Ventilatöre Bağlı Böbrek Hasarı: Yeni Biyobelirteçler Önlemenin Anahtarı mı?

İletişim:joanna.jia@wecistanche.com

Mark L. Hepokoski ve diğerleri

Soyut

Mekanik ventilasyon, akut enfeksiyon riskinde önemli artışlarla ilişkilidir.böbrek incinme(AKI). OranıAKImekanik ventilasyon nedeniyle ve buna bağlı ölüm oranı kabul edilemez derecede yüksek olmaya devam ediyor. Önleyici ve tedavi edici stratejiler açıkça eksiktir. ventilatör kaynaklıböbrekHemodinamideki değişiklikler nedeniyle yaralanmanın meydana geldiğine inanılmaktadır.böbrekperfüzyon, intrarenal kan akışında nörohumoral aracılı değişiklikler ve ventilatör kaynaklı akciğer hasarı tarafından oluşturulan sistemik inflamatuar mediatörler. Bu mekanizmalarla böbreğe zarar verme riski, düşük tidal hacimler ve yüksek pozitif ekspiratuar sonu basıncı ile açık akciğer koruyucu ventilasyon ile değiştirilebilir. Bununla birlikte, bu stratejiler bazı ortamlarda yaralanma riskini de artırabilir ve klinisyenlerin her bir spesifik hasta için optimal ventilatör stratejisini belirleme konusunda sınırlı imkanları vardır. Yeni idrar biyobelirteçleri, azalmış idrar çıkışı ve artan kreatinin gibi klasik klinik belirtilerden önce AKI'yi öngörme yeteneğini göstermiştir. Bu biyobelirteçler, yoğun bakım uzmanlarına zararlı bir ventilatör stratejisinin ve geleneksel yönetimin başarısızlığının erken bir göstergesi olarak hizmet edebilir.

anahtar kelimelerventilatör kaynaklıböbrekincinme· İdrar biyobelirteçleri

Cistanche tubulosa böbrek hastalığını önler, numuneyi almak için buraya tıklayın

giriiş

Mekanik ventilasyon, kritik hastalarda hayat kurtarıcı bir müdahale olarak sıklıkla gereklidir. Bununla birlikte, mekanik ventilasyon akut enfeksiyon riskini de artırır.böbrekyaralanma (AKI) üç kat [1]. AKI'nin yoğun bakım ünitesinde (YBÜ) bağımsız mortalitesi yüzde 30-50 olduğu ve kombine solunum yetmezliği ve ABH olan hastaların mortalitesi yüzde 60-80 olduğundan, mekanik ventilasyon uygulanan hastalarda AKI'nin sonuçları önemlidir. [3]. Mekanik ventilasyonun sistemik etkilerine ilişkin kapsamlı araştırmalar, ventilatör kaynaklı böbrek hasarının (VIKI) potansiyel mekanizmaları hakkında önemli bilgiler sağlamıştır. Ne yazık ki, mekanik ventilasyon uygulanan hastalarda ABH oranı kabul edilemeyecek kadar yüksektir ve koruyucu ve tedavi edici stratejiler çok sınırlıdır. Bu derlemede, VIKI'nin mekanizmaları ile ilgili mevcut bilgilerimizi açıklıyoruz ve yeni idrar biyobelirteçlerinin, yoğun bakım uzmanlarına renal koruyucu bir mekanik ventilasyon stratejisi seçmede rehberlik etme aracı olarak potansiyel rolünü tartışıyoruz.

