Metabolomisk analyse af akut nyreskade og delirium efter hjertekirurgi

Ca. 2 millioner patienter gennemgår hjertekirurgi hvert år, hvoraf ca. 20% til 30% oplever hjertekirurgirelateret akut nyreskade (CSA-AKI). Mindst 3 % af CSA-AKI-patienterne kræver midlertidig nyreudskiftningsterapi, og cirka 25 % af patienterne vil udvikle kronisk nyresygdom2 på tre år. Adskillige retrospektive kohortestudier har rapporteret en signifikant sammenhæng mellem AKI relateret til hjertekirurgi og efterfølgende forekomst af kronisk nyresygdom, nyresygdom i slutstadiet, hjertesvigt og alvorlige kardiovaskulære bivirkninger. I mellemtiden er forekomsten af ​​CSA-AKI signifikant forbundet med højere hospitalsindlæggelsesomkostninger og øgede kortsigtede og langsigtede postoperative dødelighedsrater, med 5-års og 7-årige kohorteoverlevelsesrater på henholdsvis 54% og 38%.

Patogenesen af ​​CSA-AKI er kompleks, forårsaget af forskellige potentielle nyreskader i den perioperative periode. Fælles for disse skader er, at ilttilførslen til nyrerne er lavere end iltbehovet i nyrerne, hvilket fører til nyrerubulær skade. Hypotetiske mekanismer, der fører til CSA AKI inkluderer hypoperfusion 8, aterosklerotisk emboli, toksisk effekt af nefrotoksin 9, inflammation og oxidativ stress hypotese 1 osv. De hæmodynamiske ændringer, reduceret ilttilførsel, inflammation og oxidativt stress forårsaget af disse mekanismer kan alle føre til AKI10. I lyset af den høje forekomst af CSA AKI og dets potentielt ødelæggende følgesygdomme, er det presserende for klinisk personale at forstå, hvordan man bedst forebygger og afbøder CSA-AKI.

På grund af særlige årsager som store kirurgiske traumer, høj kirurgisk stress, ekstrakorporal cirkulation og behov for overførsel til hjerte-kar-intensiv afdeling efter operation er forekomsten af ​​postoperativt delirium i hjertet og store blodkar (PODOCVS) lige så høj. fra 26 % til 52 %. PODOCVS refererer til en akut neurologisk lidelse, der opstår efter operation, hovedsageligt karakteriseret ved forvirring i tænkning, nedsatte rumlige og tidsmæssige positioneringsevner. Beslægtede undersøgelser tyder på, at PODOCVS signifikant forlænger patienters mekaniske ventilationstid, ICU-opholdstid, forekomst af komplikationer og er tæt forbundet med langsigtet kognitiv tilbagegang og øget langtidsdødelighed. Imidlertid er mekanismeforskningen af ​​PODOCVS stadig i sin indledende fase. Eksisterende forskning har vist, at flere faktorer såsom kirurgisk traume, ekstrakorporal cirkulation og intraoperativ behandling arbejder sammen for at forårsage neurale netværksdysfunktion gennem forskellige mekanismer og veje, hvilket fører til forekomsten af ​​PODOCVS. Neuroinflammationsteorien spiller en afgørende rolle i patogenesen af ​​PODOCVS. Akut perifer inflammationsstimulering inducerer ekspressionen af ​​inflammatoriske faktorer (IL-6, IL-8, IL-1 β α, TNF - α) i centralnervesystemet, hvilket fører til neuronal synaptisk dysfunktion, hippocampus afhængig hukommelsesskade og efterfølgende adfærds- og kognitive symptomer. Nogle forskere har også foreslået, at beskadigelse af den anatomiske struktur og funktionelle abnormiteter i centralnervesystemet er potentielle mekanismer for PODOCVS. Gennem hovedmagnetisk resonansbilleddannelse af 116 patienter, der gennemgik elektiv hjertekirurgi, blev det fundet, at faldet i gråstofvolumen kan være relateret til delirium under operationen. PODOCVS har mange negative virkninger på patientprognosen, derfor er dets mekanismeforskning afgørende for den korrekte forebyggelse og håndtering af PODOCVS.

