腎小球濾過率(GFR)是慢性腎髒病(CKD)診斷和分期所依據的重要功能指標。它不能直接測量,隻能用某些物質的腎髒或血漿清除率表示。
臨床常用內生肌酐清除率(Ccr)估算GFR,但測量Ccr操作繁瑣,影響因素多,易出偏差。數十年前臨床學者即開始嚐試開發含肌酐及性別、年齡、身高和體重等因素的GFR估算值(eGFR)公式。
eGFR公式為CKD分期提供了極大便利,但其缺陷促使人們不斷對其進行完善。最近發布的美國腎髒病膳食改良實驗(MDRD)公式和慢性腎髒病流行病學合作(CKD-EPI)公式就是努力的結果。
在MDRD公式本土化過程中,我國和日本為公式添加的種族係數分別為1.23和0.8。同是黃種人,為何有如此大的差異?是否有種族之外的影響因素?我國和日本腎病學者已開始共同探討這一話題。
為此,北京大學第一醫院左力教授闡述了eGFR公式開發曆程,並就種族係數的差異性進行評說,希望能幫助讀者正確理解eGFR公式。
MDRD公式變化過程及流行病學應用
發表於1999年的MDRD原始公式用苦味酸法測量肌酐,用接近GFR真值的碘(125I)海醇腎髒清除率作為GFR參考值(rGFR)。用於開發公式的1628例患者平均肌酐2.3 mg/dl,rGFR 39.8 ml/(min・1.73m2)。經檢測,該公式在美國人群中的準確性和精確性優於既往eGFR公式,獲得腎髒病預後生存指南(K/DOQI)的推薦。
為提高準確性,研究者於2006年用更準確的同位素稀釋質譜法(IDMS-Traceable)重新測量上述1628例患者的血肌酐水平,將重新表達的MDRD公式用於美國國家健康和營養調查研究(NHANES)人群,得到eGFR<60 ml/(min・1.73m2)患病率為8.1%。
大量研究證實,上述公式用於GFR正常或接近正常的人群時,所得eGFR將低於rGFR。
2009年研究者將樣本量擴大到8254例,平均rGFR 68 ml/(min・1.73m2),平均肌酐1.7 mg/dl,用IDMS-Traceable法測定肌酐,再次修訂eGFR公式,得到CKD-EPI公式。該公式用於NHANES人群,得到eGFR<60 ml/(min・1.73m2)的患病率為6.7%。
我國eGFR協作組對MDRD公式的改良
由北京大學第一醫院腎內科牽頭的我國9個腎髒病中心組成eGFR協作組,於2005年對MDRD原始公式進行檢驗,發現當rGFR接近正常或較低時,MDRD公式會較rGFR偏低或偏高。
2006年,協作組納入684例CKD患者,通過添加種族係數對MDRD原始公式進行本土化。研究采用雙血漿法锝(99mTc)-DTPA血漿清除率作為rGFR,患者平均rGFR 55 ml/(min・1.73m2);用苦味酸法測定血漿肌酐,通過線性回歸將肌酐標準化為MDRD肌酐,回歸斜率1.3,即將eGFR協作組肌酐乘以1.3轉化為MDRD肌酐,決定係數為0.999。將標準化肌酐水平(平均2.0 mg/dl)、患者性別和年齡代入MDRD原始公式計算eGFR,以eGFR為自變量、rGFR為因變量進行線性回歸,確定種族係數為1.23。協作組還公布了與MDRD原始公式形式相同、無種族係數的eGFR公式:eGFR=175×[肌酐(mg/dl)]-1.234 ×[年齡(歲)]-0.179 ×性別(男性=1,女性=0.79)。用其得到北京市人群eGFR< 60 ml/(min・1.73m2)患病率為1.7%。
日本eGFR公式變化過程
2007年,日本學者開發了適合其民族的eGFR公式。該公式來自248例CKD患者,使用IDMS-Traceable肌酐方法並校準到MDRD研究方法。患者來自兩組研究,平均血肌酐水平分別為1.83 mg/dl和1.28 mg/dl,使用菊粉清除率作為rGFR。同樣通過為MDRD原始公式添加種族係數的方法,得到的種族係數為0.88。該公式估算日本人群eGFR<60 ml/(min・1.73m2)患病率為20%。
2009年,日本學者將樣本量擴大到413例,對種族係數進行調整。肌酐方法和rGFR方法不變,入選患者平均rGFR 59 ml/(min・1.73m2),平均肌酐1.6 mg/dl,調整後的種族係數為0.80。
美國、中國和日本eGFR相關研究的啟示
中國和日本為MDRD公式添加的種族係數分別為1.23和0.80。同為黃種人,為何差異如此之大?
