Associaties van ontstekings- en stollingsbiomarkers met nierschade in chronische en acute klinische omgevingen

Samenvatting

Deze studie toont aan dat inflammatoire en stollingsdysregulatie samen nierschade aanjagen, waarbij IL-6 en Factor VIII worden gekoppeld aan versnelde chronische eGFR-afname en disseminatie intravasculaire stolling als een belangrijke factor wordt geïdentificeerd bij ernstige sepsis-geassocieerde acute nierbeschadiging.

Samenvatting

Ontsteking en stolling worden steeds vaker erkend als onderling samenhangende oorzaken van nierschade, maar hun gezamenlijke impact in chronische en acute klinische omgevingen blijft onvolledig gekarakteriseerd. Deze studie onderzocht de relatie tussen inflammatoire en stollingsbiomarkers en nieruitkomsten in zowel een algemene populatiecohort als een ICU-cohort met septische shock. Dit was een secundaire analyse van eerder verzamelde gegevens van een gemeenschapsgroep en een ICU-cohort. In de populatiecohort werden 3.678 deelnemers met herhaalde nierfunctiemetingen opgenomen, en werden basis-inflammatoire (C-reactief eiwit [CRP], interleukine-6 [IL-6]) en stollingsbiomarkers (fibrinogen, Factor VIII, D-dimeer) beoordeeld. De achteruitgang van de nierfunctie werd over ongeveer vijf jaar geëvalueerd met behulp van mixed-effects modellen. In de IC-cohort werden 312 patiënten geanalyseerd; disseminated intravascular coagulation (DIC) werd gedefinieerd volgens de criteria van de International Society on Thrombosis and Haemostasis, en acute nierschade (AKI) werd gedefinieerd volgens de KDIGO-richtlijnen. Hogere basisniveaus van IL-6 en Factor VIII waren onafhankelijk geassocieerd met een snellere jaarlijkse daling van de eGFR. In de IC-cohort kwam AKI voor bij 68,6% van de patiënten en DIC bij 34,6%. DIC werd onafhankelijk geassocieerd met ernstige AKI en de noodzaak van niervervangende therapie. Opnameprocalcitonine toonde superieure discriminatie voor AKI vergeleken met CRP. Deze bevindingen benadrukken trombobontsteking als een gedeeld mechanistisch pad dat chronische nierziekteprogressie verbindt met sepsis-geassocieerd acuut nierletsel.

Inleiding

Acute en chronische nierletsel treden vaak op in de context van systemische ontsteking en stollingsstoornissen. Groeiend bewijs suggereert dat verstoorde ontsteking en stolling – samen met abnormale neutrofiel-endotheliale interacties – een belangrijke rol spelen in de pathogenese van nierletsel ^1,2. Bij patiënten met gevorderde nierziekte zijn pro-inflammatoire cytokines (bijv. IL-1, IL-6, TNF-α) vaak verhoogd, en deze ontstekingsmediatoren kunnen stollingscascades veroorzaken die verder schade aan het nierweefsel^veroorzaken. Omgekeerd kan activatie van stolling ontsteking verergeren; Dergelijke "trombobontsteking" draagt bij aan weefselbeschadiging in kwetsbare organen zoals de nier⁶.

Bij sepsis bijvoorbeeld veroorzaakt een massale afgifte van ontstekingsmediatoren endotheeldisfunctie en wijdverspreide coagulopathie, wat leidt tot microvasculaire fibrinetrombosen in de circulatie ^7,8. Deze septische coagulopathie wordt gekenmerkt door abnormale stollingsactivatie, onderdrukte fibrinolyse en het consumeren van stollingsfactoren, wat resulteert in pathologische fibrineafzetting in de microcirculatie. De unieke microvasculaire architectuur van de nier (dichte glomerulaire en peritubulaire capillaire netwerken) maakt het bijzonder vatbaar voor dergelijke tromboinflammatoire schade⁹. Inderdaad, bij ernstige systemische ontsteking kunnen interacties tussen geactiveerde bloedcellen en het nierendotheel de perfusie en zuurstoftoevoer naar nefronen verminderen, wat leidt tot acute tububulaire necrose en glomerulaire schade.

