중환자에게 필요한 단백질 공급량

Clinical question:

In adult critically ill patients, does high protein intake compared to low protein intake improve outcome (reduce mortality, reduce infections)?

 

Recommendation:

During critical illness, 1.3g/kg protein equivalents per day can be delivered progressively.

Grade of recommendation: 0 e strong consensus (91% agreement)

 

Muscle은 신체에서 가장 큰 protein pool로서, critical illness는 심각한 proteolysis 및 muscle loss(up to 1kg per day)가 원인인 ICU acquired weakness로 이어질 수 있다. Older age, critical illness와 관련된 anabolic resistance를 극복하기 위해서 High protein intake와 physical acctivity가 필요하다.

 

Energy requirement와 protein requirement는 동일하게 변하지 않으므로 각각 따로 고려해야 한다. 너무 많은 energy delivery는 overfeeding이나 refeeding을 유발하므로 해로울 수 있지만, protein delivery 증가는 중환자에게 유익할 수 있다. Daily practice에서 대부분의 중환자에게 투여하는 protein의 양이 소실되는 양보다 적다는 보고가 있으며, 이는 technical difficulties와, calorie content와 비교해서 protein의 양이 commercial product composition에서 적은 것이 그 이유였다.

Hoffer LJ. Will we ever agree on protein requirements in the intensive care unit? Nutr Clin Pract 2017;32:94 Se100 S.

 

게다가 protein hydrolysate 100g로는 단 83g의 amino acids만 얻을 수 있다. 최근의 제품들은 protein to energy ratio가 더 높다고 한다.

Hoffer LJ. Human protein and amino acid requirements. J Parenter Enteral Nutr 2016;40:460 e74

 

 

이전 ESPEN guideline은 1.2~1.5g/kg/day를 투여했을 때 nitrogen balance가 호전되었다는 연구들을 근거로 제시하였다.

 

Observational study들은 high protein delivery의 장점들을 보고하였다.

- Leverve는 large amino acid load를 받은 환자들만이 그들의 다리에서 positive amino acid flux가 관찰되었다고 보고하였다.

- Weijs 등은 중환자 886명을 대상으로 한 연구에서 1.2~1.5g/kg/day로 protein을 투여했을 때 28-day mortality가 감소하였다고 보고하였다.

- Allingstrup 등이 시행한 연구에서는 protein delivery를 증량했을 때 생존율에서 stepwise dose-dependent improvement를 보였다.

- 2824명을 대상으로 한 Nicolo 등의 연구에서는 각 환자의 protein target의 80% 이상을 제공했을 때 생존율이 향상되었다는 결과를 보였다.

- Compher 등은 protein intake를 10% 증량했을 때 odds of death가 6.6% 감소했다고 보고하였다.

- 여러 가지 labelled amino acid와 protein isotope를 결합한 Rooyackers 등의 연구에서는 추가적인 protein 공급이 더 나은 net protein balance를 보였다.

- Song 등이 시행한 retrospective study에서는 target protein intake의 90% 이상을 제공받았던 mechanically ventilated patients에서 ICU outcome의 유의미한 호전이 있었을 보고 하였다.

- Looijaard 등은 1.2g/kg/day 이상의 protein intake가 sarcopenic ICU patients에서 이점이 있다고 보고하였다.

- Zusman 등은 protein을 1.3g/kg/day 이상 투여하였을 때, protein 1g 당 1% survival의 gain이 있었을 정도로 survival을 의미 있게 호전시킨다고 보고하였다.

 

 

하지만, RCTs는 상기 observative studies에 비해 덜 결정적인(less conclusive) 결과를 보였다.

- Nephro-Protect study에서는 amino acid 투입을 더 많이 한 intervention arm에서 오직 day 4에 creatinine clearance 만을 보인 반면 clnical endpoints에는 별다른 영향이 없다고 보고하였다.

- Acute renal failure 환자들만을 대상으로 한 오래전 연구들에서는 high protein만이 오직 renal improvement만 있었다고 보고하였다.

- 최근에 발표된 Ferrie 연구에 따르면 0.8 혹은 1.2g/kg/day로 parenteral amino acids를 투여받은 119명의 환자에서, 투여한 amino acid 양이 더 많은 환자에서 fatigue가 더 적었고 ultrasound 상에서 forearm muscle thickness가 더 두꺼웠으며 더 나은 nitgorgen balance를 보였지만 mortality나 length of stay에는 차이가 없었다고 보고하였다.
하지만 high amino acid arm에서 사망이 더 많았다는 결과가 나왔는데, 저자들이 제안하였듯이 추가적인 연구가 더 필요할 것으로 보인다.

- Top Up study에서는 protein target에 도달한 group과 그렇지 못한 group을 비교했을 때 결과의 유의미한 차이를 발견할 수 없었다고 보고하였다.

Wischmeyer PEet al. A randomized trial of supplemental parenteral nutrition in underweight and overweight critically ill patients: the TOP-UP pilot trial. Crit Care 2017;21:142.

 

- EAT ICU study에서는 day 1에 nitrogen excretion에 따라 많은 protein intake를 한 group을 standard administration group과 비교하였다. 하지만 six minute walk test(primary objective)나 morbidiy 혹은 mortality에서 유의미한 차이가 없었다.

Allingstrup MJ, Kondrup J, Wijs J, Claudius C, Pedersen UG, Hein- Rasmussen R, et al. Early goal-directed nutrition versus standard of care in adult intensive care patients: the single centre, randomised, outcome assessor-blinded EAT-ICU trial. Intensive Care Med 2017;43:1637 e47.

 

 

- EPaNIC study의 post hoc analysis에서 amino acid의 조기 투여(mainly at day 3)가 ICU 퇴실 기간을 늦춘다는 결과가 나왔다. 이는 ICU 치료 초기에 amino acids를 조기 투여해야 한다는 indication에 의문을 제기한다.

Casaer MP, Wilmer A, Hermans G, Wouters PJ, Mesotten D, Van den Berghe G. Role of disease and macronutrient dose in the randomized controlled EPaNIC trial. A post hoc analysis. Am J Respir Crit Care Med 2013;187:247 e55.

 

반면에, Doig 등은 1g/kg/day protein이 ventilation time을 줄이고 general health status를 호전시킨다고 보고하였다.

 

Protein intake의 optimal timing은 명확하지 않다.

- Weigs 등은 restrospective study에서 non-overfed non-septic patiens에게 1.2g/kg/day의 protein을 day 4에 투여하였을 때 suvival benefit이 있다고 보고하였다.

- Zusman 등은 retrospective study에서 day 3와 late protein administration(protein 1g/kg/day)을 비교하였는데 day 3에서 day 5 동안 많은 양의 protein을 투여했을 때 mortality가 더 높았지만, 전체 기간 동안의 높은 protein 투여는 mortality를 낮춘다고 보고하였다.

Koekkoek WACK et al. Timing of PROTein INtake and clinical outcomes of adult critically ill patients on pro- longed mechanical VENTilation: the PROTINVENT retrospective study. Clin Nutr 2018.

 

상기의 연구들 중 patient selection이나 calorie intake와 protein intake, administration의 timing이나 route를 비교한 연구는 아직 없다. 이 연구들은 중환자에서의 투여하는 protein에 관한 잘 설계된 RCT가 필요하다고 강조하고 있다. 하지만 caloric target과 마찬가지로 optimal protein target은 ICU 치료 기간 동안 변하며, overfeeding이 아니라면 high protein intake는 유익하다는 것을 알 수 있다.

 

Reference

ESPEN guideline on clinical nutrition in the intensive care unit. Clin Nutr. 2019;38(1):48–79.

 

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