美国俄勒冈健康与科学大学麻醉与围术期医学科Emily Baird对围术期急性肾损伤(acute kidney injury,AKI)的定义、生物标志物、病理生理、危险因素及药物预防和治疗进行了报告。
AKI在围术期极常见,严重影响患者转归,包括死亡。美国每年有非心脏手术患者27万例,其中1%发生AKI。即使是轻度的AKI可使死亡率提高6~8倍,也增加住院费用和延长住院时间。从根本上讲,AKI是患者痛苦的起源,值得麻醉医师关注。
急性肾损伤的定义
由于缺乏公认的AKI临床定义,对有意义的流行病学信息进行搜集并对已提出的肾保护策略进行评估的行为一直受到阻碍。在过去十年中,专家们不断讨论如何定义AKI,不断的对AKI定义进行修正,最后终于达成共识,为AKI定义最终形成做出了贡献。2002年,急性透析质量倡议组发布了AKI分类的五个RIFLE标准。肾危险、肾损伤和肾衰竭的分类是基于血清肌酐(SCr)的增加率,估计的肾小球滤过率的下降率,和(或)7 d内少尿持续时间。最后两项RIFLE标准是肾功能丧失和终末期肾病,反映长期肾脏损伤转归。2007年,急性肾损伤网络(AKIN)又进一步完善了AKI的定义,取消了其中两项标准,即肾功能丧失和终末期肾病,因此修订后的AKI被分为三个阶段。此外, AKIN修订了AKI的诊断标准,完善了AKI的定义:包括SCr浓度绝对值增加大于或等于0.3 mg/dL,而诊断时间从7 d缩短到48 h或更短。2012年,国际性和多学科的改善全球肾脏病预后组织(KDIGO)对AKI分期指南进行了更新。KDIGO保留了之前的AKI诊断建议,依旧保留了AKIN所规定的SCr浓度绝对值在48 h内增加大于或等于0.3 mg/dL,但也回归到RIFLE标准,即在7 d内SCr浓度增加50%或更高(见表1)。与以往的RIFLE和AKIN标准一致,KDIGO根据SCr的增加和(或)尿量的减少对AKI进行分期(见表2)。最近一项关于住院患者AKI的发生率和转归的研究表明,死亡率与KDIGO分期逐渐升高有密切相关性(见表3)。
虽然AKI的定义和分期标准大幅度增加了对流行病学信息的搜集和对临床试验步骤的标准化,但是其在临床治疗方面的有用性仍然充满争议。当前的KDIGO分类标准依赖于一些片面的指标作为肾功能的权衡指标,包括SCr浓度和尿量。SCr是肾功能的重要指标,但它不能具体明确实质性肾损伤。除此之外,SCr浓度受到各种独立变量的影响,包括性别、肌肉、饮食、药物治疗、血清钠含量和水合状态,而且并不仅仅受限于这些变量。与肾功能无关的生理变化可以影响SCr,并可影响SCr浓度指标鉴别AKI的特异性。SCr在预测AKI的敏感性方面也比预期差,在检测出SCr浓度增高之前50%肾功能已丧失。另外,SCr浓度的升高和AKI严重程度之间并无线性关系,较高基线SCr浓度下的SCr少量增加比较低基线SCr浓度下相似水平的增加的意义更小。最后,在肾损伤后的几天中若SCr没有达到最高值则影响该指标对快速进展的肾损伤进行及时有效的评估。
尿量用于AKI的定义和分期受到比SCr浓度更多的限制。先前的研究表明,在血流动力学稳定情况下,少尿和AKI之间相关性微乎其微。此外,AKI标准无法解释术后常见的非少尿型肾功能衰竭及肾前性少尿型普遍性肾实质损伤。少尿可能是体液损耗的反应,反映不充分的复苏而不是肾损伤。另外,AKI定义中的少尿具有体重相关性,而患者体重与尿量之间并无线性关系,因此限制了其在肥胖患者中的使用。最后,使用利尿剂会对尿量产生影响,再次表明药物可控制生理学变化,导致AKI的定义受限。
肾脏生物标志物
