Оценка значимости лабораторных биомаркеров почечного повреждения при нефролитотрипсии

Объект исследований. На базе отделения урологии ГБУЗ
Республиканской клинической больницы им. Г.Г. Куватова (г. Уфа)
клиническое, инструментальное и лабораторное обследование были проведены
105 пациентам с мочекаменной болезнью.
Все пациенты рандомизированы по 3 группам, в зависимости от того,
сколько сеансов потребуется для фрагментации камня (1, 2 и 3 сеанса). Каждая
группа включает по 35 человек, группа контроля – 30 здоровых добровольцев.
Распределение пациентов во всех группах по полу, возрасту и клиническим
характеристикам нефролитиаза было однородным и сопоставимым. Основная
группа и группа сравнения были сопоставимы по возрасту.
Критериями включения в исследование явились: плотность камня не
более 1000 HU по данным компьютерной томографии, масса тела от 55 до 100
кг, конкременты не более 20 мм в наибольшем измерении.
Критериями исключения были: коагулопатии, беременность, болезни
сердечно-сосудистой и дыхательной систем в стадии декомпенсации, наличие
кардиостимуляторов, инфекционно-воспалительные заболевания в стадии
обострения, прием препаратов, подавляющих агрегацию тромбоцитов,
аномалии органов мочевой системы с нарушением уродинамики, хроническая
болезнь почек, множественные камни.
Методы исследования. Было проведено исследование экскреторной
функции почек на основе изучения изменений суточной экскреции
электролитов и продуктов азотистого обмена у пациентов, которым проведены
1, 2 или 3 сеанса дистанционной литотрипсии. После этого изучены наиболее
информативные показатели (установленные на первом этапе исследования)
водно-электролитного и азотистого обмена, а также маркеры повреждения
почки у пациентов, которым проведены 3 сеанса дистанционной литотрипсии.
Дизайн выполненного исследования представлен на рисунке 1.В работе
использованы лабораторные и инструментальные методы исследования.
Лабораторная диагностика включала в себя клинические и биохимические
исследования крови и мочи до и после дистанционной литотрипсии.
Методы исследования: общий анализ крови, общий анализ мочи, анализ
мочи по Нечипоренко, общий белок, альбумин, глюкоза, билирубин, мочевина,
креатинин, параметры водно-электролитного статуса (концентрация ионов
натрия, калия, хлоридов, осмолярность) в сыворотке крови и моче; уровень
нейтрофильного желатиназно-ассоциированного липокалина (NGAL), бета-2-
микроглобулина, альбумина, цистатина С в моче. Инструментальные методы:
УЗИ и КТ органов забрюшинного пространства и малого таза. Рассчитаны
показатели чувствительности и специфичности отдельных маркеров с
построением ROC-кривых и вычислением критерия критической разницы RCV.
Для математической обработки результатов исследования использовался
пакет программ Statistica 6.0. Данные исследования представлены в виде
медианы (Me) и интерквартильного размаха (Q1—Q3); достоверность
межгрупповых различий оценивалась по критерию U Манна–Уитни-
Вилкоксона. При соответствии распределения признака закону нормального
распределения данные представлялись в виде среднеарифметического значения
и среднеквадратического отклонения М±δ, для оценки достоверности различий
использовался критерий Стьюдента. Различия расценивались как значимые при
р≤0,05.

Анализ диагностических подходов к
оценке повреждающего воздействия
ударных волн на почечную паренхиму

Исследование экскреторной
функции почек на основеИсследование продуктов
изучения изменений суточнойазотистого обмена (n=105)
экскреции электролитов (n=105)
CST

Исследование общеклиническихИсследованиеALB
показателей (боль, WBC, RBC)уровня
(n=105)биомаркеровβМГ
мочи (n=105)
NGAL
Исследование функциональных
показателей (УЗИ, КТ) (n=105)
До ДЛТПосле ДЛТ

1 сеанс2 сеанса3 сеанса

ВычислениеОценка чувствительности и
внутрииндивидуальной вариацииспецифичности биомаркеров
(Cvi)

Вычисление критерияПостроение
критической разницы (RCV)характеристической кривой

Рисунок 1 – Дизайн исследования.
