急性腎損傷標(biāo)志物及其在心血管相關(guān)腎病中應(yīng)用的研究進(jìn)展

李永姝 賈克剛

近幾十年來，急性腎損傷（acute kidney injury，AKI）已經(jīng)成為令人關(guān)注的公共健康問題，影響全球數(shù)以百萬患者的健康。最近美國腎臟病學(xué)會臨床雜志［1］發(fā)布了一項對全球近5千萬住院患者的超大規(guī)模的AKI發(fā)病率研究，成年人合并AKI的發(fā)病率為 21.6%，兒童為 33.7%，成年人 AKI相關(guān)的病死率為 23.9%，兒童為 13.8%。國內(nèi)的研究［2］表明，AKI的發(fā)病率為16.3%，醫(yī)院中獲得性AKI，特別是在重癥監(jiān)護(hù)病房的病死率高達(dá) 60.6%。心臟手術(shù)相關(guān)性急性腎損傷（cardiac surgery associated acute kidney injury，CSA－AKI） 是心臟手術(shù)后常見的顯著增加病死率及醫(yī)療費用的嚴(yán)重并發(fā)癥，是影響術(shù)后患者長期生存的獨立危險因素［3］。心臟手術(shù)后AKI的可能機制包括腎缺血、炎性反應(yīng)、動脈粥樣硬化栓塞等［4］。組織的缺血再灌注損傷、內(nèi)毒素血癥、手術(shù)的創(chuàng)傷、非搏動性血流及術(shù)前可能就存在的左心室功能不全都是術(shù)中炎癥反應(yīng)的觸發(fā)因素，炎癥介質(zhì)、黏附分子及促炎因子的產(chǎn)生，又進(jìn)一步導(dǎo)致了細(xì)胞損傷，并最終引起腎臟的損傷。

AKI的發(fā)生常提示預(yù)后不良，及時診斷和危險分層對指導(dǎo)治療和預(yù)防AKI進(jìn)展有重要的臨床意義，但目前可用的診斷方法大部分對AKI的早期診斷不敏感［5］。因此，人們將更多的目光投向腎損傷生物標(biāo)志物的研究，其對腎臟疾病的診斷特異性強，又屬于非侵入性檢查，因此受到越來越多研究者的重視。本文對AKI及其相關(guān)診斷標(biāo)志物做一綜述。

1 AKI的定義及其診斷標(biāo)準(zhǔn)

AKI是指各種原因引起腎臟功能損害，以致腎小球濾過率（glomerular filtration rate，GFR）在短時間迅速下降，引起氮質(zhì)代謝產(chǎn)物積聚，水、電解質(zhì)及酸堿平衡失調(diào)及全身并發(fā)癥的一種嚴(yán)重的臨床綜合征。2012年全球腎臟病改善預(yù)后工作組（KDIGO）發(fā)布了新版AKI臨床實踐指南。新版指南融合了2002年急性透析質(zhì)量倡議組制定的RIFLE分級診斷標(biāo)準(zhǔn)和2005年急性腎損傷網(wǎng)絡(luò)制定的AKI診斷標(biāo)準(zhǔn)各自的優(yōu)點，提出了AKI診斷的新標(biāo)準(zhǔn)，患者符合以下情況之一者即可被診斷 AKI：（1）48 h 內(nèi)血肌酐（serum creatinine，SCr） 升高超過26.5 μmol／L（0.3 mg／dL）；（2）SCr升高超過基礎(chǔ) 1.5 倍（確認(rèn)或推測在 7 d 內(nèi)發(fā)生）；（3）尿量＜0.5 ml／（kg·h），且持續(xù) 6 h以上（單用尿量改變作為判斷標(biāo)準(zhǔn)時，需除外尿路梗阻或其他原因?qū)е碌哪蛄繙p少），其中SCr的升高率是確證AKI發(fā)生的金標(biāo)準(zhǔn)［6］。

