Ventilator-Induced Kidney Injury: Puas yog Novel Biomarkers Qhov Tseem Ceeb Los Tiv Thaiv?

Hu rau:joanna.jia@wecistanche.com

Mark L. Hepokoski et al

Abstract

Mechanical qhov cua yog txuam nrog qhov tseem ceeb ntawm qhov kev pheej hmoo ntawm kev mob hnyavraum raug mob(AKI). Tus nqi ntawmAKIvim mechanical ventilation thiab cov neeg tuag feem coob tseem tsis txaus ntseeg siab. Kev tiv thaiv thiab kho cov tswv yim tsis meej. Ventilator-inducedraumKev raug mob ntseeg tau tshwm sim vim qhov hloov pauv hauv hemodynamics uas cuam tshuamlub raumperfusion, neurohumoral-mediated alterations nyob rau hauv intra-lub raum cov ntshav khiav, thiab systemic inflammatory mediators generated los ntawm lub tshuab ua pa induced ntsws raug mob. Txoj kev pheej hmoo ntawm kev raug mob rau lub raum los ntawm cov txheej txheem no tuaj yeem hloov kho los ntawm kev qhib lub ntsws-tiv thaiv qhov cua nrog cov dej ntws qis thiab qhov siab kawg-kawg siab. Txawm li cas los xij, cov tswv yim no kuj tseem tuaj yeem ua rau muaj kev pheej hmoo ntawm kev raug mob hauv qee qhov chaw, thiab cov kws kho mob tau txwv txoj hauv kev los txheeb xyuas lub tshuab ua pa zoo rau txhua tus neeg mob. Novel urinary biomarkers tau pom tias muaj peev xwm twv tau AKI ua ntej cov tsos mob xws li cov zis tso zis tsawg thiab nce creatinine. Cov biomarkers no tuaj yeem ua qhov taw qhia ntxov rau cov neeg mob siab rau ntawm lub tshuab ua pa ua pa tsis zoo thiab tsis ua tiav ntawm kev tswj hwm ib txwm muaj.

Ntsiab lusVentilator-inducedraumraug mob· Cov zis biomarkers

Cistanche tubulosa tiv thaiv kab mob raum, nyem qhov no kom tau txais cov qauv

Taw qhia

Cov tshuab cua tshuab feem ntau yuav tsum tau ua raws li kev cawm txoj sia rau cov neeg mob hnyav. Txawm li cas los xij, cov tshuab cua tshuab kuj ua rau muaj kev pheej hmoo ntawm kev mob hnyavraumraug mob (AKI) threefold [1]. Qhov tshwm sim ntawm AKI hauv cov neeg mob uas muaj qhov cua tshuab yog qhov tseem ceeb, vim tias kev tuag ntawm AKI nyob rau hauv lub tsev kho mob hnyav (ICU) yog 30-50 feem pua ​​[2], thiab cov neeg mob ua pa ua pa tsis ua haujlwm thiab AKI muaj kev tuag ntawm 60-80 feem pua. [3]. Kev tshawb fawb dav dav rau cov kev cuam tshuam ntawm lub tshuab ua pa tau muab cov kev nkag siab tseem ceeb rau lub peev xwm ntawm lub tshuab ua pa ntawm lub raum raug mob (VIKI). Hmoov tsis zoo, tus nqi ntawm AKI nyob rau hauv cov neeg kho tshuab cua tshuab tseem tsis txaus siab, thiab cov tswv yim tiv thaiv thiab kev kho mob muaj tsawg heev. Hauv qhov kev tshuaj xyuas no, peb piav qhia txog peb cov kev paub tam sim no hais txog cov txheej txheem ntawm VIKI thiab sib tham txog lub luag haujlwm muaj peev xwm ntawm cov urinary biomarkers tshiab los ua ib txoj hauv kev los qhia intensivists hauv kev xaiv lub raum-tiv thaiv kev ua pa tawm tswv yim.