Результаты исследования и их обсуждение. После проведения
нефролитотрипсии в наибольшей степени изменялись (усредненные сдвиги):
осмолярность мочи (снижение в 1,3 раза), экскреция мочевины (снизилась в 1,6
раза), креатинина (снизилась в 1,4 раза), экскретируемой фракции Na+
(возросла в 1,4 раза) и клиренса осмотически активных веществ (КОСВ, возрос
в 1,3 раза) (таблица 1). Выявленные изменения могут быть связаны с
транзиторными нарушениями функции клубочкого и особенно канальцевого
аппарата почек под влиянием ударных волн.

Таблица 1 – Показатели мочевой экскреции веществ у пациентов с
мочекаменной болезнью до и после процедуры ДЛТ
Основная группа
Группы /
Контрольчерез 1 сут
показательдо ДЛТP
после ДЛТ
Мочевина,
465,4±36,9406,8±48,8253,2±14,60,032
ммоль/сут
Креатинин,
10838±79311105±11008212±7320,041
ммоль/сут
К+, ммоль/сут49,4±4,546,8±4,738,4±3,30,045
Na+, ммоль/сут174,9±10,7162,8±28,1154,6±15,90,099
Cl-, ммоль/сут143,5±28,3138,3±25,9127,7±11,80,121
Осмолярность,
913,7±92,2854,2±100,4658,4±41,10,039
мосм/л
Экскретируемая
0,8±0,090,7±0,051±0,10,034
фракция Na+, %
Осмолярный
1,8±0,21,7±0,151,4±0,110,041
клиренс, мл/мин
КОСВ, мл/мин-0,32±0,05-0,49±0,15-0,11±0,090,031
Примечание: Р – достоверность различий в подгруппах до ДЛТ и через 1
сут после ДЛТ.

В группе больных нефролитиазом, прошедших 2 сеанса ДЛТ, через 1
сутки суточная экскреция мочевины понизилась в среднем в 1,2 раза,
креатинина – в 1,3 раза, осмотически активных веществ – в 1,1 раза,
осмолярный клиренс – в 1,2 раза (различия статистически достоверны) по
сравнению с пациентами после проведения одного сеанса ДЛТ.
Экскретируемая фракция натрия после 2 сеансов была выше 1,1 раза (р<0,05), клиренс осмотически свободной воды – в 1,2 раза (р>0,05).
У пациентов через сутки после 3 повторных литотрипсий по сравнению с
одной перенесенной процедурой выявлены статистически значимые различия:
экскреции мочевины (в среднем ниже в 1,3 раза), креатинина (ниже в 1,1 раза),
осмолярности (ниже в 1,2 раза). Экскретируемая фракция натрия была
несколько больше (в 1,1 раза), осмолярный клиренс – ниже в 1,3 раза (р<0,05). При сравнении уровней экскреции электролитов и азотистых метаболитов, а также расчетных показателей, основанных на данных об их мочевой и сывороточной концентрации с учетом диуреза, у пациентов после 2 и 3 сеансов ДЛТ статистически значимых различий не установлено (рисунок 2). Рисунок 2 - Сравнение биохимических показателей мочи у пациентов после ДЛТ в зависимости от числа сеансов. Клинические и лабораторные маркеры повреждения почек после дистанционной литотрипсии Клинические симптомы (изолированные и в сочетаниях), выявленные у пациентов после ДЛТ, включали: появление или усиление болей в поясничной и подреберной областях на стороне поражения, тошноту, слабость, бледность кожных покровов, снижение артериального давления, увеличение частоты сердечных сокращений. При анализе результатов исследования осадка мочи установлено, что содержание лейкоцитов (по Нечипоренко) не выходило за пределы референсных значений и отсутствовали статистически значимые различия уровней лейкоцитов до и после ДЛТ. Эритроцитурия в течение 48 часов после ДЛТ наблюдалась в 100% случаев без статистических различий в зависимости от числа сеансов (рисунок 3). Для анализа прогностической эффективности маркеров почечной травмы было выполнено построение характеристических кривых (ROC-анализ). В них по оси ординат обозначена чувствительность (вероятность того, что повреждение почечной ткани будет обнаружено с помощью этого маркера), по оси абсцисс – специфичность (вероятность отрицательного результата маркера при отсутствии повреждения ткани).