腎小管間質損傷尿液生物學標志物的研究進展

劉竹楓(綜述)，張碧麗(審校)

(天津市兒童醫(yī)院腎內科，天津 300074)

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腎小管間質損傷尿液生物學標志物的研究進展

劉竹楓※(綜述)，張碧麗(審校)

(天津市兒童醫(yī)院腎內科，天津 300074)

摘要：近年來，人們逐漸認識到腎小球疾病的發(fā)展和預后與腎小管間質損傷的程度密切相關，臨床上判定腎小管間質損傷的金標準是腎病理檢查，但其為創(chuàng)傷性檢查，重癥患者往往難以忍受。尿液生物學標志物可早期動態(tài)反映腎小管間質病變的活動和進展，因而受到越來越多的關注。該文詳細介紹了與腎小管間質損傷相關的尿液生物學標志物，如蛋白質分子標志物、尿酶類生物學標志物等。

關鍵詞：腎小球疾?。荒I小管間質；腎小管間質損傷；尿液生物學標志物

腎小球疾病的發(fā)展與預后不僅與腎小球本身的損傷有關，更與腎小管間質損傷的程度密切相關，目前臨床上常用的檢測方法往往不能早期動態(tài)反映腎小管間質損傷。因此，積極尋找能夠早期反映腎小管間質損傷及動態(tài)變化的生物學標志物已成為國內外學者研究的熱點。尿液標本蘊含的生物學信息非常豐富，近年的研究發(fā)現(xiàn)，腎小管間質損傷后，尿液生物學標志物發(fā)生一系列變化，包括蛋白質、酶類的有無或量的變化，現(xiàn)將就尿液生物學標志物在腎小管間質損傷中的研究進展予以綜述。

1蛋白質分子標志物

1.1腎損傷分子1(kindy injury molecule-1，KIM-1)Kim-1是分布在腎近曲小管上皮細胞的一種跨膜糖蛋白，屬于免疫球蛋白基因超家族。Kim-1在正常腎臟組織中幾乎不表達，而在缺血或腎毒性損傷后再生的近曲小管上皮細胞中顯著表達。一項關于順鉑致腎近曲小管損傷大鼠模型的研究中顯示，注射順鉑6周后，KIM-1的表達即開始增加，而乳酸脫氫酶、總蛋白等在8~12周后才開始增加；免疫熒光標記結果顯示，KIM-1的表達在近曲小管上皮細胞顯著增加，而在凋亡壞死細胞在12周后僅有微量增加[1]。這個結果顯示，KIM-1表達的增加發(fā)生在腎近曲小管損傷早期，細胞壞死的起始階段，其較乳酸脫氫酶、總蛋白等更為敏感[1]。腎毒性物質致急性腎損傷(acute kidney injury,AKI)時，相比其他傳統(tǒng)的腎損傷標志物血尿素氮、肌酐，KIM-1顯示了更高的敏感性和組織特異性[2]。慢性腎損傷時，KIM-1的表達也明顯增高，在阿霉素誘導的腎臟疾病中，隨著治療后尿蛋白的減少，KIM-1呈正比例下降，這似乎說明了早期腎小管損傷的可逆性，也支持KIM-1可作為腎小管間質損傷和修復的標志物[3]。

1.2中性粒細胞明膠酶相關蛋白(neutrophil gelatinase associated lipocalin，NGAL)NGAL是一種相對分子質量為25 000 的小分子蛋白，正常情況下，NGAL在人類多種組織中呈低表達，當腎小管上皮細胞受損時，其表達顯著增強[4]。NGAL表達增強后，通過轉運到近端小管的鐵促進血紅素加氧酶1表達，從而促進腎小管上皮再生，發(fā)揮保護腎小管的作用[5]。Lacquaniti等[6]檢測1型糖尿病不伴腎臟損害患者血液和尿液中的NGAL，結果表明，血及尿液中NGAL的水平明顯高于健康人，且NGAL的水平與血紅蛋白水平呈正相關。人們常把尿微量白蛋白作為糖尿病腎病早期損傷的標志物，而此研究顯示NGAL較尿微量白蛋白有更高的靈敏度和特異度，其有望成為糖尿病腎病的早期標志物[6]。在慢性腎臟疾病時，尿液中NGAL的水平高于血液中的水平，血液NGAL并不能被證實是慢性腎損傷的特異生物學標志物[7-8]。

