糖尿病腎臟疾病的早期預(yù)測指標(biāo)研究進(jìn)展

胡曄，袁明霞

糖尿病腎臟疾?。―KD）是糖尿病最常見的微血管并發(fā)癥之一，是引起終末期腎病的主要原因，也是糖尿病患者主要死亡原因之一，嚴(yán)重影響患者的生命健康和生存質(zhì)量［1］。DKD發(fā)生發(fā)展具有隱匿性，導(dǎo)致臨床早期診斷困難。很多患者被診斷為DKD時，其腎損傷已經(jīng)進(jìn)展至一定程度甚至不可逆轉(zhuǎn)。DKD的早期發(fā)現(xiàn)和診斷對預(yù)防或延緩腎損傷的進(jìn)展至關(guān)重要，成為臨床關(guān)注的重要問題。目前常用于評估糖尿病患者早期腎臟損害的指標(biāo)如尿微量白蛋白（MAU），具有一定的局限性，其疾病診斷、預(yù)測價值也受到質(zhì)疑［2］。近年不斷提出新的反應(yīng)腎損傷的生物標(biāo)志物，如腎小球和腎小管損傷相關(guān)指標(biāo)、氧化應(yīng)激與炎性因子、尿蛋白組學(xué)等［3］。本文就DKD的早期預(yù)測因子的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為DKD的早期診斷提供依據(jù)。

本文價值：

長久以來，尿微量白蛋白（MAU）檢測一直被作為糖尿病腎臟疾?。―KD）診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，但隨著對早期診斷及預(yù)測疾病的要求不斷提高，其局限性逐漸被人們所認(rèn)知，越來越多的科研人員與臨床醫(yī)生開始尋找更適合臨床工作、具備早期發(fā)現(xiàn)與診斷價值的生物標(biāo)志物。本文收集歸納近年被提出的診斷和預(yù)測DKD的熱點生物標(biāo)志物，對不同的標(biāo)志物進(jìn)行分類及優(yōu)缺點比較，并對其在疾病發(fā)生發(fā)展中所起的作用進(jìn)行闡述。通過本文，可以了解DKD早期預(yù)測因子的研究進(jìn)展，為各位科研人員和臨床醫(yī)生提供研究的思路和參考。

1 目前評估早期DKD的常用指標(biāo)及其局限性

目前臨床常用評估早期DKD患者腎功能的指標(biāo)主要包括MAU及腎小球濾過率（GFR）等，近年來其早期診斷、預(yù)測腎損傷的價值受到質(zhì)疑［2］。其中MAU檢測結(jié)果容易受感染、運動、檢測方法等因素影響，很多DKD患者在出現(xiàn)MAU前便已有不同程度的腎損傷［4］，且出現(xiàn)MAU的患者再次復(fù)查轉(zhuǎn)陰的現(xiàn)象很常見；另外，約1/3的1型糖尿病患者在檢出MAU后不久即發(fā)展為終末期腎病［5］，提示MAU可能不是早期預(yù)測DKD最理想的指標(biāo)。關(guān)于GFR，我國推薦使用血肌酐（Scr）等指標(biāo)評估腎功能的改良MDRD公式［6］。需要注意的是：首先，Scr受多種腎外因素影響，且早期腎功能受損時Scr水平仍可處于參考范圍；其次，年齡、血糖、糖尿病病程及蛋白質(zhì)攝入［7］等因素均會影響DKD患者的GFR估算結(jié)果；最后，有研究認(rèn)為，改良MDRD公式會系統(tǒng)性低估腎功能接近正常或腎功能輕度受損患者的腎功能［8］。

2 與DKD相關(guān)的腎小球損傷生物標(biāo)志物

腎小球濾過屏障包括腎小球基底膜、足細(xì)胞和腎小球毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞，這些結(jié)構(gòu)受損會造成腎小球通透性發(fā)生變化，導(dǎo)致正常狀態(tài)下不會出現(xiàn)在尿中的物質(zhì)增加，而對這些生物標(biāo)志物的檢測有助于判斷有無腎小球損傷。與DKD相關(guān)的腎小球損傷生物標(biāo)志物包括觸珠蛋白（Hp）、轉(zhuǎn)鐵蛋白（TRF）、銅藍(lán)蛋白、足細(xì)胞相關(guān)蛋白等。

2.1 Hp Hp是1938年由POLONOVSKI和JAYLE在血清中首次發(fā)現(xiàn)的一種急性期時相蛋白，主要功能是與游離血紅蛋白結(jié)合形成穩(wěn)定復(fù)合物，阻止游離血紅蛋白從腎小球濾過、對腎小管造成損害，從而保護(hù)腎臟組織［9］。當(dāng)患者腎功能改變時，腎小球游離血紅蛋白濾過增加，可刺激Hp合成及分泌，血Hp水平升高，形成穩(wěn)定復(fù)合物。糖尿病患者腎小球濾過屏障不穩(wěn)定，在尿中亦可檢測到這種Hp-血紅蛋白復(fù)合物［10］。在尿常規(guī)檢查示尿蛋白無異常的2型糖尿病患者中，BHENSDADIA等［11］研究發(fā)現(xiàn)Hp是最好的可以預(yù)測患者早期腎功能降低的標(biāo)志物；Hp結(jié)合MAU共同診斷比MAU單獨診斷有更好的準(zhǔn)確性［12］。