Mekanik Ventilasyona Bağlı Böbrek Hasarına Mekanizmalar ve Güncel Yaklaşım

Mekanik ventilasyonun böbrek üzerindeki olumsuz etkileri 70 yılı aşkın bir süredir bilinmektedir. 1947'de Drury ve ark. [4], değişen seviyelerde sürekli pozitif hava yolu basıncına maruz kalan insan deneklerde üre klirensini ölçerek bu kavramı araştıran ilk bilgimizdi. Uygulanan sürekli pozitif hava yolu basıncı seviyesi ile böbrek fonksiyonu arasında açık, ters bir ilişki gözlemlediler ve yazarlar, mekanik ventilasyonun indüklediği ve böbrek fonksiyonunun azalmasıyla tanımlanabilecek bir "dolaşım stresi" olduğu sonucuna vardılar. Köpeklerde yapılan müteakip çalışmalar, pozitif basınçlı ventilasyonun venöz dönüşü engelleyerek kalp debisinde bir azalmaya neden olduğunu göstererek ilgili mekanizmaların aydınlatılmasına yardımcı oldu [5]. Daha sonra, mekanik ventilasyon sırasında salınan nörohumoral mediyatörlerin korteksten medullaya renal kan akışını olumsuz şekilde değiştirdiği ve bunun da sodyum geri emilimine ve glomerüler filtrasyon hızında bir azalmaya yol açtığı keşfedildi. Böbrekte sodyum geri emilimi yüksek oksijen kullanımını gerektirir [6]; bu nedenle mekanik ventilasyon, sistemik hemodinamik etkiler yoluyla oksijen dağıtımını azaltırken, daha sonra nörohumoral aracılar yoluyla oksijen kullanımını artırabilir.

Daha yakın zamanlarda, ventilatör kaynaklı akciğer hasarı (VILI), akciğerden böbreğe inflamatuar karışma yoluyla AKI'nin başka bir mekanizması olarak önerilmiştir [7]. Mekanik ventilasyonun yaşam desteğinde önemli bir rolü olmasına rağmen, kanıtlar bazı ventilatör ayarlarının bazı durumlarda akciğer hasarını indükleyebileceğini veya tespit edildikten sonra akciğer hasarını kötüleştirebileceğini düşündürmektedir [8]. Yüksek transpulmoner basınçlarla ilişkili yüksek tidal hacimler kullanan pozitif basınçlı ventilasyon, akciğeri gerebilir ve alveolar-kılcal membranda hasara yol açabilir (yani, volutravma ve barotravma). Ek olarak, bazı akciğer üniteleri, özellikle yüksek yüzey gerilimine sahip olanlar, tekrarlayan alveolar kollaps ve yeniden açılma (yani atelektrauma) nedeniyle akciğer hasarı riski altında olabilir [8]. VILI, IL-6 ve TNF-[8] gibi proinflamatuar sitokinlerin salınmasıyla sonuçlanan doğuştan gelen immün kaskadları aktive eden hasarlı pulmoner epitelyal ve endotelyal hücrelere yol açar. Bu sitokinler daha sonra sistemik dolaşıma girebilir ve biyotravma adı verilen bir süreçte böbrekte inflamatuar kaskadları yayabilir [8]. Imay et al. [9], zararlı, yüksek tidal hacimli ventilasyona maruz kalan tavşanlardan alınan serumun in vitro olarak renal apoptoza yol açtığını göstererek, biyotravmanın VIKI'nin olası bir mekanizması olduğunu göstermiştir.