Рассчитан показатель общей информативности биомаркера - площадь под кривой (AUC) для каждого показателя после 1, 2 и 3 сеансов ДЛТ. Данные представлены на рисунке 4. Рисунок 3 - Уровни лейкоцитурии (слева) и эритроцитурии (справа) до и после 1, 2 и 3 сеансов ДЛТ (х103/мл). Рисунок 4 - Характеристические кривые для эритроцитурии и лейкоцитурии) до и после 1, 2 и 3 сеансов ДЛТ (по оси ординат – чувствительность, по оси абсцисс – 1-специфичность). Площадь под характеристической кривой для уровней лейкоцитурии после первого сеанса составила 0,55, после второго – 0,25, после третьего – 0,37. Для эритроцитурии AUC после первого, второго и третьего сеансов составила 0,50, 0,41 и 0,41 соответственно. Это говорит о низкой диагностической эффективности исследования уровня лейкоцитов и эритроцитов в моче для диагностики осложнений нефролитотрипсии. 0,35 0,3 0,25 150,2 0,15 0,1 50,05 Рисунок 5 - Концентрация альбумина мочиРисунок 6 - Концентрация β2- до и после 1, 2 и 3 сеансов ДЛТ (мг/л)микроглобулина мочи до и после 1, 2 и 3 сеансов ДЛТ (мг/мл) У пациентов с уролитиазом до выполнения литотрипсии была повышена экскреция альбумина с мочой относительно референсных значений. После дробления камней достоверных различий в концентрации альбумина мочи в зависимости от числа сеансов ДЛТ не было (рисунок 5). Статистически значимого изменения мочевой концентрации β2- микроглобулина у пациентов с нефролитиазом до и после ДЛТ, а также в зависимости от кратности сеансов дробления не выявлено (рисунок 6). При определении уровня цистатина С в моче пациентов с мочекаменной болезнью и представителей контрольной группы статистически значимых изменений обнаружено не было; зависимости от кратности сеансов дробления также не наблюдалось (рисунок 7). Ряд авторов приводит данные о значимости измерения уровня цистатина С в моче при различных патологических процессах, в том числе при ОПП. Согласно этим исследованиям, цистатин С является перспективным маркером повреждения почки, повышение его концентрации в моче обусловлено уменьшением реабсорбции в канальцах в связи с острым тубулярным некрозом (Вельков В.В., 2015). Мы не обнаружили статистически значимых изменений концентрации цистатина С в моче пациентов после ДЛТ. Очевидно, ренальная травма после литотрипсии не отвечает критериям ОПП вследствие умеренной выраженности повреждающего фактора, кратковременности воздействия, отсутствия значимых структурных нарушений в дооперационном периоде. Рисунок 7 - Концентрация Цистатина С мочиРисунок 8 - Концентрация НГАЛ мочи до и после 1, 2 и 3 сеансов ДЛТ (мг/л).до и после 1, 2 и 3 сеансов ДЛТ (нг/мл). Вероятно, этим объясняется отсутствие высокой диагностической значимости цистатина С для выявления ренальной травмы после дробления камня, поскольку увеличение его концентрации в моче происходит при потере структурной и функциональной целостности канальцев. Отсутствие значимой разницы между уровнями указанных маркеров при наличии клинических признаков ренальной травмы, изменения в пределах референсных значений, не меняющиеся существенно показатели при увеличении числа сеансов ДЛТ не позволяют рассматривать β2-микроглобулин, альбумин, цистатин С, эритроцитурию и лейкоцитурию в качестве отвечающих современнымтребованияммаркеровповрежденияпочкипосле нефролитотрипсии. При исследовании в моче пациентов с мочекаменной болезнью и обследованных контрольной группы уровня НГАЛ, установлено, что разница концентрации биомаркера у пациентов с нефролитиазом и у здоровых незначима (0,68 нг/мл против 0,4 нг/мл). После первого сеанса ДЛТ отмечается увеличение мочевой экскреции НГАЛ в 5 раз, после второго – дополнительно в 1,6 раз, после третьего – еще в 1,7 раз (относительно предыдущего сеанса), различия статистически значимы (рисунок 8). Вероятно, после первой процедуры нефролитотрипсии