ISSN 1728-2985
ISSN 2414-9020 Online

Diagnostic value of the NGAL in determining the functional state of the kidney after percutaneous nephrolithotomy

Merinov D.S., Golovanov S.A., Gurbanov Sh.Sh., Artemov A.V., Shamkhalova K.K.

N.A. Lopatkin Research Institute of Urology and Interventional Radiology – branch of the National Medical Research Radiologiсal Center, Moscow, Russia
Introduction. Percutaneous nephrolithotomy (PNL), being a minimally invasive procedure, is accompanied by damage to blood vessels and renal parenchyma and, as a consequence, impaired renal hemodynamics. In this work we determined the dynamics of the biomarker of acute kidney injury NGAL depending on the deficit of renal function on the ipsilateral side, the type of stone, the number of accesses, the duration of the procedure, and the initial level of NGAL.
Aim. To study the role of NGAL in determining the potential risks of renal parenchyma damage with PNL in adult patients with nephrolithiasis.
Materials and methods. A total of 46 patients in whom the serum concentration of NGAL was determined before and immediately after PNL, as well as 6, 12, 24 and 48 hours later, were included in the study. PNL was performed under endotracheal anesthesia in the prone position using the standard technique with a 24 Fr nephroscope. When creating an additional (more than one) access, a nephroscope with a 16.5 Fr access sheath was used.
Results. Our results showed that the functional state of the renal parenchyma depended to a greater extent on the initial deficit of more than 50% according to nuclear scintigraphy with staghorn stones of 3-4 types, and to a lesser extent on the duration of the procedures, the number of accesses and the presence of bacteriuria.
Conclusion. Determination of NGAL concentration can be a convenient test for assessing the impairment and restoration of the functional state of the renal parenchyma in the early stages after PNL.

Keywords

urolithiasis
kidney stones
percutaneous nephrolithotomy
markers of kidney injury
neutrophil gelatinase-associated lipocalin
NGAL

Введение. Перкутанная нефролитотрипсия (ПНЛ) продолжает занимать позицию «золотого» стандарта в хирургическом лечении больных с крупными и коралловидными камнями почек [1, 2]. В результате модернизирования и внедрения в лечебный процесс нового эндоскопического оборудования, совершенствования техники выполнения операций удалось достичь высокой эффективности перкутанных вмешательств при нефролитиазе [3, 4]. Несмотря на то что ПНЛ признана минимально инвазивной операцией, все же она сопровождается повреждением сосудов и почечной паренхимы и как следствие – нарушением гемодинамики почки [5]. Клинические испытания, подтверждающие непосредственное влияние ПНЛ на функцию почек, ограничены. Напротив, некоторые исследования показали, что нет корреляции между ПНЛ и изменением функции почек [6–8]. Оценка изменений скорости клубочковой фильтрации в раннем послеоперационном периоде показала снижение этой функции, а затем ее увеличение в течение 24–48 ч после создания перкутанного тракта [9]. Однако, по некоторым данным, уровень креатинина в сыворотке крови начинает повышаться только через 48–72 ч и потери почти 50% функции почек после повреждения почечной паренхимы, в связи с чем этот тест не подходит в качестве маркера для раннего выявления функциональных нарушений [10, 11]. Литературные данные свидетельствуют о том, что наиболее эффективными биомаркерами острого почечного повреждения (ОПП) являются молекула повреждения почек-1 (KIM-1); липокалин, ассоциированный с нейтрофильной желатиназой (NGAL – neutrophil gelatinase-associated lipocalin); цистатин С, интерлейкин-18, N-ацетилглюкозаминидаза (NAG) и L-тип белка (Liver, печеночный), связывающий жирные кислоты (LFABP – Liver Fatty Acid-Binding Protein), которые активируются в проксимальных канальцах клетки после ишемического или нефротоксического ОПП [12–14]. NGAL признан одним из наиболее ранних и информативных биомаркеров ОПП, изучаемым при различных урологических заболеваниях [15, 16]. Ряд исследований показал, что уровень NGAL быстро повышается после «почечного инсульта» и может прогнозировать ОПП до повышения диагностического уровня креатинина в сыворотке крови. Также NGAL в течение 2 ч высвобождается из поврежденного дистального отдела нефрона в ответ на воспалительный процесс [17].

