jerry.he@wecistanche.com

cistanche može poboljšati funkciju bubrega

William T. McBride1, Mary Jo Kurth2, Anna Domanska2, Joanne Watt2, Gavin McLean1, Jijin Joseph1, John V. Lamont2, Peter Fitzgerald2 i Mark W. Ruddock2*

Abstract

Pozadina: Povećani perioperativni proinfamatorni biomarkeri, hipoperfuzija bubrega i reperfuzijska ozljeda ishemije (IRI) povećavaju akutnu kardiohirurgijububregrizik od povrede (CS-AKI). Povećani anti-upalni citokini u urinu smanjuju rizik. Procijenili smo da li su antiinflamatorni biomarkeri u krvi i urinu, izraženi kao omjeri s biomarkerima upale, hipoperfuzije i IRI, povećani kod pacijenata sa CS-AKI.

Metode: Preoperativni i 24-h postoperativni proinfamatorni i antiinflamatorni citokini u krvi i urinu, krvni VEGF i H-FABP (hipoperfuzijski biomarkeri) i MK, biomarker za IRI, mjereni su kod 401 kardiohirurškog pacijenta. Pre- i postoperativne koncentracije biomarkera i njihovi odabrani omjeri upoređivani su između pacijenata bez CS-AKI i CS-AKI.

Rezultati: U poređenju sa ne-CS-AKI, krv proinfamatorna (TNF prije i nakon operacije, IP-10, IL-12p40, MIP-1, NGAL; prije operacije IL-6; postoperativni IL-8, MK) i anti-upalni (pre- i postoperativni sTNFsr1, sTNFsr2, IL-1RA) biomarkeri zajedno sa urinarnim pro-upalnim ( pre- i postoperativni uIL-12p40; postoperativni uIP-10, uNGAL) i anti-upalni (pre- i postoperativni usTNFsr1, usTNFsr2, uIL-1RA) biomarkeri , bili su značajno veći kod pacijenata sa CS-AKI. Protuupalni biomarkeri u urinu, izraženi kao omjeri sa biomarkerima upale (krv i urin), hipoperfuzije (krvni H-FABP i VEGF) i IRI (krvni MK) smanjeni su u CS-AKI. Nasuprot tome, anti-upalni biomarkeri u krvi izraženi kao slični omjeri sa krvnim biomarkerima povećani su u CS-AKI.

Zaključci: Urinarni protuupalni odgovor može zaštititi od štetnih učinaka perioperativne infamacije, hipoperfuzije i IRI. Ova otkrića mogu imati kliničku korist u biopredviđenju i ranijoj dijagnozi CS-AKI i informiranju o budućim terapijskim strategijama za pacijente s CS-AKI.

Ključne riječi: akutna ozljeda bubrega, biomarkeri, citokini, kardiohirurgija, TNFsr2, IL-1RA, IL-12p40, H-FABP, Midkine

Pozadina

Tri glavna uzroka CS‑AKI

Kardiohirurgija akutnabubregpovreda (CS-AKI) postoperativno uključuje tri glavna procesa. Prvo, hipoperfuzija koja može poremetiti perioperativnu isporuku bubrežnog kisika [1] refektira se na povećani protein koji vezuje masne kiseline srčanog tipa (H-FABP) [2] i vaskularni endotel

*Korespondencija: mark.ruddock@randox.com

2 Randox Laboratories Ltd, Grupa za kliničke studije, 55 Diamond Road, Crumlin, okrug Antrim BT29 4QY, Sjeverna Irska, UK

Potpuna lista podataka o autoru dostupna je na kraju članka

faktor rasta (VEGF) [3]. Drugo, ishemijska reperfuzijska ozljeda (IRI) (koja se manifestira povećanim midkine-om (MK) [4]) naglašava intrarenalne infamatorne procese [5], a pokazalo se da miševi s nedostatkom MK imaju otpornost na bubrežni IRI [6]. S druge strane, dodatna proupalna ozljeda može nastati zbog flteriranih renotoksičnih proupalnih biomarkera nastalih hirurškom traumom i procesom kardiopulmonalne premosnice (CPB) [7]. Refektira se na povećani receptor 1 rastvorljivog faktora nekroze tumora u plazmi (pTNFsr1) i receptor 2 rastvorljivog faktora nekroze tumora u plazmi (pTNFsr2) [8] koji se mogu smatrati surogatnim biomarkerima za osnovni proinfamatorni odgovor u krvi [9 ]. Shodno tome, u preliminarnoj analizi uzoraka seruma 401 pacijenta koji je podvrgnut elektivnoj kardiohirurgiji, logističke regresijske analize su potvrdile da biomarkeri koji predviđaju postoperativnu bubrežnu disfunkciju predstavljaju tri osnovna procesa: hipoperfuziju (H-FABP), IRI (MK) i proinfam. - macije (receptor 1 rastvorljivog faktora nekroze tumora u serumu (sTNFsr1) i rastvorljivog receptora 2 faktora tumorske nekroze tumora 2 (sTNFsr2)) [9].

