叶酸治疗降低感染相关急性肾损伤后一年内死亡风险 (FOL-AKI)

1. 背景信息 急性肾损伤（AKI）每年影响超过1300万人，其院内死亡率达20-40%。 其特点是肾功能突然丧失，并与多种长期后遗症相关，包括慢性肾病（CKD）和依赖肾脏替代疗法（RRT）。 AKI患者给医疗资源带来沉重的经济负担。 约19%-37%的AKI患者在一年内肾功能未恢复，33%的患者进展为急性肾病（AKD），其中近27%在AKI诊断后90天内发展为CKD。 这凸显了早期检测和有效管理AKI以防止进展的至关重要性。

   1.1 AKI的流行病学 AKI影响所有国家，其患病率从<1%到66%不等。 除了人群差异外，流行病学研究中使用不同的分类系统也导致对AKI发病率的估计存在差异。 香港（HK）关于AKI的流行病学数据很少。 Szeto和Pang报告称，香港所有成人住院患者中，9.1%存在AKI。 香港急诊科（ED）就诊的AKI患者的粗死亡率为25%。

   1.2 AKI的病因学 AKI是一种复杂的综合征。 AKI的病因可分为肾前性、肾性和肾后性。 肾前性病因涉及因药物、心力衰竭、感染、脓毒症或容量不足（例如，利尿剂过度使用、严重脱水和腹泻）导致的肾灌注减少。 肾性病因涉及对肾脏结构的直接损伤，包括既往存在的肾功能损害（例如，肾小球肾炎、间质性肾炎和血管炎）以及肾毒性药物。 肾后性AKI是由于尿流梗阻（例如，肾结石和肿瘤）所致，在老年男性中尤其常见。 脓毒症、感染和使用肾毒性药物是AKI的常见原因，导致肾血流量减少。 在重症监护室（ICU）环境中，超过一半的患者发生AKI，ICU中所有AKI患者中有一半患有脓毒症。 药物诱导的AKI占医院病例的20%。 相关药物包括非甾体抗炎药（NSAIDs）、血管紧张素转换酶抑制剂（ACEI）、血管紧张素II受体阻滞剂[ARBs]、二甲双胍、氨基糖苷类、利尿剂和含碘X射线造影剂。

   AKI的多种病因以及其他合并症使得确定和理解AKI的病理生理学变得困难。 最近，氧化应激已被认为是AKI不良结局的主要介质，在AKI的启动和进一步发展中都起着关键作用。 在AKI肾血流量不足的背景下，缺血-再灌注是最常见的机制，其中氧气和营养物质的输送以及废物清除受损；这种氧气供需不匹配以及废物积累导致细胞损伤甚至死亡。 脓毒症诱导的AKI也会引发氧化应激。 氧化应激作为AKI病理生理学的关键组成部分，为潜在的治疗提供了靶点。

   1.3 AKI的治疗 基于KDIGO血清肌酐的标准最常用于AKI的分期。 AKI的管理主要是支持性的。 管理的关键是确保血流动力学稳定和预防低血容量，从而保证足够的肾灌注。 根据AKI的原因和严重程度，医院的治疗通常包括：血压和循环电解质控制；体液平衡（例如，通过补液和/或利尿剂）；审查并停用肾毒性药物；如果存在梗阻则解除梗阻；以及使用抗生素。 营养不良也会影响AKI患者，这需要肾友好饮食、充足营养和限制钾摄入。 目前尚无批准用于治疗AKI的药物。

   1.4 叶酸 叶酸（维生素B9）天然存在于食物中。 叶酸是叶酸家族的合成母体化合物。 叶酸代谢为5-甲基四氢叶酸（5-MTHF）。 5-MTHF是叶酸的生物活性形式，也是血浆中膳食叶酸的主要形式。