鉴于SCr浓度和尿量对于AKI定义和分期划分中存在不足,研究者继而开始花费大量的时间致力于研究发现新的诊疗指标。通过十年时间的研究,近年来在临床和实验室研究中发现了一些新的、更加敏感的AKI生物标志物,研究人员可以从患者血液中或尿液中筛选出具有研究价值的肾脏损伤生物标志物。如何选择潜在的肾脏损伤生物标志物,主要考虑其在肾小球滤过、肾小管代谢、炎症及肾脏结构中的作用,或这些因素组合的作用。表4列出目前研究最多的肾脏损伤生物标志物,包括其在血液和在尿液中的来源、鉴别细胞损伤的部位和生物标志物的提取。研究者希望看到的是这些从血液和尿液中提取的生物标志物能够早期诊断AKI,改善AKI预后。
虽然在心肺转流术患儿中提出一些新的生物标志物能够很好的促进AKI诊断,然而在临床上这些患儿的预后存在与这些生物标志物不相符的临床症状。这些生物标志物大多与肾脏损伤相关,能够诊断AKI,但是也常与能导致AKI的疾病相关,包括脓毒症、糖尿病和血管疾病。一种特定的生物标志物的增加只能反映与之对应的肾脏损伤,但是在实际复杂的临床工作中不可能通过一种生物标志物来诊断AKI。所以为了进一步研究AKI,研究者将多种生物标志物综合起来考虑准确诊断AKI,这样有可能最终早期准确的诊断AKI,预防和降低AKI的死亡率。
围术期AKI的病理生理
尽管心脏外科手术中主动脉阻断能够导致肾脏局限性缺血,但是全身缺血再灌注损伤是住院期间和围术期发生AKI最常见的原因。肾脏缺血时间和肾脏损伤程度的相关性较低,表明AKI的发生很复杂,不单单与低灌注导致的肾脏灌注不足相关。
在正常情况下肾脏接收心排血量20%的供血,但是肾髓质由于对流的氧气交换,氧分压不会高于10~20 mm Hg,这样就会导致肾髓质的一些交界处细胞处于长期慢性缺氧的状态,因此缺血易损性增加。此外,由于肾近端小管高代谢活动对低氧状态的耐受力很弱,肾小管上皮细胞的低氧导致胞内线粒体供能缺陷,加剧了能量的供应不足,进而导致肾小管上皮细胞的变性、坏死和凋亡。
心力衰竭是围术期AKI的重要生理基础,可因肾动脉供血不足或静脉充血单独或共同引起AKI,临床上将这类疾病称心肾综合征。目前对于静脉充血导致AKI的生理基础的研究结果很少,虽然动物模型实验证据表明静脉充血导致的损伤严重且与动脉缺血引起的损伤不同。腹腔筋膜室综合征通过多种机制包括肾静脉充血导致AKI。
许多肾毒素将导致围术期AKI发生,有两种肾毒素值得一提。第一种是氨基糖苷类抗生素,近端肾小管上皮细胞的内吞作用,氨基糖苷类和胞内蛋白的结合,引起近端肾小管上皮细胞变性、坏死。氨基糖苷类主要通过尿液排出体外,近端肾小管上皮细胞内吞作用时间持续和长久,最终导致围术期出现AKI。第二种肾毒素物质是碘化造影剂,其在临床围术期经常被应用到,其肾脏毒性作用机制并不完全清楚,但碘化造影剂是有效的肾血管收缩药,可能由于肾血管收缩引起肾缺血发生围术期AKI。
围术期AKI发生的危险因素
围术期AKI的发生率占外科手术患者的1%~36%,尽管与心脏事件和静脉血栓栓塞等其他围术期并发症的发生率相当,为降低围术期AKI风险做的措施却不多。鉴别易发生AKI的患者可促进围术期预防和治疗策略,具体来说,确保围术期降低肾毒性药物的使用和确保足够的肾脏灌注。
最近的一些研究报告了基于患者术前危险因素的围术期AKI危险预测模型,这些危险因素包括患者的基础疾病、长期服用的药物和手术条件。患者合并长期慢性疾病、急性疾病和年龄相关肾功能损伤都可能增加围术期AKI的发生风险(见表5)。具体的术前危险因素包括年龄在56岁及以上、男性、既往有充血性心力衰竭的病史、腹水、高血压、急诊手术、腹腔手术、肾功能不全及糖尿病。有研究进一步证明合并危险因素的个数与AKI发生率呈正相关(见表6)。尽管大量的术前常用药物对肾脏血流灌注和心功能有抑制作用,但最近的一项研究未能证明使用这些药物和围术期AKI的发生有相关性。在围术期,手术的类型严重影响肾脏血流,与围术期AKI的发生相关,胸心外科手术及血管修复手术极可能影响肾脏血流灌注诱发围术期AKI(见表7)。