Klinisch gezien zijn ontstekings- en stollingsbiomarkers in verband gebracht met daaropvolgende nierfunctie. Zo waren in een grote multi-etnische cohortstudie hogere basisniveaus van interleukine-6 (IL-6, een inflammatoire cytokine) en Factor VIII (een pro-stollingsfactor) elk onafhankelijk geassocieerd met een snellere achteruitgang van de nierfunctie in de loop van de tijd. Evenzo nemen C-reactief eiwit (CRP) en fibrinogeen (respectievelijk markers van systemische ontsteking en stolling) toe naarmate de nierfunctie^{verslechtert.} Deze bevindingen zijn consistent met experimenteel bewijs dat IL-6 centraal staat in de coördinatie van ontsteking, en IL-6-niveaus zijn omgekeerd gecorreleerd met de glomerulaire filtratiesnelheid (GFR).

Aan de acute kant hebben clinici waargenomen dat gedissemineerde intravasculaire stolling (DIC) bij septische patiënten geassocieerd is met multiorgaanfalen, waaronder ernstig acuut nierletsel (AKI). Desalniettemin waren gegevens die specifiek sepsis-gerelateerde coagulopathie koppelden aan AKI-incidentie en ernst eerder schaars. Recent klinisch onderzoek toont aan dat microvasculaire trombose en endotheelletsel veroorzaakt door ontsteking belangrijke bijdragers zijn aan sepsis-gerelateerde AKI, ongeacht of er nu aanhoudende hypotensie aanwezig is^12,13. Hoewel ondersteunende zorg is gevorderd, zijn de exacte interacties tussen ontstekings- en stollingsroutes en hun samenkomst bij het veroorzaken van nierschade nog niet volledig begrepen, en zijn er nog geen effectieve specifieke behandelingen ontwikkeld. De gecombineerde impact van ontstekings- en stollingsroutes op nierletsel in zowel chronische als acute situaties blijft echter onvoldoende gekarakteriseerd. Deze kenniskloof draagt bij aan aanhoudend hoge sterfte bij door sepsis veroorzaakte AKI en de progressie van chronische nierziekte. Verdere gecombineerde studies zijn daarom nodig om de wisselwerking tussen ontstekingsmediatoren en stollingsafwijkingen in de pathogenese van nierschade te verklaren en om de potentiële therapeutische doelwitten te bepalen.

Het doel van deze studie was om de wisselwerking tussen ontstekingsmediatoren, stollingsafwijkingen en nierschade in chronische en acute situaties te onderzoeken. Er werd verondersteld dat verhoogde ontstekingsmarkers en pro-stollingsfactoren geassocieerd zijn met verslechterde nieruitkomsten, en dat coagulopathische complicaties (zoals DIC) geassocieerd zijn met een verhoogd risico op ernstige AKI. De studie was ontworpen om deze verbanden te evalueren in zowel chronische als acute klinische contexten.

Protocol

Ethische overwegingen

Deze studie is een secundaire analyse van volledig gedeidentificeerde gegevens verkregen uit eerder afgeronde observationele cohortstudies. Voor deze analyse werden er geen nieuwe patiëntenwerving, interventies of het verzamelen van identificeerbare privégegevens uitgevoerd. Omdat de gegevens volledig waren gedeïdentificeerd en oorspronkelijk verzameld onder goedgekeurde protocollen, voldeed deze analyse niet aan de definitie van onderzoek bij menselijke proefpersonen, en was er geen aanvullende beoordeling of ethische goedkeuring van de institutionele beoordelingscommissie vereist. Alle oorspronkelijke studies kregen de juiste ethische goedkeuring en geïnformeerde toestemming werd verkregen van deelnemers bij de eerste inschrijving.

