NEJM: 横纹肌溶解与急性肾损伤

NEJM: 横纹肌溶解与急性肾损伤
横纹肌溶解——字面意思是条纹状(骨骼)肌肉的溶解——的特征是肌肉细胞内容物的渗漏,包括电解质、肌红蛋白和其他肌浆蛋白(如肌酸激酶、醛缩酶、乳酸脱氢酶、丙氨酸氨基转移酶和天冬氨酸氨基转移酶)进入循环。大面积坏死表现为四肢无力、肌痛、肿胀,以及常见的无血尿的大色素尿,是创伤性和非创伤性横纹肌溶解症的共同特征。急性肾损伤是严重横纹肌溶解症的潜在并发症,无论横纹肌溶解症是由创伤还是其他原因引起的,如果出现肾衰竭,预后会严重恶化。相反,在不太严重的横纹肌溶解症或慢性或间歇性肌肉破坏的情况下——这种情况有时被称为高肌酸激酶血症——患者通常没有什么症状,也没有肾衰竭。我们回顾了横纹肌溶解症相关的急性肾损伤的病理生理学特征和治疗。
有八种常见的横纹肌溶解症(表1)。对肌肉有毒的外源性药物,尤其是酒精、违禁药物和降脂药物,是常见的非创伤性原因。横纹肌溶解症的反复发作通常是肌肉代谢潜在缺陷的标志。
当患有结构性肌病的患者进行剧烈运动、处于麻醉状态、服用了对肌肉有毒的药物或患有病毒感染时,偶尔会出现急性横纹肌溶解。当怀疑诊断为急性横纹肌溶解时,对肌肉活检标本进行组织化学、免疫组织化学和线粒体呼吸研究可能会产生特定的诊断。在临床事件后等待几周或几个月进行活检是很重要的,因为活检的结果在早期通常是没有意义的。因此,在横纹肌溶解症急性发作期间和之后的早期,标本可能看起来正常,或者除了坏死之外,没有其他特异性发现。
表1 横纹肌溶解症的主要类别和常见报告原因
类别
原因
创伤
挤压综合征
用力
剧烈运动,癫痫,酒精戒断综合征
肌肉缺氧
在长时间固定或失去知觉期间,头部或躯干压迫肢体,主要动脉闭塞
遗传缺陷
糖酵解或糖原分解障碍,包括肌磷酸化酶(糖原累积病V型)、磷酸果糖激酶(糖原累积病VII型)、磷酸化酶激酶(糖原累积病VIII型)、磷酸甘油酸激酶(糖原累积病IX型)、磷酸甘油酸变位酶(糖原累积病X型)、乳酸脱氢酶(糖原累积病XI型)
 
脂质代谢疾病,包括肉碱棕榈酰转移II、长链酰基辅酶A脱氢酶、短链L-3羟酰基辅酶A脱氢酶、中链酰基辅酶A脱氢酶、极长链酰基辅酶A脱氢酶、中链3酮酰基辅酶A、硫解酶
 
线粒体疾病,包括琥珀酸脱氢酶、细胞色素C氧化酶、辅酶Q10
 
磷酸戊糖途径:葡萄糖6磷酸脱氢酶
 
嘌呤核苷酸循环:肌腺苷酸脱氨酶
感染
甲型和乙型流感、柯萨奇病毒、爱泼斯坦-巴尔病毒、原发性人类免疫缺陷病毒、军团菌
 
化脓性链球菌、金黄色葡萄球菌(化脓性肌炎)、梭菌
体温变化
中暑、恶性高热、恶性精神抑制综合征、体温过低
电解质紊乱
低钾血症、低磷血症、低钙血症、非酮症性高渗状态、糖尿病性酮症酸中毒
药物和毒素
降脂药物(贝特类、他汀类)、酒精、海洛因、可卡因
特发性(有时复发)
 

