基于K-core 算法回顧性分析真實世界中多黏菌素B對腎功能的影響

呂燕妮，胡錦芳，胥甜甜，宋小玲，付龍生，歐陽愛軍南昌大學第一附屬醫院，江西 南昌 330006

多黏菌素是從多黏芽孢桿菌培養液中獲得的多肽類抗生素，多黏菌素B（polymyxin B）最早于1947 年在多黏芽孢桿菌的二次代謝產物中提取得到，并于1959 年開始應用于臨床［1］，但是由于其腎毒性大被其他更安全的抗菌藥物取代［2］。近年來，隨著多重耐藥和廣泛耐藥革蘭陰性桿菌感染發生率的不斷上升，多黏菌素重新應用于臨床，是治療多重耐藥和廣泛耐藥革蘭陰性桿菌（腸桿菌科細菌、銅綠假單胞菌和鮑曼不動桿菌）感染的重要選擇藥物［2］。然而多粘菌素B 的腎毒性仍是限制此類藥物臨床應用的主要因素，在接受多黏菌素靜脈給藥的患者中，出現腎毒性的比例高達60%［3-4］。我們調取使用多粘菌素B 治療的324例病歷，通過納排標準，納入165例，以分析多粘菌素B 給藥劑量用藥療程和出現腎毒性之間的關聯。

1 資料與方法

1.1 數據來源

數據來源于南昌大學第一附屬醫院HIS（Hospital Information System）電子病歷系統，為2020 年1 月至2020 年12 月使用過多粘菌素B 治療的324例病歷。數據結構包括住院診斷、住院醫囑病程記錄、用藥醫囑表。納入標準為醫囑中使用過多黏菌素B的病例。排除標準為：（1）僅使用過一次多黏菌素B 的病例；（2）使用多黏菌素B 小于3 d；（3）用藥及停藥時肌酐及尿素檢驗信息缺失。通過納排標準，最終納入165例病歷，收集患者多黏菌素B 用法用量、用藥療程，肌酐（正常范圍：57～97 μmol/L）和尿素（正常范圍：3.1～8.0 μmol/L）數值，評估多黏菌素B 用法用量、用藥療程與肌酐及尿素間的權重關聯。根據美國腎臟病基金會急性腎損傷標準：（1）48 h 內，血肌酐增加值≥26.5 μmol/L；（2）7 d內，血清肌酐水平增高至基線值的1.5 倍及以上；（3）每小時尿量<0.5 mL/kg 并且持續超過6 h。符合上述3 條中的任一條即可診斷。

1.2 復雜網絡分析

在Gephi 中開展復雜網絡分析，以多黏菌素B使用天數作為源靶點（Source），以多黏菌素B 用法用量為作用靶點（Target），源靶點和作用靶點均為節點，以患者用藥前和使用天數之后復查的肌酐或尿素分別做連接源靶點和作用靶點的連接邊（edge）。導入邊和節點文件，選擇無向網絡，并采取Fruchterman Reingold 布局格式，分別計算網絡的平均度、網絡直徑、圖密度、模塊化、平均聚類系數、平均路徑長度拓撲參數。

1.3 基于權重系數提取子群網絡

通過權重系數過濾節點，通過過濾功能，將網絡的庫-拓撲-K-核心算法或度范圍作為過濾值，得到網絡中權重較大的子網絡群，子網絡群代表了多黏菌素B 用法用量與療程及肌酐或尿素間的關聯。通過網絡間關系分析，提取出網絡中權重較高的子網絡，以分析多黏菌素B 給藥劑量用藥療程和出現腎毒性之間的關聯。

2 結果

2.1 使用多黏菌素B 病例中患者基本信息

共納入165例，男性112例，女性53例，年齡范圍13～91 歲，年齡平均值為58.88 歲，骨科1例，呼吸與危重癥醫學科42例，急診科18例，康復科7例，普外科1例，全科醫療科1例，燒傷科5例，神經內科21例，神經外科11例，消化內科9例，心臟大血管外科1例，胸外科1例，血液科7例，重癥醫學科40例。共查到23 種用法用量，也說明臨床醫師在使用多黏菌素B 時，對多黏菌素B 用法的理解存在一定偏差，其中用法用量較多的使用人次超過7 次的有6 種，分別為50 WU/次，2次/d；75 WU/次，2 次/d；首次給藥100 WU，后改為50 WU/次，2 次/d；50 WU/次，1 次/d；首次給藥100 WU/次，后改為75 WU/次，2 次/d；50 WU/次，2 次/d；25 WU/次，2 次/d。