   根据PRISMA指南进行了一项系统评价，并在PROSPERO注册（CRD42024589377）。 研究者检索了六个数据库（PubMed、MEDLINE、CINAHL、CENTRAL、Embase和Web of Science），从建库至2024年3月，确定了36项评估叶酸在CKD或AKI患者中使用的随机对照试验（RCT）。 其中，22项RCT在CKD患者中比较了使用叶酸与不使用叶酸的情况，治疗持续时间从4周到中位数4.5年不等，且多数使用叶酸。 值得注意的是，没有已发表的数据专注于AKI人群。 在纳入的RCT中，有20项报告叶酸使用显著降低了同型半胱氨酸（Hcy）水平，但并未直接减少CKD患者的心血管事件。 只有5项试验评估了肾病进展标志物，其中3项测量了血清肌酐，2项测量了估计肾小球滤过率（eGFR），结果不一致。 最大的研究，即中国卒中一级预防试验，纳入了1671名CKD患者，结果显示与对照组相比，使用叶酸减缓了eGFR的年度下降（分别为0.96 ± 5.81% vs. 1.72 ± 6.08%）。 同样，Chang等人观察到接受叶酸的终末期肾病（ESRD）患者的血清肌酐略有降低（10.94 ± 2.01 vs. 对照组的11.30 ± 2.31）。 对所有22项RCT的安全性分析显示，没有归因于叶酸的严重不良事件，治疗组和对照组之间在不良结局方面没有显著差异。

   低剂量：在缺血-再灌注的AKI大鼠模型中，低剂量3 μg/kg体重的5-MTHF在24小时内改善了肾功能，降低了血浆肌酐水平并减轻了氧化应激。 叶酸治疗后，中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白（NGAL，近端肾小管损伤的标志物）的表达显著降低。 5-MTHF激活了核因子红细胞2相关因子2（Nrf2），这是抗氧化防御系统的关键调节因子。 Nrf2激活调节解毒酶和抗氧化蛋白的基因表达，这对于恢复抗氧化防御以抵抗氧化应激损伤至关重要。 氧化应激是导致AKI不良结局的主要原因。 叶酸治疗后，抗氧化酶超氧化物歧化酶-1（SOD-1）、谷胱甘肽合成酶和血红素加氧酶-1（HO-1）的表达均上调。

   高剂量：叶酸的前体叶酸，在高剂量下，例如250 mg/kg体重，用于在动物中诱导AKI。 高剂量的叶酸未被代谢，并由于肾小管内迅速形成叶酸晶体，导致急性肾小管坏死、上皮再生和肾皮质瘢痕，从而引起AKI。 这仅在动物实验中进行，临床上尚未在肾病中观察到高水平的叶酸。

   初步数据 研究者进行了一项回顾性研究，以描述玛丽医院（QMH）疑似感染并诊断为AKI的成年患者的流行病学和结局特征。 该研究利用了医院管理局（HA）临床数据分析与报告系统（CDARS）2023年1月1日至2023年12月31日期间的数据。 纳入标准要求患者年龄≥18岁，有感染，并根据改善全球肾脏病预后组织（KDIGO）标准诊断为AKI。 共有2585名患者符合资格标准，中位年龄为72岁[四分位距（IQR）：61, 84]，56.0%为男性。 中位住院时间为13天[IQR：6, 26]。 值得注意的是，61.2%（1581名患者）在一天内迅速恢复，到第7天时，23.4%（605名患者）未恢复，其中大多数（543名患者）到第28天仍未恢复。 28.1%（727名患者）患有脓毒症，13.8%（357名患者）患有既往CKD。 在没有既往CKD的患者中，1.5%（33名患者）在AKI诊断后3个月发展为CKD。 一年死亡率为23.2%（600名患者）。

   进行了一项比较叶酸使用者（206名患者）和非使用者（2379名患者）的回顾性分析。 叶酸在AKI发生时同时处方。 大多数（178名患者）每日口服5 mg叶酸。 中位治疗期为35.5天[IQR 13.25, 83]。 结果显示，与非使用者相比，叶酸使用者在24小时（64.1% vs. 60.9%）和7天（79.1% vs. 76.4%）的AKI恢复率略高，并且一年死亡率显著更低[11.6% vs. 24.2%（24 vs. 576名患者），P < 0.001]。 在AKI后3个月进展为CKD以及一年内的心血管事件方面没有显著差异。 研究者进行了多变量逻辑回归分析，分析了包括年龄、性别、CKD、糖尿病、高血压、心力衰竭、缺血性心脏病、卒中和脓毒症在内的混杂因素，并确认使用叶酸有助于降低57%的死亡风险[比值比（OR）0.428（95%置信区间（CI）：0.275, 0.666），P = 0.0002]。 年龄、卒中和脓毒症增加了死亡风险；性别、糖尿病、高血压、心力衰竭和缺血性心脏病未显著影响患者死亡率；而CKD意外地将死亡风险降低了28%（P= 0.0325）。 CKD患者通常接受更严格的医疗监测和管理，并获得更全面的护理，这可能有助于整体健康状况改善和生存率提高。

