《Medical Care》:TyG-BMI and risk of CKD progression: Mediation by oxidative stress, fibrosis, and metabolic dysfunction
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本文探究了甘油三酯-葡萄糖-體重指數(shù)(TyG-BMI)與慢性腎臟病(CKD)進(jìn)展的關(guān)聯(lián),并揭示尿酸-高密度脂蛋白比值(UHR)、纖維化-4指數(shù)(FIB-4)及紅細(xì)胞分布寬度-白蛋白比值(RAR)是介導(dǎo)此風(fēng)險的關(guān)鍵代謝、炎癥與纖維化通路,為心血管-腎臟-代謝(CKM)綜合征的機(jī)制研究與風(fēng)險分層提供了新見解。
1. 引言
慢性腎臟病(CKD)是一項(xiàng)全球性的重大健康挑戰(zhàn),影響著全球8.43億人。在心血管-腎臟-代謝(CKM)綜合征譜中,近30%的40歲以上成年人處于CKD前期,面臨顯著升高的心血管死亡和透析啟動風(fēng)險。甘油三酯-葡萄糖-體重指數(shù)(TyG-BMI)是一個胰島素抵抗的綜合指標(biāo),與CKD進(jìn)展密切相關(guān)。然而,其導(dǎo)致腎損傷的具體機(jī)制尚不明確。本研究假設(shè)TyG-BMI可能通過多種途徑損害腎功能,包括尿酸代謝失調(diào)(尿酸-高密度脂蛋白比值[UHR])、肝纖維化(FIB-4)和全身炎癥(RAR)。為驗(yàn)證這一假設(shè),本研究利用美國國家健康與營養(yǎng)調(diào)查(NHANES)數(shù)據(jù),應(yīng)用結(jié)構(gòu)方程模型分析TyG-BMI與新發(fā)CKD的關(guān)聯(lián),并評估這些生物標(biāo)志物的中介效應(yīng)。本研究旨在闡明代謝性腎病的發(fā)病機(jī)制,為早期干預(yù)提供新靶點(diǎn)。
2. 材料和方法
2.1. 研究人群和數(shù)據(jù)來源
本研究數(shù)據(jù)來源于NHANES,這是一個由美國國家衛(wèi)生統(tǒng)計中心進(jìn)行的具有全國代表性、橫斷面的監(jiān)測項(xiàng)目。NHANES采用復(fù)雜、多階段、分層概率抽樣設(shè)計,以選擇代表美國非住院平民的參與者。調(diào)查方法包括結(jié)構(gòu)化家庭訪談、標(biāo)準(zhǔn)化體格檢查以及移動檢查中心的實(shí)驗(yàn)室檢測。研究方案獲得了國家衛(wèi)生統(tǒng)計中心機(jī)構(gòu)審查委員會的批準(zhǔn),并獲得了所有參與者的書面知情同意。本研究通過NHANES在線存儲庫獲取了連續(xù)6個調(diào)查周期(2007-2018年)的公開數(shù)據(jù)。
2.2. 參與者篩選和CKM分期
從初始的60,936名參與者隊(duì)列中,應(yīng)用了以下排除標(biāo)準(zhǔn):年齡<18歲、妊娠、以及關(guān)鍵變量(包括TyG-BMI、生物標(biāo)志物[UHR、FIB-4、RAR]、腎功能參數(shù)或基本協(xié)變量)數(shù)據(jù)缺失。最終的分析樣本包含10,855名成年人,他們根據(jù)既定標(biāo)準(zhǔn)被分為5個CKM階段:階段0(無危險因素)、階段1(脂肪組織功能障礙/糖尿病前期)、階段2(代謝失調(diào)/CKD)、階段3(亞臨床心血管疾病)和階段4(臨床心血管疾病)。為了考慮復(fù)雜的調(diào)查設(shè)計并得出具有全國代表性的估計值,在所有分析中納入了適當(dāng)?shù)恼{(diào)查權(quán)重、分層變量和聚類項(xiàng)。數(shù)據(jù)集按7:3的比例隨機(jī)分為訓(xùn)練集和驗(yàn)證集,用于研究結(jié)果的內(nèi)部驗(yàn)證。CKD狀態(tài)根據(jù)2012年腎臟病改善全球預(yù)后臨床實(shí)踐指南進(jìn)行定義,將參與者分為非CKD和CKD組。