2.2 患者使用多黏菌素B 后肌酐及尿素變化整體分析

165例中，96例肌酐升高（58.18%），達到急性腎損傷標準的是58例（35.15%），其中48 h 內血肌酐增加值≥26.5 μmol/L 54例，7 d 內血清肌酐水平增高至基線值的1.5 倍及以上4例。尿素升高77例（46.67%），急性腎損傷中有20例（12.12%）合并有尿素升高。

2.3 多黏菌素B 用法用量、療程與肌酐關聯

以多黏菌素B 用法為源靶點（Source），以療程為作用靶點（Target），肌酐值作為連接邊（edge），產生66 個節點，156 條邊的無向網絡圖，見圖1。使用拓撲模型K-核心進行網絡過濾，當濾點設置為4 時，得到核心子網絡一個，子網絡中藥物用法用量有5 種，按照網絡度的權重由大到小分別為50 WU/次，2 次/d；75 WU/次，2 次/d；首次給藥100 WU，后改為50 WU/次，2 次/d；首次給藥100 WU，后改為75 WU/次，2 次/d 和50 WU/次，3 次/d，為對肌酐值波動較大的5 種用法用量，表明為網絡中主要節點。其中聯合霧化用法對網絡影響度不大，用法用量中有聯合50 WU/次，1 次/d；50/25 WU，25 WU/ 次；25 WU/ 次，2 次/d 方 法，但是都沒有在網絡中占有主要節點，提示聯合霧化方式對肌酐值影響較小。另外，多黏菌素B 負荷劑量也是常規用法，在所收集病例中，有88.75 WU 單次給藥負荷劑量后改為50 WU/次，2 次/d維持劑量和75 WU 單次給藥負荷劑量后改為50 WU/次，2 次/d 維持劑量用法，而負荷劑量100 WU 單次給藥用法在網絡中均為主要節點，提示100 WU 負荷劑量的用法對肌酐值影響較大。

圖1 多黏菌素B用法用量、療程與肌酐關聯：A.總關聯圖；B.權重子網絡圖

2.4 多黏菌素B 用法用量、療程與尿素間關聯

以多黏菌素B 用法為Target，以療程為Source，尿素作為weight，使用拓撲模型K-核心進行網絡過濾，當濾點設置為4 時，得到核心子網絡一個，子網絡中藥物用法用量有4 種，按照權重由大到小分別為50 WU/ 次，2 次/d；75 WU/ 次，2 次/d；100 WU 單次給藥后改為50 WU/次，2 次/d；100 WU 單次給藥后改為75 WU/次，2 次/d。與多黏菌素B 和肌酐值間關聯一致，聯合霧化用法對尿素影響不大，同樣負荷劑量100 WU 單次給藥用法對尿素影響較大，見圖2。

圖2 多黏菌素B用法用量、療程與尿素間關聯：A.總關聯圖；B.權重子網絡圖

2.5 多黏菌素B 與肌酐、尿素間關聯

將多黏菌素B 用法用量與肌酐和尿素間關聯進行，產生185 個節點，165 條邊的無向網絡圖。設置度范圍為5時進行網絡過濾，得到核心子網絡6個，子網絡中藥物用法用量有6 種，分別為50 WU/次，2 次/d；75 WU/次，2 次/d；100 WU 單次給藥后改為50 WU/次，2 次/d，以及度權重相近的100 WU單次給藥后改為75 WU/次，2 次/d；50 WU/次，2 次/d聯合25 WU/次，2 次/d；50 WU/次，3 次/d，提示這6 種多黏菌素B 用法用量與肌酐和尿素間關聯較大，見圖3。

圖3 多黏菌素B與肌酐、尿素間關聯：A.總關聯圖；B.權重子網絡圖

3 討論

多黏菌素引起腎毒性的機制較復雜，現在較公認的機制是多黏菌素經腎小球濾過代謝，受體介導的內吞使多黏菌素大量積聚于腎近端小管中［5-6］，從而激活線粒體、內質網、氧化應激和自噬等死亡受體途徑，最終引起腎臟細胞凋亡［7-8］。然而針對多黏菌素B 的PK 研究表明［9-10］，腎功能對多黏菌素B的消除半衰期無顯著影響，它的消除可能涉及腎臟排泄以外的其他機制，且并不是以腎臟為主進行代謝［11］，并且腎臟對于多黏菌素的反應性隨著年齡性增長，如15 歲以下年齡組無毒性反應［12-13］，目前尚無多黏菌素B 與腎損害劑量相關性研究的依據。