SCr作為經(jīng)典的反映腎小球濾過功能的指標(biāo)，為臨床廣泛使用，然而SCr對AKI的早期診斷有局限性。SCr的濃度不僅受腎臟清除能力的影響，還受個體間差異及某些藥物的影響。此外，由于正常腎臟的儲備功能存在很大的個體差異，儲備功能好的患者即使在AKI早期出現(xiàn)了顯著的腎組織破壞，SCr水平仍可能正?；騼H輕度升高，因此SCr不一定能及時準(zhǔn)確反映腎臟功能水平，從而可能延遲AKI的診斷［7］。通常在腎臟受損48－72 h后，SCr才明顯升高，因此，SCr多用于AKI晚期預(yù)后判斷［8］。為此，尋找一種新的敏感性高、特異性好的早期診斷AKI的標(biāo)志物成為研究的熱點。

2 CSA－AKI早期診斷標(biāo)志物

2.1 中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運載蛋白（neutrophil gelatinase－associated lipocalin，NGAL）NGAL是脂質(zhì)運載蛋白家族的一員，又稱脂質(zhì)運載蛋白2或24p3，最初是從中性粒細(xì)胞內(nèi)的過氧化物酶顆粒中分離出來的一種能與明膠酶共價結(jié)合的蛋白［9］。NGAL分子內(nèi)含花萼狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有結(jié)合低分子量鐵載體的特性。Vaidya等［10］發(fā)現(xiàn)正常機體狀態(tài)下NGAL僅在骨髓中性粒細(xì)胞成熟期間一個很窄的窗口期（中幼及晚幼期）合成，但在發(fā)生炎癥和惡性腫瘤時，人體的多種組織（如子宮、前列腺、唾液腺、肺、腎、氣道及消化道上皮等）均可以誘導(dǎo)產(chǎn)生NGAL。NGAL是機體天然免疫針對細(xì)菌感染的一個關(guān)鍵組分，其主要配體是鐵載體。NGAL與鐵載體結(jié)合的特性，表現(xiàn)為一種抑菌劑，因此，機體炎性反應(yīng)時可導(dǎo)致血清 NGAL 水平升高［7］。

Srisawat等［11］的研究發(fā)現(xiàn)，對于社區(qū)獲得性肺炎的患者來說NGAL的升高提示腎功能的減退，AKI組的NGAL水平遠(yuǎn)高于對照組，這提示NGAL對AKI的發(fā)生具有很好的提示作用。而對于發(fā)生AKI的患者，較高水平的NGAL則提示病死率的上升，死亡組的NGAL水平為生存組的2倍以上。Parikh等［12］發(fā)現(xiàn)NGAL對于診斷多囊腎患者腎損傷有很好的效果，NGAL的上升水平與腎臟體積增大的水平有顯著相關(guān)性，并與GFR有顯著的關(guān)聯(lián)，對腎功能損傷有極好的評價效果。Gabbard等［13］研究結(jié)果顯示，在接受心肺轉(zhuǎn)流術(shù)（cardopulmonary bypass，CPB）后NGAL相較于SCr能更早的診斷AKI，將檢測時限由48－72 h縮短至2 h，同時 NGAL升高的幅度也比SCr更高，在診斷AKI的特異性、敏感性上NGAL與公認(rèn)的金標(biāo)準(zhǔn)SCr相似。而且CPB術(shù)后2 h NGAL水平與病情嚴(yán)重程度及AKI持續(xù)時間有關(guān)。眾多研究顯示，NGAL是早期診斷AKI的優(yōu)秀的標(biāo)志物，其預(yù)測AKI發(fā)生遠(yuǎn)早于SCr。NGAL將成為臨床診斷AKI的一個極為重要的指標(biāo)。