   一年死亡率降低与AKI恢复不显著之间的差异可能反映了AKI患者死亡率的多因素性质。 虽然早期肾脏恢复很重要，但长期生存受到全身炎症、心血管事件和营养状况的影响。 叶酸在内皮功能、同型半胱氨酸代谢和氧化应激调节中的已知作用可能赋予独立于短期肾脏恢复的生存获益。

   研究者假设观察到的死亡率降低是由超越即时肾功能改善的机制介导的。 脓毒症是危重患者AKI的主要原因，会引发系统性炎症反应和活性氧激增，导致广泛的细胞损伤。 叶酸已被证明在AKI大鼠模型中可减轻氧化应激。 叶酸的益处可能在于减轻全身氧化应激。 此外，由血清肌酐定义的AKI恢复具有固有的局限性。 肌酐是肾功能延迟且不完善的标志物，尤其是在脓毒症中。 脓毒症性AKI涉及复杂的病理生理学，包括肾小管损伤、微血管功能障碍和全身炎症，这些仅靠肌酐水平无法充分体现。 一项前瞻性随机对照试验对于证实或反驳该观察结果，以及研究叶酸与改善生存率之间的因果关系非常重要。

   为了进一步探讨CKD状态的影响，进行了亚组分析。 在357名CKD患者中，叶酸使用者（n = 55）在24小时（74.5% vs. 73.2%）、7天（87.3% vs. 84.4%）和28天（89.1% vs. 85.1%）的AKI恢复率相对较高，同时一年死亡率显著更低（5.5% vs. 20.5%，P = 0.0069）。 在没有CKD的队列中（n = 2228），叶酸使用者（n = 151）在24小时（62.9% vs. 61.8%）、7天（78.8% vs. 79.0%）和28天（78.8% vs. 79.8%）的AKI恢复率与非使用者相当，并且一年死亡率仍然显著更低（13.9% vs. 24.7%，P = 0.0021）。 与整体队列相比，亚组分析显示，无论CKD状态如何，叶酸使用者的一年死亡率降低趋势一致。

   这些发现表明叶酸有潜力改善AKI恢复并降低患者死亡率，值得在拟议的研究中进行进一步调查。 然而，该回顾性研究受到队列选择的限制，治疗组和对照组之间未严格匹配，且叶酸治疗期不同。 可能存在未识别的混杂因素和叶酸对死亡率影响的选择偏倚。 因此，迫切需要开展一项彻底的临床研究，以调查叶酸给药对AKI患者结局的作用。

   1.5 未满足的临床需求 AKI是一种常见的健康问题，院内发病率和死亡率高。 检测和治疗的延迟导致院内死亡率达20-40%，高于急性卒中和急性心肌梗死的总和。 AKI的管理主要是支持性的。 目前尚无批准用于治疗AKI的药物。 氧化应激为治疗提供了靶点。 动物实验表明，低剂量的叶酸可减轻氧化应激，降低血浆肌酐水平并改善AKI的肾功能。 随机临床试验已研究叶酸给药以提高CKD患者的生存率。 需要证据证明叶酸对AKI的保护作用，以安全降低AKI成年患者的循环肌酐水平、进展为CKD/ESRD的风险和死亡率。

   1.6 影响 如果叶酸治疗改善了1%病例的结局，由于全球每年AKI负担为1300万例，则每年可能有130,000名患者受益；在香港，由于AKI的粗住院率为12%，在每年约200万住院患者中，每年可能有2,500名患者受益。

2. 目的和假设 2.1 目的 本研究旨在测试叶酸给药对患有感染并经历AKI的成年患者在死亡率和肾功能恢复方面的有效性。

2.2 假设 本研究的假设是，与单纯标准护理相比，叶酸给药加标准护理将降低死亡率并改善肾功能恢复。

2.3 目标

1. 评估叶酸给药在降低一年死亡率方面的有效性
2. 评估叶酸给药在7天内改善AKI恢复以及防止3个月时进展为CKD方面的有效性
3. 评估叶酸给药在研究期间减少心血管事件方面的有效性