Mechanisms thiab tam sim no txoj kev mus rau Mechanical Ventilation-Induced raum raug mob

Cov teebmeem ntawm lub raum tsis zoo ntawm cov tshuab cua tshuab tau paub ntau dua 70 xyoo. Xyoo 1947, Drury et al. [4] yog thawj zaug rau peb txoj kev paub los tshawb xyuas qhov kev xav no los ntawm kev ntsuas urea tshem tawm hauv tib neeg cov ncauj lus uas cuam tshuam rau qib sib txawv ntawm kev ua pa zoo txuas ntxiv. Lawv tau pom qhov tseeb, kev sib raug zoo ntawm cov theem ntawm kev ua pa zoo txuas ntxiv thiab lub raum ua haujlwm, thiab cov kws sau ntawv tau txiav txim siab tias cov tshuab ua pa ua rau muaj "kev ntxhov siab" uas tuaj yeem txheeb xyuas los ntawm kev txo lub raum ua haujlwm. Cov kev tshawb fawb tom qab hauv canines tau pab qhia cov txheej txheem kev koom tes los ntawm kev qhia tias qhov ua pa zoo ua rau txo qis hauv plawv los ntawm kev cuam tshuam venous rov qab [5]. Nws tau tshawb pom tom qab ntawd cov kws kho mob neurohumoral tso tawm thaum lub tshuab ua pa kuj cuam tshuam rau lub raum cov ntshav ntws los ntawm cortex mus rau medulla, uas ua rau sodium reabsorption thiab txo qis glomerular pom tus nqi. Sodium reabsorption nyob rau hauv lub raum yuav tsum tau siv oxygen siab [6]; Yog li ntawd, lub tshuab cua tshuab tuaj yeem txo cov pa oxygen los ntawm cov teebmeem hemodynamic thaum tom qab siv cov pa oxygen los ntawm cov kws kho mob neurohumoral.

Tsis ntev los no, lub tshuab ua pa uas ua rau lub ntsws raug mob (VILI) tau raug npaj ua lwm txoj hauv kev ntawm AKI ntawm inflammatory crosstalk los ntawm lub ntsws mus rau lub raum [7]. Txawm hais tias lub tshuab ua pa muaj lub luag haujlwm tseem ceeb hauv kev txhawb nqa lub neej, cov pov thawj qhia tias qee lub tshuab ua pa tuaj yeem ua rau lub ntsws raug mob hauv qee kis lossis tuaj yeem ua rau lub ntsws raug mob ib zaug [8]. Qhov zoo ntawm lub qhov cua uas siv cov tidal ntim nrog kev sib txuam siab transpulmonary pressures tuaj yeem ncav lub ntsws thiab ua rau muaj kev puas tsuaj ntawm alveolar-capillary membrane (piv txwv li, volutrauma thiab barotrauma). Tsis tas li ntawd, qee lub ntsws, tshwj xeeb tshaj yog cov uas muaj qhov nro siab, tej zaum yuav muaj kev pheej hmoo ntawm lub ntsws raug mob vim rov ua dua alveolar vau thiab rov qhib dua (piv txwv li, atelectrauma) [8]. VILI ua rau cov kab mob pulmonary epithelial thiab endothelial puas hlwb uas ua rau lub cev tsis muaj zog tiv thaiv kab mob uas ua rau kev tso tawm ntawm proinflammatory cytokines, xws li IL-6 thiab TNF- [8]. Cov cytokines tom qab ntawd tuaj yeem nkag mus rau hauv lub cev thiab nthuav tawm cov kab mob hauv lub raum hauv cov txheej txheem hu ua biotrauma [8]. Imai et al. [9] pom tau hais tias biotrauma yog ib txoj hauv kev zoo ntawm VIKI los ntawm kev qhia tias cov ntshav los ntawm cov luav tau raug mob, siab tidal ntim qhov cua ua rau lub raum apoptosis hauv vitro.