當建立線性回歸模型時,我們假設變量呈線性相關。如果一個變量的變化完全可以用另一變量的變化來解釋,則此回歸分析決定係數為1。通常臨床研究不可能達到如此精度。
在上述種族係數調整建模過程中,實際作了如下假設:rGFR= MDRD× 種族係數 + 隨機誤差。據此,若用MDRD原始公式計算出的eGFR與rGFR之間無係統差異,則全部為隨機誤差,種族係數是1;若兩者間有係統差異,則該差異隻能由種族係數承擔,盡管理想的種族係數是“種族差異”(可能包括身體構成、飲食差異、甚至基因方麵差異),而非其他原因導致的係統誤差。
在計算種族係數時,以下因素可能導致偏大或偏小。
rGFR的係統差異 MDRD研究使用碘海醇皮下注射,計算4個時段平均rGFR;我國采用雙血漿法99mTc-DTPA血漿清除率;日本采用持續靜脈點滴菊粉,計算3個時段菊粉清除率均值。
這三種rGFR存在係統差異:CKD-EPI公式計算的人群平均rGFR為68 ml/(min・1.73m2),平均肌酐1.7 mg/dl;日本平均rGFR 59 ml/(min・1.73m2),平均肌酐1.6 mg/dl。日本的平均肌酐比美國低0.1 mg/dl,而相應rGFR卻也低9 ml/(min・1.73m2)。由於日本血肌酐是跟MDRD研究校準過的,這種rGFR之間的差異隻能用rGFR係統偏差來解釋。日本rGFR偏低,當然計算的種族係數<1.0。
肌酐方法的係統差異 我國和日本的肌酐都校準到MDRD研究的方法,但需要把我國的肌酐乘以1.3才能轉化為MDRD肌酐值。若eGFR協作組測定的肌酐為3.0 mg/dl,轉變為MDRD肌酐就成了3.9 mg/dl。這個巨大的係統誤差使人聯想到是否存在因校準帶來係統誤差,例如標本轉運、凍融、測量過程等。
如果用在中國國內測量的肌酐值直接套入加中國係數的MDRD方程,得到的eGFR高於GFR真值。如果使用加種族係數的方程,則首先需把肌酐校準到MDRD研究的方法,可直接將肌酐乘以1.3,再套用加種族係數的方程。我們不建議這樣做,實際上直接使用公式eGFR=175×[肌酐(mg/dl)]-1.234×[年齡(歲)]-0.179× 性別(男性=1,女性=0.79)更方便。由於不同實驗室存在係統誤差,如果用該公式進行人群研究,建議首先將肌酐水平校準到eGFR協作組方法,否則獲得的eGFR下降患病率差異較大。但如果將公式用於個體患者和臨床決策,就沒有必要進行這種複雜校準。
rGFR分布的係統差異 原始MDRD研究的rGFR平均值為39.8 ml/(min・1.73m2),據此NHANES的eGFR降低患病率為8.1%;CKD-EPI研究rGFR均值為68 ml/(min・1.73m2),據此NHANES的eGFR降低患病率為6.7%。這說明用於研發公式的患者rGFR分布對eGFR公式的最終形式有很大影響。當rGFR包含早期CKD或健康者較少時,研發的公式不適用於健康人群。MDRD公式和日本修訂公式的rGFR均包含較少的早期CKD患者,日本公式甚至還包含急性腎衰竭患者。因此用於社區人群調查時,eGFR <60 ml/(min・1.73m2)患病率將被高估。
rGFR分布差異導致的公式形式差異不但影響對人群eGFR降低患病率的估計,也會導致種族係數偏差。
如何使eGFR更接近真值是個難題,需要證實不同的rGFR是否有係統差異,並計算其大小。另外,在用肌酐估計eGFR公式時,是否存在“真正的”種族係數、種族係數是多少。要回答這些問題還需要國際多中心研究來明確。
(北京大學第一醫院 左力)