横纹肌溶解症的发病机制涉及直接肌膜损伤(如创伤)或肌细胞内ATP的耗竭,导致细胞内钙不受控制地增加。肌浆钙受到一系列泵、通道和交换器的严格调节,这些泵、通道和交换器在肌肉静止时维持低水平的钙,并允许肌动蛋白—肌球蛋白结合和肌肉收缩所必需的钙增加。ATP的消耗削弱了这些泵的功能,导致肌浆钙的持续增加,从而导致持续收缩和能量消耗以及钙依赖性中性蛋白酶和磷脂酶的激活;结果是肌原纤维蛋白、细胞骨架蛋白和膜蛋白的最终破坏,随后是纤维内容物的溶酶体消化。最终,肌原纤维网络分解,导致肌细胞解体。对于外伤引起的横纹肌溶解症患者,局部缺血再灌注和渗入受损肌肉的中性粒细胞引起的炎症会导致额外的损伤。

肌红蛋白尿症引起急性肾损伤的流行病学
与肌红蛋白相关的急性肾损伤是创伤性和非创伤性横纹肌溶解症最严重的并发症,并且可能危及生命。作为横纹肌溶解症的并发症,急性肾损伤非常常见,约占美国所有急性肾损伤病例的7%至10%。由于定义和临床情况不同,横纹肌溶解症中急性肾损伤的真实发生率难以确定。报告的发生率范围为13%至约50%。在Melli等人的一项研究中,涉及475名住院横纹肌溶解症患者,急性肾损伤的发生率为46%。尽管任何原因引起的横纹肌溶解症都可能导致急性肾损伤,但在这项研究中,使用非法药物或滥用酒精的人以及经历过创伤的人的急性肾损伤发病率高于肌肉疾病患者,并且在具有一种以上公认病因的人中发病率尤其高。
如果没有肾衰竭,横纹肌溶解症的结果通常是好的。然而,死亡率数据根据研究人群和背景以及并存疾病的数量和严重程度而有很大差异。在一项研究中,由于肢体缺血导致横纹肌溶解的血管病变发生率很高,总死亡率为32%。相比之下,Melli等人对住院患者的研究(其中滥用非法药物和酒精是横纹肌溶解最常见的原因)显示,急性肾损伤患者的死亡率为3.4%。在重症监护病房的患者中, 据报道,出现急性肾损伤时,死亡率为59%,不出现急性肾损伤时,死亡率为22%。据报道,横纹肌溶解症和急性肾损伤患者的长期存活率接近80%,大多数横纹肌溶解症诱发的急性肾损伤患者恢复了肾功能。
肌红蛋白诱发急性肾损伤的发病机制
肌红蛋白尿症只发生在横纹肌溶解症的情况下。肌红蛋白是一种暗红色的17.8 kDa蛋白质,由肾小球自由过滤,通过内吞作用进入小管上皮细胞,并被代谢。只有当超过0.5-1.5mg肌红蛋白/分升的肾阈值时,它才出现在尿液中,并且当血清肌红蛋白水平达到100mg/分升时,它作为红棕色(“茶色”)尿液是肉眼可见的;因此,并非所有横纹肌溶解症病例都与肌红蛋白尿有关。
虽然横纹肌溶解损害肾小球滤过率的确切机制尚不清楚,但实验证据表明肾内血管收缩,直接和缺血性肾小管损伤以及肾小管梗阻都起作用。肌红蛋白沿肾小管浓缩,这一过程因容量减少和肾血管收缩而增强,并在与Tamm–Horsfall蛋白相互作用时沉淀,这一过程受酸性尿液影响。肾小管梗阻主要发生在远端小管水平,直接小管细胞毒性主要发生在近端小管。
除非尿液呈酸性,否则肌红蛋白似乎对肾小管没有明显的肾毒性作用。肌红蛋白是一种血红素蛋白;它含有氧化亚铁(Fe2+)形式的铁,这是结合分子氧所必需的。然而,分子氧可以促进Fe2+氧化为氧化铁(Fe3+),从而产生羟基自由基。这种氧化潜力被有效的细胞内抗氧化分子所抵消。然而,肌红蛋白的细胞释放导致活性氧不受控制的泄漏,自由基引起细胞损伤。有人认为,由于去铁胺(一种铁螯合剂)和谷胱甘肽的保护作用,血红素和游离铁驱动的羟基自由基是小管损伤的关键介质。最近,研究表明,肌红蛋白本身可以表现出类似过氧化物酶的酶活性,导致生物分子氧化失控、脂质过氧化和异前列腺素的产生。
