Nýrnaskaðar af völdum öndunarvéla: Eru ný lífmerki lykillinn að forvörnum?

Tengiliður:joanna.jia@wecistanche.com

Mark L. Hepokoski o.fl

Ágrip

Vélræn loftræsting tengist verulegri aukningu á hættu á bráðrinýru meiðsli(AKI). Gengi afAKIvegna vélrænnar loftræstingar og tilheyrandi dánartíðni er enn óviðunandi hár. Fyrirbyggjandi og lækningaaðferðir skortir greinilega. Kveikt á öndunarvélnýruTalið er að meiðsli eigi sér stað vegna breytinga á blóðaflfræði sem skerðanýrugegnflæði, breytingar á blóðflæði í nýrum sem miðlað er af taugahúmor og kerfisbundnir bólgumiðlar sem myndast við lungnaskaða af völdum öndunarvéla. Hættan á nýrnaskaða af þessum aðferðum getur breyst með opinni lungnaverndandi loftræstingu með lágu sjávarfallamagni og háum jákvæðum enda-útöndunarþrýstingi. Hins vegar geta þessar aðferðir einnig aukið hættuna á meiðslum í sumum aðstæðum og læknar hafa takmarkaðar leiðir til að finna bestu öndunarvélarstefnuna fyrir hvern tiltekinn sjúkling. Nýir lífvísar í þvagi hafa sýnt fram á getu til að spá fyrir um AKI fyrir klassísk klínísk einkenni eins og minnkuð þvagframleiðsla og aukið kreatínín. Þessi lífmerki geta verið snemmbúin vísbending fyrir öreigafólk um skaðlega öndunarvélastefnu og bilun í hefðbundinni stjórnun.

LeitarorðKveikt á öndunarvélnýrumeiðsli· Lífmerki í þvagi

Cistanche tubulosa kemur í veg fyrir nýrnasjúkdóm, smelltu hér til að fá sýnishornið

Kynning

Oft er þörf á vélrænni loftræstingu sem lífsbjargandi inngrip í alvarlega veika sjúklinga. Hins vegar eykur vélræn loftræsting einnig hættuna á bráðrinýruáverka (AKI) þríþætt [1]. Afleiðingar AKI hjá sjúklingum sem eru í vélrænni öndun eru mikilvægar þar sem óháður dánartíðni AKI á gjörgæsludeild (ICU) er 30–50 prósent [2] og sjúklingar með samsetta öndunarbilun og AKI hafa 60–80 prósenta dánartíðni. [3]. Umfangsmiklar rannsóknir á kerfisbundnum áhrifum vélrænnar loftræstingar hafa veitt mikilvæga innsýn í hugsanlega aðferðir við nýrnaskaða af völdum öndunarvéla (VIKI). Því miður er tíðni AKI hjá sjúklingum með vélrænni loftræstingu enn óviðunandi hátt og fyrirbyggjandi og lækningaaðferðir eru mjög takmarkaðar. Í þessari yfirferð lýsum við núverandi þekkingu okkar á aðferðum VIKI og ræðum hugsanlegt hlutverk nýrra þvagvísa sem leið til að leiðbeina gjörgæslufólki við val á nýrnaverndandi vélrænni loftræstingu.

Vélar og núverandi nálgun á nýrnaskaða af völdum vélrænnar loftræstingar

Skaðleg nýrnaáhrif af vélrænni loftræstingu hafa verið þekkt í meira en 70 ár. Árið 1947, Drury o.fl. [4] voru þeir fyrstu sem við vitum til að rannsaka þessa hugmynd með því að mæla þvagefnisúthreinsun hjá mönnum sem verða fyrir mismiklum stöðugum jákvæðum þrýstingi í öndunarvegi. Þeir sáu skýrt, öfugt samband milli styrks stöðugs jákvæðs þrýstings í öndunarvegi sem beitt var og nýrnastarfsemi, og höfundar komust að þeirri niðurstöðu að vélræn loftræsting valdi "blóðrásarálagi" sem hægt væri að greina með skertri nýrnastarfsemi. Síðari rannsóknir á vígtönnum hjálpuðu til við að skýra aðferðirnar sem tóku þátt með því að sýna fram á að loftræsting með jákvæðum þrýstingi veldur lækkun á útfalli hjartans með því að hindra endurkomu í bláæðum [5]. Síðar kom í ljós að taugahúmorsmiðlar sem losna við vélrænni loftræstingu hafa einnig skaðleg áhrif á nýrnablóðflæði frá heilaberki til merg, sem leiðir til endurupptöku natríums og lækkunar á gaukulsíunarhraða. Endurupptaka natríums í nýrum krefst mikillar súrefnisnýtingar [6]; því getur vélræn loftræsting dregið úr súrefnisflutningi með kerfisbundnum blóðaflfræðilegum áhrifum á meðan hún eykur súrefnisnýtingu í kjölfarið með taugahúðmiðlum.

