Skuteczność NAC w ochronie nerek przed toksycznym działaniem kolistyny

Czym jest kolistyna i czy NAC może chronić nerki?

Kolistyna (polimyksyna E) należy do rodziny polimyksyn i jest kationowym antybiotykiem polipeptydowym stosowanym jako ostatnia deska ratunku w terapii wielolekoopornych bakterii Gram-ujemnych, w tym Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae, Enterobacteriaceae i Acinetobacter baumannii. Badania farmakokinetyczne i farmakodynamiczne sugerują, że obecnie przepisywane dawki kolistyny nie osiągają odpowiednich stężeń w osoczu u pacjentów krytycznie chorych. Wymaga to stosowania wyższych dawek, aby zapobiec rozwojowi oporności i uzyskać pożądany efekt bakteriobójczy. Częstość występowania nefrotoksyczności po zastosowaniu kolistyny wynosi około 20-60% i jest zależna od wielu czynników ryzyka, w tym dawki, wieku pacjenta, współistniejącej choroby nerek, cukrzycy, hipoalbuminemii oraz jednoczesnego stosowania innych leków nefrotoksycznych.

Nefrotoksyczność indukowana kolistyną występuje zwykle w ciągu pierwszych 5 dni leczenia i może prowadzić do ostrego uszkodzenia nerek (AKI). Chociaż uszkodzenie nerek jest zwykle odwracalne po odstawieniu leku, konieczność ograniczenia dawki stanowi istotne powikłanie terapeutyczne. Trwałe uszkodzenie nerek występuje rzadko – odsetek przypadków wymagających terapii nerkozastępczej i dializy wynosi odpowiednio około 1,1% i 2,16%. Mechanizm nefrotoksyczności indukowanej kolistyną nie został w pełni poznany, ale najnowsze badania sugerują, że istotną rolę odgrywa w nim stres oksydacyjny. Antyoksydanty, takie jak melatonina, witaminy E i C, likopen czy astaksantyna, mogą potencjalnie łagodzić uszkodzenia nerek.

N-acetylocysteina (NAC) jest prekursorem glutationu w organizmie, wykazuje działanie antyoksydacyjne i neutralizuje wolne rodniki. NAC może wywierać swoje działanie antyoksydacyjne bezpośrednio, reagując z grupami elektrofilowymi wolnych rodników za pośrednictwem swojej grupy tiolowej. Badania wykazały, że NAC łagodzi nefrotoksyczne działanie wankomycyny, cisplatyny i gentamycyny. Badania na zwierzętach wykazały również, że jednoczesne podawanie NAC z kolistyną zmniejsza stres oksydacyjny wywołany przez kolistynę w komórkach nerek. Jednak dostępne jest tylko jedno badanie kliniczne z użyciem tabletek musujących NAC w dawce 1200 mg na dobę, przeprowadzone w Iranie w różnych oddziałach szpitalnych, nie obejmujące pacjentów krytycznie chorych.

W związku z tym, obecne badanie miało na celu kliniczną ocenę potencjalnej skuteczności dożylnego, wysokodawkowego NAC w zapobieganiu nefrotoksyczności u pacjentów krytycznie chorych na oddziale intensywnej terapii (OIT). N-acetylo-beta-D-glukozaminidaza (NAG), nowy biomarker AKI, jest enzymem lizosomalnym zlokalizowanym w kanalikach proksymalnych nerek. Wzrost stężenia NAG obserwowano w nefropatii cukrzycowej, przewlekłej chorobie kłębuszków nerkowych, opóźnionej funkcji przeszczepionej nerki i po ekspozycji na leki nefrotoksyczne. Jest on również bardziej czuły w diagnostyce AKI u pacjentów krytycznie chorych i poprzedza wzrost stężenia kreatyniny w surowicy (SCr) o 12 godzin do 4 dni. Jedno z badań wykazało, że wyższe poziomy NAG w moczu u pacjentów z AKI były związane z większym prawdopodobieństwem konieczności zastosowania hemodializy i zwiększonym ryzykiem śmiertelności.

Jak zaprojektowano badanie NAC u pacjentów krytycznie chorych?

