造影劑腎病早期診斷的生物標志物

王兆星 綜述 陳海平 審校

隨著介入治療、快速多層CT和三維重建新技術快速發(fā)展，血管內(nèi)造影劑使用頻率不斷增加，特別是高齡、存在嚴重并發(fā)癥的患者，造影劑腎病(contrast-induced nephropathy，CIN)已成為醫(yī)院獲得性急性腎損傷(acute kidney injury，AKI)病因的第三位，僅次于抗生素。CIN不僅延長患者住院時間、增加醫(yī)療費用，甚至可能進展至不可逆性腎功能損害，顯著增加死亡風險［1］，因此，受到廣泛關注。

目前，尚無統(tǒng)一的CIN診斷標準。一般定義在靜脈注射造影劑后48～72h內(nèi)發(fā)生的急性腎功能減退，通常以血清肌酐(SCr)較造影前基礎值升高25%，或是 SCr升高44.2μmol/L(0.5mg/ml)，排除其他腎臟損害的因素［2］。目前研究認為，SCr并非預警急性腎功能改變的可信指標，它受年齡、性別、營養(yǎng)狀況、肌肉含量、肌肉代謝水平以及炎癥、容量狀態(tài)等諸多因素影響。當腎功能出現(xiàn)一定程度下降，SCr仍可維持于正常范圍。肌酐清除率降低時，腎小管肌酐分泌增加，致使高估腎臟功能。所以多數(shù)患者在造影后48h內(nèi)SCr并無明顯變化，其峰值通常在造影后5～7d出現(xiàn)，7～10d內(nèi)恢復至基礎水平［3］，因此SCr不能及時、準確地反映腎功能損傷程度，以SCr診斷CIN將會延誤早期治療。故而臨床上急需一種更加敏感、可靠的生物標志物取代SCr，成為早期診斷CIN的指標。

在2008年舉行的AKI網(wǎng)絡會議中，胱抑素C(cystatin C，CysC)、中性粒細胞明膠酶相關載脂蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL)、白細胞介素18(interleukin-18，IL-18)、腎損傷分子1(kidney injury molecule-1，KIM-1)、肝臟型脂肪酸結(jié)合蛋白(liver-type fatty acid-binding protein，L-FABP)等已被認作目前已知的最可能早期預測AKI的生物標志物［4］。本文將對這類早期診斷CIN的生物標志物作一簡述。

胱抑素C(CysC)

CysC是由120個氨基酸組成的小分子、堿性分泌性非糖基化蛋白質(zhì)，是半胱氨酸蛋白酶抑制劑的一員。CysC能在所有有核細胞中恒定、持續(xù)轉(zhuǎn)錄及表達，無組織特異性，產(chǎn)量恒定，不受年齡、性別、肌肉、飲食和炎癥等因素影響。腎臟是清除循環(huán)CysC的唯一場所:可經(jīng)腎小球自由濾過，在近曲小管重吸收并降解，不被腎小管分泌。CysC血清水平主要由腎小球濾過率決定，為反映腎小球濾過率變化的理想內(nèi)源性標志物［5］。

Herget-Rosenthal等［6］報道，應用 CysC 可較 SCr提前1～2d診斷AKI，其敏感性、特異性和準確性均明顯優(yōu)于SCr等內(nèi)源性指標，目前CysC已用于早期預測AKI。Rickli等［7］對41例冠脈造影患者的研究發(fā)現(xiàn)，使用造影劑后5h內(nèi)SCr及CysC均無明顯變化，24h后CysC升至峰值，48h降至造影前水平，而SCr在注射造影劑24h才開始升高，48h達峰值，因此，作者認為CysC能更早提示腎功能變化，其敏感性較 SCr佳。Bachorzewska-Gajewska等［8］在后續(xù)研究中發(fā)現(xiàn)，使用造影劑后8h血清CysC濃度即開始升高，24h達最高值，48h顯著降低，CIN組較非CIN組造影后8h、24h和48h血清 CysC明顯升高，而48h內(nèi)SCr及估測的腎小球濾過率(estimated Glomerular Filtration Rate，eGFR)均無明顯變化，只有48h時SCr有升高。近期Briguori等［9］通過連續(xù)對410例慢性腎臟病、造影患者研究進一步認定，CysC是早期診斷和預測CIN的可靠生物標志物，并認為造影后24h CysC升高≥10%是早期預警CIN的最佳數(shù)值。Ishibashi等［10］對100例行冠脈造影的患者進行臨床研究得知，造影前的基礎CysC濃度可有效預測中度腎功能不全患者發(fā)生CIN可能，并預警CIN患者發(fā)生心血管事件和短期死亡的風險。