2.2 肝型脂肪酸結(jié)合蛋白（liver fatty acid－binding protein，LFABP）L－FABP又稱FABP1或Z－蛋白，是脂肪酸結(jié)合蛋白家族的一員，相對分子質(zhì)量為14.4×103，含有127個氨基酸殘基和2個脂肪酸結(jié)合位點，廣泛分布于哺乳動物的肝臟、小腸、腎臟、心、腦、脂肪等處。L－FABP是肝臟內(nèi)唯一表達(dá)的脂肪酸結(jié)合蛋白，占肝臟內(nèi)總胞質(zhì)蛋白的2%～5%［14］。L－FABP可與經(jīng)轉(zhuǎn)運蛋白介導(dǎo)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的長鏈脂肪酸結(jié)合，將其運送到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、細(xì)胞核等處，與脂類轉(zhuǎn)運及脂蛋白的代謝有密切聯(lián)系，同時L－FABP可調(diào)節(jié)膽固醇的吸收和代謝，并在膽汁酸的合成及膽汁酸在肝臟儲存的過程中起關(guān)鍵作用［15］。Yan 等［16］通過體外研究證實 L－FABP 有極強的抗氧化活性，可通過與活性氧反應(yīng)阻止膜磷脂的過氧化，保護(hù)細(xì)胞免受氧化應(yīng)激。L－FABP可與游離脂肪酸（free fatty acids，F(xiàn)FAs）結(jié)合，防止FFAs激活過氧化物酶體增生物激活受體－γ介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，減輕腎小管細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激并抑制炎癥因子及脂質(zhì)過氧化物產(chǎn)生，減輕腎小管損傷，保護(hù)腎小管［17］。

在AKI時，L－FABP不僅具有腎保護(hù)作用，而且對于反映腎小管的急性損傷也十分敏感，且先于SCr升高［18］。謝園園等［19］研究尿液 L－FABP診斷梗阻性腎病所致AKI及預(yù)測預(yù)后的價值，發(fā)現(xiàn)L－FABP的升高提示腎功能的下降及腎損傷的不良預(yù)后。Parikh等［20］進(jìn)行的多中心隊列研究顯示，AKI組L－FABP在6 h達(dá)到峰值，且上升幅度較SCr更高，將LFABP與腎損傷分子－1（kidney injury molecule－1，KIM－1）、NGAL等指標(biāo)聯(lián)合評估患者腎臟損傷程度可大大縮短AKI檢測時限。同時發(fā)現(xiàn)術(shù)后L－FABP高水平與預(yù)后不良有關(guān)。眾多研究表明，L－FABP的升高與AKI的發(fā)生及不良預(yù)后密切相關(guān)，通過測定L－FABP可以早期發(fā)現(xiàn)AKI，并預(yù)測腎臟疾病的進(jìn)展，L－FABP將是近端腎小管損傷的一個優(yōu)秀的預(yù)測指標(biāo)。

2.3 KIM－1 KIM－1是Ⅰ型跨膜糖蛋白的一種，其由Ichimura等［21］于1998年在研究大鼠缺血－再灌注腎損傷再生修復(fù)時發(fā)現(xiàn)，存在于腎臟、肝臟并低水平表達(dá)于Th2細(xì)胞中。KIM－1相對分子質(zhì)量為10.4×103，由334個氨基酸序列組成，內(nèi)含免疫球蛋白樣結(jié)合域和黏蛋白樣結(jié)構(gòu)域。Ichimura等［22］研究顯示，KIM－1在正常腎組織及胚胎腎組織中幾乎不表達(dá)，而在多種急慢性腎臟疾病發(fā)生時，KIM－1表達(dá)顯著增強。當(dāng)發(fā)生急性腎小管損傷時，KIM－1大量表達(dá)于再生的腎小管上皮，介導(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞吞噬凋亡細(xì)胞和細(xì)胞碎片，從而使非專職吞噬細(xì)胞在急性炎癥過程中發(fā)揮清道夫作用，同時改變吞噬細(xì)胞的免疫狀態(tài)，調(diào)節(jié)免疫及炎癥反應(yīng)。KIM－1除了清除及免疫調(diào)節(jié)作用外，可能還具有再生功能，促進(jìn)損傷細(xì)胞的替代或修復(fù)。

研究［23］表明，AKI時，腎小管上皮細(xì)胞表達(dá)的 KIM－1 的胞外功能區(qū)可在金屬蛋白酶作用下裂解脫落到細(xì)胞外釋放入尿，從而在尿液中檢測出來，且尿KIM－1水平和組織KIM－1水平呈正相關(guān)，表明KIM－1能反應(yīng)近端腎小管的損傷情況，進(jìn)而反映AKI嚴(yán)重程度。羅群等［24］在研究經(jīng)皮冠狀動脈介入術(shù)后發(fā)生造影劑腎損傷的患者時發(fā)現(xiàn)，KIM－1在術(shù)后6 h為術(shù)前基礎(chǔ)水平的1.6倍，在術(shù)后24 h達(dá)峰值，為術(shù)前水平的3.5倍，至術(shù)后48 h KIM－1仍維持較高水平。而診斷腎損傷的金標(biāo)準(zhǔn)—SCr至術(shù)后48 h才顯著升高，KIM－1對腎損傷的診斷效能優(yōu)于 SCr，若將KIM－1、NGAL及 IL－18聯(lián)合檢測其診斷AKI的效能將顯著優(yōu)于SCr。