W tym randomizowanym, kontrolowanym badaniu klinicznym analizowano dane pacjentów, którzy otrzymywali kolistynę przeciwko patogenom MDR (wielolekoopornym) w okresie od października 2023 do marca 2024 roku w oddziałach intensywnej terapii szpitala Imam Khomeini w Iranie, który jest powiązany z Uniwersytetem Nauk Medycznych w Mazandaran (MAZUMS). Protokół badawczy został zarejestrowany w Irańskim Rejestrze Badań Klinicznych (IRCT) pod kodem IRCT20200328046886N5. Kryteria włączenia obejmowały: wiek 18 lat i powyżej oraz przyjmowanie kolistyny przez co najmniej 5 dni. Z badania wykluczono pacjentów, którzy otrzymywali NAC 24 godziny przed pierwszą dawką kolistyny, przechodzili terapię nerkozastępczą lub mieli nieprawidłowe wyniki testów funkcji nerek przed rozpoczęciem leczenia kolistyną, otrzymywali jodowe środki kontrastowe, kobiety w ciąży lub karmiące piersią, pacjentów po resuscytacji krążeniowo-oddechowej, z ciśnieniem skurczowym <90 mmHg, otrzymujących leki wazopresyjne oraz z szacunkowym współczynnikiem filtracji kłębuszkowej (eGFR) <60 ml/min/1,73 m².

Uzyskano pisemną świadomą zgodę od wszystkich uczestników lub ich krewnych. Komisja Etyki Badań MAZUMS zatwierdziła protokół badawczy z kodem etycznym IR.MAZUMS.REC.1402.1783. Uczestnicy, którzy z jakiegokolwiek powodu przyjmowali kolistynę w dawce dostosowanej do ich eGFR w dwóch podzielonych dawkach i spełniali inne kryteria włączenia, zostali podzieleni na grupę interwencyjną i kontrolną. Do randomizacji wykorzystano metodę blokową. W tym celu zastosowano cztery bloki, a pacjentów podzielono na dwie grupy na podstawie sekwencji ustanowionych w zrandomizowanych blokach. Główny i korespondencyjny autor badania (H. Abbaspour Kasgari) zaprojektował sekwencję losowej alokacji; F. Heydari i A. M. Shabani rekrutowali uczestników, a F. Heydari przydzielał uczestników do interwencji.

Rejestrowano demograficzne i kliniczne cechy pacjentów, w tym wiek, płeć, choroby współistniejące i wynik skali APACHE II. W grupie interwencyjnej podawano dożylnie NAC w dawce 2 g jednocześnie z kolistyną przez co najmniej 5 dni w 24-godzinnej infuzji wraz z dziennym przyjmowaniem płynów, podczas gdy pacjenci w grupie kontrolnej otrzymywali wyłącznie kolistynę. Pacjenci byli wykluczani z badania, jeśli leczenie kolistyną zostało przerwane z powodów innych niż AKI. W przypadku wystąpienia AKI, decyzja o zakończeniu lub kontynuacji leczenia kolistyną była podejmowana na podstawie decyzji zespołu medycznego.

Monitorowano parametry krwi wykonane w dniu rozpoczęcia leczenia kolistyną (SCr, azot mocznikowy we krwi [BUN], albuminy, hemoglobina, białe krwinki), a codziennie mierzono testy funkcji nerek (SCr i BUN). Rejestrowano również antybiotyki stosowane z kolistyną, 28-dniową śmiertelność i długość pobytu na OIT. Głównym punktem końcowym była 28-dniowa śmiertelność, a drugorzędowymi – długość pobytu na OIT i zmiany poziomu NAG w moczu.

Klirens kreatyniny (CrCl) obliczano według równania Cockcrofta-Gaulta. Poziomy NAG w moczu mierzono u wszystkich pacjentów przed podaniem dawki kolistyny (dzień 0) oraz w 5. dniu leczenia i rejestrowano jako wskaźnik AKI. Do określenia AKI wykorzystano kryteria RIFLE: ryzyko (wzrost SCr x 1,5 lub spadek GFR >25%), uszkodzenie (wzrost SCr x 2 lub spadek GFR >50%), niewydolność (wzrost SCr x 3 lub spadek GFR >75%), utrata funkcji nerek (całkowita utrata funkcji nerek >4 tygodnie) i schyłkowa niewydolność nerek (ESRD) (całkowita utrata funkcji nerek >3 miesiące).

Aby określić poziomy NAG w moczu, zbierano świeże próbki moczu od pacjentów i przechowywano w zamrażarce w temperaturze -20°C. Na koniec badania wszystkie próbki wyjęto z zamrażarki i po rozmrożeniu wirowano w temperaturze pokojowej przez 15 minut. Stężenie NAG w moczu mierzono za pomocą zestawu do testu immunoenzymatycznego (ZellBio GmbH, Niemcy) zgodnie z instrukcjami producenta (nr kat.: ZB-10828C-H9648).