Ovaj članak je licenciran pod Creative Commons Attribution 4.0 međunarodnom licencom, koja dozvoljava korištenje, dijeljenje, adaptaciju, distribuciju i reprodukciju u bilo kojem mediju ili formatu, sve dok date odgovarajuće priznanje originalnom(ima) autoru(ima) i izvor, navedite vezu do Creative Commons licence i naznačite da li su promjene napravljene. Slike ili drugi materijal treće strane u ovom članku uključeni su u Creative Commons licencu za članak, osim ako nije drugačije naznačeno u kreditnoj liniji za materijal. Ako materijal nije uključen u Creative Commons licencu za članak i vaša namjeravana upotreba nije dozvoljena zakonskim propisima ili premašuje dozvoljenu upotrebu, morat ćete dobiti dozvolu direktno od nositelja autorskih prava. Da vidite kopiju ove licence, posjetite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/. Creative Commons odricanje od posvećenosti javnoj domeni (http://creativeco mmons.org/publicdomain/zero/1.0/) primjenjuje se na podatke koji su dostupni u ovom članku, osim ako nije drugačije navedeno u kreditnoj liniji za podatke .

Mehanizmi koji štite od CS‑AKI

Za razliku od tri glavna štetna procesa identificirana u uzorcima krvi, moguća zaštitna uloga protiv CS-AKI pripisuje se intrarenalnom protuupalnim citokinskim odgovorom na kardiohirurgiji, koju karakterizira perioperativno povećanje urinarnog tumora. faktor nekroze rastvorljivi receptor 2 (uTNFsr2) i antagonist receptora interleukina{{8} u urinu (uIL-1RA) [7, 10–12]. Urinarni protuupalni uTNFsr2 odgovor prethodi i znatno premašuje odgovarajući antiinflamatorni perioperativni odgovor u plazmi [10]. Štaviše, molekularne težine uIL-1RA, receptora 1 rastvorljivog faktora nekroze tumora mokraće (uTNFsr1) i uTNFsr2, veće su od 20 kDa i stoga je njihova glomerularna fltracija niža od njihovih manjih pro-upalnih kolega [ 13]. Ova razmatranja ukazuju na to da se urinarni anti-upalni biomarkeri uglavnom stvaraju unutarbubreguz manji dodatni doprinos glomerularne fltracije [10, 11]. Zbog toga su nivoi pTNFsr1, pTNFsr2 i antagonista receptora interleukina u plazmi (pIL-1RA) u plazmi konstitutivno veći od normalnih nivoa faktora nekroze tumora (TNF) i interleukina{{7} } (IL-1) ​​koji se lako flteriraju. Ranije McBride et al. [7] su pokazali da su postoperativni pacijenti sa CS-AKI imali niže uIL- 1RA i uTNFsr2 odgovore od pacijenata bez CS-AKI, što je dovelo do sugestije neadekvatnog urinarnog antiinflamatornog odgovora koji povećava ranjivost na CS-AKI. Međutim, studija nije procijenila kako antiinflamatorna/proupalna ravnoteža urina utječe na razvoj CS-AKI kao ključnih pro-upalnih biomarkera (interleukin-1 (IL-1) i TNF) uključenih u tubularne ozljede in vitro [14] nisu se značajno otkrile u normalnom urinu [15] jer se smatra da se apsorbiraju u tubulima [16]. Urinarni proinfamatorni biomarkeri su sada mjerljivi, npr. interferonom gama-inducirani protein-10 (IP-10), monocitni hemotaktički protein-1 (MCP-1) i infamatorni protein makrofaga-1δ (MIP-1δ) kod pacijenata sa dijabetičkom nefropatijom [15]; lipokalin povezan sa neutrofilnom želatinazom (NGAL), infamatorni protein makrofaga-1 (MIP-1) i IP-10 kod pacijenata sa CS-AKI [1, 3, 17]; MCP-1 kod miševa sa AKI [18] i interleukin-12 podjedinicom p40 (IL-12p40) kod dijabetesa tipa 1 [19]. Utjecaj anti- i pro-inflamatorne ravnoteže urina na bubrege trenutno je nepoznat.

Iako hipoperfuzija i IRI direktno oštećujububrezi[6], njihovu sposobnost indirektnog povređivanjabubrezipovećanjem pro-upalnog odgovora [20, 21] postavlja se pitanje da li urinarni protuupalni odgovor također štiti od hipoperfuzije i IRI. Stoga smo istražili kako urinarni antiinflamatorni biomarkeri/hipoperfuzijski biomarkeri i urinarni antiinflamatorni biomarkeri/IRI biomarkeri utječu na razvoj CS-AKI.