中性粒細胞明膠酶相關載脂蛋白(NGAL)

NGAL由一條含有178個氨基酸殘基的多肽鏈構(gòu)成，屬新型脂籠蛋白，共價結(jié)合于中性粒細胞明膠酶上。除中性粒細胞外，生理狀態(tài)下NGAL還表達于腎臟、肺、胃和腸等其他一些組織細胞，在腎臟主要表達于近曲小管，部分存在于遠側(cè)腎單位［11］。生理狀態(tài)下腎組織很少表達NGAL，腎小管上皮細胞受損時，NGAL被誘導而大量表達，使血液和尿液NGAL濃度迅速增加，提示NAGL可能是診斷AKI敏感且可靠的生物標志物。

Bachorzewska-Gajewska等［12］對 60 例擇期行經(jīng)皮冠脈介入術(PCI)的非糖尿病患者進行研究，術前SCr均正常，血NGAL在PCI后2h、4h、8h明顯升高，尿NGAL在術后4h、8h、24h明顯升高，而 CysC于PCI后8h和24h明顯升高，血和尿NGAL升高的敏感性和特異性分別為90%、74%和76%、80%。同年該作者進一步研究了100例術前SCr正常的PCI患者(未限定是否糖尿病)，血和尿NGAL分別于 PCI后 2h、4h、8h 和4h、8h、24h 升高［8］。CysC 于PCI后24h才顯著升高，CIN發(fā)生率為11%，與非CIN患者相比，CIN患者PCI后2h的血NGAL和4h的尿NGAL明顯升高，而其CysC只在PCI后8h、24h明顯升高。多因素分析顯示，PCI前只有SCr是血NGAL的預測指標，SCr水平、糖尿病和PCI持續(xù)時間可能會影響PCI后血NGAL水平和腎功能。該作者認為血NGAL及尿NGAL是PCI后評價腎功能損害的早期敏感指標。Hirsch等［13］研究了91例0～18歲選擇性心導管造影檢查的兒童，發(fā)生CIN患兒血和尿NGAL在造影后2h即開始明顯升高，而SCr在造影后6h～24h才開始升高。以100 ng/ml為標準，造影后2h尿和血NGAL預測CIN的敏感性、特異性和ROC曲線下面積分別為73%、100%和0.92及73%、100%和0.91。多因素分析顯示，造影后2h尿和血NGAL是獨立預測CIN的高效指標。近來Haase等［14］薈萃分析了來自八個國家19項相關研究2 538例患者得出結(jié)論，血NGAL和尿NGAL診斷AKI的準確性和可靠性相同，可有效地預測腎臟替代治療的早期反應及院內(nèi)死亡率。

白細胞介素18(IL-18)