肾血管收缩是横纹肌溶解症引起的急性肾损伤的一个特征,是几种机制不同组合的结果。首先,由于受损肌肉内液体隔离导致的血管内容量减少促进了肾素-血管紧张素系统、血管加压素和交感神经系统的稳态激活。第二,实验研究表明,在肾血流量的减少中还存在其他血管介质,包括内皮素-1、血栓素A2、肿瘤坏死因子α;和F2-异前列腺素;血管扩张剂一氧化氮的不足(可促进肾微循环中肌红蛋白的清除作用)也已被证明是肾血流量减少的介质。总的来说,这些血管介质似乎受到氧化剂损伤和白细胞介导的炎症的局部刺激,这是其他形式的急性肾损伤常见的内皮功能障碍的结果。
横纹肌溶解症的肾脏表现
急性横纹肌溶解症患者通常表现为色素颗粒管型、红棕色尿上清液和明显升高的血清肌酸激酶。血清肌酸激酶没有明确的阈值,超过该阈值急性肾损伤的风险显著增加。据报道,肌酸激酶峰值与急性肾损伤发病率或血清肌酐峰值之间的相关性非常弱。当入院时肌酸激酶水平低于15,000至20,000 U/l时,横纹肌溶解症中急性肾损伤的风险通常较低。虽然急性肾损伤可能与低至5000 U/l的肌酸激酶值有关,但这通常发生在同时存在败血症、脱水和酸中毒等情况时。例如,在患有慢性肌病(如肌肉营养不良和炎性肌病)的患者中,除非存在叠加事件,否则很少出现急性肾损伤。另一方面,患有这些慢性肌病的患者的血浆肌红蛋白浓度可能适度升高,但没有明显的肌红蛋白蛋白尿。如果尿试纸检测显示血液呈阳性结果,而沉淀物中没有红细胞,则可以推断为肌红蛋白尿。血液出现这种假阳性结果是因为试纸条测试不能区分肌红蛋白和血红蛋白。该测试检测横纹肌溶解症的灵敏度为80%。应考虑其他原因导致的有色尿(表2)。肌红蛋白是横纹肌溶解症诱发的急性肾损伤的真正致病因素,但很少在尿液或血浆中直接测量。血清肌红蛋白水平在血清肌酸激酶水平之前达到峰值,并且血清肌红蛋白具有快速且不可预测的代谢,其部分通过肾脏发挥作用,但主要在肾脏外(可能通过肝脏或脾脏)发挥作用。因此,测量血清肌红蛋白对于诊断横纹肌溶解症的敏感性较低。与其他形式的急性肾损伤相比,与横纹肌溶解症相关的急性肾损伤通常会导致血浆肌酐更快速地增加。然而,这一发现可能反映了横纹肌溶解症患者中年轻、肌肉发达的人群比例过高,而不是损伤肌肉的肌酐或肌酸释放增加。类似地,在横纹肌溶解症患者中,血尿素氮与肌酐的比率较低。横纹肌溶解引起的急性肾损伤经常导致少尿,偶尔导致无尿。
表二 红色和棕色尿液的成因和宏观特征
原因
新鲜尿液中的血液化验结果
沉积物
上清液
血尿
+到++++
红色
黄色
肌红蛋白尿
+到++++
正常
红色到棕色
血红素尿
+到++++
正常
红色到棕色
卟啉症
阴性
正常
红色
胆汁色素
阴性
正常
褐色的
食物和药物
阴性
正常
红色到棕色
横纹肌溶解症诱发的急性肾损伤与其他形式的急性肾小管坏死的表现不同,其另一个特征是经常出现低钠排泄分数(< 1%),但并不普遍,也许反映了肾小球前血管收缩和肾小管闭塞而不是肾小管坏死的首要地位。钠排泄分数是对尿中排泄的滤过钠百分比的测量,急性肾损伤患者的低水平是肾小管功能相对完整的指标。然而,当建立缺血性或中毒性急性肾小管坏死时,尿钠和钠排泄分数均升高。