Ciljevi studija

De novo mjerenja proinfamatornih biomarkera u krvi i urinarnih pro- i anti-inflamatornih biomarkera analizirana su zajedno s prethodno objavljenim podacima o serumskim biomarkerima upale, hipoperfuzije i IRI [9] kako bi se utvrdila sljedeća hipoteza.

Detaljna hipoteza

Istražili smo primarnu hipotezu da razvoj CS-AKI uključuje:

(Ia) Viši proinfamatorni odgovor u krvi paralelno sa

(Ib) Niži antiinflamatorni odgovor u krvi (Ic) Te omjer antiinflamatornih/proupalnih biomarkera u krvi bio bi niži u CS-AKI od

ne-CS-AKI

Sekundarna hipoteza postulira da:

(IIa) pacijenti sa CS-AKI pokazuju veći urinarni proinfamatorni odgovor paralelno sa

(IIb) Donji urinarni protuupalni odgovor (IIc) Omjer urinarnih antiinflamatornih/proupalnih biomarkera i omjer

(IId) Urinarni protuupalni/proinfamatorni biomarkeri u krvi bili bi niži u CS-AKI nego kod pacijenata bez CS-AKI

Pošto je hipoperfuzija važan faktor koji doprinosi CS-AKI, H-FABP i VEGF su izmjereni u svim slučajevima. Očekivalo se da će inzult hipoperfuzije biti ublažen kod pacijenata koji su uspjeli uspostaviti zadovoljavajući urinarni protuupalni odgovor. Prema tome, naša treća hipoteza je bila:

(IIIa) Pre i postoperativni H-FABP i VEGF bili bi viši kod pacijenata sa CS-AKI i (IIIb) Te omjer urinarnih antiinflamatornih biomarkera/biomarkera hipoperfuzije u serumu (H-FABP i VEGF) bi bio niži u CS - AKI pacijenti

Konačno, pošto je IRI važan mehanizam u CS-AKI, pretpostavili smo da je to

(IVa) Midkine u krvi i

(IVb) Urin bi bio veći kod pacijenata sa CS-AKI, a omjeri urinarnih antiinflamatornih biomarkera/midkine u serumu bi bili niži kod pacijenata sa CS-AKI

Metode

Pojedinosti o regrutaciji pacijenata, demografiji, kriterijumima uključivanja i isključivanja, tehnikama anestezije, prikupljanju i obradi uzoraka, laboratorijskoj analizi biomarkera su opisani ranije [9]. Pored seruma i plazme, od svih pacijenata su uzeti i uzorci urina. Uzorci urina su alikvoti i zamrznuti na -80 stepeni. Uzorci pacijenata su analizirani korištenjem Randox citokinskih nizova i rađeni na Evidence Investigatoru, prema uputama proizvođača (Randox Laboratories Ltd., Crumlin, Sjeverna Irska).

Ukratko, u studiju je uključen 401 uzastopni pacijent (n= 401) koji je bio podvrgnut elektivnoj kardiohirurgiji. Pacijenti su regrutovani u okviru kardiohirurške jedinice Royal Victoria Hospital Belfast, Sjeverna Irska. Primljena su odobrenja lokalnog etičkog komiteta i institucija i dobijen je pismeni informirani pristanak pacijenata. Kriterijumi isključenja uključivali su preoperativno zatajenje bubrega ovisno o dijalizi ili značajnu bubrežnu bolest (procijenjena stopa glomerularne fltracije eGFR< 40)="" and="" diabetes="" mellitus.="" patients="" on="" preoperative="" angio-="" tensin="" conversion="" enzyme="" (ace)="" inhibitor="" therapy="" were="" not="" excluded.="" te="" anesthetic="" technique="" was="" based="" on="" the="" use="" of="" propofol="" and="" fentanyl.="" isofurane="" was="" used="" in="" most="" patients="" either="" as="" an="" adjunct="" anesthetic="" agent="" or="" to="" control="" blood="" pressure.="" pancuronium="" provided="" muscle="" relaxation.="" postoperative="" analgesia="" was="" with="" morphine="">

Definicije bubrežne disfunkcije korištene u studiji

Koristeći kriterije rizika, ozljede, neuspjeha, gubitka, krajnje faze (RIFLE) bubrežne disfunkcije [22, 23] CS-AKI je definiran kao u našoj ranijoj studiji [7] kao pad od početne vrijednosti eGFR za veći od 25 procenat (preračunato metodom modifikacije ishrane kod bubrežne bolesti (MDRD) [24, 25]) koja se javlja u prvih 24 i 48 postoperativnih sati (rana bubrežna disfunkcija), petog postoperativnog dana (kasna bubrežna disfunkcija) ili u bilo koje vrijeme tokom 5-dnevnog postoperativnog perioda (kombinovano rano i kasno).