IL-18是一種前炎性因子，當腎小管受到缺血再灌注損傷時大量釋放入尿液，可用于AKI檢測［15］。Parikh等分別對急危重癥［16］、腎臟移植［17］及心臟手術后［18］AKI患者進行研究，發(fā)現(xiàn)這些患者尿液IL-18均升高且比SCr異常提早24～48h，對AKI的診斷特異性和敏感性都較高，是早期診斷AKI的良好指標。但目前該指標在CIN的研究較少。Ling等［19］收集了150例接受冠脈造影及介入治療患者的資料，CIN發(fā)生率為8.7%。使用造影劑后24h，尿IL-18和尿N-乙酰-β-D氨基葡萄糖苷酶(NAG)水平顯著升高，而尿視黃醇結(jié)合蛋白(RBP)和SCr無顯著變化。與非CIN組相比，CIN組術后尿IL-18水平明顯升高。相關分析顯示CIN組尿IL-18與SCr呈正相關，而尿NAG和 RBP與 SCr無相關。ROC曲線分析證實，尿液IL-18在CIN早期診斷中的準確性較高，以15.8 ng/L作為診斷截點，診斷CIN的敏感性和特異性分別為69.2%和74.1%，隊列研究結(jié)果顯示，尿IL-18明顯升高者發(fā)生CIN危險程度最高。相比幾種標志物，尿IL-18可更早提示腎臟損害，可能是早期診斷 CIN的標志物。Malyszko等［20］監(jiān)測了心導管造影檢查后患者的多種血、尿生物標志物，也發(fā)現(xiàn) IL-18在術后4h、8h、24h顯著升高，結(jié)論支持上述觀點。但Bulent Gul等［21］對157例行PCI的患者研究中并未發(fā)現(xiàn)造影前、后以及CIN組與非CIN組間IL-18有顯著差異。因此尿IL-18是否確實為早期預測CIN理想指標尚需更多大樣本的深入研究。

腎損傷分子1(KIM-1)

KIM-1是1998年Ichimura等采用表象差異分析(RDA)從缺血-再灌注大鼠腎細胞中發(fā)現(xiàn)的一種I型跨膜糖蛋白，其在正常腎組織表達甚微，在缺血及腎毒性損傷后近端腎小管細胞中高表達，可在尿液中檢出該蛋白的水解可溶性片段［22］，尿液與腎組織KIM-1表達一致。Han等［23］對40例心臟手術患兒研究顯示，發(fā)生AKI患兒的尿KIM-1濃度在術后6～12h已明顯上升，可較SCr提前12h預測AKI的發(fā)生，KIM-1在每個時間點診斷AKI的能力都優(yōu)于NAG。缺血性腎損傷患者的KIM-1表達水平最高，其次是CIN。李慧凜等［24］通過CIN大鼠模型研究發(fā)現(xiàn)，自造模后2h始，CIN組較對照組腎組織KIM-1表達顯著增加，較SCr更早反映腎損傷。Malyszko等［20］的研究也監(jiān)測了尿KIM-1，顯示其在術后24h、48h顯著升高，可預警CIN發(fā)生。

肝臟型脂肪酸結(jié)合蛋白(L-FABP)

L-FABP是一種細胞內(nèi)結(jié)合游離脂肪酸的小分子蛋白，相對分子質(zhì)量約為14 400，主要在肝臟、腎臟、小腸中表達，腎臟中的L-FABP主要表達于近端小管細胞。由于L-FABP分子質(zhì)量較小，在腎小管細胞損傷、細胞膜通透性升高時使其快速溢出，被認為是反應腎組織損傷的敏感、特異性標志物［25］。