由于细胞成分释放而出现的电解质异常通常伴随着并决定着由溶血引起的急性肾损伤的严重程度。因为它们可能是急性肾损伤的先兆,一旦确诊为溶血,应立即测定电解质水平。横纹肌溶解症可能出现的电解质异常包括高钾血症(可能迅速增加)、高磷酸盐血症、高尿酸血症、高阴离子间隙代谢性酸中毒和高镁血症,主要出现在肾功能衰竭时。高水平的磷酸盐可能与钙结合,软组织中可能出现磷酸钙复合物沉积。此外,高磷酸盐血症抑制1α-羟化酶,从而限制维生素D的活性形式骨化三醇(1,25-二羟基维生素D3)的形成。高钾血症是横纹肌溶解症的早期表现,在严重创伤性横纹肌溶解症患者和非创伤性横纹肌溶解症患者中,血清钾偶尔会达到危及生命的水平。高尿酸血症通常也是由于受损肌肉释放核苷引起的,并可能导致肾小管梗阻,因为尿酸是不溶性的,并可能在酸性尿液中沉淀。
低钙血症是横纹肌溶解症的常见并发症,通常由钙进入缺血和受损的肌肉细胞以及坏死肌肉中磷酸钙与钙化的沉淀引起。与肾功能恢复相关的高钙血症是横纹肌溶解症诱发的急性肾损伤所特有的,是先前沉积在肌肉中的钙的动员、高磷血症的正常化和骨化三醇增加的结果。
治疗与预防
与急性肾损伤相关的横纹肌溶解症患者通常表现出由于受损肌肉中的水隔离而导致的容量减少的临床症状。因此,控制病情(表3)的主要步骤仍然是早期积极补充液体;患者通常每天需要大约10升的液体,根据横纹肌溶解症的严重程度来控制液体的用量。没有随机试验评估地震等灾难中受伤导致挤压综合征患者的液体补充情况。然而,大多数(如果不是全部的话)报告显示,发生急性肾损伤的患者比未发生急性肾损伤的患者在接受支持治疗方面有更长的延迟。因此,挤压综合征患者早期积极的容量补充至关重要。
表3 横纹肌溶解症引起的急性肾损伤的预防和治疗步骤
检查细胞外容量状态、中心静脉压和尿量。
测量血清肌酸激酶水平。其他肌肉酶(肌红蛋白、醛缩酶、乳酸脱氢酶、丙氨酸氨基转移酶和天冬氨酸氨基转移酶)的测量几乎没有增加与诊断或治疗相关的信息。
测量血浆和尿肌酸酐、钾和钠、血尿素氮、总钙和离子化钙、镁、磷、尿酸和白蛋白的水平;评估酸碱状态、血细胞计数和凝血功能。
进行尿液试纸测试并检查尿液沉淀物。
立即以大约每小时400毫升的速度用生理盐水补充容量(根据情况和严重程度每小时200到1000毫升),同时监测临床过程或中心静脉压。
目标尿量约为每小时每公斤体重3毫升(每小时200毫升)。
经常检查血清钾水平。
仅在出现症状(如手足搐搦症或癫痫发作)或出现严重高钾血症时纠正低钙血症。
调查横纹肌溶解症的原因。
检查尿液pH值。如果低于6.5,用1升5%葡萄糖加100毫摩尔碳酸氢盐替换每升生理盐水。避免含钾和乳酸盐的溶液。
考虑用甘露醇治疗(每天高达200克,累积剂量高达800克)。检查血浆渗透压和血浆渗透压间隙。如果利尿作用(> 20毫升/小时)不成立,请停止。
保持容量充盈,直到肌红蛋白尿被清除(如通过清澈的尿液或尿液试纸测试结果证明血液阴性)。
如果出现症状性的超过6.5 mmol的顽固性高钾血症(通过心电图评估)、血清钾快速升高、少尿(12小时内每小时每千克尿
尽管已经确定了容量补充的需要,但是用于补充的液体成分仍然存在争议。一些研究者建议使用碳酸氢钠,碳酸氢钠会产生碱性尿液,这是由waters和Beall首先提出的,而其他人反对这种方法,并倾向于使用正常或0.45%的盐溶液。碱化的三个经验优势是基于对横纹肌溶解症动物模型的研究。首先,已知Tamm-Horsfall蛋白-肌红蛋白复合物的沉淀在酸性尿液中增加。其次,碱化抑制横纹肌溶解症中肌红蛋白的氧化还原循环和脂质过氧化,从而改善肾小管损伤。第三,已经表明高铁肌红蛋白仅在离体灌注肾的酸性介质中诱导血管收缩。碱化的主要,也可能是唯一的缺点是离子钙的减少,这可能会加剧横纹肌溶解症初始低血钙期的症状。