Studieontwerp

Dit werk vertegenwoordigt een secundaire, retrospectieve analyse van volledig gedeidentificeerde gegevens afkomstig uit twee eerder afgeronde observationele cohortstudies die inflammatoire, stollings- en nieruitkomsten onderzochten in chronische en acute klinische omgevingen. De studie was gestructureerd in twee complementaire componenten (Figuur 1): een chronische populatie-gebaseerde cohortanalyse die langdurige achteruitgang van de nierfunctie evalueert en een acute ICU-cohortanalyse die sepsis-geassocieerde coagulopathie en acute nierschade beoordeelt.

Om het doel van het onderzoek te bereiken, werden complementaire analyses uitgevoerd in twee populaties: (1) een gemeenschapscohort om te onderzoeken of basisontstekings- en stollingsbiomarkers langdurige achteruitgang van de nierfunctie voorspellen, en (2) een cohort van kritisch zieke septische patiënten om de impact van acute coagulopathie op de ontwikkeling van AKI te evalueren. Door deze twee analytische contexten te integreren, was het doel van de studie om de gewrichtsinvloed van ontstekings- en stollingsroutes op nierletsel grondig te beoordelen.

De analyse werd uitgevoerd in overeenstemming met de STROBE-richtlijnen voor observationeel onderzoek.

Figuur 1: Schematische weergave van het studieontwerp en de analytische workflow. Deze figuur illustreert het algemene onderzoeksontwerp en toont de workflow van twee gedeïdentificeerde cohorten en hun analyse die inflammatoire en stollingsbiomarkers koppelt aan nieruitkomsten. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Chronische Cohort (Populatiestudie)

Voor de chronische context werden gegevens gebruikt uit een eerder uitgevoerde prospectieve, op de gemeenschap gebaseerde cohortstudie, die hier werd geanalyseerd als secundaire analyse van gedeïdentificeerde gegevens, met de focus op volwassenen zonder basisnierfalen. De cohort was gemodelleerd naar de Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis (MESA). In totaal werden 3.678 deelnemers (leeftijd 45–84 jaar; 52% vrouwen) opgenomen na uitsluiting van personen met een gebasale geschatte glomerulaire filtratiesnelheid (eGFR) < 60 mL·^min-1 per 1,73 m^² om analyses te beperken tot deelnemers zonder gevorderde chronische nierziekte bij inschrijving. Basisbloedmonsters van nuchtere tijden, verzameld als onderdeel van het oorspronkelijke cohortprotocol, werden gebruikt om ontstekingsbiomarkers—CRP en IL-6—en stollings-/fibrinolysemarkers te meten, waaronder fibrinogeen, Factor VIII-activiteit en D-dimeer. Gestandaardiseerde laboratoriumtests werden gebruikt (bijv. hooggevoelige CRP-immunonephelometrie en ultragevoelige IL-6 ELISA), en deze basisbiomarkerniveaus werden geanalyseerd als blootstellingsvariabelen om hun verband te evalueren met latere longitudinale veranderingen in nierfunctie tijdens follow-up; details zoals fabrikanten, catalogusnummers en RRID's, waar beschikbaar, worden vermeld in de Materiaaltabel. De nierfunctie werd beoordeeld bij de basislijn en tijdens meerdere vervolgonderzoeken gedurende ongeveer vijf jaar met serumcreatinine en cystatine C, zoals verzameld in de hoofdstudie. eGFR werd geschat met behulp van de CKD-EPI-vergelijkingen. De primaire uitkomst was een longitudinale nierfunctieafname, gekwantificeerd als de jaarlijkse verandering in eGFR. Secundaire uitkomsten waren onder andere een snelle daling van eGFR, gedefinieerd als een verlies van meer dan 3 mL·^min-1 per 1,73 m·² per jaar, en een incidentele verminderde eGFR, gedefinieerd als nieuw beginnend eGFR < 60 mL·^min-1 per 1,73^m² , gepaard gegaan met een daling ≥ 1 mL·^min-1 per 1,73 m·² per jaar. Basiscovariaten, waaronder demografische kenmerken, comorbide aandoeningen (bijv. diabetes en hypertensie), baseline eGFR en andere klinische variabelen, werden verkregen uit de oorspronkelijke studiedatabase en gebruikt voor statistische aanpassing. Deelnemers met aandoeningen of medicijnen die ontstekings- of stollingsbiomarkers konden beïnvloeden, werden niet expliciet uitgesloten buiten de oorspronkelijke cohortcriteria; Echter, grote comorbiditeiten en klinische variabelen werden gecorrigeerd in multivariabele analyses om confounding te minimaliseren. Restverstoring door niet-gemeten factoren of medicatie-effecten kan niet volledig worden uitgesloten. Voor deze analyse werd geen nieuwe gegevensverzameling, contact met deelnemers of interventie uitgevoerd.