Ohta等［26］報道了18例腎功能正常行含碘血管造影的患者，造影后當天尿L-FABP較造影前升高了578%，尿NAG水平升高了93%，后者升高幅度明顯低于L-FABP，造影后第2天尿L-FABP降至基礎值，而此時SCr、尿β2微球蛋白(β2-MG)和尿α1微球蛋白(α1-MG)均無明顯變化，表明尿L-FABP可敏感的反映腎小管急性損傷，監(jiān)測尿L-FABP可早期預測CIN發(fā)生。隨后Nakamura等［27］進一步觀察了66例冠脈造影的輕度腎功能不全患者，13例患者發(fā)生CIN，尿L-FABP水平在造影前就明顯高于非CIN組及健康對照組，CIN組術后第2天尿L-FABP升至峰值，第3天開始逐漸下降，但直至第14天尿L-FABP仍維持在高水平，而此時SCr濃度已恢復到基礎水平，在整個研究期間非CIN組尿L-FABP變化很小。尿NAG和β2-MG始終未出現(xiàn)明顯變化。該研究進一步證實尿L-FABP有助早期診斷CIN。Kato等［28］監(jiān)測了87例心導管術患者尿LFABP、NAG、α1-MG及 β2-MG水平，發(fā)現(xiàn)只有尿LFABP能及時反映急性腎小管損傷。Bachorzewska-Gajewska等［29］對腎功能正常的25例行PCI術患者研究顯示，尿L-FABP與NGAL都是早期反應腎小管損傷較好的生物標志物。

其他相關生物標志物

NAG是一種位于溶酶體內(nèi)的酸性水解酶，相對分子質(zhì)量140 kD，尿NAG主要來源于腎近曲小管上皮細胞，與近端腎小管損傷程度直接相關，是反應腎小管損傷敏感而持久的指標［30］。RBP是一種低分子蛋白，相對分子質(zhì)量是21 000，人體內(nèi)90%的RBP與視黃醇結(jié)合，形成RBP復合物，不能被腎小球濾出，10%游離的RBP可從腎小球自由濾過，幾乎全部在近曲小管重吸收而分解，因此正常人尿RBP含量極低。當腎小球濾過膜或腎小管功能受損時，尿RBP可明顯升高，是反映腎小管功能損害的敏感指標［31］。尿α1-MG及β2-MG也是臨床廣泛用于診斷腎小管損傷的指標。但根據(jù)現(xiàn)有的相關實驗報道，與上文所述的 CysC、NGAL、IL-18、KIM-1、L-FABP等指標相比，NAG、RBP、α1-MG 及 β2-MG 早期反映AKI的能力相對欠佳，不能作為早期診斷的可靠指標［19，23，26，27，32］。

成骨蛋白7(bone morphogenic protein-7，BMP-7)是轉(zhuǎn)化生長因子β超家族一員，可調(diào)節(jié)腎組織再生，維持腎小管上皮細胞分化，具有抗炎、抗纖維化能力［33］。許多動物實驗發(fā)現(xiàn)，AKI時血清BMP-7水平降低［34］，腎功能恢復后才回到正常范圍［35］。Duranay等［36］研究了 45 例基礎 SCr≥123.76 μmol/L的成年冠脈造影患者，發(fā)現(xiàn)8例CIN患者血清BMP-7水平顯著降低，而非CIN患者BMP-7水平則維持正常，故認為造影劑抑制BMP-7生成，使腎臟失去BMP-7的保護，從而發(fā)生CIN。該指標的出現(xiàn)為CIN的早期診斷甚至治療提供了新思路，但由于該研究是關于BMP-7最早的臨床實驗，尚需對其準確性及早期預警CIN的能力做出判斷，有待今后補充實驗數(shù)據(jù)來進一步分析。

小結(jié):CIN是造影劑所致血流動力學改變，造成腎髓質(zhì)缺血缺氧，且造影劑對腎小管具有直接毒性作用［1］。大量研究發(fā)現(xiàn)CysC(反映腎小球功能)以及NGAL、IL-18、KIM-1和L-FABP(反映腎小管功能)是早期診斷CIN可靠指標，其檢驗價格均與傳統(tǒng)的SCr相似。IL-18對于缺血性腎小管損傷較為敏感;KIM-1在缺血性及腎毒性損傷的腎小管細胞高表達，這兩種標志物不僅有助于早期診斷腎損傷，更具有早期輔助診斷CIN的作用;血和尿NGAL對腎損傷最為敏感。但各種生物標志物的確切作用仍需要的大樣本臨床研究的證實，尚缺乏足夠證據(jù)取代SCr成為CIN早期診斷指標。

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