В связи с этим целью данного исследования явилось изучение роли биомаркера NGAL в определении потенциальных рисков повреждения почечной паренхимы вследствие выполненной ПНЛ у взрослых пациентов с нефролитиазом.

Материалы и методы. Характеристика пациентов представлена в табл. 1.

70-2.jpg (111 KB)

Во всех случаях выполнялась ПНЛ под эндотрахеальным наркозом в прон-позиции больного по стандартной методике с применением рабочего тубуса нефроскопа 24 Fr. При создании дополнительного (более одного) доступа использовался мини-нефроскоп с тубусом 16,5 Fr. В ходе оперативного вмешательства были выполнены один, два и три доступа у 26 (56,5%), 13 (28,3%) и 7 (15,2) пациентов соответственно. Продолжительность операции составила 70 мин [40; 160].

Концентрацию NGAL в сыворотке крови определяли до и сразу после хирургического вмешательства, а также спустя 6, 12, 24 и 48 ч позднее. Время определения исследуемого биомаркера сразу после вмешательства для удобства обозначали как 0 ч.

Статистическую обработку полученных данных проводили посредством программного обеспечения STATISTICA.

Результаты. Корреляционный анализ показал, что исходно высокие цифры NGAL были отмечены у пациентов с высоким уровнем сывороточного креатинина (r=0,74; p=0,00013). При уровне креатинина крови >100 мкм/л показатели NGAL были достоверно выше, чем при значениях креатинина <100 мкм/л (р=0,036). Слабая корреляционная связь с активностью NGAL на уровне выраженной тенденции к достоверности зафиксирована у пациентов с дефицитом почечной функции на основании радиоизотопной ренографии (r=0,57; p=0,067). У оперирующихся повторно такая связь была более отчетливо выражена (r=0,46; р=0,032). Размеры камня не определяли исходный уровень NGAL (r=-0,104; р=0,64).

Динамика изменений показателей уровня NGAL оценивалась относительно следующих параметров: дефицит функции почки на стороне вмешательства, вид камня, количество доступов, продолжительность операции, а также исходный уровень данного биомаркера.

70-1.jpg (34 KB)

Статистически значимое повышение NGAL отмечено у пациентов с исходными значениями биомаркера <50 нг/мл (p<0,05) (рис. 1, табл. 2). Тем не менее значения биомаркера оставались в пределах референсных на всем протяжении, хотя и выше исходного даже через 48 ч. В остальных же группах даже наблюдалось снижение уже сразу после вмешательства. Также статистически достоверная разница отмечалась между пациентами с концентрацией NGAL в интервале 101–150 и более 200 нг/мл (p=0,0271). Повышение показателей биомаркера выше референсных отмечалось у больных с исходным значением от 101 нг/мл и выше. Максимальное повышение (до 69,6% от исходного) отмечено в группе больных с исходным значением в диапазоне 101–150 нг/мл через 24 ч после вмешательства. Через 48 ч после вмешательства наблюдалось снижение практически до исходных цифр (4,9%) в подгруппе больных со значением NGAL в интервале 151–200 нг/мл. А максимальное снижение (-39,2%) относительно исходных значений зафиксировано у пациентов с изначальными цифрами биомаркера более 200 нг/мл.

Анализ полученных данных показал, что у пациентов с наличием бактериурии отмечалось статистически значимое повышение концентрации NGAL (p=0,0166) после вмешательства по сравнению с больными, у которых не было роста микрофлоры по данным бактериологического анализа мочи на догоспитальном этапе (рис. 2, табл. 3).