1.3肝型脂肪酸結合蛋白(liver-type fatty acid binding protein，L-FABP)脂肪酸結合蛋白是一種參與脂肪代謝的小分子蛋白，其相對分子質量為4000~15 000，其作用主要是促進長鏈非酯化脂肪酸的轉運。L-FABP位于近端小管上皮細胞中，在損傷的小管細胞中含量豐富。在氨基糖苷類抗生素腎損傷大鼠模型中，腎小管損傷早期，尿液中的L-FABP即顯著升高，提示其可能是早期腎小管損傷的敏感指標物[9]。在抗腎小球基膜抗體腎炎大鼠模型中，L-FABP在腎近曲小管的過表達對腎小管和腎小球損傷的進程起延緩作用[10]。在成人體外循環(huán)下心臟手術后相關的AKI的研究中，與其他尿液生物學標志物相比，L-FABP在術前及術后6 h的表達即明顯高于其他指標，提示其可作為AKI早期的敏感監(jiān)測指標[11]。

1.4α1微球蛋白α1微球蛋白是一種小分子糖蛋白，由肝臟和淋巴細胞合成，相對分子質量約為33 000。血液中游離的α1微球蛋白可自由通過腎小球濾過膜，95%~99%在腎近曲小管重吸收和代謝，只有微量α1微球蛋從終尿中排出。腎小管損傷時重吸收功能下降，尿中α1微球蛋白的排泄增多，且其升高早于微量蛋白尿的出現(xiàn)。α1微球蛋白在尿液中的水平遠高于轉鐵蛋白等低分子量蛋白，其性質較為穩(wěn)定，改變早于腎小管損傷的形態(tài)學改變，且不受尿液酸堿度的影響，臨床檢測方便，可作為早期診斷近端腎小管間質損傷的敏感指標[12-13]。

1.5β2微球蛋白β2微球蛋白是由淋巴細胞、血小板、多形核白細胞等分泌的一種由99個氨基酸組成的單鏈多肽，相對分子質量為11 800，其是有核細胞表面Ⅰ型人白細胞抗原的輕鏈蛋白，與重鏈脫離后作為單體進入循環(huán)。正常人體內β2微球蛋白的水平相對恒定，幾乎全部從腎小球濾過，99.9%由近曲小管以胞飲的形式重吸收，并在腎小管上皮細胞內分解，故正常人尿液中β2微球蛋白是很微量的。當近曲小管受損，重吸收功能下降時，尿中β2微球蛋白的排出增多。β2微球蛋白不及α1微球蛋白穩(wěn)定，受尿pH值的影響較大，pH<5.5時開始降解，因此測定前可給患者服用堿性藥物使尿的pH>6。研究證實，β2微球蛋白可作為近曲小管損傷的早期標志物，并且其還能反映近端腎小管損傷的程度[14]。