2.4 MicroRNAs MicroRNAs是內(nèi)源性產(chǎn)生的 21～25個核苷酸的短鏈、非編碼mRNAs。MicroRNAs廣泛存在于病毒、動植物及人體內(nèi)，具有保守性、基因集簇現(xiàn)象和特異性表達(dá)的特性［25］。

MicroRNAs在AKI中作用的證據(jù)是用近端腎小管條件性Dicer敲除的小鼠模型證實的［26］。Dicer是MicroRNAs生成過程中的關(guān)鍵酶。在這個模型中，實驗小鼠的腎臟發(fā)育、組織學(xué)、功能正常。然而，在經(jīng)歷雙側(cè)缺血再灌注損傷（ischemiareperfusion injury，IRI）后，與同窩的野生小鼠相比，條件性Dicer敲除的小鼠腎臟對IRI的抵抗能力明顯增強。這為Dicer及MicroRNAs在缺血性AKI中的病理生理作用提供了重要依據(jù)。

Shapiro 等［27］的實驗數(shù)據(jù)證明：IRI導(dǎo)致 MicroRNAs 表達(dá)的不同，而這種表達(dá)的不同可以作為腎臟IRI的一種生物學(xué)標(biāo)志物。此外，Liu等［28］的研究進(jìn)一步證實：與對照組相比，IRI小鼠的腎臟中76種MicroRNAs的表達(dá)水平發(fā)生了2倍及以上的改變，其中36種MicroRNAs的表達(dá)水平升高，40種MicroRNAs的表達(dá)水平下降。這進(jìn)一步證實MicroRNAs表達(dá)種類及水平的變化可能是腎臟IRI的生物學(xué)標(biāo)志物。

2.5 胱抑素C（Cystatin C，CysC）CysC為內(nèi)源性半胱氨酸蛋白酶抑制劑，由人體所有有核細(xì)胞合成并在腎臟分解代謝，血漿清除半衰期較短，能從腎小球自由濾過，在腎小管被攝取并分解，但不能被腎小管重吸收與排泌。CysC不受炎癥反應(yīng)、惡性腫瘤的影響，受年齡、性別、肌肉容積、飲食等因素影響小。與SCr相比，血清CysC對早期AKI更敏感。也有研究［29］顯示，CysC是預(yù)測ICU患者發(fā)生AKI的良好生物標(biāo)志物。另外在AKI患者尿液中亦可檢測到CysC，并且被推薦作為定量腎小管損害程度的附加指標(biāo)［30］。但最近的一項研究［31］顯示，血清CysC預(yù)測體外循環(huán)手術(shù)后AKI的發(fā)生時，僅為中等預(yù)測能力的生物標(biāo)志物，而在術(shù)中則具有極為有限的診斷和預(yù)測價值。血清CysC檢測目前已建立了可用于臨床常規(guī)的快速標(biāo)準(zhǔn)化的分析方法；尿CysC檢測雖然受干擾因素小，但由于檢測成本高，尚未普及，但其對臨床的診斷意義值得進(jìn)一步探討。

3 結(jié)語

目前，對于腎損傷標(biāo)志物的研究已取得了較大的進(jìn)展，上述AKI診斷標(biāo)志物，可以在腎損傷發(fā)生后很短時間內(nèi)被檢測到，有利于CSA－AKI的早期診斷，有助于提高臨床治療效果、準(zhǔn)確判斷預(yù)后、監(jiān)測病情發(fā)展，并對急性腎衰竭和腎臟替代治療等不良預(yù)后進(jìn)行預(yù)測。生物標(biāo)志物在AKI中的臨床應(yīng)用還存在著相當(dāng)大的發(fā)展前景，有待于檢驗醫(yī)學(xué)及腎臟病學(xué)領(lǐng)域的深入研究。

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