71-1.jpg (52 KB)

У пациентов с инфекцией мочевывыводящих путей (ИМВП) существенное повышение исследуемого биомаркера наблюдалось уже в первые часы после операции в отличие от другой группы больных, у которых сразу после операции зафиксировано снижение, а впоследствии постепенный равномерный рост концентрации NGAL выше референсных значений. Следует также отметить, что степень бактериурии на основании сравнительного анализа в данном случае не имела принципиального значения.

Различия были статистически значимыми при дефиците почечной функции больше 50% (p=0,0227) (рис. 3, табл. 4). При данном распределении пациентов к 48 ч во всех наблюдениях сохранялась высокая концентрация NGAL относительно изначальных значений (что указывает на особо выраженную альтерацию почечной паренхимы), несмотря на то что в группе больных с дефицитом от 25 до 50% в течение 12 ч регистрировалось снижение цифр исследуемого биомаркера. У тех же пациентов отмечалось максимальное повышение значений NGAL (до 108,8%).

71-2.jpg (69 KB)

Что касается зависимости функционального состояния почки после ПНЛ от каменной нагрузки, то в нашем исследовании статистически значимое нарастание показателей маркера NGAL отмечалось у пациентов с коралловидными камнями К 3–4 (p=0,0017) (рис. 4, табл. 5). Согласно данным, представленным в табл. 5, у данной группы пациентов пик повышения зафиксирован через 12 ч после вмешательства, так же как у пациентов с камнями К 1–2.

72-1.jpg (86 KB)

У пациентов, которым выполнялась ПНЛ из мультидоступа, отмечалось статистически значимое повышение показателей NGAL (рис. 5, табл. 6) по сравнению с одним доступом (p1–2 доступа=0,0182; p1–3 доступа=0,0027). Повышение концентрации биомаркера выше референсных наблюдалось через 24 ч после вмешательства при использовании одного доступа, в то время как при двух и более доступах регистрировалось повышение минимум на 147,8% от исходного значения уже в первые часы, а исходные значения были выше референсных уже до операции. Однако у пациентов с двумя и тремя доступами к 48 ч отмечалось постепенное снижение показателей NGAL до 30,8 и 87% выше исходного соответственно. Следует отметить, что различия полученных результатов у пациентов с двумя и тремя доступами были статистически незначимыми (p=0,8857).

72-2.jpg (103 KB)

Что касается влияния продолжительности ПНЛ на результаты исследования, то статистически значимые различия зафиксированы при длительности вмешательства более 120 мин (p=0,0194) (рис. 6, табл. 7). Однако следует отметить, что у пациентов, у которых операция длилась более 120 мин, в первые часы наблюдалось даже снижение концентрации NGAL, а впоследствии не столь интенсивный рост даже по сравнению с больными, прооперированными в течение 60 мин.

Обсуждение. Исходные значения биомаркера не коррелировали с размером камня, так как, вероятнее всего, решающим фактором являлись конфигурация и локализация конкремента и связанное с этим нарушение пассажа мочи по верхним мочевыводящим путям, а также длительность заболевания и сохранность функции почки. По данным литературных источников, у пациентов с хронической болезнью почек (ХБП) уровни NGAL коррелируют с тяжестью ХБП [18]. Считается, что у пациентов с ХБП уровни NGAL тесным образом отражают наличие почечных нарушений и являются показательным и независимым маркером прогрессирования заболевания [19].

Значимое повышение концентрации NGAL в группе больных с исходными цифрами менее 50 нг/мл, по-видимому, было обусловлено изначальным отсутствием существенных функциональных нарушений (так как это были в основном пациенты с небольшими камнями) и более выраженной ответной реакцией на травму почечной паренхимы. Снижение концентрации NGAL у пациентов с изначально высокими значениями, вероятнее всего, связано с устранением причины выраженного нарушения пассажа по верхним мочевыводящим путям. Возможно, низкая активность NGAL после ПНЛ в первые 6 ч связана с нарушениями кровоснабжения почек и/или мочеобразования и мочевыведения. Затем отмечался сильный рост активности NGAL в период 6–12–24 ч, особенно при исходных показателях 100–150–200 нг/мл. Дальнейшее падение к 48 ч можно объяснить истощением экскреции этого белка вследствие развития воспалительной (асептической) реакции в зоне операции (операционная травма). На наш взгляд, это можно считать диагностическим критерием «нормального» ответа почечной ткани на вмешательство.