Qhib lub ntsws-tiv thaiv qhov cua yog hais txog lub tswv yim ua pa los tiv thaiv VILI thiab cov kab mob biotrauma uas tsis tshua muaj tidal ntim los tiv thaiv alveolar overdistention thiab siab kawg-kawg siab (PEEP) los tiv thaiv atelectrauma. Xyoo 2000, Cov Kws Tshawb Fawb Txog Kev Ua Phem Ua Phem Txhaum Cai Network tau tshaj tawm txoj kev tshawb fawb ARMA, uas tau pom tias qhov kev qhib lub ntsws tiv thaiv kev ua pa no tau txhim kho lub raum cov txiaj ntsig raws li ntsuas los ntawm lub raum tsis ua haujlwm hnub thiab txo cov neeg tuag nyob rau hauv cov neeg mob uas muaj mob ua pa nyuaj [10] . Qhov tseem ceeb, kev tshuaj xyuas tsis ntev los no thiab kev tshuaj ntsuam xyuas meta-tshuaj tau qhia tias lub tshuab ua pa tseem yog qhov muaj feem pheej hmoo rau AKI txawm tias ARMA qhov cua raws tu qauv [1], thiab tsis muaj lwm txoj kev kho tam sim no. Ib qho ntawm cov teeb meem rau kev txhim kho cov kev kho tshiab yog qhov tseeb tias nws tseem tsis tau paub meej los ntawm kev tshawb fawb txog kev kis mob yog tias cov tshuab ua pa niaj hnub no yog qhov tseeb "ua rau" ntawm AKI es tsis yog koom nrog. Piv txwv li, nws muaj peev xwm hais tias qhov siab dua ntawm AKI nyob rau hauv cov neeg mob uas tsis muaj cua tshuab tsuas yog vim muaj cov txheej txheem kab mob sib kis los yog kev kho mob, xws li sedation thiab tshuaj tua kab mob, lossis tsuas yog ib qho cim ntawm qhov mob hnyav. Causality tau pom zoo los ntawm qhov tseeb tias txawm tias qhov qis me me ntawm qhov zoo siab siv rau yav tas los noj qab haus huv canines lossis tib neeg ua rau cov zis tso zis poob [4, 5], tab sis cov txheej txheem muaj feem cuam tshuam tsis tau ua tiav. Kev tshawb fawb ntxiv nyob rau hauv cheeb tsam no yog xav tau kom meej meej los ua pov thawj causality thiab txheeb xyuas cov hom phiaj kho mob uas muaj peev xwm hloov tau.

Cov zis Biomarkers hauv Kev Tshawb Fawb Thaum Ntxov ntawm VIKI thiab "Tus Neeg Mob-Specific" Mechanical Ventilation Tam sim no, ARMA raws tu qauv tau siv rau yuav luag txhua tus neeg mob hauv ICU raws li "ib qhov loj haum rau txhua qhov" mus rau qhov cua tshuab. Txawm li cas los xij, cov ntaub ntawv tsis ntev los no tau qhia tias cov tidal ntim siv hauv cov txheej txheem no (6-8 mL / kg lub cev qhov hnyav) tseem tuaj yeem ua rau VILI hauv qee tus neeg mob, thaum lwm tus yuav ua tau zoo dua nrog me ntsis tidal ntim vim muaj qib siab dua. ntawm sedation yuav tsum tau tswj kom tsawg tidal ntim [11]. Qhov "zoo tshaj PEEP" los tiv thaiv electrauma thaum tswj lub raum kom txaus los kuj tsis meej. Yog li ntawd, ntau intensivists ntseeg hais tias ib tug ntau tus neeg mob-tshwj xeeb mus kom ze tej zaum yuav zoo dua, thiab muaj ntau txoj hauj lwm tsom rau cov tshiab ntsuas uas yuav coj tau cov kws kho mob nyob rau hauv kev xaiv qhov tsim nyog lub tshuab ua pa rau txhua tus neeg mob [11]. Piv txwv li, yog tias cov kws kho mob tau paub tias qhov chaw ua pa tam sim no lawv tau siv rau hauv ib tus neeg mob tau cuam tshuam rau lub raum, lawv yuav luag xav txog qhov hloov pauv. Tsis ntev los no, ob peb lub urinary biomarkers tau pom tias muaj peev xwm los kwv yees AKI ua ntej kuaj pom. Kev siv hluav taws xob ntawm cov biomarkers no hauv kev tiv thaiv VIKI tseem yuav tsim, tab sis cov ntaub ntawv muab tuaj yeem muaj txiaj ntsig zoo rau cov neeg siv khoom raws li cov khoom siv tiag tiag tom qab pib ntawm cov tshuab ua pa.