围术期AKI的药物预防和治疗
目前围术期AKI越来越受重视,研究者付出了巨大的努力寻找能够有效治疗和预防围术期AKI的药物,基于围术期AKI的生理病理基础,研究出甘露醇、多巴胺、非诺多泮、奈西立肽等药物,令人失望的临床研究结果表明这些药物不仅不能很好的治疗和预防围术期AKI,反而会导致其他围术期不良反应。
甘露醇能够保护肾功能,主要理论基础是扩大血管容量以增加肾脏血流灌注,促进尿液排泄以预防肾小管阻塞,清除自由基连锁反应以有效地减少肾脏再灌注损伤。甘露醇经常被用于肾移植手术中来预防围术期AKI。值得注意的是,目前还没有研究证据能证实甘露醇对术后3个月后的肾功能有保护作用,部分非随机试验证实渗透性利尿剂甘露醇对横纹肌溶解导致的肾损伤有保护作用。虽然甘露醇对于肾脏有保护作用,但是目前研究文献不支持甘露醇在围术期的常规应用。近期有两项随机对照试验,对照比较了甘露醇在肾功能正常患者和肾功能不全患者中的应用,研究结果未能证实甘露醇对于改善肾功能有意义。由于甘露醇对患者血容量和血钠水平的有害影响,在缺乏临床研究证实的情况下甘露醇的使用应该谨慎。
多巴胺为一种内源性的儿茶酚胺,低剂量的多巴胺可以和DA1和DA2受体结合,选择性的扩张肾脏血管,抑制近端小管上皮细胞Na+-K+-ATP酶活性。早期经过大量的临床和动物模型研究证实小剂量多巴胺使用对肾脏有保护,存在“肾脏剂量”,输注5 mg·kg-1·min-1多巴胺可增加肾脏血流量,促进尿钠和尿液排泄。后期研究者发现多巴胺在个体内和个体间分布代谢有很大的差异,接受相同输注速率的患者,其体内多巴胺血浆浓度变化很大。大量的前瞻性和回顾性研究明确得出结论:多巴胺并不能预防AKI,减少肾替代治疗需求或降低死亡率,反而且会增加心律失常、肠系膜缺血、免疫系统受损及出现内分泌紊乱的危险,临床上已不推荐使用。
虽然多巴胺在临床上已不推荐使用,一种新型的药物非诺多泮被证实能够降低围术期AKI的发生。非诺多泮能够特异性的结合DA1受体,诱导小动脉扩张,扩张肾血管增加肾血流,肾小球滤过率,促进尿钠和尿液排泄。输注速率为0.03~0.3 μg·kg-1·min-1时,非诺多泮的肾保护作用与其剂量呈正相关。研究者通过对1290例重症监护治疗病房的患者和1059例心血管手术患者围术期使用非诺多泮的研究发现,使用非诺多泮使围术期AKI的发生率和死亡率明显降低。有研究表明非诺多泮的使用还可以降低慢性肾功能不全患者的SCr清除率,改善肾病患者的肾功能。
还有一种药物为奈西立肽,又称重组人B型利钠肽,可促进肾血管舒张,增加肾脏血流,促进尿钠和尿液排泄,增加了肾小球滤过率,理论上这种药物作用适用于肾保护策略,但实际临床研究中奈西立肽作为围术期肾保护药物存在争议。最近主要的临床研究是对94例行高危心血管手术患者使用奈西立肽,没有证据表明其能够降低AKI的发生率及住院死亡率。大量的回顾性和前瞻性研究都未能证实奈西立肽能够降低围术期AKI的发生,可能原因为奈西立肽能够导致剂量相关性低血压,从而降低了肾脏灌注。尽管目前有回顾性文献报告奈西立肽对围术期AKI有保护作用,但研究可控性不强,影响因素太多,难以作为标准指导临床。因此目前还没有明确的有力证据证实奈西立肽能够预防和治疗围术期AKI。
结论
(此处内容略)
(湖北省襄阳市中心医院江飞)
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