Полученные нами данные доказали, что функциональные показатели почки после операции были хуже у пациентов с наличием хронической инфекции мочевыводящих путей, однако не зависели от степени бактериурии. Согласно проведенным исследованиям M.F. Lorenzo-Gómez и соавт., пациенты с хронической ИМВП путей имели более высокие уровни маркеров повреждения почек в моче, в частности NGAL, NAG и TGFβ-1 [20]. Высокая диагностическая ценность NGAL в результате проведенного мета-анализа также была отмечена у детей и подростков при диагностике ИМВП [21]. Некоторые авторы считают, что NGAL может иметь практическую ценность в качестве нового чувствительного маркера для раннего прогнозирования ИМВП даже при отсутствии острого повреждения почек и ХБП [22].

В ходе проведенного исследования была выявлена зависимость динамики активности NGAL от степени дефицита функции почки. В группе больных с дефицитом >50% наблюдалось повышение значений биомаркера, что указывает на выраженную альтерацию почечной паренхимы после ПНЛ. У пациентов же в подгруппах с дефицитом <25% и 25–50% в первые часы отмечалось снижение цифр NGAL, что, возможно, также указывает на положительное влияние эрадикации камня на функциональное состояние почечной паренхимы при его относительной сохранности.

Полученные нами данные свидетельствовали о зависимости степени повреждения почечной паренхимы от размеров камня. Учитывая, что дальнейшей анализ показал неоднозначную зависимость цифр NGAL от длительности операции, скорее всего размеры камня определяли функциональное состояние почки в дооперационном периоде, и это отражалось на динамике биомаркера после вмешательства. Согласно литературным источникам, совокупность более высокого исходного уровня креатинина при множественных камнях почек и максимальной концентрации NGAL у тех же пациентов может свидетельствовать о большем риске развития ОПП в послеоперационном периоде после нефролитотрипсии [23].

Анализ результатов лечения в зависимости от количества выполненных доступов показал, что применение мультидоступа значимо повышает концентрацию NGAL уже в первые часы после операции даже при использовании мини-инструмента для создания дополнительного тракта. Однако спустя 12 ч наблюдалось существенное снижение показателей биомаркера, что, на наш взгляд, свидетельствует о быстром восстановлении функционального состояния почки в связи с устранением причины обструкции, несмотря на создание более одного перкутанного доступа.

Результаты исследования в зависимости от длительности ПНЛ в ряде случаев отличались статистически. Значимое повышение отмечено в подгруппе пациентов с продолжительностью вмешательства 61–90 мин. Удлинение продолжительности операции не сопровождалось нарастанием значений биомаркера при благоприятном течении вмешательства. Возможно, при длительных операциях (от 90 мин и дольше) концентрация NGAL снижалась по причине проводимой беспрерывной инфузионной терапии в ходе ПНЛ, в связи с чем и не было большого прироста активности фермента в отдаленном периоде.

Заключение. Определение концентрации NGAL в крови пациентов, которым выполнялась перкутанная нефролитотрипсия, показало, что этот биомаркер является удобным тестом для оценки нарушения функционального состояния почечной паренхимы в ранние сроки после проведения хирургического вмешательства и принятия мер для проведения необходимой корректирующей терапии с целью своевременного восстановления деятельности канальцевого эпителия.

About the Authors

Corresponding author: S.S. Gurbanov – Ph.D., leading researcher at the Department of Endourology of N.A. Lopatkin Research Institute of Urology and Interventional Radiology – branch of the National Medical Research Radiologiсal Center; Moscow, Russia; e-mail: gurbanovsh@gmail.com

Similar Articles