1.6白細胞介素 18(interleukin 18，IL-18)IL-18是近端小管產生的一種促炎因子，相對分子質量約為24 000。IL-18可以誘生多種免疫炎性因子，在多器官炎癥反應和缺血損傷中起重要作用，在自身免疫性疾病、感染、腫瘤及變態(tài)反應等多領域被廣泛研究。檢測心肺分流術后發(fā)生AKI的患者尿液中IL-18的水平發(fā)現(xiàn)，患者術后4~6 h即可檢測到IL-18，12 h達到峰值，其出現(xiàn)明顯早于血肌酐[15]。Buelow等[16]對20例先天性心臟病患者行肺動脈瓣置換術，檢測術后發(fā)生AKI的患者(7例)其術前、術后尿液中IL-18和NGAL的水平發(fā)現(xiàn)，術前患者尿液中IL-18和NGAL的水平均已顯著升高，分別高于基礎值的6倍和26倍；術后發(fā)生AKI者6 h內即可檢測到IL-18和NGAL，遠遠早于12~36 h才能檢測到的血肌酐。危重癥患兒發(fā)生AKI時，IL-18可較早地做出提示，而且AKI的程度越重，尿液中IL-18的水平越高，患者死亡者明顯多于存活者，提示IL-18的水平可預測病死率[17]。

1.7半胱氨酸蛋白酶抑制劑C(cysteine proteinase inhibitors，Cys C)Cys C是一種低分子量蛋白質，分子質量為13 359，Cys C可自由通過腎小球濾過膜，在近曲小管幾乎被完全重吸收和降解，不再回到血循環(huán)中，而且腎小管上皮細胞也不分泌Cys C，因此理論上其是評估腎小球濾過率較理想和敏感的內源性標志物。一項針對心外科手術后發(fā)生AKI的前瞻性研究顯示，術后發(fā)生AKI者尿液中Cys C的水平在術后6 h即明顯增高，且顯著高于未發(fā)生AKI者，而血液中Cys C的變化不明顯，提示尿液中Cys C可用于AKI的早期監(jiān)測[18]。

2尿酶類生物學標志物

2.1N-乙酰β-D-葡萄糖苷酶(N-acetyl-β-glucosaminidase，NAG)NAG是廣泛存在于各種組織器官中的溶酶體水解酶，相對分子質量約為140 000，其在腎近曲小管上皮細胞內的含量豐富。由于 NAG的相對分子質量較大，因而不能經腎小球濾過，正常情況下尿中可檢測到微量的NAG。NAG對化學物質、免疫活性物質、缺血、缺氧、毒素等反應靈敏。在腎臟損傷早期，由于腎小球高濾過，白蛋白自腎小球的濾出增加，但過多的白蛋白在近曲小管又被重吸收，故尿液中的白蛋白并不增加。白蛋白的重吸收過程中可激活腎小管上皮細胞的NAG，使其活性增加，尿中排出增多，因而尿白蛋白正常而尿中NAG的活性增加。尿中NAG活性的增加先于尿白蛋白的出現(xiàn)，故NAG活性增加為近曲小管受損的早期標志之一[19]。關于心肺分流術的前瞻性研究發(fā)現(xiàn)，在血肌酐升高前，尿液中的NAG和KIM-1即可明顯增加[20]。

2.2基質金屬蛋白酶9(matrix metalloproteinase-9，MMP-9)MMP-9是一類依賴于鋅、鈣等金屬離子的蛋白水解酶，相對分子質量為92 000。MMP-9包含一個Ⅴ型的膠原蛋白結構域，此結構域具有高度的糖基化作用，其影響底物的特異性，并有抗衰變的作用。MMP-9的作用底物較多如Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅹ、Ⅺ型膠原、蛋白聚糖的核心蛋白等。在腎中毒血清腎炎(nephrotoxic serum nephritis，NTN)誘導的大鼠模型中先后觀察到MMP-9早期的增量表達、白細胞浸潤、蛋白尿及腎衰竭[21]。MMP-9缺乏會減少組織細胞的損傷和巨噬細胞促炎癥反應的浸潤，從而延緩NTN的進程。在實驗性新月體腎小球腎炎中，MMP-9間接延緩了巨噬細胞活化所致的腎損傷[21]。在AKI大鼠模型中，MMP-9在腎臟近端小管S3片段上表達的增加，延緩了細胞凋亡，MMP-9的缺乏會加速細胞凋亡，加重腎臟病變，延緩腎功能的恢復[22]。