развивается повреждение канальцев нефрона, которое усиливается после каждого повторного дробления. Относительно меньший рост экскреции НГАЛ после второй и третьей процедуры объясняется, возможно, тем, что зона воздействия ударной волны на паренхиму почки ограничена фокальным пятном, которое обычно при последующих сеансах ДЛТ располагается там же, где и при предыдущих. Следовательно, с учетом времени для восстановления между сеансами литотрипсии, общий объем поврежденных канальцев относительно стабилен и рост мочевой концентрации НГАЛ при повторных ДЛТ, скорее всего, обусловлен не вовлечением новых почечных структур, а усугублением уже развившихся нарушений. Уровень диагностической эффективности мочевого НГАЛ для оценки почечной травмы стабилен и не меняется в зависимости от числа сеансов литотрипсии, что позволяет рассматривать этот мочевой биомаркер в качестве информативного критерия повреждения почечной ткани (рисунок 9). Рисунок 9 – Маркеры повреждения почек у пациентов с мочекаменной болезнью после дистанционной литотрипсии («+» - при наличии УЗ- и КТ- признаковтравмыпочки,«-»-приихотсутствии). WBC, RBC – концентрация лейкоцитов и эритроцитов в моче (х103/мл), ALB – концентрация альбумина в моче (мг/л), β-МГ – уровень β2-микроглобулина в моче (мг/л), CST – уровень цистатина С в моче (мг/л), NGAL – концентрация NGAL в моче (нг/мл). В работах ряда авторов содержится информация об использовании различных биомаркеров (β2-микроглобулина, NGAL, KIM-1 и других) при таких видах лечения нефролитиаза, как пиелолитотомия и нефролитолапаксия. Повышение уровня NGAL при использовании инвазивных методов, как и при дистанционной нефролитотрипсии, свидетельствует о выраженном тубуло- интерстициальном повреждении (Россоловский А.Н., 2013). УЗ- или КТ- признаки повреждения почки после ДЛТ, по нашим данным, были выявлены в 37,4% случаев. На рисунке 9 показаны ассоциации сдвигов биомаркеров ренального повреждения у пациентов после ДЛТ с клинико- инструментальными признаками травмы почки. Приведенные данные по НГАЛ, β2-микроглобулину, альбумину и цистатину С мочи наглядно демонстрируют, что высокую эффективность в качестве маркера травмы почки после ДЛТ имеет только НГАЛ – площадь под кривой (следовательно, вероятность установить правильный диагноз) варьирует в зависимости от числа сеансов от 0,766 до 0,82. Для β2-микроглобулина, цистатина С и альбумина мочи AUC была ниже 0,53, что свидетельствует о низкой диагностической эффективности исследования уровня этих молекул в сыворотке крови для диагностики осложнений нефролитотрипсии. Независимо от числа сеансов ДЛТ, уровень диагностической эффективности НГАЛ для оценки почечной травмы стабилен, что позволяет рассматривать НГАЛ в качестве информативного маркера ренального повреждения (рисунок 10). Рисунок 10 - Характеристические кривые для НГАЛ в зависимости от числа сеансов ДЛТ (по оси ординат – чувствительность, по оси асбцисс – 1-специфичность). Оценка диагностической значимости признаков повреждения почки после ДЛТ Площадь под кривой (AUC) после 1 сеанса ДЛТ у пациентов с мочекаменной болезнью для НГАЛ составила 0,82, для β2-микроглобулина – 0,42, для альбумина - 0,32, цистатина С – 0,50. После второго сеанса литотрипсии AUC для НГАЛ – 0,766, для β2-микроглобулина – 0,47, для альбумина – 0,37, цистатина С – 0,42. После трех сеансов дробления площадь под ROC-кривой для НГАЛ составила 0,77, для β2-микроглобулина – 0,49, для альбумина – 0,41, цистатина С – 0,53. Рассчитаны пороговые значения уровней НГАЛ, имеющее наибольшую диагностическую значимость для выявления повреждения паренхимы почки после ДЛТ: 1 сеанс – 4,5 нг/мл, 2 сеанса – 6 нг/мл, 3 сеанса – 10 нг/мл (исходя из полученных в данном исследовании данных) (рисунок 11). 