2.3. 暴露變量
TyG-BMI是胰島素抵抗的一個經(jīng)過驗(yàn)證的替代標(biāo)志物,它整合了代謝和肥胖相關(guān)參數(shù)。其計算公式為TyG與BMI的乘積,其中TyG定義為[空腹甘油三酯水平(mmol/L)與空腹血糖(mg/dL)乘積的自然對數(shù)除以2]。更高的TyG-BMI值與升高的心臟代謝風(fēng)險和胰島素抵抗嚴(yán)重程度正相關(guān)。
FIB-4是一個用于評估肝纖維化的非侵入性生物標(biāo)志物,結(jié)合了年齡、血小板計數(shù)、丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)和天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)。FIB-4評分<1.45提示纖維化程度最小,評分在1.45至3.25之間表明中等概率,而>3.25則高度提示晚期纖維化或肝硬化。
UHR是一個新興的代謝功能障礙和心血管風(fēng)險標(biāo)志物。其計算方法為血清尿酸(mg/dL)除以高密度脂蛋白膽固醇(mg/dL)再乘以100。UHR反映了受損的嘌呤代謝和紊亂的脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)。
RAR代表全身炎癥和血液學(xué)變化。其計算方法為紅細(xì)胞分布寬度(%)除以血清白蛋白(g/L),可作為炎癥負(fù)擔(dān)和營養(yǎng)缺乏的指標(biāo)。
2.4. 結(jié)局和協(xié)變量
結(jié)局變量是CKM綜合征的分期,根據(jù)美國心臟協(xié)會的分類定義,包括5個階段。為分析目的,CKM綜合征被二分為一個二元變量:階段0表示不存在CKM綜合征,階段1至4表示存在CKM綜合征。
分析中包含了一套全面的協(xié)變量,涵蓋基本個人信息、家庭背景、健康行為和社會特征。個人信息包括性別、年齡、貧困收入比和教育水平。健康相關(guān)行為和臨床指標(biāo)包括吸煙狀況、飲酒、甘油三酯水平、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白和糖尿病狀況。
2.5. 統(tǒng)計分析
描述性統(tǒng)計中,正態(tài)分布的連續(xù)變量以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,非正態(tài)分布的變量以中位數(shù)和四分位數(shù)間距(IQR)表示,組間比較采用Kruskal-Wallis檢驗(yàn)。分類變量以頻數(shù)和百分比報告。采用邏輯回歸模型估計系統(tǒng)性免疫炎癥指數(shù)與CKD風(fēng)險之間關(guān)聯(lián)的比值比(OR)和95%置信區(qū)間(CI)。使用限制性立方樣條函數(shù)評估系統(tǒng)性免疫炎癥指數(shù)與CKD之間的暴露-反應(yīng)關(guān)系。在以下假設(shè)下進(jìn)行因果中介分析:暴露(TyG-BMI)、中介變量(UHR、FIB-4、RAR)和結(jié)局(CKD風(fēng)險)之間存在因果路徑;變量間呈線性關(guān)系;不存在影響中介變量和結(jié)局的未測量混雜因素。間接效應(yīng)及其95%CI通過1000次bootstrap重抽樣進(jìn)行估計。檢驗(yàn)交互項(xiàng)以評估效應(yīng)修飾,包括CKM階段與系統(tǒng)性免疫炎癥指數(shù)的交互項(xiàng)。所有統(tǒng)計分析均使用R軟件4.4.2版本進(jìn)行。雙側(cè)P值<0.05被認(rèn)為具有統(tǒng)計學(xué)意義。
3. 結(jié)果
3.1. 研究參與者的基線特征