Açık akciğer koruyucu ventilasyon, alveolar aşırı distansiyonu önlemek için VILI ve sistemik biyotravmayı ve düşük tidal hacimli sistemik biyotravmayı önlemeyi ve atelektravmayı önlemek için yüksek pozitif ekspiratuar sonu basıncını (PEEP) önlemeyi amaçlayan bir ventilasyon stratejisini ifade eder. 2000 yılında, Akut Solunum Sıkıntısı Sendromu Ağı araştırmacıları, bu açık akciğer koruyucu ventilasyon stratejisinin, Akut Solunum Sıkıntısı Sendromlu hastalarda böbrek yetmezliği olmayan günlerle ölçülen böbrek sonuçlarını iyileştirdiğini ve mortaliteyi azalttığını gösteren dönüm noktası niteliğindeki ARMA çalışmasını yayınladı [10] . Özellikle, yakın tarihli bir sistematik inceleme ve meta-analiz, ARMA ventilasyon protokolüne [1] rağmen mekanik ventilasyonun AKI için bağımsız bir risk faktörü olmaya devam ettiğini ve şu anda başka bir tedavi bulunmadığını ortaya koydu. Yeni tedavilerin geliştirilmesinin önündeki engellerden biri, modern mekanik ventilasyonun aslında bir birliktelikten ziyade AKI'nin bir "nedeni" olup olmadığı epidemiyolojik çalışmalardan netlik kazanmamasıdır. Örneğin, mekanik ventilasyon uygulanan hastalarda daha yüksek AKI oranlarının basitçe yaygın komorbid hastalık süreçleri veya sedasyon ve antibiyotikler gibi terapilerden veya sadece hastalığın ciddiyetinin bir göstergesinden kaynaklanması mümkündür. Nedensellik, daha önce sağlıklı olan köpeklere veya insanlara uygulanan mütevazı miktarlardaki pozitif basıncın bile idrar çıkışında bir düşüşe neden olması [4, 5] tarafından kuvvetle ileri sürülmektedir, ancak ilgili mekanizmalar tam olarak açıklanmamıştır. Nedenselliği kanıtlamak ve potansiyel olarak değiştirilebilir terapötik hedefleri belirlemek için bu alanda daha fazla araştırmaya açıkça ihtiyaç vardır.

VIKI'nin Erken Tespitinde ve "Hastaya Özgü" Mekanik Ventilasyonda İdrar Biyobelirteçleri Şu anda, ARMA protokolü, mekanik ventilasyona "herkese uyan tek beden" yaklaşımı olarak yoğun bakım ünitesindeki hemen hemen tüm hastalara uygulanmaktadır. Bununla birlikte, son veriler, bu protokolde kullanılan tidal hacimlerin (6-8 mL/kg ideal vücut ağırlığı) bazı hastalarda hala VILI'ye yol açabileceğini, diğerlerinin ise daha yüksek seviyeler nedeniyle biraz daha yüksek tidal hacimlerle daha iyi sonuç verebileceğini göstermiştir. düşük tidal hacimleri korumak için gereken sedasyon [11]. Yeterli renal perfüzyonu sürdürürken elektravmayı önlemek için "en iyi PEEP" de belirsizdir. Bu nedenle, birçok yoğun bakım uzmanı, daha hastaya özel bir yaklaşımın daha iyi olabileceğine inanmaktadır ve klinisyenlere her bir özel hasta için en uygun ventilatör ayarlarını seçme konusunda rehberlik edebilecek yeni ölçümlere odaklanan kapsamlı çalışmalar bulunmaktadır [11]. Örneğin, klinisyenler belirli bir hastada kullandıkları mevcut ventilatör ayarlarının böbreği olumsuz etkilediğini bilselerdi, neredeyse kesinlikle bir değişiklik düşünürlerdi. Son zamanlarda, birkaç yeni üriner biyobelirteç, klinik saptamadan önce AKI'yi tahmin etme yeteneğini göstermiştir. Bu biyobelirteçlerin VIKI'yi önlemedeki faydası henüz belirlenmemiştir, ancak sağlanan bilgiler, mekanik ventilasyonun başlatılmasının ardından gerçek zamanlı çıktı olarak yoğun bakım uzmanları için son derece değerli olabilir.