Nýlega hefur verið lagt til að lungnaskaðar af völdum öndunarvéla (VILI) sé annar aðferð við AKI með bólguvíxl frá lunga til nýra [7]. Þrátt fyrir að vélræn loftræsting hafi stórt hlutverk í lífsbjörg, benda vísbendingar til þess að ákveðnar stillingar öndunarvélar geti valdið lungnaskaða í sumum tilfellum eða geti versnað lungnaskaða þegar komið er á fót [8]. Jákvætt þrýstingsloftræsting sem notar mikið sjávarfallamagn með tilheyrandi háum lungnaþrýstingi getur teygt lungun og leitt til skemmda á alveolar-capillary himnunni (þ.e. volutrauma og barotrauma). Að auki geta sumar lungnaeiningar, sérstaklega þær sem eru með háa yfirborðsspennu, verið í hættu á lungnaskaða vegna endurtekins lungnaþunga og enduropnunar (þ.e. áfallaskaða) [8]. VILI leiðir til skemmda lungnaþekju- og æðaþelsfrumna sem virkja meðfædda ónæmisskaða sem leiðir til losunar bólgueyðandi frumudrepna, eins og IL-6 og TNF- [8]. Þessi cýtókín geta síðan farið inn í blóðrásina og dreift bólgufalli í nýrum í ferli sem kallast lífáverka [8]. Imai o.fl. [9] sýndi fram á að lífáverka er líklegt verkfall VIKI með því að sýna að sermi frá kanínum sem urðu fyrir skaðlegum loftræstingu með miklu sjávarfallarúmmáli leiddi til nýrnafrumnauða in vitro.

Opin lungnaverndandi loftræsting vísar til loftræstingarstefnu sem miðar að því að koma í veg fyrir VILI og kerfisbundið lífáverka með lágu sjávarfallamagni til að koma í veg fyrir ofþenslu í lungnablöðrum og háum jákvæðum endaútöndunarþrýstingi (PEEP) til að koma í veg fyrir atelectrauma. Árið 2000 birtu rannsakendur Acute Respiratory Distress Syndrome Network hina merku ARMA rannsókn, sem sýndi að þessi opna lungnaverndandi öndunaraðferð bætti nýrnaárangur, mældur með dögum án nýrnabilunar og minnkaði dánartíðni hjá sjúklingum með bráða öndunarerfiðleikaheilkenni [10] . Sérstaklega leiddi nýleg kerfisbundin úttekt og meta-greining í ljós að vélræn loftræsting er áfram sjálfstæður áhættuþáttur fyrir AKI þrátt fyrir ARMA loftræstingarreglur [1], og engar aðrar meðferðir eru til eins og er. Ein af hindrunum fyrir þróun nýrra meðferða er sú staðreynd að það er enn óljóst úr faraldsfræðilegum rannsóknum hvort nútíma vélræn loftræsting sé í raun "orsök" AKI frekar en tengsl. Til dæmis er mögulegt að hærra hlutfall AKI hjá sjúklingum með vélrænni öndun sé einfaldlega vegna algengra fylgisjúkdóma eða meðferða, svo sem róandi lyfja og sýklalyfja, eða einfaldlega merki um alvarleika veikinda. Orsakasamhengi er sterklega gefið í skyn af þeirri staðreynd að jafnvel hóflegt magn af jákvæðum þrýstingi sem beitt er á áður heilbrigða vígtennur eða menn veldur lækkun á þvagframleiðslu [4, 5], en nákvæmlega hvernig á að ræða hefur ekki verið fullkomlega skýrt. Frekari rannsókna á þessu sviði er greinilega þörf til að sanna orsakasamhengi og til að greina hugsanlega breytanleg meðferðarmarkmið.