Gephi 是開源性的復雜網絡分析軟件,用于分析各種網絡和復雜系統，其可研究數據間多對多的關系。本研究用Gephi 軟件來分析165例使用多黏菌素B 與肌酐值和尿素的波動關聯，通過提取出網絡的核心子網絡，確定用法用量和腎功能值間關聯問題。K-Core 核心算法［13］是在圖中找出符合指定核心度的緊密關聯的子圖結構，通過去除不重要的頂點或孤立頂點，將符合篩選條件的子圖暴露出來分析的方法。本研究結果表明，多黏菌素B 對肌酐有影響的用法用量有5 種，對尿毒氮有影響的用法用量有4 種，同時在對肌酐和尿素均有影響的有4 種用法用量，提取同類的有4 種用法用量，為100 WU 單次給藥后改為75 WU/次，2次/d；50 WU/次，2 次/d；100 WU 單次給藥后改為50 WU/次，2 次/d；75 WU/次，2 次/d，平均使用療程11 d 時在網絡中對肌酐和尿素產生明顯影響。文獻推薦的多黏菌素B目標穩態血藥質量濃度為2～4 mg/L，高于4 mg/L 急性腎損傷的發生率將明顯增加［14］。權威抗生素雜志推薦的重癥患者初始治療時1.25～1.5 mg/kg，2 次/d［15］，按照臨床病人60 kg 計算，推薦的臨床用于患者多黏菌素B 劑量為90～75 mg，在本研究的165例病例中可以看到，50 WU/次，2 次/d 和75 WU/次，2 次/d 是常規的給藥劑量，可能會對肌酐和尿素產生影響。

所有用法用量有16 種，其中聯合霧化用法對網絡影響度不大，雖然在本研究納入的病人中有7 種霧化方式，多以聯合25 WU/次，1 次/d；50 WU/次，1 次/d；25 WU/次，2 次/d 霧化方式，但是都沒有在核心子網絡中找到霧化對肌酐和尿素影響的用法用量。指南中對于懷疑/確診泛耐藥的革蘭陰性菌HAP/VAP 患者，推薦多黏菌素靜脈+霧化結合（弱推薦、極低質量）［16-17］，且沒有發現與霧化相關的不良事件［18］。另外，多黏菌素負荷劑量給藥也是臨床常用的給藥劑量方法，使用負荷劑量可以短時間內使血藥濃度達標［19］，然而目前多黏菌素B 負荷劑量對腎功能的影響研究也非常少。在本研究中發現，負荷劑量100 WU 首劑，75 WU/次或50 WU/次的維持劑量用法，均是在網絡中為主要節點，提示100 WU 負荷劑量的用法對肌酐值影響較大，提示在使用多黏菌素B 負荷劑量100 WU 時，需考慮對患者進行個體化監測以減少急性腎損傷的發生。

多黏菌素在針對多重耐藥菌的治療中發揮著重要作用，全面深入地了解多黏菌素的腎毒性機制及用法用量間的關聯，可以促進該藥在臨床的合理使用。本研究仍有一定的局限性，本研究數據來源屬于一項單中心、回顧性研究，其中醫師開具藥物醫囑可能有一定的偏向性，造成分析結果的偏倚性。多黏菌素B 對于腎功能的損傷可能還包含有多種混雜因素，因為網絡中只能納入source 和target 的兩種分析，其他如患者年齡、基礎疾病、聯合用藥、感染因素、侵入性操作等許多因素都尚未納入分析。

綜上，多黏菌素B 使用100 WU 單次給藥后改為75 WU/次，2 次/d；50 WU/次，2 次/d；100 WU單次給藥后改為50 WU/次，2 次/d；75 WU/次，2次/d 對腎功能中肌酐和尿素有較大影響，使用100 WU 負荷劑量對多黏菌素B 的腎毒性有影響，聯合應用霧化方式影響較小，在臨床實際應用時需注意多黏菌素B 的用法用量，以評估可能出現的腎臟毒性損傷。