2.3丙氨酸氨基肽酶(alanine aminopeptidase，AAP)AAP是一種氨基肽酶，相對分子質量為240 000，存在于人體各臟器中，特別是腎近曲小管的刷狀緣、毛細膽管、小腸黏膜。因AAP的分子量較大，故血中的AAP不易通過腎小球基膜，因此尿液中的AAP多來源于腎臟近端小管上皮細胞的刷狀緣。研究表明，腎小管損傷后，尿常規(guī)無變化時尿AAP的水平已明顯增加[23]。Spasovski等[24]檢測35例未經治療的類風濕關節(jié)炎(rheumatoid arthritis,RA)患者尿液中AAP、 γ谷氨酰轉移酶(γ-glutamyl transpeptidase，γ-GT)以及β2微球蛋白的水平發(fā)現(xiàn)，AAP靈敏度高于β2微球蛋白和γ-GT，18例類風濕因子(rheumatoid factor，RF)陰性RA患者，APP陽性14例、γ-GT陽性10例、β2微球蛋白未檢出，17例RF陽性患者，APP和γ-GT分別檢出10例和6例，β2微球蛋白未檢出，說明APP靈敏度優(yōu)于γ-GT和β2微球蛋白。

2.4谷胱甘肽S轉移酶(glutathione S-transferase，GST)GST是一組與肝臟解毒功能相關的可溶性包漿酶，主要存在于肝臟內，微量存在于腎、小腸、睪丸以及卵巢等組織中。一項前瞻性研究提示，腎小管間質損傷早期，尿液中GST的表達水平即增加[25]。

2.5γ-GTγ-GT是一種細胞分泌酶，廣泛分布于人體各組織中，腎內最多，其次是胰和肝。在腎臟主要分布于腎近曲小管上皮細胞刷狀緣中，γ-GT的相對分子量較大，因而不能通過腎小球濾膜，因此尿中γ-GT主要來源于腎小管的上皮細胞。當腎近曲小管受損，上皮細胞刷狀緣受損脫落，尿中γ-GT 的活性增高，提示γ-GT可作為腎小管間質損害的監(jiān)測指標[24,26]。

3結語

盡管尿液中的生物學標志物為動態(tài)監(jiān)測腎小管間質的早期損傷提供了很大的幫助，但至今為止，尚未有單一的生物標志物能夠敏感地、特異地將某種疾病與其他疾病區(qū)分開來[27]，目前的研究主要是聯(lián)合檢測多種生物學標志物以提高診斷的靈敏度和特異度。迄今的研究由于樣本量、疾病種類及生物學標志物的多樣性、復雜性以及異質性，導致結果還存在許多矛盾之處。如何從腎小管間質損傷后出現(xiàn)的諸多的尿液生物學標志物中篩選出更有應用價值的指標并更好地應用于臨床是未來需要進一步解決的問題。

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Research Progress in Urine Biomarkers of Renal Tubulointerstitial InjuryLIUZhu-feng,ZHANGBi-li. (DepartmentofNephrology,TianjinChildren′sHospital,Tianjin300074,China)

Abstract:In recent years,people gradually realize that the development and prognosis of glomerular diseases are closely related with the degree of renal damage of tubulointerstitial.The gold standard of determining renal tubulointerstitial injury is pathological detection,but it is traumatic,and it′s difficult for severe patients to tolerate.Urine biomarkers can reflect the early activity and progress of renal tubulointerstitial injury,and is drawing more and more attention.Here is to make a review of the biomarkers of renal tubulointerstitial injury,such as urine protein,enzyme biomarkers and so on.

Key words：Glomerular disease; Renal tubulointerstitial; Renal tubulointerstitial injury; Urine biomarkers

收稿日期：2014-12-22修回日期：2015-04-28編輯：辛欣

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.21.032

中圖分類號:R692.6

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)21-3932-04