急性腎衰竭早期診斷標志物的研究進展

曾凡智 綜述，肖創(chuàng)清 審校

(1.湖南師范大學(xué)第二附屬醫(yī)院檢驗科，長沙 410003；2.中國人民解放軍第一六三醫(yī)院檢驗科，長沙 410003)

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·綜述·

急性腎衰竭早期診斷標志物的研究進展

曾凡智1綜述，肖創(chuàng)清2△審校

(1.湖南師范大學(xué)第二附屬醫(yī)院檢驗科，長沙 410003；2.中國人民解放軍第一六三醫(yī)院檢驗科，長沙 410003)

急性腎衰竭；急性腎損傷；標志物；早期診斷

急性腎衰竭(ARF)是指腎臟功能突然喪失，引起含氮廢物的潴留，電解質(zhì)和細胞外液容量失去平衡的一組綜合征，根據(jù)其病因可以分為腎前性、腎實質(zhì)性和腎后梗阻性。有研究報道，普通住院患者中ARF發(fā)病率約為5%，內(nèi)科疾病引起的急性腎損傷(AKI)病死率高達23%，急診重癥病房AKI的發(fā)病率達30%[1]，而由多臟器功能不全所致者病死率則高達60%[2]。目前，各國學(xué)者通過動物實驗研發(fā)新的治療藥物，并獲得明顯療效，如利尿鈉肽(ANP)、多巴胺激動劑和腺苷激動劑等[3]，但其藥效適用于早期臨床。因此，尋找早期診斷標志物成為幫助防治ARF的關(guān)鍵。

1　ARF的定義以及診斷標準

2004年，由急重癥學(xué)和腎臟病學(xué)醫(yī)師組成的急性透析質(zhì)量倡議(ADQI)中提議以AKI取代ARF，并采用RIFLE診斷標準定義AKI以及進行嚴重程度的分級[4]。2012年3月國際改善全球腎臟病預(yù)后組織發(fā)表的AKI指南，定義的AKI診斷標準：48 h內(nèi)血清肌酐(SCr)增高≥26.5 μmol/L；或SCr增高至≥基礎(chǔ)值的1.5倍，且明確或經(jīng)推斷其發(fā)生在7 d之內(nèi)；或持續(xù)6 h尿量<0.5 mL/(kg·h)[5]。

2　傳統(tǒng)標志物

2.1SCr與尿量根據(jù)KDIGO2012年給出的最新診斷指南可以看出，目前應(yīng)用于臨床診斷AKI的最廣泛的指標主要是SCr和尿量。其中肌酐(Cr)是蛋白質(zhì)代謝產(chǎn)物，幾乎被腎臟完全清除。但是其敏感性、特異性較低[6]，主要表現(xiàn)在：腎功能損失達50%以上時才會有變化，需要一定時間待機體達到某種穩(wěn)態(tài)，才能為腎損傷提供線索；另外傳統(tǒng)指標還容易受其他因素，比如年齡、種族、血容量、藥物、肌肉代謝情況和營養(yǎng)狀態(tài)等的影響。而尿量則易受感染、血容量變化及心功能狀態(tài)等可逆性因素和尿路梗阻影響，不適合單獨診斷。多方面的局限性使其并不適合作為診斷AKI的早期指標，不能在疾病早期為臨床提供線索，從而延誤臨床治療。

2.2低分子蛋白

2.2.1視黃醇結(jié)合蛋白(RBP)RBP是一種相對分子質(zhì)量約為21×103的由肝臟粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成并分泌的親脂載體蛋白質(zhì)。該蛋白分子量小，半衰期短，因此在肝臟、腎臟疾病的早期診斷與療效觀察中均具有重要的臨床意義。正常情況下，RBP在尿中穩(wěn)定性強，不易被分解，不受pH和血壓的干擾。RBP的排泄甚微，為<0.7 mg/L，當(dāng)近曲小管功能受損時，其重吸收功能下降，尿RBP濃度可升高，因此也是被公認的AKI早期生物標志物之一。近年來研究表明，血清RBP是反映肝臟、腎臟疾病發(fā)展、轉(zhuǎn)歸的敏感指標，而且其改變程度能夠反映肝功能、近端腎小管功能的損害程度。尿液中RBP增高對腎臟疾病，尤其是腎小管損傷性疾病具有早期診斷意義[7]。

