Biomarker uOLFM4 przewiduje odpowiedź na furosemid u dzieci z AKI

Czy biomarker może przewidzieć odpowiedź na furosemid u dzieci w stanie krytycznym?

Nowy biomarker – olfactomedyna 4 w moczu (uOLFM4) – wykazuje umiarkowaną, ale statystycznie istotną zdolność przewidywania odpowiedzi na furosemid u krytycznie chorych dzieci z wysokim ryzykiem ostrego uszkodzenia nerek (AKI). Badanie prospektywne przeprowadzone w dwóch ośrodkach akademickich objęło 240 pacjentów pediatrycznych przyjętych na oddziały intensywnej terapii (OIOM). Kluczowym odkryciem jest wysoka ujemna wartość predykcyjna (NPV) wynosząca 95% dla stężenia uOLFM4 zmierzonego w dniach 0-1 pobytu na OIOM w przewidywaniu odpowiedzi na furosemid.

Ostrego uszkodzenia nerek doświadcza około 15-30% hospitalizowanych dzieci, a u tych z ciężkim AKI (stadium 2-3 według KDIGO) śmiertelność sięga 15%. Problem nasila się dramatycznie u pacjentów wymagających terapii nerkozastępczej (KRT) – wówczas śmiertelność wzrasta do 31%. Mimo tych alarmujących statystyk klinicyści nie dysponują narzędziami pozwalającymi na wczesne przewidywanie, którzy pacjenci będą wymagać KRT, zwłaszcza w początkowej fazie pobytu na OIOM.

Furosemide stress test (FST) – dynamiczny test funkcji nerek – okazał się w badaniach u dorosłych doskonałym predyktorem potrzeby KRT. Ma jednak istotne ograniczenie: można go przeprowadzić tylko u pacjentów niehipowolemicznych, co wyklucza jego zastosowanie we wczesnej fazie choroby krytycznej, gdy pacjenci często wymagają resuscytacji płynowej. Biomarker przewidujący odpowiedź na furosemid mógłby pomóc klinicystom identyfikować pacjentów wymagających KRT na wcześniejszym etapie, potencjalnie umożliwiając szybszą interwencję.

Dlaczego olfactomedyna 4 może być kluczem do predykcji?

Olfactomedyna 4 (OLFM4) to glikoproteina wydzielana przez neutrofile i komórki nabłonkowe w stanie stresu. W ludzkich tkankach nerkowych po AKI OLFM4 zlokalizowano w pętli Henlego (LOH) – segmencie nefronu będącym miejscem działania furosemidu. Co istotne, modele mysie wykazały, że w przebiegu AKI OLFM4 jest endogennie ekspresjonowana w LOH, a nie tylko obecna w wyniku naciekania przez komórki odpornościowe.

To biologiczne uzasadnienie stanowiło podstawę hipotezy badawczej: skoro receptor furosemidu (NKCC2) znajduje się w pętli Henlego, biomarker specyficzny dla tego segmentu nefronu powinien dobrze przewidywać odpowiedź na ten diuretyk. Wcześniejsze pilotażowe badanie jednoośrodkowe obejmujące 57 pacjentów wykazało, że uOLFM4 jest związana z odpowiedzią na furosemid z wartością pola pod krzywą ROC (AUC-ROC) wynoszącą 0,75 – wynik niemal identyczny z obecnymi, większymi badaniami dwuośrodkowymi.

Jak zidentyfikowano pacjentów wysokiego ryzyka?

Badanie prospektywne przeprowadzono w okresie maj 2022 – luty 2025 w dwóch akademickich OIOM pediatrycznych: Cincinnati Children’s Hospital Medical Center (CCHMC) i Nationwide Children’s Hospital (NCH). W CCHMC rekrutację prowadzono z wykorzystaniem infrastruktury badania TAKING FOCUS 2, gdzie wszyscy pacjenci OIOM byli automatycznie przesiewani pod kątem kryteriów indeksu anginowego nerek (RAI) w ciągu 12 godzin od przyjęcia za pomocą algorytmu wbudowanego w elektroniczną dokumentację medyczną.

RAI przewiduje ryzyko progresji do ciężkiego AKI według KDIGO w trzecim dniu pobytu na OIOM i jest obliczany przez pomnożenie stratyfikacji ryzyka (przyjęcie na OIOM, pacjent po transplantacji, wentylacja mechaniczna lub wsparcie wazopresyjne) przez stratyfikację uszkodzenia (opartą na stężeniu kreatyniny w surowicy i procentowym bilansie płynów). Gdy RAI wynosił ≥8, automatycznie pobierano próbkę moczu do analizy lipokaliny neutrofilowej związanej z żelatynazą (uNGAL) i kwalifikowano pacjenta do badania.