Wielkość próby obliczono na podstawie wyników badania na zwierzętach przeprowadzonego przez Ceylan i wsp. W tym badaniu liczba próbek w każdej grupie (kolistyna i kolistyna plus NAC) wynosiła jedenaście (łącznie 22). Biorąc pod uwagę, że liczba próbek może być zwiększona o wielokrotność 2 lub 3, aby ekstrapolować wyniki z badania na zwierzętach na badanie na ludziach, uwzględniając wielokrotność 2, otrzymujemy liczbę 44 uczestników w tym badaniu. Ostatecznie, uwzględniając 10% rezygnacji, liczba wzrasta do 48 osób (24 osoby w każdej grupie). Do analizy statystycznej wykorzystano oprogramowanie SPSS w wersji 24 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA), a za statystycznie istotne uznano wartości p < 0,05.

Jakie są wyniki i ich kliniczne implikacje?

W badanym okresie na OIT przyjęto 310 pacjentów, z czego 50 spełniło kryteria włączenia. Dwóch pacjentów zmarło w okresie obserwacji. Badanie ukończyło 24 pacjentów w grupie przyjmującej NAC i 24 pacjentów w grupie kontrolnej. Nie zaobserwowano istotnych różnic między grupami w zakresie danych demograficznych i klinicznych, a także stężenia leukocytów, hemoglobiny i albumin. Meropenem (58,3%) i wankomycyna (50%) były najczęściej stosowanymi jednocześnie antybiotykami. Meropenem, linezolid i kolistyna w nebulizacji były przepisywane częściej w grupie NAC niż w grupie kontrolnej. Stenotrophomonas maltophilia i Serratia były najczęściej wykrywanymi mikroorganizmami w wynikach posiewów.

Nie zaobserwowano istotnej różnicy w poziomach SCr, BUN i CrCl między dwiema grupami. Grupy różniły się jednak w zakresie parametrów Cr i CrCl pod względem trendu zmian, tj. wzrostu lub spadku Cr i CrCl w grupie kontrolnej. Większość pacjentów znajdowała się w stadium normalnym (58,3%), a czterech pacjentów (8,3%) doświadczyło niewydolności, z czego tylko 1 z 4 w grupie NAC. Tylko jeden pacjent (2,1%) z grupy kontrolnej cierpiał na ESRD. Jednakże różnice między dwiema grupami nie były statystycznie istotne. Obie grupy nie różniły się pod względem 28-dniowego wskaźnika śmiertelności. Długość pobytu na OIT była jednym z drugorzędowych punktów końcowych, dla którego nie było istotnej różnicy między dwiema grupami. Zmiany poziomów NAG w moczu również nie różniły się istotnie między grupami.

Badanie wykazało, że jednoczesne podawanie dożylnego N-acetylocysteiny z kolistyną nie poprawiło znacząco 28-dniowej śmiertelności, długości pobytu na OIT i poziomu NAG w moczu. Ponadto, SCr i BUN nie zostały znacząco zredukowane, poziomy CrCl nie zmieniły się na koniec leczenia, a NAC nie zapobiegł wystąpieniu AKI u pacjentów otrzymujących kolistynę. Większość badań dotyczących redukcji nefrotoksyczności indukowanej kolistyną przeprowadzono na modelach zwierzęcych. Niektóre badania analizowały antyoksydanty i inne środki farmakologiczne w celu zapobiegania nefrotoksyczności kolistyny. Jednoczesne stosowanie antyoksydantów (melatonina, witaminy C i E, sylimaryna i kurkumina, NAC itp.) może mieć działanie ochronne podczas ekspozycji na kolistynę.