2.2.2β2-微球蛋白(β2-MG)β2-MG是一種幾乎存在于所有體細胞膜上蛋白質(zhì)。由于其分子量較小的特點，故可自由通過腎小球，大約99%的β2-MG被近端腎小管上皮細胞重吸收并分解破壞，尿液中濃度很低，故尿β2-MG濃度增高大多是由于近曲小管損傷引起的腎小管重吸收障礙所致。一般來說，尿液β2-MG正常而血液β2-MG升高，主要是因為腎小球濾過功能的下降，常見于腎炎或腎衰竭等。Roos等[8]研究表明，β2-MG濃度的變化與內(nèi)生肌酐清除率(Ccr)有關(guān)，是評價腎小球濾過濾(GFR)的成熟指標。Odden等[9]研究發(fā)現(xiàn)未成熟胎兒的腎小球濾過功能比足月兒差，而腎臟是β2-MG排出體外的唯一器官，可以得出β2-MG值和胎齡存在著相關(guān)性。

2.2.3N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶(NAG)NAG是一種廣泛分布于機體各組織細胞內(nèi)的溶酶體水解酶，由于其相對分子質(zhì)量高達140×103，故在機體正常狀態(tài)下不能從腎小球濾過。主要存在于腎臟組織腎小管上皮細胞溶酶體內(nèi)。當(dāng)腎小球功能正常時,尿中NAG主要來源于腎小管上皮細胞釋放、脫落和破壞，主要反映腎小管實質(zhì)細胞損傷情況[10]，這一系列過程均早于其他尿酶。因此尿NAG對腎小管損害的早期診斷有較大價值，也是腎小管早期損傷的標志酶。

2.2.4半胱氨酸蛋白抑制蛋白C(Cys C)Cys C是一種由有核細胞產(chǎn)生的低分子量蛋白質(zhì)。由于其分子結(jié)構(gòu)特征且呈堿性，因此血液中Cys C可自由從腎小球濾過，并且完全由腎小管細胞重吸收并在細胞內(nèi)降解。腎臟是機體清除Cys C的唯一器官，而且受年齡、性別、肌肉容積、飲食等因素影響小。與SCr相比，血清Cys C對早期AKI更敏感。因此Cys C可作為腎小球過濾情況的良好內(nèi)源性標志物。有研究發(fā)現(xiàn)，血清Cys C在腎小球基底膜發(fā)生輕微改變時即可發(fā)生變化[10]。現(xiàn)階段，學(xué)術(shù)界普遍認為較SCr而言，Cys C不僅在體現(xiàn)GFR時更為敏感，還能較早地判斷腎功能的恢復(fù)情況[8-9,11]。

3　細胞因子

3.1白細胞介素-18(IL-18)IL-18是一種由單核細胞、神經(jīng)膠質(zhì)細胞等單核-巨噬樣細胞分泌的能促進內(nèi)源性炎性反應(yīng)過程的細胞因子，可誘導(dǎo)如腫瘤壞死因子-α(TNFα)、干擾素-γ(IFN-γ)等多種免疫炎性因子的產(chǎn)生，增強自然殺傷(NK)細胞的細胞毒作用，刺激輔助性T淋巴細胞1(Th1)異常增殖。近年有研究發(fā)現(xiàn)IL-18是一個可以預(yù)測AKI發(fā)生、發(fā)展的重要指標[12]。Tucci等[13]通過動物研究發(fā)現(xiàn)，原代培養(yǎng)的腎小管上皮細胞(TECs)能通過IL-18的表達增加血管細胞黏附分子和上調(diào)細胞間黏附分子Ⅰ的表達，促進TECs的凋亡，從而介導(dǎo)急性腎小管壞死(ATN)。 Washburn等[14]通過前瞻性隊列研究發(fā)現(xiàn)，尿IL-18濃度檢測不僅有利于重癥監(jiān)護病房(ICU)中AKI患者的早期有效診斷，并且可以有效預(yù)測其病死率。馬洪波等[15]通過臨床病例對照研究發(fā)現(xiàn)，合并AKI的燒傷患者與非AKI患者相比較，其尿液IL-18濃度的升高早于SCr，并且兩者之間的變化具有一定的相關(guān)性。該結(jié)果提示尿IL-18可作為重度燒傷合并AKI的早期診斷指標。