Analiza citokina

Citokini koji su proučavani u krvi i urinu opisani su u Dodatnoj fleki 1.

Statistička analiza

Statistička analiza je izvršena pomoću SPSS ver. 25 (IBM). Mann Whitney U test je korišten za identifikaciju značajnih biomarkera. Biomarkeri sa ap < 0.05="" smatrani="" su="" značajnim.="" operativna="" karakteristika="" područja="" ispod="" prijemnika="" (auroc)="" korištena="" je="" kao="" mjera="" za="" prediktivnu="" sposobnost="" za="" citokine="" ili="" omjer(e)="" citokina="" upoređujući="" populacije="" koje="" nisu="" cs-aki="" i="" cs-aki="" u="" studiji.="" izračunati="" su="" omjeri="" citokina="" i="" ispitani="" su="" omjeri="" s="" najvećom="" prediktivnom="" sposobnošću="" (auroc)="" za="" identifikaciju="" pacijenata="" s="" rizikom="" od="" razvoja="" cs-aki="" bilo="" kojeg="" dana,="" prije="" i="" nakon="" kardijalne="" operacije.="" unazad="" i="" naprijed="" wald="" i="" forced="" entry="" logistička="" regresija="" korištena="" je="" za="" identifikaciju="" kombinacija="" omjera="" s="" najvećom="" prediktivnom="" sposobnošću="" (auroc)="" za="" identifikaciju="" pacijenata="" sa="">

Rezultati

Demografija pacijenata

Potpuni detalji demografskih podataka, distribucije hirurških zahvata, postoperativnog upravljanja i glavnih ishoda su prethodno opisani [9]. Karakteristike pacijenata su opisane u tabeli 1.

Rezultati za CS‑AKI u poređenju sa pacijentima bez CS‑AKI

Hipoteza I‑a (proinfamatorni biomarkeri krvi)

U poređenju sa pacijentima bez CS-AKI, proinfamatorni biomarkeri u krvi bili su povećani i pre i nakon operacije kod pacijenata sa CS-AKI identifikovanim na bilo koji dan (tabela 2) i dan 1, 2, 5 (dopunska tabela 1 3, 5).

Hipoteza I‑b (protuupalni biomarkeri krvi)

Pre- i postoperativni sTNFsr1, sTNFsr2 i sIL-1ra bili su niži kod pacijenata bez CS-AKI u odnosu na CS-AKI koji su identifikovani bilo kojeg dana (tabela 2), dana 1 i 2 (dodatni

Tabela 1. Kliničke karakteristike pacijenata u studiji

Tabela 1 i 3). Neki citokini su povećani 5. dana (dopunska tabela 5).

Hipoteza I‑c (omjeri antiinflamatornih/proinflamatornih biomarkera u krvi)

Omjeri su bili veći i kod pre- i postoperativnih pacijenata sa CS-AKI u poređenju sa pacijentima koji nisu imali CS-AKI, koji su identifikovani 1., 2., 5. i Bilo koji dan (dopunska tabela 7, 13, 19, 25, respektivno).

Hipoteza II‑a (urinarni proinfamatorni biomarkeri)

Pre- i postoperativni uIL-12p40; postoperativni uIP-10 i uNGAL bili su viši u Any Day CS-AKI pacijenata (Tabela 3). Nekoliko citokina je povišeno u 1., 2. i 5. danu pacijenata sa CS-AKI (dopunska tabela 2, 4, 6, respektivno).

Hipoteza II‑b (urinarni antiinflamatorni biomarkeri)

Pre- i postoperativni uTNFsr1, uTNFsr2 i postoperativni uIL-1RA bili su značajno povišeni u Any Day CS-AKI pacijenata (Tabela 3). Prvog dana, samo postoperativni uTNFsr2 je značajno povećan kod pacijenata sa CS-AKI (dopunska tabela 2), dok je drugog dana preoperativni uTNFsr1 bio povećan (dodatna tabela 4). Petog dana nije bilo značajnih razlika u nivou antiinflamatornih citokina u urinu između pacijenata bez CS-AKI i CS-AKI.

Hipoteza II‑c (omjeri urinarnih antiinflamatornih/urinarnih proinfamatornih biomarkera)

Nekoliko postoperativnih omjera bilo je značajno niže kod bilo kojeg dana, dana 1, 2 i 5 CS-AKI pacijenata (dodatna tabela 8, 14, 20 i 26, respektivno).

Tabela 3 Urinarni proupalni i antiinflamatorni citokini