Acute cohort (Sepsis-ICU-studie)

Voor de acute context werd een secundaire analyse uitgevoerd met gegevens afkomstig van een eerder voltooide observatiecohort van kritisch zieke patiënten met septische shock die waren opgenomen op een tertiaire intensive care (IC). De huidige analyse omvatte 312 volwassen patiënten die voldeden aan de Sepsis-3 criteria voor septische shock (vermoedelijke of bevestigde infectie met vasopressor-afhankelijke hypotensie en verhoogde lactaatwaarden). Patiënten met een reeds bestaande eindstadium nierziekte werden uitgesloten van de oorspronkelijke cohort. Klinische basislijnkenmerken en laboratoriummetingen werden verkregen uit de bestaande studiedataset, die bij opname op de intensive care was verzameld als onderdeel van routinematige klinische zorg en het oorspronkelijke observationele protocol.

Het ISTH-scoresysteem van de International Society on Thrombosis and Haemostasis (ISTH) werd gebruikt om DIC te definiëren, waarbij een score van 5 of meer duidelijk DIC¹⁴ vertegenwoordigt. De ISTH DIC-scores werden dagelijks tijdens IC-opname bepaald op basis van de beschikbare laboratoriuminformatie. De definitie en stadiering van AKI waren gebaseerd op veranderingen in serumcreatinine en/of urine-output¹⁵, die werden gedefinieerd en gefaseerd volgens de KDIGO-criteria. Om de temporele relatie tussen coagulopathie en nierschade te beoordelen, werden subgroepanalyses uitgevoerd bij patiënten die sepsis-gerelateerde coagulopathie ontwikkelden of voldeden aan de criteria voor DIC vóór of bij het begin van AKI, gebaseerd op dagelijkse klinische en laboratoriumevaluaties die in de dataset zijn gedocumenteerd. Temporele relaties tussen verspreide intravasculaire stolling en acute nierschade werden verder geëvalueerd met behulp van dagelijkse klinische en laboratoriumgegevens om te bepalen of het begin van DIC voorafging aan of samenviel met het optreden van AKI.

Ontstekingsmarkers (waaronder CRP en procalcitonine), hemodynamische variabelen en ernstscores van de ziekte—SOFA (Sepsis Organ Failure Assessment) en SAPS II—werden geëxtraheerd uit de oorspronkelijke cohortgegevens¹⁶. Patiënten werden gestratificeerd op basis van de aanwezigheid of afwezigheid van DIC op enig moment tijdens hun IC-verursing. Deze analyse omvatte geen aanvullende patiëntenwerving, interventies of het verzamelen van identificeerbare informatie buiten wat beschikbaar was in de gedeidentificeerde brondataset.

Statistische analyse

Alle analyses werden uitgevoerd met eerder verzamelde, gedeidentificeerde gegevens uit de oudercohortstudies. Benaderingen van ontbrekende gegevens, exclusiecriteria en de behandeling van sleutelvariabelen worden beschreven in Aanvullende Tabel S1. In de populatiecohort werden basislijnkenmerken vergeleken tussen deelnemers die wel en niet een significante nierfunctieachteruitgang ontwikkelden met behulp van Student's t-tests voor normaal verdeelde continue variabelen, en Mann–Whitney U-tests (Wilcoxon rangsomtesten) voor niet-normaal verdeelde continue variabelen, waarbij normaliteit werd beoordeeld met standaard statistische methoden, en chi-kwadraattests voor categorische variabelen, indien van toepassing. Longitudinale verbanden tussen basis-inflammatoire en stollingsbiomarkers en de afname van nierfunctie werden beoordeeld met behulp van lineaire regressiemodellen met gemengde effecten en random intercepts en hellingen om rekening te houden met de correlatie binnen de deelnemer over de tijd, waarbij leeftijd, geslacht, ras/etniciteit, diabetes, hypertensie, lipidenniveaus, baseline eGFR en albuminurie werden gecorrigeerd, en aangepaste gemiddelde eGFR-trajecten werden geschat met modelafgeleide voorspelde waarden over follow-up.