3.2角質(zhì)化細胞衍生趨化因子(KC)及角質(zhì)化細胞衍生趨化因子同構(gòu)體(Gro-α)Gro-α是一種與炎癥相關(guān)的趨化因子，在中性粒細胞、上皮細胞、內(nèi)皮細胞、血小板與淋巴細胞等大多數(shù)細胞中均有分泌[16]。Molls等[17]通過測定18種細胞因子在IRI小鼠缺血后3、24、72 h濃度變化，發(fā)現(xiàn)KC是最早出現(xiàn)升高并持續(xù)升高的細胞因子。結(jié)果顯示，缺血3 h后模型組KC的表達量與對照組相比，升高超過9倍以上，而傳統(tǒng)指標SCr則在缺血后24 h才出現(xiàn)升高。而在接受腎移植患者身上的前瞻性研究則表明，Gro-α濃度的升高程度與移植腎功能的恢復(fù)情況有關(guān)，與移植所導(dǎo)致的腎小管損傷程度呈正相關(guān)，說明其可能參與了腎缺血損傷的病理生理過程。因此,Gro-2可作為急性腎缺血的早期生物標志物。

4　其他新發(fā)現(xiàn)的生物標志物

4.1中性粒細胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運載蛋白(NGAL)NGAL是Kjeldsen等[18]在1993年研究中性粒細胞時發(fā)現(xiàn)的一種特殊顆粒組分，其本質(zhì)是一種能與中性粒細胞明膠酶結(jié)合的分泌蛋白，與明膠酶B即基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP-9)密切相關(guān)。一般情況下，在腎臟、小腸、肺等組織中的表達均是微弱的,在腎臟中表達于腎小管細胞,在腎臟發(fā)育以及腎損傷后腎小管的再生中起重要作用[19]。Devarajan[20]通過研究腎毒性引起的腎損傷模型發(fā)現(xiàn)，腎損傷發(fā)生3 h后的尿液標本中可檢測到NGAL，明顯早于SCr的變化。姜琦等[21]研究發(fā)現(xiàn)，NGAL的濃度變化與AKI的嚴重程度存在線性關(guān)系，可以作為早期AKI的診斷標記物。美國學(xué)者Wagener等[22]發(fā)現(xiàn)，接受心臟分流術(shù)后發(fā)生ARF的患者術(shù)后2 h尿液中NGAL濃度即出現(xiàn)明顯升高，而SCr的升高則發(fā)生遠遠晚于NGAL。上述研究均提示，NGAL比SCr更敏感、更早期地反映AKI。

4.2腎損傷分子(KIM-1)KIM-1是由科研學(xué)者在1998年采用表象差異分析法在缺血-再灌注的大鼠腎損傷模型中識別發(fā)現(xiàn)的一種新的Ⅰ型跨膜糖蛋白[22]。正常情況下，該蛋白少量表達于腎臟，但在缺氧時腎近曲小管的上皮組織中則大量出現(xiàn)，并可經(jīng)尿液檢查發(fā)現(xiàn)，是檢查腎臟缺氧、缺血損傷的有效指標[23]。有學(xué)者以腎移植后6年為監(jiān)測時間，發(fā)現(xiàn)尿KIM-1排泄與移植腎功能喪失的發(fā)生率存在正相關(guān)關(guān)系[24]，說明尿KIM-1可用于評估腎移植后腎功能喪失情況。余春俊等[25]研究發(fā)現(xiàn)，尿KIM-1在心臟術(shù)后(6～12 h)檢測更利于AKI的診斷。這些研究結(jié)果均說明了KIM-1-1可作為評價AKI嚴重程度及預(yù)后的診斷標志物。