Kliniske beviser tyder på, at nyreskade fører til ændringer i strukturen af ​​hjernebarken hos patienter, hvilket tyder på eksistensen af ​​nyrehjerneaksen. Derfor har nogle forskere foreslået, at AKI kan være en vigtig årsag til sekundære skader såsom delirium. Cirka 60 % af AKI-patienter i klinisk praksis oplever delirium. Forhøjede kreatininniveauer >2mg/dL er en af ​​risikofaktorerne for ICU delirium hos ældre patienter. Nyreerstatningsterapi kan reducere risikoen for AKI-relateret delirium. For patienter, der får nyreerstatningsbehandling, er daglige maksimale serumkreatinin ikke relateret til delirium, men kan reducere virkningen af ​​AKI på hjernen ved at fjerne neurotoksiske metabolitter. Dette tyder på, at nyrefunktionen har en betydelig indvirkning på den kognitive funktion hos patienter, og den gradvise normalisering af nyrefunktionen kan forbedre delirium.

Selvom den underliggende mekanisme forbundet med akut nyreskade og delirium stadig er uklar, er det blevet en konsensus om, at det øger incidensraten og dødeligheden, forlænger hospitalsopholdet og fremskynder langsigtet kognitiv tilbagegang. Patogenesen af ​​AKI-relateret delirium er multifaktoriel, og adskillige hypoteser er blevet foreslået vedrørende patogenesen af ​​AKI-induceret delirium, herunder hypotesen om ophobning af neurotoksiner eller delirium-inducerende lægemidler på grund af nedsat renal clearance-funktion, hypotesen om opregulering af systemisk cytokin-medieret neuroinflammatorisk processer, og hypotesen om volumen overbelastning, der fører til hjerneødem.

Flere undersøgelser har identificeret AKI som den vigtigste risikofaktor for delirium. I en prospektiv undersøgelse af 1487 patienter har Zipser et al. fandt, at AKI øgede risikoen for delirium tidoblet. En stor mængde klinisk evidens indikerer, at risikoen for delirium hos AKI-patienter stiger signifikant med forringelsen af ​​nyrefunktionen. En retrospektiv undersøgelse af 919 ICU-patienter rapporterede, at forekomsten af ​​delirium i KDIGO trin 2 og 3 var 20 % højere end i KDIGO trin 1. BRAIN-ICU-undersøgelsen viste, at 50 % af patienterne har sameksisterende delirium og AKI. KDIGO stadium 2 patienter har en 1,5 gange øget risiko for delirium, mens KDIGO stadium 1 patienter har en 2,5 gange øget risiko for delirium. Der er dog ingen signifikant sammenhæng mellem KDIGO trin 1 og delirium. Et enkelt center case-control studie i Storbritannien belyste yderligere AKIs rolle i forskellige undertyper af delirium. Undersøgelsen viste, at KDIGO stadium 3 AKI-patienter var fem gange mere tilbøjelige til at opleve excitatorisk delirium end ikke-AKI-patienter, og lettere AKI-stadier (KDIGO stadium 1 eller 2) var ikke forbundet med excitatorisk delirium.

Ovenstående flere beviser indikerer en signifikant sammenhæng mellem AKI og delirium, og begge har forårsaget betydelige tab og byrder for patienter og sundhedsvæsenets økonomi. I betragtning af eksistensen af ​​nyrehjerneaksen og den potentielle sammenhæng mellem AKI og delirium, antager vi, at ved at sammenligne serummetaboliske profiler for patienter med delirium og AKI efter hjertekirurgi, dem med kun delirium, dem med kun AKI og dem uden delirium og AKI efter operation, kan vi udforske mekanismerne for komplikationer og interaktionsmekanismerne mellem organskader efter ekstrakorporal cirkulation hjertekirurgi, og identificere metaboliske markører, der er specifikke for komplikationer, identificere patienter med øget modtagelighed og give reference til tidlig diagnose af komplikationer og grundlag for tidlig indsats.