与简单的容量补充相比,碱化的临床益处并不确定。在一项研究中,虽然血清肌酸激酶峰值低于5000 U/l,但接受碳酸氢盐加甘露醇治疗的患者与仅接受生理盐水治疗的患者之间的肾脏结果并无显著差异,这一发现表明损伤程度较轻,使得治疗效果难以评估。在对遭受创伤的患者(2083名患者)进行的最大规模研究中,85%的患者出现了横纹肌溶解,并且碳酸氢盐加甘露醇的给药不能防止肾衰竭、透析的需要或样本整体的死亡,尽管结果表明其对肌酸激酶峰值超过30000 U/l的患者可能是有益的。在一项随机前瞻性试验中,对因多西拉敏中毒导致横纹肌溶解症的患者进行了乳酸林格氏液补液和生理盐水补液的比较,28名患者被随机分配接受其中一种溶液。如果在12小时的积极补液后尿液pH值低于6.5,则两组患者都加入碳酸氢钠。肌酸激酶的峰值水平低于10000 U/l,尽管这些数据没有被报道,但似乎没有任何患者出现急性肾损伤。无论横纹肌溶解症患者尿液碱化的实际、持续益处如何,有证据表明,单独大量输注生理盐水可导致代谢性酸中毒,主要是由于用氯离子含量相对较高的溶液稀释血清碳酸氢盐,产生高氯血症代谢性酸中毒,观察到血清pH值降低0.30单位。因此,当横纹肌溶解症患者,特别是代谢性酸中毒患者补充液体时,使用生理盐水和碳酸氢钠似乎是一种合理的方法(表3)。如果使用碳酸氢钠,应监测尿液pH值和血清碳酸氢盐、钙和钾的水平,如果治疗4-6小时后尿液pH值没有升高,或者如果出现症状性低钙血症,应停止碱化,并继续用生理盐水进行水合。
利尿剂的使用仍有争议,但很明显,利尿剂应仅限于已实现液体充盈的患者。甘露醇可能有几个好处:作为渗透性利尿剂,它增加尿流和肾毒性物质通过肾小管的冲洗;作为渗透剂,它可以产生梯度,提取受伤肌肉中积累的液体,从而改善血容量不足;最后,它是一种自由基清除剂。关于甘露醇作用的大多数数据来自动物研究,这些研究共同表明,甘露醇的保护作用可能归因于其利尿作用,而不是其他机制。没有随机对照试验支持甘露醇的循证使用,一些临床研究表明没有任何有益作用。此外, 由于肾血管收缩和肾小管毒性,甘露醇的高累积剂量(> 200g/天或累积剂量> 800 g)与急性肾损伤有关,这种情况称为渗透性肾病。然而,许多专家继续建议应使用甘露醇预防和治疗横纹肌溶解症诱发的急性肾损伤,并缓解房室压力。在使用甘露醇期间,应经常监测血浆渗透压和渗透压间隙(即测量的和计算的血清渗透压之间的差异),如果未能实现充分利尿或渗透压间隙升至55 mOsm以上,则应停止治疗。袢利尿剂也增加尿流量,并可能降低肌红蛋白沉淀的风险,但没有研究表明对横纹肌溶解症患者有明显的益处。因此,在横纹肌溶解症诱发的急性肾损伤中使用袢利尿剂的方式应与其他原因引起的急性肾损伤中使用袢利尿剂的方式相同。
必须及时治疗横纹肌溶解症诱发的急性肾损伤相关的电解质异常;高钾血症发生在病程的早期,纠正高钾血症尤为重要(表4)。导致钾从细胞外转移到细胞内的药物(如高渗葡萄糖和碳酸氢盐)仅暂时有效,从体内清除钾的唯一方法是利尿(有效的排钾)、使用肠道钾结合剂或透析。相反,除非有症状或出现严重的高钾血症,否则不应治疗早期低钙血症。含钙螯合剂应谨慎用于治疗高磷血症,因为钙负荷可以增加受伤肌肉中磷酸钙的沉淀。