4.3鈉氫交換蛋白3(NHE-3)NHE-3是腎小管中含量最豐富的一種離子交換體，在氯化鈉的重吸收中起重要作用，在ARF患者中，腎小管的損害會導(dǎo)致鈉離子通過胞吐作用進入尿液從而降低鈉的吸收。有研究通過對54例ICU患者進行前瞻性研究發(fā)現(xiàn)，在腎小管發(fā)生損傷時，NHE-3的升高水平與SCr一致，ATN患者明顯高于腎前性氮質(zhì)血癥患者，而腎實質(zhì)性ARF患者則無明顯升高[26]。與其他兩種腎損傷標志物鈉排泄分數(shù)(FeNa)和RBP相比，NHE-3能更好地區(qū)分出腎損傷的性質(zhì)。因此，NHE-3可作為區(qū)分腎損傷性質(zhì)的診斷指標。但由于目前尚不清楚各種病因所導(dǎo)致的AKI尿中NHE-3的閾值，仍需要進一步的研究來驗證該結(jié)論。

4.4高半胱氨酸蛋白(Cyr61)Cyr61是一種富含半胱氨酸的低分子量分泌蛋白，具有促進細胞黏附、趨化、增殖、細胞外基質(zhì)重構(gòu)和新血管生成等作用，參與多種因素誘發(fā)的起始基因反應(yīng)[27]。近年來有研究通過建立動物腎臟缺血模型發(fā)現(xiàn)，Cyr61表達出現(xiàn)明顯上調(diào)，在腎缺血3～6 h后在尿液標本中可檢出Cyr61，直至缺血6～9 h后達到其表達達到高峰，其后24 h內(nèi)仍可被持續(xù)檢測到[28]。但當(dāng)機體血容量過低時，則不易在尿中被測出。

4.5心鈉肽(ANP)及其他生物標志物ANP的主要作用是使血管平滑肌舒張和促進腎臟排鈉、排水。Mazul-Sunko等[29]通過研究ANP裂解后的產(chǎn)物前心鈉肽(1-98)發(fā)現(xiàn)，前心鈉肽(1-98)比Cys C更適合預(yù)測AKI的發(fā)生。有研究發(fā)現(xiàn)，順鉑誘導(dǎo)的動物發(fā)生腎損傷后1 d，在腎臟組織及尿液中均能檢測出丙二醛的表達，而對照組的SCr則在腎損傷發(fā)生5 d后才發(fā)生明顯的變化[30]。人精脒/精胺N-乙酰基轉(zhuǎn)移酶(SSAT)在早期急性缺血性腎損傷發(fā)生時可出現(xiàn)大量表達，且能作為區(qū)分腎實質(zhì)和腎小管損傷的標志物[31]。胎球蛋白A也被證實預(yù)測早期缺血性AKI的發(fā)生[32]。

5　小　　結(jié)

隨著新的生物標志物的發(fā)現(xiàn)及研究，使ARF的診斷不再局限于SCr和尿量的變化，為ARF的早期診斷和治療都帶來了新的希望。這些新的標志物有的能夠局部診斷腎損傷的具體部位，有的能夠及早地提示臨床腎臟已發(fā)生輕微病變，從而降低因ARF導(dǎo)致病死率上升。但是這些新標志物在臨床上的應(yīng)用依舊存在許多缺陷，故對現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的標志物進行進一步的研究或者積極發(fā)掘新的特異性和敏感性更高的標志物仍舊是防治ARF的重要任務(wù)。在未來臨床的應(yīng)用中，也可以通過聯(lián)合檢測來彌補各項標志物自身的缺陷，從而幫助臨床評價患者病情的發(fā)展和預(yù)后。

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