1 сеанс2 сеанса 3 сеанса Рисунок 11 - Характеристические кривые для мочевого НГАЛ, β2- микроглобулина, цистатина С и альбумина после 1, 2 и 3 сеансов ДЛТ (по оси ординат – чувствительность, по оси асбцисс – 1-специфичность) Критерий критической разницы для мочевого NGAL В настоящее время в исследованиях содержатся сведения о возрастании концентрации маркеров ОПП, в том числе мочевого NGAL, при различных состояниях, в том числе при заболеваниях, оперативных вмешательствах, КЛТ и ДЛТ. Но корректно интерпретировать сдвиги биомаркеров можно лишь с учетом критерия критической разницы (reference change value, RCV). Расчет RCV включает биологические и аналитические изменения биомаркера в специфических клинических условиях, и на основе данных об RCV и степени сдвигов биомаркера можно принимать клинические решения. При отсутствии информации о RCV заключения в отношении клинической значимости изменений показателя после процедур ДЛТ делать некорректно. Одна из задач настоящего исследования состояла в расчете RCV для NGAL мочи, поскольку этот аспект изучен мало. Полученные данные о внутрииндивидуальной вариации (CVi) и критерии критической разницы (RCV) представлены в таблице 2. Согласно полученным результатам, повышение уровня НГАЛ в моче после проведения 1 сеанса ДЛТ более чем на 111,41% (в 2,1 раза) является диагностически значимым и может служить основой для клинических решений. Таблица 2 – Внутрииндивидуальная вариация и критерий критической разницы для маркеров повреждения почки после ДЛТ МаркерCVi, %RCV, % NGAL40111,4 Альбумин3699,8 Цистатин С38105,3 β2-микроглобулин46127,5 В последнее время в ряде работ появилась информация о RCV и CVi для почечных биомаркеров, но эти данные сильно различаются в зависимости от клинической ситуации. Так, по данным Carter J.I. с соавт. (2016), значения RCV и CVi для мочевого NGAL у пациентов с хронической болезнью почек составляют 693% и 86,3% соответственно. Согласно исследованию Aurélien B. с соавт. (2017), после проведения коронарного шунтирования значение RCV для NGAL мочи составило 321%, а внутрииндивидуальная изменчивость – 116%. Эти показатели значительно превышают полученные нами значения, что, возможно, связано с неоднородностью групп, отсутствием дозированного и дискретного воздействия на почку (как в ситуации с этапами ДЛТ) и системностью развившихся в этих случаях процессов. В нашем исследовании на почку действовал локальный повреждающий фактор в виде ударных волн, в результате чего значение RCV оказалось существенно ниже. Таким образом, результаты проведенного исследования свидетельствуют о том, что мочевой NGAL является наиболее перспективным маркером для оценки повреждения почечной ткани при проведении дистанционной литотрипсии. ВЫВОДЫ 1.Установлено, что проведение дистанционной литотрипсии у пациентов часто сопровождается локальным повреждением почечной паренхимы. При этом изменяются параметры водного, электролитного и азотистого обмена, что наиболее значимо проявляется в снижении суточной экскреции мочевины (в среднем в 1,4 раза), креатинина (в 1,3 раза), калия (в 1,2 раза) и повышении клиренса осмотически свободной воды (в 1,8 раза). 2.Показано, что концентрация в моче альбумина и β2-микроглобулина у пациентов с нефролитиазом после сеансов дистанционной литотрипсии статистически значимо не отличается от значения аналогичных параметров до литотрипсии; экскреция цистатина С возрастает на 20- 50%, не выходя, тем не менее, за референтные пределы. 3.