W retrospektywnym badaniu kohortowym, Bozkurt i wsp. badali związek między przyjmowaniem NAC a nefrotoksycznością związaną z kolistyną. Stwierdzili, że przyjmowanie NAC nie przyczyniło się do zapobiegania nefrotoksyczności indukowanej kolistyną, a częstość występowania AKI była podobna w obu grupach. Wyniki te są zgodne z naszym badaniem. Shariatmaghani i wsp. badali częstość występowania nefrotoksyczności związanej z kolistyną i rolę innych czynników zakłócających w występowaniu AKI u pacjentów krytycznie chorych. Chociaż to prospektywne badanie kohortowe nie badało specyficznie wpływu NAC, częstość występowania AKI była wyższa w grupie NAC niż w grupie kontrolnej z młodszym wiekiem. Timuroğlu i wsp. retrospektywnie badali AKI u pacjentów, którzy otrzymywali kolistynę z NAC w dawkach mukolitycznych na OIT. Nie było istotnej różnicy między częstością występowania AKI, wskaźnikiem śmiertelności, liczbą dni wentylacji mechanicznej i długością pobytu na OIT między grupami NAC i bez NAC. Nie było związku między wartością eGFR podczas hospitalizacji a rozwojem AKI po zastosowaniu kolistyny. Było to podobne do naszego badania. Mosayebi i wsp. badali skuteczność NAC w nefrotoksyczności kolistyny w randomizowanym kontrolowanym badaniu klinicznym. Stwierdzili, że jednoczesne podawanie NAC w dawce 1200 mg dziennie nie miało wpływu na zapobieganie nefrotoksyczności indukowanej kolistyną.

Co mówią nam cechy populacji i ograniczenia badania?

Nasza populacja badana to pacjenci krytycznie chorzy bez wstrząsu septycznego. Częstość występowania AKI indukowanego kolistyną wynosi około 12,7%-70% w badaniach na OIT. Wyższa częstość występowania AKI jest raportowana w kryteriach kidney disease: Improving Global Outcomes ze względu na niższy próg definicji AKI, ponieważ wzrost kreatyniny o 1,5 od wartości wyjściowej jest uważany za AKI Stadium 1, podczas gdy w definicji RIFLE jest to uważane za ryzyko AKI.

Większość naszych pacjentów znajdowała się w fazie resuscytacji płynowej, a ich początkowy CrCl był wysoki. Może to być spowodowane zwiększonym klirensem nerkowym, definiowanym jako CrCl >130 ml/min, obecnym u 20%-65% pacjentów krytycznie chorych. Młodszy wiek, wielokrotne urazy i mniejsza ciężkość choroby zostały zidentyfikowane jako czynniki ryzyka. Te cechy charakterystyczne są zgodne z cechami naszych pacjentów.

Nasza analiza ma kilka mocnych stron. Stosowanie leków wazopresyjnych u pacjentów krytycznie chorych było niezależnie związane z rozwojem AKI podczas leczenia kolistyną, a nasze badanie wykluczyło stosowanie środków wazoaktywnych. Jest to jedyne badanie kliniczne z wyższymi dawkami dożylnego NAC u pacjentów krytycznie chorych. Wykorzystaliśmy poziomy NAG w moczu jako nowy biomarker AKI u naszych pacjentów. Stwierdzono również, że NAG w moczu niezależnie przewiduje śmiertelność lub potrzebę dializy u pacjentów z AKI. Dlatego NAG w moczu wydaje się najlepiej sprawdzać w przewidywaniu ryzyka po AKI.

To badanie ma pewne ograniczenia. Było to badanie otwarte. Wielkość próby była mała, wyniki nie mogą być uogólniane, a czas trwania interwencji był krótki. Niemniej jednak, jest to pierwsze badanie kliniczne wysokodawkowego, dożylnego NAC w zapobieganiu nefrotoksyczności kolistyny i pomiarze NAG jako biomarkera AKI. Potrzebne są dalsze randomizowane, kontrolowane placebo badania, dłuższy czas trwania interwencji i większa wielkość próby, aby osiągnąć lepsze wyniki.

Podsumowanie

Przeprowadzone badanie kliniczne miało na celu ocenę skuteczności dożylnego podawania N-acetylocysteiny (NAC) w wysokich dawkach w zapobieganiu nefrotoksyczności u pacjentów krytycznie chorych otrzymujących kolistynę. W randomizowanym badaniu wzięło udział 48 pacjentów podzielonych na dwie grupy – otrzymującą NAC w dawce 2g na dobę wraz z kolistyną oraz kontrolną przyjmującą tylko kolistynę. Wyniki pokazały, że jednoczesne podawanie NAC nie wpłynęło istotnie na 28-dniową śmiertelność, długość pobytu na OIT ani poziom biomarkera uszkodzenia nerek NAG w moczu. Nie zaobserwowano również znaczących różnic w parametrach nerkowych między grupami. Badanie, mimo pewnych ograniczeń jak mała próba i krótki czas obserwacji, jest pierwszym klinicznym testem wysokodawkowego, dożylnego NAC w prewencji nefrotoksyczności kolistyny z wykorzystaniem biomarkera NAG.