Metalloproteinaz 2 doku inhibitörünün idrar konsantrasyonu ile insülin benzeri büyüme faktörü bağlayıcı protein 7'nin konsantrasyonunun çarpımının, solunum veya kardiyovasküler bozukluğu olan YBÜ hastalarında orta ila şiddetli AKI gelişimini doğru bir şekilde öngördüğü gösterilmiştir [12, 13]. ]. Biyobelirteçlerin bu kombinasyonu, dünya çapında yoğun bakım ünitelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır ve AKI önlemeye yol açma yetenekleri umut verici görünmektedir. Umut veren diğer idrar biyobelirteçleri, Whitaker ve arkadaşları tarafından keşfedilen renal mitokondriyal hasara dayananlardır. [14, 15]. Bu araştırmacılar, mitokondriyal yan ürünlerin, mitokondriyal DNA [15] ve ATP Sentaz Alt Birimi- [14]'nin sadece 10 dakikalık renal iskemi ve reperfüzyonun ardından idrarla salındığını göstermek için hayvan modellerini kullandılar. Daha sonra, bu mitokondriyal fragmanların idrar seviyelerinin, kardiyotorasik cerrahiden sonra insan deneklerde AKI gelişimini öngördüğünü gösterdiler. Mitokondriyal temelli biyobelirteçler, VIKI'nin mitokondriyal hasarı teşvik edeceği mekanik olarak mantıklı olduğu için, VIKI'yi tahmin etmede özel bir faydaya sahip olabilir. Daha önce belirtildiği gibi, mekanik ventilasyon renal kan akışında aynı anda oksijen dağıtımını azaltabilecek ve oksijen tüketimini artırabilecek değişikliklere neden olur. Oksijen dağıtım kullanımındaki bu dengesizliğin, idrar çıkışının azalması ve kreatinin yükselmesinden önce meydana gelmesi muhtemel olan derin renal mitokondriyal hasara neden olması beklenir.

Bu biyobelirteçler için coşku, iyileştirilmiş sonuçlar gösteren girişimsel denemelerin eksik olması gerçeğiyle yumuşatılıyor. VIKI'nin önlenmesi, girişimsel bir deneme için benzersiz bir fırsat sunar, çünkü klinisyenler renal stresin ne zaman ortaya çıkacağını tam olarak bilmemektedir (örneğin, pozitif basınçlı ventilasyonun başlatılması). Üriner biyobelirteç seviyeleri mekanik ventilasyonun başlatılmasından önce ve sonra değerlendirilebilir ve doktorlar ventilatör ayarlarını değiştirebilir veya sürdürebilir veya sonuçlara göre ek hemodinamik desteği değerlendirebilir. Bu biyobelirteçler ayrıca geleneksel açık akciğer koruyucu ventilasyona yanıt vermeyen ve erken nöromüsküler blokaj, yüzüstü pozisyonlandırma veya ekstrakorporeal membran oksijenasyonu gerektirebilecek hastaları belirlemek için akciğer hasarı skorları ve akciğer mekaniği değerlendirmeleri ile birlikte kullanılabilir.

Çözüm

AKI, mekanik olarak ventile edilen hastalarda yaygın olarak görülür ve ilişkili ölüm oranı son derece yüksektir. Akciğer-böbrek etkileşimleri hakkındaki bilgimizdeki önemli gelişmelere rağmen, VIKI'de yer alan kesin mekanizmalarla ilgili bir takım sorular devam etmektedir. Büyük klinik etki, klinisyenler ve bilim adamları için sayısız açık soru ve önleyici tedaviler için eşsiz fırsat göz önüne alındığında, bu konuya daha fazla odaklanmayı savunuyoruz. Yeni terapötik stratejiler, silahlarımıza hoş bir ek olacaktır ve muhtemelen nefrologların, göğüs hastalıklarının, bilim adamlarının ve yoğun bakım uzmanlarının katılımıyla multidisipliner bir yaklaşım gerektirecektir.

Teşekkür

Dr. Mark L. Hepokoski, NIH T32 DK104717 tarafından desteklenmektedir. Dr. Atul Malhotra, NIH RO1 HL085188, K24 HL132105 ve T32 HL134632 üzerinde PI ve R21 HL121794, RO1 HL119201 ve RO1 HL081823 üzerinde yardımcı araştırmacıdır. American Thoracic Society'nin bir Memuru olarak, Dr. Atul Malhotra 2012'den beri tüm harici kişisel gelirlerinden feragat etti. ResMed, Inc., bir uyku merkezini desteklemek için UC San Diego'ya hayırsever bir bağışta bulundu. Dr. Prabhleen Singh, Gazi İşleri (VA) Başarı Ödülü BX002175 ve NIH R03 DK101841 konusunda PI'dir. Crotty Alexander, American Heart Association Başlangıç ​​Hibesi 16BGIA27790079, UAB-UCSD O'Brien Merkezi Daniel O'Connor Akademik Ödülü NIH P30-DK079337, VA BLR&D Kariyer Geliştirme Ödülü 1IK2BX001313 ve bir ATS'de PI'dir. Vakıf Ödülü. İçerik yalnızca yazarların sorumluluğundadır ve finansman kaynaklarının resmi görüşlerini yansıtmayabilir.