Próbki moczu pobierano z pozostałości po analizie uNGAL lub z odpadowego moczu z cewnika pęcherzowego codziennie przez maksymalnie 7 dni (jedna próbka na pacjenta dziennie). Stężenia uOLFM4 mierzono metodą ELISA (Abcam ab267805), a uNGAL – za pomocą zautomatyzowanych analizatorów chemii klinicznej. Dane demograficzne i kliniczne zbierano poprzez przegląd dokumentacji, obejmując m.in. wiek, masę ciała, historię przewlekłej choroby nerek, stężenia kreatyniny, wynik PRISM III, rozpoznanie sepsy, wyniki FST, czas hospitalizacji na OIOM i wyniki wypisowe oraz śmiertelność.

Kim byli pacjenci włączeni do analizy?

Spośród 382 zarejestrowanych pacjentów (336 z CCHMC, 46 z NCH), do ostatecznej analizy włączono 240 osób, które miały dostępne próbki moczu z dnia 0 lub 1 pobytu na OIOM. Do analiz włączono wcześniejszą z próbek (dzień 0 lub 1). Większość pacjentów pochodziła z jednego ośrodka (n=223, 93%). Mediana wieku wynosiła 11,9 roku (4-16,7), mediana masy ciała 30,9 kg (15,3-57,8), a 112 pacjentów (47%) stanowiły dziewczynki. Dwudziestu dwóch pacjentów (9%) miało znaną przewlekłą chorobę nerek.

W dniu 0 pobytu 123 pacjentów (51%) miało rozpoznanie sepsy, a 155 (64%) spełniało kryteria AKI – przy czym 13% miało stadium 1, 21% stadium 2, a 30% stadium 3. Pięćdziesięciu sześciu pacjentów (23%) otrzymało dawkę furosemidu w dniach 1-4 pobytu na OIOM, z czego 24 (43%) nie odpowiedziało na lek. Czterdziestu czterech pacjentów (18%) wymagało KRT. Mediana dni wolnych od OIOM wynosiła 19 (0-24), a 191 pacjentów (80%) przeżyło do wypisu ze szpitala.

Pacjenci nieodpowiadający na furosemid byli starsi, ważyli więcej i charakteryzowali się wyższym odsetkiem AKI stadium 3 (63% vs 19%; p=0,002). Częstość stosowania KRT nie różniła się między pacjentami, którzy nie otrzymali furosemidu, a tymi odpowiadającymi na lek (14% vs 13%). Jednak aż 15 (63%) pacjentów nieodpowiadających na furosemid ostatecznie wymagało KRT (p<0,001). Pacjenci nieodpowiadający mieli również mniej dni wolnych od OIOM (mediana 1 [0-15] vs 18 [12-22]; p=0,007).

Jak uOLFM4 i uNGAL przewidywały odpowiedź na furosemid?

Spośród 56 pacjentów, którzy otrzymali furosemid w dniach 1-4, pacjenci nieodpowiadający mieli znacząco wyższe stężenia uOLFM4: mediana 694 ng/mL (214-1478 ng/mL) w porównaniu z 139 ng/mL (46-529 ng/mL) u odpowiadających (p=0,0004). uOLFM4 wykazała umiarkowaną zdolność dyskryminacyjną w przewidywaniu odpowiedzi na furosemid z AUC wynoszącym 0,77 (95% CI: 0,65-0,90; p=0,0005).

Optymalny punkt odcięcia uOLFM4 dla przewidywania odpowiedzi na furosemid wynosił 156 ng/mL (indeks Youdena 0,55), z następującymi charakterystykami testu: czułość 59%, swoistość 96%, dodatnia wartość predykcyjna (PPV) 64% i ujemna wartość predykcyjna (NPV) 95%. Ta wysoka NPV jest szczególnie istotna klinicznie – oznacza, że jeśli uOLFM4 jest poniżej progu, istnieje 95% prawdopodobieństwo, że pacjent odpowie na furosemid.

Równolegle analizowano uNGAL u 54 pacjentów otrzymujących furosemid. Podobnie jak w przypadku uOLFM4, pacjenci nieodpowiadający mieli wyższe stężenia uNGAL: mediana 1149 ng/mL (204-2284 ng/mL) vs 53 ng/mL (50-1533 ng/mL) u odpowiadających (p=0,0076). uNGAL również wykazał umiarkowaną zdolność predykcyjną (AUC 0,71, 95% CI: 0,57-0,85; p=0,0088). Optymalny punkt odcięcia uNGAL wynosił 81 ng/mL (czułość 57%, swoistość 96%, PPV 64%, NPV 94%). Nie stwierdzono statystycznie istotnej różnicy między wartościami AUC dla uOLFM4 i uNGAL w przewidywaniu odpowiedzi na furosemid (p=0,64).