最終分析隊(duì)列包括9265名參與者,其中4899人無CKD,4366人患有CKD。CKD參與者年齡顯著更大,男性比例更高。在社會經(jīng)濟(jì)方面,教育程度存在差異,CKD參與者中完成大學(xué)學(xué)業(yè)的比例較低。CKD組表現(xiàn)出顯著更差的心臟代謝特征,包括更高的高血壓和糖尿病患病率。行為差異包括CKD個體當(dāng)前吸煙率較低,飲酒率較高。
代謝評估顯示,CKD組TyG-BMI評分分布存在顯著差異,同時FIB-4提示肝纖維化增加。CKD受試者也表現(xiàn)出更高的UHR和RAR,盡管低密度脂蛋白膽固醇水平較低。
多變量邏輯回歸確定UHR、FIB-4和RAR是經(jīng)過逐步調(diào)整模型后CKD的強(qiáng)預(yù)測因子。UHR顯示出強(qiáng)烈的劑量-反應(yīng)關(guān)系,在完全調(diào)整模型中,每增加一個單位,CKD風(fēng)險增加5%。FIB-4顯示出最強(qiáng)的關(guān)聯(lián),每增加一個單位,CKD風(fēng)險相應(yīng)增加52%。RAR在調(diào)整模型中也保持顯著關(guān)聯(lián)。TyG-BMI顯示出適度的關(guān)聯(lián)。
限制性立方樣條分析揭示了CKD與FIB-4、TyG-BMI、RAR和UHR之間的非線性關(guān)聯(lián)。
3.2. TyG-BMI與UHR、RAR和FIB-4的關(guān)聯(lián)
多變量線性回歸分析顯示,TyG-BMI與所有三個代謝標(biāo)志物之間存在顯著關(guān)聯(lián)。對于UHR,TyG-BMI每增加一個單位,在所有模型中都觀察到UHR升高,在整個調(diào)整過程中顯示出穩(wěn)定的關(guān)聯(lián)。FIB-4顯示出強(qiáng)烈的負(fù)相關(guān)。RAR顯示出強(qiáng)烈的正相關(guān),證實(shí)TyG-BMI在整個調(diào)整過程中與UHR、FIB-4和RAR生物標(biāo)志物存在時間關(guān)聯(lián)。
3.3. 代謝指數(shù)與CKM的關(guān)聯(lián)
分層分析揭示了代謝指數(shù)在CKM譜中的階段特異性效應(yīng)。UHR顯示CKD風(fēng)險隨CKM嚴(yán)重程度而漸進(jìn)性增加。FIB-4呈現(xiàn)雙峰風(fēng)險模式,在階段2和階段4觀察到峰值效應(yīng)。RAR顯示出從早期中性到晚期疾病風(fēng)險升高的轉(zhuǎn)變,這表明炎癥在疾病進(jìn)展過程中具有動態(tài)作用。這些發(fā)現(xiàn)凸顯了代謝失調(diào)、肝纖維化和腎血管功能障礙在CKM不同階段的不同機(jī)制貢獻(xiàn),支持了它們在風(fēng)險分層和疾病監(jiān)測中的應(yīng)用。
3.4. UHR、FIB-4和RAR在TyG-BMI相關(guān)的CKM障礙向CKD進(jìn)展中的中介作用
因果中介分析表明,TyG-BMI既直接地,也間接地通過系統(tǒng)性代謝紊亂促進(jìn)了CKM譜中的CKD進(jìn)展。通過UHR、FIB-4和RAR觀察到顯著的間接效應(yīng)。TyG-BMI在調(diào)整了UHR和FIB-4的模型中保留了顯著的直接影響,但在調(diào)整了RAR后,這種影響有所減弱。這些結(jié)果證實(shí),TyG-BMI通過尿酸-脂質(zhì)失衡(UHR)、肝纖維化(FIB-4)和全身炎癥(RAR)促進(jìn)CKD風(fēng)險,突顯了代謝功能障礙與CKM譜中腎功能惡化的多因素通路。
4. 討論