Lífmerki í þvagi í snemmtækri uppgötvun VIKI og „sjúklingasértækrar“ vélrænni loftræstingu Eins og er, er ARMA siðareglunum beitt á næstum alla sjúklinga á gjörgæsludeild þar sem „ein stærð passar öllum“ nálgun við vélrænni loftræstingu. Hins vegar hafa nýlegar upplýsingar bent til þess að sjávarfallamagnið sem notað er í þessari samskiptareglu (6–8 ml/kg kjörþyngd) gæti enn leitt til VILI hjá sumum sjúklingum, á meðan öðrum gæti í raun gengið betur með örlítið hærra sjávarfallamagni vegna hærra magns af slævingu sem þarf til að viðhalda lágu sjávarfallamagni [11]. „Besta PEEP“ til að koma í veg fyrir rafskaut á meðan viðhaldið er fullnægjandi nýrnaflæði er einnig óljóst. Þess vegna telja margir gjörgæslulæknar að sjúklingssértækari nálgun gæti verið betri og mikil vinna er með áherslu á nýjar mælingar sem gætu leiðbeint læknum við að velja viðeigandi öndunarvélarstillingar fyrir hvern tiltekinn sjúkling [11]. Til dæmis, ef læknar væru meðvitaðir um að núverandi öndunarvélastillingar sem þeir notuðu hjá tilteknum sjúklingi hefðu skaðleg áhrif á nýrun, myndu þeir næstum örugglega íhuga breytingu. Nýlega hafa nokkrir nýir þvagvísar sýnt fram á getu til að spá fyrir um AKI fyrir klíníska greiningu. Notagildi þessara lífmerkja til að koma í veg fyrir VIKI á eftir að koma í ljós, en upplýsingarnar sem veittar eru gætu verið afar dýrmætar fyrir gjörgæslumenn sem rauntímaúttak eftir að vélrænni loftræsting er hafin.

Sýnt hefur verið fram á að styrkur vefjahemils málmpróteinasa 2 í þvagi margfaldað með styrk insúlínlíks vaxtarþáttar bindandi próteins 7 spáir nákvæmlega fyrir um þróun miðlungs til alvarlegs AKI hjá gjörgæslusjúklingum með skerta öndunar- eða hjarta- og æðakerfi [12, 13 ]. Þessi samsetning lífmerkja er að verða mikið notuð á gjörgæsludeildum um allan heim og geta þeirra til að leiða til forvarna gegn AKI virðist lofa góðu. Aðrir lífvísar í þvagi sem sýna loforð eru þeir sem byggjast á nýrnahvatberaskaða sem uppgötvað var af Whitaker o.fl. [14, 15]. Þessir rannsakendur notuðu dýralíkön til að sýna fram á að aukaafurðir hvatbera, DNA hvatbera [15] og ATP Synthase Subunit- [14], losna út í þvag eftir aðeins 10 mínútur af nýrnablóðþurrð og endurflæði. Þeir sýndu síðar að þvagmagn þessara hvatberabrota spáir fyrir um þróun AKI í mönnum eftir hjartaskurðaðgerð. Lífmerki sem byggjast á hvatberum geta haft sérstakt gagn við að spá fyrir um VIKI, þar sem það er vélrænt skynsamlegt að VIKI myndi stuðla að hvatberaskaða. Eins og áður hefur komið fram veldur vélræn loftræsting breytingum á blóðflæði nýrna sem getur samtímis dregið úr súrefnisgjöf og aukið súrefnisnotkun. Búast má við að þetta ójafnvægi í nýtingu súrefnisgjafar valdi djúpstæðum nýrnahvatberaskaða sem líklegt er að eigi sér stað áður en dregið er úr þvagframleiðslu og kreatínínhækkun.

Áhugi fyrir þessum lífmerkjum er mildaður af þeirri staðreynd að inngripsrannsóknir sem sýna fram á bættan árangur skortir. Forvarnir gegn VIKI bjóða upp á einstakt tækifæri til inngripsrannsóknar, þar sem það er ekki oft sem læknar vita nákvæmlega hvenær nýrnaálag mun eiga sér stað (td upphaf jákvæðrar loftræstingar). Hægt væri að meta magn lífvísa í þvagi fyrir og eftir að vélrænni loftræsting er hafin og læknar gætu breytt eða viðhaldið stillingum öndunarvélar eða íhugað frekari blóðaflfræðilegan stuðning byggt á niðurstöðunum. Þessi lífmerki gætu einnig verið notuð ásamt stigum á lungnaskaða og mati á lungnatækni til að bera kennsl á þá sjúklinga sem svara ekki hefðbundinni opinni lungnaverndandi loftræstingu og gætu þurft snemmbúna taugavöðvablokkun, hnignandi staðsetningu eða súrefnisgjöf í himnu utan líkama.

Niðurstaða

AKI kemur algengt fram hjá sjúklingum sem eru í vélrænni loftræstingu og dánartíðni tengd því er óvenju há. Þrátt fyrir mikilvægar framfarir í þekkingu okkar á milliverkunum lungna og nýrna, eru enn nokkrar spurningar varðandi nákvæmlega hvernig VIKI tekur þátt. Í ljósi mikils klínískra áhrifa, ógrynni af opnum spurningum fyrir lækna og vísindamenn, og einstakt tækifæri til fyrirbyggjandi meðferðar, mælum við fyrir frekari áherslu á þetta efni. Nýjar meðferðaraðferðir væru kærkomin viðbót við vopnabúnaðinn okkar og mun líklega krefjast þverfaglegrar nálgunar með þátttöku nýrna-, lungna-, vísinda- og gjörgæslulækna.