Czy biomarkery mogą przewidzieć potrzebę terapii nerkozastępczej?

Czterdziestu czterech pacjentów otrzymało KRT w dowolnym dniu okresu OIOM dni 1-7. Pacjenci wymagający KRT mieli znacząco wyższe stężenia uOLFM4: mediana 1102 ng/mL (282-1577 ng/mL) w porównaniu z 232 ng/mL (69-663 ng/mL) u pacjentów, którzy nie wymagali KRT (p<0,0001). uOLFM4 wykazała umiarkowaną zdolność predykcyjną dla KRT z AUC wynoszącym 0,73 (95% CI: 0,66-0,81; p<0,0001).

Optymalny punkt odcięcia uOLFM4 do przewidywania KRT wynosił 188 ng/mL (indeks Youdena 0,38), charakteryzujący się czułością 47%, swoistością 91%, PPV 28% i NPV 96%. Ponownie, wysoka NPV jest kluczowa – stężenie uOLFM4 poniżej progu wskazuje na 96% prawdopodobieństwo, że pacjent nie będzie wymagał KRT.

Analizowano również uNGAL u 42 pacjentów, którzy otrzymali KRT. Pacjenci ci mieli wyższe stężenia uNGAL: mediana 1299 ng/mL (436-2852 ng/mL) vs 112 ng/mL (50-677 ng/mL) u pacjentów bez KRT (p<0,0001). uNGAL wykazał umiarkowaną zdolność predykcyjną dla KRT (AUC 0,77, 95% CI: 0,69-0,84; p<0,0001). Optymalny punkt odcięcia uNGAL do przewidywania KRT wynosił 845 ng/mL (czułość 67%, swoistość 80%, PPV 43%, NPV 91%). Nie było statystycznie istotnej różnicy między wartościami AUC dla uOLFM4 i uNGAL w przewidywaniu KRT (p=0,36).

Warto zauważyć, że pacjenci otrzymujący KRT różnili się od pozostałych głównie pod względem częstości i nasilenia AKI (p<0,001). Byli również bardziej skłonni do otrzymania FST (68% vs 28%; p<0,001) i mieli mniej dni wolnych od OIOM (mediana 7 [0-19] vs 20 [0-25]; p<0,001).

Jak te odkrycia wpisują się w szerszy kontekst badań nad AKI?

Przewidywanie, którzy pacjenci będą wymagać KRT, stanowi ważną okazję do wzbogacenia prognostycznego, ponieważ moment rozpoczęcia KRT pozostaje kontrowersyjny, z szeroką zmiennością w praktyce i potencjalnymi implikacjami dla wyników pacjentów. Wiele dużych randomizowanych badań kontrolowanych u dorosłych wykazało, że wczesne rozpoczęcie KRT oparte na rozwoju kryteriów KDIGO AKI nie zmniejszyło śmiertelności. Jednak ponad 40% pacjentów randomizowanych do grup z opóźnionym rozpoczęciem nie otrzymało KRT, w tym ci, którzy wyzdrowieli bez spełnienia kryteriów KRT.

Badacze nie byli jeszcze w stanie zaprojektować badań, które pokonałyby to obciążenie, ponieważ analizy podgrup po randomizacji byłyby oparte na trajektorii choroby, a nie na charakterystyce wyjściowej. Z drugiej strony, duże wieloośrodkowe retrospektywne i jednoośrodkowe prospektywne badania pediatryczne sugerują, że wcześniejsze rozpoczęcie KRT u pacjentów otrzymujących ciągłą KRT jest związane z poprawą przeżycia pacjentów. Gist i wsp. wykazali, że występowały 3% wyższe szanse na poważne zdarzenia nerkowe po 90 dniach za każdy 1 dzień opóźnienia w rozpoczęciu KRT, i że gorsze wyniki obserwowano, jeśli KRT rozpoczęto już w dniu 3 OIOM.