Effectschattingen werden uitgedrukt per standaarddeviatieverhoging in biomarkerconcentratie. Biomarkerniveaus werden bovendien gecategoriseerd in quartielen op basis van hun verdeling binnen de studiepopulatie, met cohort-specifieke 25e, 50e en 75e percentielgrens. Deze kwartielgroepen werden gebruikt om potentiële niet-lineaire associaties te beoordelen en om aangepaste longitudinale eGFR-trajecten te genereren met modelafgeleide voorspelde waarden uit mixed-effects regressiemodellen.

Logistische regressiemodellen werden gebruikt om associaties te evalueren met snelle eGFR-daling en incidentverminderde eGFR, waarbij de follow-upduur als covariaat werd opgenomen om rekening te houden met variabiliteit in observatietijd. In de ICU-cohort werden klinische kenmerken en uitkomsten vergeleken tussen patiënten met en zonder DIC met behulp van Student's t-tests voor normaal verdeelde continue variabelen en Mann–Whitney U-tests voor niet-normaal verdeelde variabelen, gebaseerd op beoordeling van dataverdeling, en chi-kwadraattests voor categorische variabelen. Er werden multivariabele logistische regressiemodellen opgesteld om te beoordelen of DIC onafhankelijk geassocieerd was met ernstig acuut nierletsel, gedefinieerd als KDIGO stadium 3 AKI of de noodzaak van niervervangende therapie, waarbij leeftijd, ziekteernst zoals gemeten met de baseline SOFA-score en relevante comorbiditeiten werden gecorrigeerd; Multicollineariteit tussen ernstindicatoren werd beoordeeld met behulp van variantie-inflatiefactoren. Een analyse van de receiver-operating characteristic (ROC) curve werd uitgevoerd om de voorspellende prestaties van inname-inflammatoire biomarkers (CRP en procalcitonine) voor acute nierschade in de ICU-cohort te evalueren. Het gebied onder de ROC-curve (AUC) werd berekend met 95% betrouwbaarheidsintervallen om het discriminatievermogen te kwantificeren. Alle statistische tests waren tweezijdig, waarbij p < 0,05 als statistisch significant werd beschouwd, en analyses werden uitgevoerd met behulp van statistische analysesoftware.

Gevoeligheidsanalyses

Vooraf gespecificeerde gevoeligheidsanalyses werden uitgevoerd in beide cohorten om de robuustheid van de primaire bevindingen te beoordelen met behulp van dezelfde gedeïdentificeerde datasets. In de populatiecohort werden analyses herhaald na het uitsluiten van deelnemers met diabetes bij de aanvang en na het uitsluiten van degenen die cardiovasculaire gebeurtenissen tijdens de follow-up hadden meegemaakt; Modellen werden bovendien aangepast voor basislijnalbuminurie als continue variabele. Andere uitkomstdefinities werden ook overwogen, zoals creatinine-gebaseerde eGFR en een agressievere definitie van snelle eGFR-afname (> 5 mL·^min-1 per 1,73^m2 per jaar). Gevoeligheidsanalyses in de ICU-cohort bestonden uit het beperken van analyses tot patiënten die langer dan 48 uur na IC-opname overleefden om mogelijke overlevingsbias te minimaliseren, acute nierschade te herdefiniëren op basis van serumcreatininecriteria alleen, en multivariabele modellen verder aan te passen om opnamelactaatconcentratie en vasopressordosis aan te passen.