Cov zis concentration ntawm cov ntaub so ntswg inhibitor ntawm metalloproteinase 2 multiplied los ntawm cov concentration ntawm insulin-zoo li kev loj hlob yam binding protein 7 tau pom tau hais tias yuav tau kwv yees kom meej kev loj hlob ntawm nruab nrab-rau-siab AKI nyob rau hauv ICU cov neeg mob uas ua pa los yog mob plawv tsis ua hauj lwm [12, 13] ]. Qhov kev sib xyaw ua ke ntawm biomarkers tau dhau los siv dav hauv ICUs thoob ntiaj teb, thiab lawv lub peev xwm los ua kom muaj kev tiv thaiv AKI zoo li cog lus. Lwm cov tshuaj tiv thaiv urinary uas qhia cov lus cog tseg yog cov raws li lub raum mitochondrial raug mob nrhiav pom los ntawm Whitaker li al. [14, 15] ib. Cov neeg tshawb xyuas no tau siv cov qauv tsiaj los qhia tias cov khoom lag luam mitochondrial, mitochondrial DNA [15] thiab ATP Synthase Subunit- [14], raug tso tawm rau hauv cov zis tom qab 10 feeb ntawm lub raum ischemia thiab rov ua dua. Lawv tau pom tom qab ntawd cov zis ntawm cov mitochondrial fragments kwv yees kev loj hlob ntawm AKI hauv tib neeg cov kev mob tom qab kev phais mob plawv. Mitochondrial-based biomarkers tej zaum yuav muaj txiaj ntsig tshwj xeeb hauv kev kwv yees VIKI, vim nws ua rau kev nkag siab zoo uas VIKI yuav txhawb kev raug mob mitochondrial. Raws li tau hais dhau los, kev siv tshuab ua pa ua rau muaj kev hloov pauv hauv lub raum cov ntshav ntws uas tuaj yeem ua rau tib lub sijhawm txo cov pa oxygen thiab nce oxygen noj. Qhov kev tsis txaus siab no hauv kev siv cov pa oxygen yuav tsum tau ua rau lub raum mob mitochondrial raug mob uas yuav tshwm sim ua ntej txo cov zis tso zis thiab creatinine nce.

Kev txaus siab rau cov biomarkers no yog tempered los ntawm qhov tseeb hais tias kev cuam tshuam kev sim ua kom pom cov txiaj ntsig tau zoo dua tsis muaj. Kev tiv thaiv ntawm VIKI muab lub sijhawm tshwj xeeb rau kev sim ua haujlwm, vim nws tsis yog feem ntau uas cov kws kho mob paub meej tias thaum lub raum kev nyuaj siab yuav tshwm sim (xws li, pib ntawm qhov cua zoo). Cov qib biomarker ntawm cov zis tuaj yeem raug ntsuas ua ntej thiab tom qab pib lub tshuab ua pa, thiab cov kws kho mob tuaj yeem hloov lossis tswj lub tshuab ua pa lossis xav txog kev txhawb nqa hemodynamic ntxiv raws li cov txiaj ntsig tau. Cov biomarkers no tseem tuaj yeem siv ua ke nrog cov qhab nia raug mob ntsws thiab kev soj ntsuam ntawm lub ntsws los txheeb xyuas cov neeg mob uas tsis teb rau cov kev ua pa ntawm lub ntsws thiab tej zaum yuav xav tau kev tiv thaiv kab mob thaum ntxov, qhov chaw nyob, lossis extracorporeal membrane oxygenation.