Açıklama bildirimi

Yazarlar, rekabet halindeki finansal çıkarların olmadığını beyan eder.

Referanslar

1 van den Akker JP, Egal M, Groeneveld AB: Kritik hastalarda akut böbrek hasarı için bir risk faktörü olarak invaziv mekanik ventilasyon: sistematik bir gözden geçirme ve meta-analiz. Kritik Bakım 2013;17:R98.

2 Chawla LS, Amdur RL, Shaw AD, Faselis C, Palant CE, Kimmel PL: Amerika Birleşik Devletleri gazilerinde AKI ile uzun vadeli renal ve kardiyovasküler sonuçlar arasındaki ilişki. Clin J Am Soc Nephrol 2014;9:448–456.

3 Chertow GM, Christiansen CL, Cleary PD, Munro C, Lazarus JM: Diyaliz gerektiren akut böbrek yetmezliği olan kritik hastalarda prognostik sınıflandırma. Arch Intern Med 1995;155:1505–1511.

4 Drury DR, Henry JP, Goodman J: Sürekli basınçlı solunumun böbrek fonksiyonu üzerindeki etkileri. J Clin Invest 1947;26:945–951.

5 Priebe HJ, Heimann JC, Hedley- Whyte J: Pozitif ekspirasyon sonu basınçlı ventilasyon sırasında renal disfonksiyon mekanizmaları. J Appl Physiol Respir Environ Exerc Physiol 1981;50:643–649.

6 Bullen A, Liu ZZ, Hepokoski M, Li Y, Singh P: Böbrek hasarında renal oksijenasyon ve hemodinami. Nefron 2017;137:260– 263.

7 Hepokoski M, Englert JA, Baron RM, Crotty-Alexander LE, Fuster MM, Beitler JR, Malhotra A, Singh P: Ventilatör kaynaklı akciğer hasarı, böbrekteki inflamatuar mediatörlerini rahatsız eden ekspresyonu artırır. Am J Physiol Renal Physiol 2017;312:F654– F660.

8 Slutsky AS, Ranieri VM: Ventilatör kaynaklı akciğer hasarı. 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: Yaralı mekanik ventilasyon ve uç organ akut solunum sıkıntısı sendromunun deneysel bir modelinde epitel hücre apoptozu ve organ disfonksiyonu. JAMA 2003;289:2104-2112.

10 Acute Respiratory Distress Syndrome Network, Brower RG, Matthay MA, Morris A, Schoenfeld D, Thompson BT, Wheeler A: Akut akciğer hasarı ve akut respiratuar distres sendromu için geleneksel tidal hacimlere kıyasla daha düşük tidal hacimli ventilasyon. N Engl J Med 2000;342:1301–1308.

11 Hepokoski M, Owens RL, Malhotra A, Beitler JR: ATS 2016'da akut solunum sıkıntısı sendromunda mekanik ventilasyon: hastaya özel strateji arayışı. J Thorac Dis 2016;8(ek 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: İnsan akut böbrek hasarında hücre döngüsü durdurma biyobelirteçlerinin keşfi ve doğrulanması. Kritik Bakım 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: Validation of Klinik karar kullanarak akut böbrek hasarı için hücre döngüsü durdurma biyobelirteçleri. 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, akut böbrek hasarında renal mitokondriyal disfonksiyonun yeni bir biyolojik belirtecidir. 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: Urinarymitokondriyal DNA, akut böbrek hasarında mitokondriyal bozulma ve böbrek fonksiyon bozukluğunun bir biyolojik belirtecidir. Böbrek Uluslararası 2015;88: 1336-1344.