Ostatnie lata przyniosły nowe zainteresowanie wykorzystaniem nowych biomarkerów AKI do przewidywania KRT. W 2023 roku Meersch i wsp. raportowali o użyteczności wielu nowych biomarkerów, w tym NGAL, peptydazy dipeptydylowej 3 i ligandu chemokiny motywu C-C 14 (CCL14) do przewidywania bezwzględnych wskazań do KRT u 208 dorosłych pacjentów chirurgicznych poddawanych FST. Chociaż CCL14 miał lepszą wydajność predykcyjną (AUC 0,83), peptydaza dipeptydylowa 3 i NGAL (AUC 0,73) miały podobną wydajność predykcyjną jak uNGAL w obecnym badaniu.

„Wartość ujemna predykcyjna wynosząca 95% dla uOLFM4 w dniach 0-1 OIOM dla wyniku odpowiedzi na furosemid czyni go obiecującym kandydatem do wdrożenia w systemach wspomagania decyzji klinicznych w celu ułatwienia podejmowania decyzji o wczesnym rozpoczęciu terapii nerkozastępczej” – piszą autorzy badania.

Jakie są ograniczenia tego badania?

Autorzy otwarcie przyznają kilka istotnych ograniczeń swojej pracy. Po pierwsze, chociaż badanie zostało zaprojektowane jako wieloośrodkowe, tylko dwa ośrodki dostarczyły próbki, z większością pochodzącą z jednego miejsca (93%). Ze względu na ograniczoną liczbę próbek z drugiego ośrodka nie było możliwe przeprowadzenie analiz stratyfikowanych według ośrodka. Praktyki specyficzne dla ośrodka prawdopodobnie wpłynęły na wyniki i ograniczą możliwość uogólnienia.

W CCHMC protokół zaleca bardziej standaryzowany proces podawania FST i rozpoczynania KRT, ale protokół ten służy jedynie jako sugestia, a zatem zmienne wzorce praktyki prawdopodobnie wpłynęły na te wyniki. Badacze nie byli w stanie określić wskazania do podawania furosemidu, więc możliwe, że intencją nie był prawdziwy FST, ale standardowe zarządzanie diuretyczne. Z tego powodu oceniano tylko dawki ≥0,75 mg/kg, ponieważ jest to znacznie powyżej dawki początkowej lub podtrzymującej dla pacjentów wcześniej nieleczonych furosemidem.

Ostatnie ograniczenie dotyczy wybranego punktu odcięcia 3 mL/kg/godz. diurezy przez 4 godziny do zdefiniowania odpowiedzi na furosemid. Autorzy są świadomi, że testowane są inne progi. Wybrali tę wartość na podstawie wcześniejszych badań pediatrycznych, aby priorytetowo traktować czułość kosztem swoistości. To konserwatywne podejście może prowadzić do identyfikacji większej liczby pacjentów jako nieodpowiadających, ale zmniejsza ryzyko przeoczenia tych, którzy faktycznie będą wymagać dalszej interwencji.

Co to oznacza dla praktyki klinicznej w pediatrycznej intensywnej terapii?

Badanie dostarcza istotnych dowodów na użyteczność uOLFM4 jako biomarkera przewidującego odpowiedź na furosemid u krytycznie chorych dzieci. Umiarkowana wydajność predykcyjna (AUC 0,77) może nie wydawać się spektakularna, ale wysoka ujemna wartość predykcyjna wynosząca 95% ma kluczowe znaczenie kliniczne – pozwala z dużą pewnością wykluczyć brak odpowiedzi na furosemid i potrzebę KRT.

Autorzy wierzą, że integracja uOLFM4 z algorytmem stratyfikacji ryzyka i zarządzania, takim jak TAKING FOCUS 2, ma potencjał poprawy wydajności obu narzędzi i może służyć jako wartościowe wsparcie dla klinicysty przy łóżku chorego. Możliwość wczesnego – już w dniach 0-1 pobytu na OIOM – przewidywania odpowiedzi na furosemid i potrzeby KRT może umożliwić wcześniejsze rozpoczęcie terapii nerkozastępczej u pacjentów, którzy faktycznie jej potrzebują, jednocześnie oszczędzając niepotrzebnej interwencji tym, którzy się wyzdrowieją.

Konieczne są dalsze wieloośrodkowe badania walidacyjne z większą reprezentacją różnych ośrodków i praktyk klinicznych. Przyszłe badania powinny również ocenić, czy wczesne wykorzystanie uOLFM4 do kierowania decyzjami o KRT faktycznie poprawia wyniki kliniczne pacjentów, takie jak śmiertelność, czas hospitalizacji i długoterminowa funkcja nerek. Standaryzacja definicji FST i kryteriów rozpoczęcia KRT w różnych ośrodkach również zwiększyłaby wartość tego biomarkera jako narzędzia decyzyjnego.