血半胱氨酸蛋白酶抑制剂C（Cystatin C，Cys-C）、Scr水平检测，根据急性肾损伤诊断标准［5］，将90例患者分为AKI组和非AKI组，并对两组尿NGAL、血Cys-C、Scr水平进行统计分析。两组患者性别、年龄、体质量、原发病、术前心功能、术前用药情况比较，差异无统计学意义（P＞005），具有可比性。
1.2 AKI诊断标准
     参照2005年急性肾损伤网络(AKIN)制定AKI诊断标准［3］：即肾功能在48 h内急剧下降，表现为Scr较基础值上升≥50%。 
1.3 检测方法
     NGAL采用酶联免疫吸附试验（ELISA法、CENTAUR180分析仪）用于尿液的NGAL检测，试剂盒由雅培公司提供；采用免疫比浊法检测，用奥林巴斯AU5431全自动生化分析仪检测血Cys-C和Scr，使用LYMPUS AU5431全自动生化分析仪和利德曼公司提供的试剂盒，实验方法严格按照试剂盒说明书和SOP文件进行操作。
1.4 统计学处理
     所有数据采用SPSS 13.0统计软件包进行分析。计量数据以(±s)表示，组间比较采用t检验，P<0.05表示差异有统计学意义。运用受试者工作特征曲线（Receiver Operation Curve，ROC）分析术后12 h的尿NGAL的检测效能，并确定尿NGAL检测AKI的临界值，ROC曲线绘制应用MedCalc软件。
     2 结果
2.1 90例患者术后48 h内有21例发生不同程度AKI，发生率23.3%，见表1、图1。
2.2 尿NGAL、血 Cys-C、 Scr水平的动态变化。两组尿NGAL、血 Cys-C、Scr基线值比较：术前差异无统计学意义(P＞0.05)，术后差异统计学意义(P<0.05)；AKI组在体外循环术后：12 h尿NGAL浓度显著升高，24 h血Cys-C显著升高， Scr水平48 h显著升高；见表1。手术前后各项指标的变化见图1～图3。

表1 两组尿NGAL、血sysc、血Ccr不同时间段的平均浓度

（±s）

组别	例数	时间	尿NGAL/(μg·L-1)	血CysC/(mg·L-1)	血scr/(μg·L-1)
AKI组	21	术前	12.52±3.31	0.70±0.08	70.52±8.04
		术后12 h	206.05±32.801)	1.45±0.221)	84.14±5.361)
		术后24 h	180.26±16.061)	2.73±0.441)	111.38±9.551)
		术后48 h	151.3±17.031)	1.84±0.381)	187.95±26.091)
非AKI组	69	术前	12.30±2.75	0.69±0.07	71.03±8.49
		术后12 h	26.45±4.37	0.72±0.12	74.23±8.47
		术后24 h	27.94±4.14	0.63±0.08	76.88±10.84
		术后48 h	20.78±5.05	0.61±0.06	72.65±8.09

 注：1)同时段两组组间比较，P<0.05

 

图1 手术前后尿NGAL(μg/L)变化图

 

图2 手术前后血Cys-C(mg/L)变化图
 

 

图3 手术前后血Scr(μmol/L)变化图
2.3 AKI组及非AKI组的术后12 h尿NGAL浓度绘制ROC曲线具体见图4。术后12 h尿NGAL诊断AKI的曲线下面积（AUC）为0.949（95% CI：0.882~0.984）。根据ROC曲线结果并综合检测灵敏度和特异度，选择38.9 μg/L作为术后12 h尿NGAL检测AKI的最佳临界值（Cut-off），此时其检测AKI的灵敏度为90.48%，特异度为97.10%。

 

图4 术后12 h尿NGAL检测AKI的ROC曲线
3 讨论
     体外循环术过程中血流动力学改变、器官组织缺血再灌注及应激反应均对肾脏有影响。AKI是体外循环术后最常见的严重并发症之一，AKI的发生直接影响患者机体恢复。本研究发现心脏病患者实施体外循环术后AKI发生率为233%，尿NGAL在术后即快速升高，12 h即接近峰值，水平达正常水平的15倍，Cys-C在术后12 h缓慢升高，24 h接近峰值，Scr在术后12 h缓慢升高，24 h后升幅明显，48 h接近峰值。研究结果与文献成人心脏手术后NGAL术后2 h即开始升高，术后6 h达峰值，Cys-C在术后6 h升高，24 h达峰值［6-7］接近，经ROC曲线分析结果显示，诊断效能NGAL优于Cys-C和Scr，而Cys-C优于Scr。
     NGAL是脂质运载蛋白家族的一员，在正常情况下NGAL含量很低，当肾发生损伤时，受损的肾小管上皮细胞能高表达NGAL诱导肾小管间质中浸润的中性粒细胞发生凋亡以保护肾组织免受攻击［8］。由于其分子量很小，不易降解，可很快排泌并可在尿中测到。Scr水平仍然是临床上目前急性肾损伤（AKI）的主要诊断依据，但只有约50%的肾功能已经丧失时Scr浓度才发生变化，而且Scr测定一直受到个体差异如肌肉容量、年龄、性别和饮食等的影响［9］。有研究发现烧伤后发展为AKI的患儿尿NGAL和血NGAL的升高均较Scr早， 血、尿NGAL可作为预测小儿烧伤AKI的早期诊断指标［10］。有研究显示血Cys-C与Scr相比，血Cys-C是反映肾功能早期损害的灵敏指标［11］，对不同人群肾功能早期损害有良好的预警作用［9］。，肾功能损害Ⅰ期、Ⅱ期时，血清Cystatin C、尿NGAL含量发生明显改变，且与Cin水平具有良好的相关性，是反应肾功能的理想指标［12］，而且儿童急性肾损伤患者尿中NGAL、KIM-1、IL-18水平在Scr没有升高之前已经显著升高［13］。NGAL与Cys-C、Scr相比，其受体内其他因素影响较小，本研究结果表明在诊断AKI时NGAL较Scr早，可以作为体外循环术后AKI的预测指标，尽早对AKI进行预防和干预。
     本研究中术后12 h尿NGAL的 ROC曲线下面积分别为0.949，选择38.9 μg/L为界限值时，敏感性和特异性分别为90.48%和97.10%。有文献对术后2 h的尿NGAL浓度在界限值为100 μg/L时进行ROC分析，尿NGAL在AKI诊断中的敏感性和特异性分别为96%和93%［14］。本研究出现敏感性和特异性不完全一致，其最佳临界值也偏低，与样本量不足或与本研究时间段的选取有关。有研究表明心脏术后2 h的尿NGAL水平能够较好地预测AKI的发生［15］。体外循环术后急性肾损伤发生的病理生理机制比较复杂，其发生机制并未完全明确，以后需要多大样本的研究来进一步验证NGAL在体外循环手术后早期发现AKI诊断价值。

参考文献
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