CKM綜合征代表了一個病理生理連續(xù)體,其中多系統(tǒng)相互作用可能嚴(yán)重影響CKD進(jìn)展。在此背景下,本研究的結(jié)果表明,作為胰島素抵抗的復(fù)合標(biāo)志物,TyG-BMI似乎與CKD在不同CKM階段的進(jìn)展相關(guān)。本研究通過檢驗(yàn)UHR、FIB-4和RAR的中介作用,進(jìn)一步探索了潛在的潛在機(jī)制,揭示了這些代謝指數(shù)與腎臟結(jié)局之間的劑量-反應(yīng)關(guān)系。值得注意的是,UHR和FIB-4在晚期CKM階段與腎功能惡化顯示出逐漸增強(qiáng)的關(guān)聯(lián),這可能支持它們作為高危CKM人群階段特異性風(fēng)險分層的生物標(biāo)志物的潛在用途。
中介分析揭示了TyG-BMI影響CKD進(jìn)展的三個潛在途徑:尿酸代謝失調(diào)(UHR;占總效應(yīng)的38.9%)、肝纖維化(FIB-4;22.2%)和全身炎癥(RAR;14.3%)。盡管TyG-BMI與CKD仍然直接相關(guān),但其大部分影響是通過這些途徑間接介導(dǎo)的,其中UHR被確定為最重要的中介因子。這一發(fā)現(xiàn)突顯了以尿酸代謝為治療靶點(diǎn)的潛力。這些結(jié)果與先前關(guān)于尿酸在腎臟疾病中作用的研究一致。
本研究進(jìn)一步闡明了肝纖維化在CKM綜合征中TyG-BMI與腎功能障礙關(guān)系中的作用。研究結(jié)果證明了TyG-BMI與FIB-4之間存在階段依賴性關(guān)聯(lián),在晚期CKM階段尤為顯著。中介分析表明,TyG-BMI對CKD進(jìn)展影響的22.2%是通過FIB-4介導(dǎo)的。這些結(jié)果擴(kuò)展了先前在非酒精性脂肪性肝病患者和一般人群中的觀察,表明TyG-BMI可能部分通過肝纖維化促進(jìn)腎損傷,可能是通過促纖維化介質(zhì)的釋放加劇了腎損傷。
紅細(xì)胞分布寬度-白蛋白比值(RAR)最近已被認(rèn)可為各種疾病狀態(tài)的預(yù)后生物標(biāo)志物。先前的研究已確立了其臨床實(shí)用性。在此證據(jù)基礎(chǔ)上,本研究將RAR的理解擴(kuò)展到CKM綜合征背景,揭示其介導(dǎo)了TyG-BMI與CKD風(fēng)險之間14.3%的關(guān)聯(lián)。這一觀察結(jié)果表明,RAR可能通過涉及微血管損傷和慢性全身炎癥通路的潛在機(jī)制導(dǎo)致腎功能障礙。
本研究代表了對CKM綜合征理論框架內(nèi)TyG-BMI與CKD風(fēng)險潛在關(guān)聯(lián)機(jī)制的初步探索。橫斷面分析表明,TyG-BMI與CKD風(fēng)險之間可能存在多通路關(guān)聯(lián),UHR、FIB-4和RAR可能促成了這種關(guān)系。雖然TyG-BMI四分位數(shù)的效應(yīng)大小適中,但觀察到的UHR和FIB-4更強(qiáng)、更一致的關(guān)聯(lián)表明,在CKM背景下,這些中介因子可能是CKD風(fēng)險更重要的貢獻(xiàn)者。這些初步發(fā)現(xiàn)可能為理解CKM綜合征中的多器官相互作用提供了一些線索:尿酸代謝異常可能涉及晶體沉積和內(nèi)皮功能障礙,肝纖維化可能與促纖維化因子釋放有關(guān),而全身炎癥可能通過微血管損傷途徑影響腎功能。此外,這些關(guān)聯(lián)似乎呈現(xiàn)出一定的雙向特征——TyG-BMI可能通過這些介質(zhì)影響腎功能,而腎功能損害反過來又可能加劇代謝失調(diào)。這些觀察可能為將CKM綜合征概念化為涉及多系統(tǒng)和多通路的動態(tài)病理生理網(wǎng)絡(luò)提供了初步見解。
本研究有幾個局限性需要考慮。首先,盡管調(diào)整了多個混雜因素,但由于未測量的變量,如飲食模式、遺傳易感性和環(huán)境因素,可能存在殘余混雜。其次,本研究結(jié)果的外推性可能有限,因?yàn)镹HANES隊(duì)列代表美國人群,需要在其他種族和地理人群中進(jìn)行外部驗(yàn)證。第三,生物標(biāo)志物的單時間點(diǎn)測量無法評估其隨時間變化的動態(tài)及其對疾病進(jìn)展的縱向影響。第