Resultaten

In deze populatiegebonden cohort van 3.678 volwassenen zonder gevorderde chronische nierziekte bij aanvangslijn werden de basisniveaus van ontstekings- en stollingsbiomarkers geëvalueerd als voorspellers van de daaropvolgende afname van de nierfunctie tijdens longitudinale follow-up. Zoals te zien is in Tabel 1, hadden deelnemers die een significante afname van nierfunctie ontwikkelden hogere basisconcentraties van IL-6 en Factor VIII-activiteit vergeleken met degenen di...

Discussie

De huidige studie onderzocht de geïntegreerde en klinisch relevante verbanden tussen ontstekingsfactoren en stollingsstoornissen bij nierschade in twee verschillende scenario's: volwassenen die in de gemeenschap wonen met risico op CKD-progressie, en kritisch zieke patiënten met sepsis die risico lopen op AKI. In de chronische cohort waren verhoogde IL-6 en Factor VIII onafhankelijk geassocieerd met versnelde eGFR-daling, wat aangeeft dat de basisniveaus van deze biomarkers geassocieerd ...

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
D-dimer assay	Ziekenhuis coagulatielaboratoria	Niet van toepassing	Gemeten met behulp van immunoassay-gebaseerde methoden die routinematig worden gebruikt in de klinische zorg en gevalideerd in institutionele laboratoria
Extractie van elektronische gezondheidsrecordgegevens	Deelnemende ziekenhuizen	Niet van toepassing	Demografische, laboratorium- en klinische variabelen geëxtraheerd uit institutionele elektronische gezondheidsrecord (EHR) systemen met behulp van gestandaardiseerde gegevensverzamelprotocollen
Berekening van geschatte glomerulaire filtratiesnelheid (eGFR)	Niet van toepassing	Niet van toepassing	Berekend met behulp van de CKD-EPI vergelijking op basis van serum creatinine waarden
Factor VIII activiteitstest	Ziekenhuis coagulatielaboratoria	Niet van toepassing	Bepaald met behulp van een-fase stollingstesten of chromogene methoden volgens standaard klinische laboratoriumprocedures
Fibrinogeentest	Ziekenhuis coagulatielaboratoria	Niet van toepassing	Gemeten met behulp van de Clauss methode of gelijkwaardige gestandaardiseerde coagulatietests in gecertificeerde klinische laboratoria
Interleukin-6 (IL-6) test	Ziekenhuis centrale laboratoria / commerciële immunoassay platformen	Niet van toepassing	Gekwantificeerd met behulp van gevalideerde ELISA of chemiluminescentie immunoassays volgens protocollen van de fabrikant en institutionele laboratoriumstandaarden
ISTH DIC scoresysteem	Niet van toepassing	Niet van toepassing	Disseminated intravasculaire coagulatie gedefinieerd volgens criteria van de International Society on Thrombosis and Haemostasis (ISTH)
KDIGO AKI classificatie	Niet van toepassing	Niet van toepassing	Gedefinieerd volgens de klinische praktijkrichtlijnen van Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO)
Procalcitonine test	Ziekenhuis centrale laboratoria	Niet van toepassing	Gemeten met behulp van FDA-goedgekeurde geautomatiseerde immunoassays volgens instructies van de fabrikant en klinische laboratoriumprotocollen
Serum C-reactief proteïne (CRP) test	Ziekenhuis centrale laboratoria (meerdere centra)	Niet van toepassing	Gemeten als onderdeel van routinematige klinische biochemie met behulp van gestandaardiseerde immunoturbidimetische assays; uitgevoerd volgens institutionele laboratoriumprotocollen
Serum creatinine meting	Ziekenhuis klinische chemie laboratoria	Niet van toepassing	Geanalyseerd met behulp van isotope-dilution massaspectrometrie (IDMS)–traceerbare methoden om standaardisering tussen centra te waarborgen
Statistisch analysesoftware (R)	R Foundation for Statistical Computing, Wenen, Oostenrijk	Versie 4.x	Gebruikt voor multivariabele regressie, gevoeligheidsanalyses en trajectmodellering
Statistisch analysesoftware (SPSS)	SPSS Statistics, IBM Corp., Armonk, NY, USA	Versie 25.0	Gebruikt voor beschrijvende analyses en modelvalidatie