3 研究计划 3.1 受试者 为了减少AKI多种病因引入的变异性和混杂因素，研究者专注于与感染（包括脓毒症）相关的AKI。

3.1.1 纳入标准

如果存在以下所有条件，患者将有资格参与研究：

1. 成人年龄≥18岁；
2. 存在感染；
3. 根据KDIGO标准诊断为AKI；
4. 能够提供知情同意或有法定授权代表提供同意。

3.1.2 排除标准

如果存在以下任何条件，患者将被排除在研究之外：

1. AKI病因非感染或脓毒症（例如，肾毒性药物或尿流梗阻）；
2. 已知对叶酸过敏或禁忌；
3. 孕妇或哺乳期妇女；
4. 已在接受叶酸治疗。

3.1.3 样本量 根据CDARS中QMH AKI患者的回顾性研究，叶酸非使用者在7天时AKI恢复率为76.4%（23.6%未恢复），一年死亡率为24.2%。 叶酸使用者在7天时未恢复率为20.9%，一年死亡率为11.6%。

如果研究者假设叶酸给药加标准护理将一年死亡率从24.2%降低到11.6%，则每组需要191名参与者才能在5%水平上以90%的效力检测到显著差异。 因此，总样本量为382名参与者。

对于AKI恢复，检测显著差异所需患者数量（9968名）在5%水平上以90%的效力将太多，无法在本研究中处理。 此外，考虑到2023年QMH确定了2585名患者，单中心设计中的患者可用性有限。

3.2 方法 3.2.1 研究设计 一项开放标签、1:1比例的随机对照试验。

组1. 对照组（无特定药物） 组2. 叶酸组（5 mg叶酸，每日口服一次，持续90天）

所有诊断为AKI的患者将接受标准护理。 药物将在AKI患者入组后立即开始使用。

随访时间点：3个月和12个月。

本研究将遵循《赫尔辛基宣言》原则、国际人用药品注册技术协调会药物临床试验质量管理规范指南（ICH-GCP, ICH E6[R3]）进行，并根据临床试验报告统一标准（CONSORT）声明进行报告。

3.2.2 筛选、招募和同意 首先，研究者将检查医院记录和临床管理系统（CMS）以识别潜在参与者。 其次，研究者将使用筛选表确定潜在参与者的资格，并审查其医疗记录。 第三，研究者将接触符合条件的患者，告知研究并征求其参与同意。

3.2.3 随机化 为确保治疗组间的平衡分配并解决因既往CKD导致的潜在混杂，将采用分层区组随机化。 患者将在随机化前按CKD状态（存在 vs. 不存在）进行分层。 在每个层内，将进行区组随机化，将参与者分配到对照组或5 mg/天叶酸组。

一位不参与临床试验临床工作的研究者将使用www.randomization.com进行区组随机化。 将为CKD和非CKD层创建单独的随机化列表，以保持组间平衡。 他/她将原始随机分配序列保存在无法访问的第三方位置，并使用副本工作。

研究信息和药物将放入密封信封中。 信封外部将包含研究名称和可能包含的组别，但不标明选择的是哪个组。 每位入组患者将被分配一个顺序号并收到相应的信封。 患者ID、日期、时间和其他信息将记录在信封上。 一旦患者完成所有基线评估，患者将被分配治疗。 如果信封破损或丢失，研究人员将查明信封编号，并根据分配用相同治疗替换信封。

3.2.4 常规护理 根据AKI的原因和严重程度，医院的常规护理包括：血压和循环电解质控制；体液平衡（例如，通过补液和/或利尿剂）；审查并停用肾毒性药物；如果存在阻塞则解除阻塞；以及使用抗生素。 在严重情况下，可能需要透析。 常规护理根据医生的判断和临床情况而定。

3.2.5 数据收集 研究者将收集数据和进行随访评估。 基线数据包括人口统计学、病史、药物使用、体格检查、诊断、肾功能参数、营养组织学和接受的标准护理。 将在基线和3个月时测量血清叶酸水平。 安排在3个月和12个月的随访包括访视信息、临床结局、肾功能参数和任何不良事件。 随访将包括面对面访视、电话、远程健康咨询和电子健康记录审查。

研究者将通过定期随访电话和检查来监测患者依从性，并鼓励依从。 研究者将及时处理安全问题和疑虑。

数据将收集到需要密码访问的IT系统中，只有授权人员才能访问。 数据将实时输入，数据库将定期检查以确保准确性和完整性。 所有参与数据收集的研究人员都将接受严格培训，以确保数据库的机密性、完整性和可用性。

3.2.6 研究地点 本研究将在香港的一个中心医院（本地临床中心（LCC），QMH）进行。 患者将从ED、病房和ICU招募，随后在医疗病房、ICU和家中（出院时）进行随访。 在LCC，首席研究者将负责研究活动，但大部分工作将由医院内诊治AKI患者的医务人员以及医院和大学的研究护士完成。