Viðurkenningar

Dr. Mark L. Hepokoski er studdur af NIH T32 DK104717. Dr. Atul Malhotra er PI á NIH RO1 HL085188, K24 HL132105 og T32 HL134632 og meðrannsakandi á R21 HL121794, RO1 HL119201 og RO1 HL081823. Sem yfirmaður American Thoracic Society hefur Dr. Atul Malhotra afsalað sér öllum utanaðkomandi tekjum frá 2012. ResMed, Inc. veitti UC San Diego góðgerðarframlag til stuðnings svefnstöð. Dr. Prabhleen Singh er PI á Veterans Affairs (VA) verðleikaverðlaun BX002175 og NIH R03 DK101841. Dr. Crotty Alexander er PI á 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 1IK2BX001313, og ATS13, og Stofnunarverðlaun. Innihaldið er eingöngu á ábyrgð höfunda og táknar ekki endilega opinberar skoðanir fjármögnunaraðilanna.

Upplýsingayfirlýsing

Höfundar lýsa því yfir að það séu engir samkeppnishagsmunir.

Heimildir

1 van den Akker JP, Egal M, Groeneveld AB: Ífarandi vélræn loftræsting sem áhættuþáttur fyrir bráða nýrnaskaða hjá bráðveikum: kerfisbundin endurskoðun og meta-greining. Crit Care 2013;17:R98.

2 Chawla LS, Amdur RL, Shaw AD, Faselis C, Palant CE, Kimmel PL: Samband milli AKI og langvarandi nýrna- og hjarta- og æðasjúkdóma hjá vopnahlésdagum í Bandaríkjunum. Clin J Am Soc Nephrol 2014;9:448–456.

3 Chertow GM, Christiansen CL, Cleary PD, Munro C, Lazarus JM: Prognostic lagskipting hjá bráðveikum sjúklingum með bráða nýrnabilun sem þarfnast skilunar. Arch Intern Med 1995;155:1505–1511.

4 Drury DR, Henry JP, Goodman J: Áhrif stöðugrar þrýstingsöndunar á nýrnastarfsemi. J Clin Invest 1947;26:945–951.

5 Priebe HJ, Heimann JC, Hedley-Whyte J: Verkunarháttur nýrnabilunar við jákvæða lok-útöndunarþrýstingsöndun. J Appl Physiol Respir Environ Exerc Physiol 1981;50:643–649.

6 Bullen A, Liu ZZ, Hepokoski M, Li Y, Singh P: Súrefnisgjöf nýrna og blóðaflfræði við nýrnaskaða. Nephron 2017;137:260– 263.

7 Hepokoski M, Englert JA, Baron RM, Crotty-Alexander LE, Fuster MM, Beitler JR, Malhotra A, Singh P: Lungnaskemmdir af völdum öndunarvéla eykur tjáningu sem særa bólgumiðlara þeirra í nýrum. Am J Physiol Renal Physiol 2017;312:F654– F660.

8 Slutsky AS, Ranieri VM: Lungnaskaðar af völdum öndunarvéla. 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: Skaðleg vélræn loftræsting og endalíffæri frumuþekjufrumur og truflun á starfsemi líffæra í tilraunalíkani um bráða öndunarerfiðleikaheilkenni. JAMA 2003;289:2104–2112.

10 Acute Respiratory Distress Syndrome Network, Brower RG, Matthay MA, Morris A, Schoenfeld D, Thompson BT, Wheeler A: Loftræsting með lægra sjávarfallamagni samanborið við hefðbundið sjávarfallamagn fyrir bráða lungnaskaða og bráða öndunarerfiðleikaheilkenni. N Engl J Med 2000;342:1301–1308.

11 Hepokoski M, Owens RL, Malhotra A, Beitler JR: Vélræn loftræsting við bráða öndunarerfiðleikaheilkenni á ATS 2016: leitin að sjúklingssértækri stefnu. J Thorac Dis 2016;8 (fylgi 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. 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, Zimmerman J, Kellum JA: Staðfesting á frumuhringsstöðvunarlífmerki fyrir bráðan nýrnaskaða með klínískri dómgreind. 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: ATPsynthase undireining í þvagi er nýr lífmerki um vanstarfsemi hvatbera nýrna í bráðum nýrnaskaða. 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: DNA í þvagi og hvatbera er lífmerki um truflun á hvatberum og truflun á nýrnastarfsemi í bráðum nýrnaskaða. Nýra Int 2015;88: 1336–1344.