Xaus

AKI feem ntau tshwm sim nyob rau hauv cov neeg mob uas muaj qhov cua tshuab cua thiab qhov sib txuam ntawm kev tuag yog qhov tshwj xeeb. Txawm hais tias muaj kev nce qib tseem ceeb hauv peb txoj kev paub txog kev sib cuam tshuam ntawm lub ntsws- raum, ntau cov lus nug tseem nyob ntawm cov txheej txheem muaj feem cuam tshuam nrog VIKI. Muab qhov cuam tshuam loj hauv kev kho mob, ntau ntau ntawm cov lus nug qhib rau cov kws kho mob thiab cov kws tshawb fawb, thiab lub sijhawm tshwj xeeb rau kev tiv thaiv kev kho mob, peb tawm tswv yim rau kev tsom mus rau cov ncauj lus no. Cov tswv yim kho tshiab tshiab yuav yog qhov zoo siab txais tos ntxiv rau peb lub chaw ua haujlwm armamentarium thiab yuav xav tau ntau txoj hauv kev nrog kev koom tes ntawm nephrologists, pulmonologists, cov kws tshawb fawb, thiab cov kws tshaj lij.

Kev lees paub

Dr. Mark L. Hepokoski tau txais kev txhawb nqa los ntawm NIH T32 DK104717. Dr. Atul Malhotra yog PI ntawm NIH RO1 HL085188, K24 HL132105, thiab T32 HL134632 thiab co-investigator ntawm R21 HL121794, RO1 HL119201, thiab RO1 HL081823. Raws li ib tug tub ceev xwm ntawm American Thoracic Society, Dr. Atul Malhotra tau tso tseg tag nrho cov nyiaj tau los ntawm tus kheej txij li xyoo 2012. ResMed, Inc. tau muab nyiaj pub dawb rau UC San Diego hauv kev txhawb nqa lub chaw pw tsaug zog. Dr. Prabhleen Singh yog PI ntawm Veterans Affairs (VA) Merit Award BX002175 thiab NIH R03 DK101841. Dr. Crotty Alexander yog PI ntawm American Heart Association Beginning Grant-in-Aid 16BGIA27790079, UAB-UCSD O'Brien Center Daniel O'Connor Scholar Award NIH P30-DK079337, VA BLR&D Career Development Award 1IK21BX, and Foundation Award. Cov ntsiab lus tsuas yog lub luag haujlwm ntawm cov neeg sau ntawv thiab tsis tas yuav sawv cev rau cov lus pom zoo ntawm cov peev txheej.

Daim ntawv tshaj tawm

Cov kws sau ntawv tshaj tawm tias tsis muaj kev sib tw nyiaj txiag txaus siab.

Cov ntaub ntawv

1 van den Akker JP, Egal M, Groeneveld AB: Invasive mechanical ventilation as a risk factor for mob raum raug mob nyob rau hauv mob hnyav: kev tshuaj xyuas thiab kev tshuaj xyuas meta. Crit Care 2013; 17:R98.

2 Chawla LS, Amdur RL, Shaw AD, Faselis C, Palant CE, Kimmel PL: Kev sib koom ua ke ntawm AKI thiab cov txiaj ntsig ntev lub raum thiab cov hlab plawv hauv Tebchaws Meskas cov qub tub rog. Clin J Am Soc Nephrol 2014; 9:448–456.

3 Chertow GM, Christiansen CL, Cleary PD, Munro C, Lazarus JM: Prognostic stratification nyob rau hauv cov neeg mob hnyav uas mob raum tsis ua haujlwm yuav tsum tau lim ntshav. Arch Intern Med 1995; 155:1505–1511.

4 Drury DR, Henry JP, Goodman J: Cov teebmeem ntawm kev ua pa tsis tu ncua ntawm lub raum ua haujlwm. J Clin Invest 1947; 26:945–951.

5 Priebe HJ, Heimann JC, Hedley-Whyte J: Mechanisms ntawm lub raum tsis ua hauj lwm thaum lub sij hawm qhov zoo kawg nkaus-expiratory siab ventilation. J Appl Physiol Respir Environ Exerc Physiol 1981; 50:643–649.

6 Bullen A, Liu ZZ, Hepokoski M, Li Y, Singh P: Lub raum oxygenation thiab hemodynamics hauv lub raum raug mob. Nephron 2017; 137:260–263.

