Metabolomisk analys av akut njurskada och delirium efter hjärtkirurgi

Cirka 2 miljoner patienter genomgår hjärtkirurgi varje år, varav cirka 20 % till 30 % upplever hjärtkirurgirelaterad akut njurskada (CSA-AKI). Minst 3 % av CSA-AKI-patienterna kräver tillfällig njurersättningsterapi, och cirka 25 % av patienterna kommer att utveckla kronisk njursjukdom2 på tre år. Flera retrospektiva kohortstudier har rapporterat en signifikant korrelation mellan AKI relaterad till hjärtkirurgi och efterföljande förekomst av kronisk njursjukdom, njursjukdom i slutstadiet, hjärtsvikt och allvarliga kardiovaskulära biverkningar. Samtidigt är förekomsten av CSA-AKI signifikant associerad med högre sjukhusvårdskostnader och ökade kortsiktiga och långvariga postoperativa mortalitetsfrekvenser, med 5-års och 7-års kohortöverlevnadsfrekvens på 54% respektive 38%.

Patogenesen av CSA-AKI är komplex, orsakad av olika potentiella njurskador under den perioperativa perioden. Gemensamt för dessa skador är att syretillförseln till njurarna är lägre än syrebehovet i njurarna, vilket leder till njurrörsskada. Hypotetiska mekanismer som leder till CSA AKI inkluderar hypoperfusion 8, aterosklerotisk emboli, toxisk effekt av nefrotoxin 9, inflammation och oxidativ stress hypotes 1, etc. De hemodynamiska förändringarna, minskad syretillförsel, inflammation och oxidativ stress som orsakas av dessa mekanismer kan alla leda till AKI10. Med tanke på den höga incidensen av CSA AKI och dess potentiellt förödande följdsjukdomar är det angeläget för klinisk personal att förstå hur man bäst förebygger och mildrar CSA-AKI.

På grund av speciella orsaker som stort kirurgiskt trauma, hög kirurgisk stress, extrakorporeal cirkulation och behov av att flyttas till hjärtintensiven efter operationen är förekomsten av postoperativt delirium i hjärtat och stora blodkärl (PODOCVS) lika hög. som 26 % till 52 %. PODOCVS hänvisar till en akut neurologisk störning som uppstår efter operation, främst kännetecknad av förvirring i tänkandet, minskade rumsliga och temporala positioneringsförmåga. Besläktade studier tyder på att PODOCVS signifikant förlänger patienternas mekaniska ventilationstid, ICU-vistelsetid, förekomsten av komplikationer och är nära relaterat till långvarig kognitiv försämring och ökad långtidsdödlighet. Mekanismforskningen av PODOCVS är dock fortfarande i sitt inledande skede. Befintlig forskning har visat att flera faktorer som kirurgiskt trauma, extrakorporeal cirkulation och intraoperativ hantering samverkar för att orsaka neurala nätverksdysfunktioner genom olika mekanismer och vägar, vilket leder till uppkomsten av PODOCVS. Neuroinflammationsteorin spelar en avgörande roll i patogenesen av PODOCVS. Akut perifer inflammationsstimulering inducerar uttryck av inflammatoriska faktorer (IL-6, IL-8, IL-1 β α, TNF - α) i det centrala nervsystemet, vilket leder till neuronal synaptisk dysfunktion, hippocampus-beroende minnesskada och efterföljande beteende- och kognitiva symtom. Vissa forskare har också föreslagit att skador på den anatomiska strukturen och funktionella abnormiteter i centrala nervsystemet är potentiella mekanismer för PODOCVS. Genom magnetisk resonansavbildning av huvudet av 116 patienter som genomgick elektiv hjärtkirurgi fann man att minskningen av gråsubstansvolymen kan vara relaterad till delirium under operationen. PODOCVS har många negativa effekter på patientens prognos, därför är dess mekanismforskning avgörande för korrekt förebyggande och hantering av PODOCVS.

Kliniska bevis tyder på att njurskada leder till förändringar i strukturen av hjärnbarken hos patienter, vilket tyder på förekomsten av njurhjärnans axel. Därför har vissa forskare föreslagit att AKI kan vara en viktig orsak till sekundära skador som delirium. Ungefär 60 % av AKI-patienter i klinisk praxis upplever delirium. Förhöjda kreatininnivåer >2 mg/dL är en av riskfaktorerna för delirium på intensivvårdsavdelningen hos äldre patienter. Njurersättningsterapi kan minska risken för AKI-relaterat delirium. För patienter som får njurersättningsterapi är dagligt toppvärde för serumkreatinin inte relaterat till delirium, men kan minska effekten av AKI på hjärnan genom att eliminera neurotoxiska metaboliter. Detta tyder på att njurfunktionen har en betydande inverkan på kognitiv funktion hos patienter, och den gradvisa normaliseringen av njurfunktionen kan förbättra delirium.

Även om den underliggande mekanismen förknippad med akut njurskada och delirium fortfarande är oklar, har det blivit enighet om att det ökar incidensen och dödligheten, förlänger sjukhusvistelsen och påskyndar den kognitiva nedgången på lång sikt. Patogenesen av AKI-relaterat delirium är multifaktoriell, och flera hypoteser har föreslagits angående patogenesen av AKI-inducerat delirium, inklusive hypotesen om ackumulering av neurotoxiner eller deliriuminducerande läkemedel på grund av nedsatt renal clearance-funktion, hypotesen om uppreglering av systemiska cytokinmedierade neuroinflammatoriska processer och hypotesen om volymöverbelastning som leder till hjärnödem.

Flera studier har identifierat AKI som den främsta riskfaktorn för delirium. I en prospektiv studie av 1487 patienter visade Zipser et al. fann att AKI ökade risken för delirium tiofaldigt. En stor mängd kliniska bevis tyder på att risken för delirium hos AKI-patienter ökar signifikant med försämring av njurfunktionen. En retrospektiv studie av 919 intensivvårdspatienter rapporterade att incidensen av delirium i KDIGO stadium 2 och 3 var 20 % högre än i KDIGO stadium 1. BRAIN-ICU-studien visade att 50 % av patienterna har samexisterande delirium och AKI. KDIGO stadium 2-patienter har en 1,5 gånger ökad risk för delirium, medan KDIGO stadium 1-patienter har en 2,5 gånger ökad risk för delirium. Det finns dock ingen signifikant korrelation mellan KDIGO stadium 1 och delirium. En fall-kontrollstudie med ett enda center i Storbritannien klargjorde ytterligare AKIs roll i olika subtyper av delirium. Studien visade att KDIGO stadium 3 AKI-patienter löpte fem gånger större risk att uppleva excitatoriskt delirium än icke AKI-patienter, och lättare AKI-stadier (KDIGO stadium 1 eller 2) var inte associerade med excitatoriskt delirium.

Ovanstående flera bevis indikerar en signifikant korrelation mellan AKI och delirium, och båda har orsakat betydande förluster och bördor för patienter och sjukvårdens ekonomi. Med tanke på förekomsten av njurhjärnans axel och det potentiella sambandet mellan AKI och delirium, antar vi att genom att jämföra serummetaboliska profiler för patienter med delirium och AKI efter hjärtkirurgi, de med enbart delirium, de med endast AKI och de utan delirium och AKI efter operation kan vi utforska mekanismerna för komplikationer och interaktionsmekanismerna mellan organskador efter extrakorporeal cirkulation hjärtkirurgi, och identifiera metabola markörer som är specifika för komplikationer, identifiera patienter med ökad känslighet och ge referens för tidig diagnos av komplikationer och grund för komplikationer. tidigt ingripande.