Установлено, что после первого сеанса литотрипсии у пациентов с мочекаменной болезнью отмечается увеличение мочевой концентрации NGAL в среднем в 5 раз, после второго – дополнительно в 1,6 раза, после третьего – еще в 1,7 раза относительно предыдущего сеанса, что свидетельствует о высокой диагностической эффективности NGAL как маркера почечного повреждения после дистанционной литотрипсии. Определение уровня β2-микроглобулина, альбумина, цистатина С в моче для диагностики повреждения ткани почки после дистанционной литотрипсиинеобладаетдостаточнойдиагностическойи прогностической эффективностью. 4.Установлено, что при сравнительной оценке информативности биомаркеров повреждения почки у пациентов с нефролитиазом до и после дистанционной литотрипсии NGAL мочи имеет наибольшую диагностическую значимость, не зависящую от числа сеансов ДЛТ: площадь под ROC-кривой для мочевого NGAL составляет более 0,766, для цистатина С – 0,53, для β2-микроглобулина –0,49, для альбумина - 0,41. 5.Показано, что высокая диагностическая эффективность мочевого NGAL свидетельствует о возможности его использования для прогнозирования степени повреждения почки у пациентов с мочекаменной болезнью на этапах проведения дистанционной литотрипсии. Другие исследованные биомаркеры не позволяют составлять уверенный прогноз степени почечной травмы по результатам процедур дробления. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ Врачам клинической лабораторной диагностикии урологам, работающим в специализированных стационарах: 1. Рекомендуется измерение концентрации НГАЛ в моче для диагностики почечного повреждения и оценки его тяжести после дистанционной литотрипсии. Рекомендуется изменение режима проведения сеансов литотрипсии с учетом клинического течения нефролитиаза при возрастании концентрации НГАЛ в моче выше 4,5 нг/мл после одного сеанса, выше 6 нг/мл после 2 сеансов, выше 10 нг/мл после 3 сеансов литотрипсии, так как это может констатировать клинически значимое повреждение паренхимы почки. 2. Не рекомендуется измерение уровня эритроцитурии, лейкоцитурии, концентрации β2-микроглобулина, альбумина, цистатина С мочи для диагностики повреждения ткани почки после дистанционной литотрипсии ввиду недостаточной диагностической и прогностической эффективности этих биомаркеров. 3. Рекомендуется использовать альтернативные методы разрушения камня, не связанные с прямым воздействием на паренхиму почки, при невозможности внести коррективы в сроки повторных ДЛТ и повышении уровней мочевого НГАЛ выше критических значений ПЕРСПЕКТИВЫ ДАЛЬНЕЙШЕЙ РАЗРАБОТКИ ТЕМЫ Целесообразно исследование отдаленных последствий литотрипсии в виде структурных и функциональных нарушений органов мочевыделительной системы у пациентов, у которых уровень НГАЛ после ДЛТ превышал критические значения. Оценка возможности определения уровня мочевого НГАЛ для разработки нефронсберегающих режимов проведения ДЛТ, обоснования сроков повторных процедур, показаний к выбору альтернативных видов лечения нефролитиаза, оценки эффективности методов фармакологической нефропротекции при повреждении почки. Изучение других перспективных маркеров повреждения почки после ДЛТ и анализ их диагностической ценности по сравнению с НГАЛ, разработка диагностических панелей маркеров повреждения почки после ДЛТ и других методов лечебного и диагностического воздействия на почечную паренхиму. СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ДЛТ – дистанционная литотрипсия ИЛ-18 – интерлейкин 18 КЛТ – контактная литотрипсия КТ – компьютерная томография НГАЛ, NGAL – нейтрофильный желатиназно-ассоциированный липокалин ОПП – острое повреждение почек СКФ – скорость клубочковой фильтрации УЗ – ультразвук УЗИ – ультразвуковое исследование AUC – area under curve β2-МГ – β2-микроглобулин CV – коэффициент вариации CVi – внутрииндивидуальная вариация CST – цистатин С KIM – Kidney Injury Molecule RCV – reference change value, ROC – receiver operating characteristic ROС-сurve – ROC-кривая