7 Hepokoski M, Englert JA, Baron RM, Crot- ty-Alexander LE, Fuster MM, Beitler JR, Malhotra A, Singh P: Lub tshuab ua pa uas ua rau lub ntsws raug mob ua rau muaj kev tawm tsam lawv cov neeg kho mob hauv lub raum. Am J Physiol Raum Physiol 2017; 312:F654– F660.

8 Slutsky AS, Ranieri VM: Qhov ua rau lub ntsws raug mob. N Engl J Med 2014; 370: 980.

9 Imai Y, Parodo J, Kajikawa O, de Perrot M, Fischer S, Edwards V, Cutz E, Liu M, Kes- have S, Martin TR, Marshall JC, Ranieri VM, Slutsky AS: Injurious mechanical ventilation and end-organ. epithelial cell apoptosis thiab lub cev tsis ua haujlwm nyob rau hauv ib qho kev sim qauv ntawm tus mob ua pa nyuaj siab. JAMA 2003; 289:2104–2112.

10 Cov Kab Mob Ua Phem Ua Phem Tsis Txaus Siab Network, Brower RG, Matthay MA, Morris A, Schoenfeld D, Thompson BT, Wheeler A: Kev ua pa nrog cov dej ntws qis dua piv nrog cov tsoos tidal ntim rau mob ntsws mob thiab mob ua pa nyuaj. N Engl J Med 2000; 342: 1301–1308.

11 Hepokoski M, Owens RL, Malhotra A, Beitler JR: Mechanical ventilation in acute respiratory distress Syndrome ntawm ATS 2016: kev tshawb nrhiav rau tus neeg mob lub tswv yim tshwj xeeb. J Thorac Dis 2016;8(suppl 7): S550–S552.

12 Kashani K, Al-Khafaji A, Ardiles T, Artigas A, Bagshaw SM, Bell M, Bihorac A, Birkhahn R, Cely CM, Chawla LS, Davison DL, Feld-Kamp T, Forni LG, Gong MN, Gunnerson KJ, Haase M, Hackett J, Honore PM, Hoste EA, Joannes-Boyau O, Joannidis M, Kim P, Joyner JL, Laskowitz DT, Lissauer ME, Marx G, McCullough PA, Mullaney S, Ostermann M, Rimmele T, Shapiro NI, Shaw AD, Shi J, Sprague AM, Vincent JL, Vinsonneau C, Wagner L, Walker MG, Wilkerson RG, Zacharowski K, Kellum JA: Discovery and validation of cell cycle arrest biomarkers in human mob raum raug mob. Crit Care 2013;

17:R25.

13 Bihorac A, Chawla LS, Shaw AD, Al-Khafaji A, Davison DL, Demuth GE, Fitzgerald R, Gong MN, Graham DD, Gunnerson K, Heung M, Jordan S, Kleerup E, Joyner JL, Krell K, Letourneau J , Lissauer M, Miner J, Nguyen HB, Ortega LM, Self WH, Sellman R, Shi J, Straseski J, Szalados JE, Wilber ST, Walker MG, Wilson J, Wunderink R, Zim-merman J, Kellum JA: Validation of cell-cycle ntes biomarkers rau mob raum raug mob siv kev txiav txim kho mob. Am J Respir Crit Care Med 2014; 189:932–939.

14 Whitaker RM, Korrapati MC, Stallons LJ, Jesinkey SR, Arthur JM, Beeson CC, Zhong Z, Schnellmann RG: Urinary ATPsynthase sub-unit yog ib qho tshiab biomarker ntawm lub raum mitochondrial dysfunction nyob rau hauv mob raum mob. Toxicol Sci 2015; 145:108–117.

15 Whitaker RM, Stallons LJ, Knaff JE, Alge JL, Harmon JL, Rahn JJ, Arthur JM, Beeson CC, Chan SL, Schnellmann RG: Urinarymitochondrial DNA yog biomarker ntawm mitochondrial cuam tshuam thiab lub raum tsis ua haujlwm nyob rau hauv mob raum. Raum Int 2015; 88: 1336–1344.