表4 横纹肌溶解症高钾血症(血清钾≥5.5 mmol/l)的处理方法
在出现严重横纹肌溶解症(肌酸激酶水平> 60000至80000 U/升)或疑似全身性毒素的情况下,每4小时检查一次钾水平。积极治疗迅速上升的钾水平。
获取心电图并检查严重症状(QRS间期增宽、小P波、被认为是由高钾引起的严重心律失常)。如果钾水平高于每升6毫摩尔,如果心电图有异常,或者如果横纹肌溶解严重,钾快速上升,考虑心脏监测并进入重症监护病房。
检查血浆钙含量。低钙血症严重加重了高钾血症的不良电效应。
如果心电图显示严重异常,通过静脉输注给予氯化钙或葡萄糖酸钙。如果出现低钙血症,考虑缓慢持续输注。预测晚期横纹肌溶解症可能的高钙血症。不要与碳酸氢盐溶液混合。
如果钾水平高于每升6毫摩尔,将钾转移到细胞中。在采取以下措施后,血清钾将在大约10至30分钟内降低,其效果将持续2至6小时:
通过缓慢静脉推注来施用胰岛素和葡萄糖;用手指测试法监测血糖。
在10分钟内通过吸入气雾剂给药β2肾上腺素能激动剂,如4 ml生理盐水中的10至20 mg沙丁胺醇。不要作为一个单一的措施;与葡萄糖和胰岛素结合增加效果。
如果病人有酸血症,应使用碳酸氢钠。这种治疗可能会加重低钙血症的表现,其疗效不如胰岛素和葡萄糖或沙丁胺醇。不要把它作为单一的衡量标准。
按照指示使用树脂或透析去除体内的钾;利尿剂的使用是可选的。
口服或保留灌肠使用阳离子交换树脂(聚苯乙烯磺酸钠)(在这种情况下避免使用山梨醇,避免在手术后使用)。
如果上述措施失败或出现严重肾衰竭或严重高钾血症,请进行血液透析。当横纹肌溶解症伴有明显的组织分解和血清钾水平迅速升高时,考虑血液透析。血液透析后4小时检查血清钾水平,因为可能出现反弹性增加。先前对钾向细胞内转移的措施可能会降低血液透析在去除钾方面的效率。
使用袢利尿剂,如呋塞米,但只能在患者的液体水平增加后使用。
当急性肾损伤严重到足以产生难治性高钾血症、酸中毒或容量超负荷时,需要进行肾脏替代治疗,主要是间歇性血液透析,这可以快速有效地纠正电解质异常。由于蛋白质的大小,常规血液透析不能有效地去除肌红蛋白,因此通常由肾脏适应症决定。然而,由于肌红蛋白在横纹肌溶解诱导的急性肾损伤中的致病作用,已经研究了预防性体外消除。虽然血浆置换已被证明对结果或肾脏肌红蛋白负荷没有影响,但连续静脉-静脉血液滤过或血液透析滤过在去除肌红蛋白方面显示出一定的功效,主要是通过使用超高通量过滤器和高容量超滤(对流)。然而,证据主要来自孤立的病例报告,对结果的影响尚不清楚。此外,一些研究表明,在接受保守治疗的患者和接受持续静脉-静脉血液透析滤过的患者之间,血清肌红蛋白的半衰期没有显著差异。在进行随机研究之前,不建议进行预防性血液滤过。
抗氧化剂和自由基清除剂(例如己酮可可碱、维生素E和维生素C)的使用在肌红蛋白尿急性肾损伤的治疗或预防中可能是合理的,但缺乏评估其疗效的对照研究。
解读文献
None. Rhabdomyolysis and Acute Kidney Injury[J]. New England Journal of Medicine, 2011, 364(20):1982-1982.

本文荟萃自,只做学术交流学习使用,不做为临床指导,本文观点不代表数字重症立场。

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