目前研究發(fā)現(xiàn)，Hp基因多態(tài)性與包括DKD在內(nèi)的糖尿病血管病變關(guān)系密切［13］。Hp是由2條α鏈、2條β鏈組成的四聚體，α鏈由一對等位基因決定，包含α1和α2兩種，可形成常見的3種基因型，分別是1-1、2-1及2-2。Hp基因型的不同結(jié)構(gòu)使得其在生理功能上存在一定差異。攜帶Hp2-2基因的糖尿病患者似乎更容易患腎臟疾病［13］，并且Hp2-2基因與DKD發(fā)病的高危因素如糖尿病患者高血壓、冠心病、血脂異常及動脈粥樣硬化等疾病密切相關(guān)［14］；而攜帶Hp2-1基因可能是DKD患者預(yù)后良好的預(yù)測因素［15］。

2.2 TRF TRF多由肝臟合成，主要通過腎臟進(jìn)行排泄，其分子量為76.5 KDa，與白蛋白接近，帶電荷量較白蛋白少，更易從腎小球濾過，考慮其可能是較MAU更為敏感的指標(biāo)［3］。有研究顯示，在MAU正常的糖尿病患者中即可檢測到TRF的排泄增加，且基線水平較高的組可能較正常組發(fā)展為MAU的風(fēng)險更大［16］。TRF水平升高預(yù)示著糖尿病患者包括DKD在內(nèi)的血管并發(fā)癥風(fēng)險增高，但是在很多非糖尿病引起的腎小球損傷患者中也觀察到TRF排泄增加，因此其對DKD的預(yù)測并不特異。

2.3 銅藍(lán)蛋白 銅藍(lán)蛋白是肝臟合成的含銅糖蛋白，所帶負(fù)電荷多，尿中含量很少，其也是一種急性期反應(yīng)蛋白，可誘導(dǎo)氧自由基形成以及低密度脂蛋白氧化，反映機體的急性炎癥和慢性炎癥狀態(tài)。尿常規(guī)檢查示尿蛋白正常的2型糖尿病患者中，銅藍(lán)蛋白甚至較MAU更有利于預(yù)測早期DKD患者的腎損傷［3］。而DKD患者銅藍(lán)蛋白水平增高，且隨著腎臟疾病進(jìn)展其排泄率增加，研究提示銅藍(lán)蛋白可以用來評價DKD的發(fā)生以及預(yù)測疾病進(jìn)展［17］。

2.4 足細(xì)胞相關(guān)蛋白 足細(xì)胞參與構(gòu)成腎小球濾過屏障，其在腎小球基底膜上的穩(wěn)定附著和功能發(fā)揮依賴于足細(xì)胞相關(guān)蛋白，包括相關(guān)的結(jié)構(gòu)蛋白及功能蛋白等。在DKD早期即可出現(xiàn)足細(xì)胞相關(guān)蛋白損傷及表達(dá)異常。足細(xì)胞的相關(guān)結(jié)構(gòu)蛋白根據(jù)其在足細(xì)胞的分布，可分為裂孔膜蛋白、頂膜區(qū)蛋白、基底膜區(qū)蛋白、細(xì)胞骨架蛋白。其中裂孔膜蛋白包括腎病蛋白（Nephrin）等，是裂孔膜的關(guān)鍵組分；頂膜區(qū)蛋白包括足細(xì)胞標(biāo)記蛋白（PCX）等，富含負(fù)電荷，參與構(gòu)成電荷屏障；基底膜區(qū)蛋白是足細(xì)胞錨定的關(guān)鍵蛋白；細(xì)胞骨架蛋白起橋梁作用，連接基底膜和裂孔膜蛋白，對維持足細(xì)胞正常形態(tài)功能起重要作用，主要包括肌動蛋白、抗α輔肌動蛋白4抗體和突觸連接蛋白（Synaptopodin）等；而足細(xì)胞功能的發(fā)揮依賴于Wilms Tumor-1（WT-1）及尿血管內(nèi)皮生長因子（uVEGF）等蛋白的參與。

2.4.1 Nephrin Nephrin是一種位于足細(xì)胞裂孔膜上的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)蛋白，對維持腎小球濾過屏障的完整性起關(guān)鍵作用。近年來圍繞Nephrin進(jìn)行了大量研究，在DKD動物模型中，尿Nephrin的檢出早于MAU，可作為早期診斷DKD的生物學(xué)指標(biāo)［18］。臨床研究發(fā)現(xiàn)，在有微量蛋白尿和大量蛋白尿的糖尿病患者中均能檢測出Nephrin，54%的MAU正常的糖尿病患者也可檢出Nephrin［19］，提示Nephrin有助于腎小球疾病的早期診斷。

2.4.2 PCX PCX作為特異性標(biāo)志蛋白參與維持腎小球的正常結(jié)構(gòu)以及構(gòu)成濾過屏障。當(dāng)足細(xì)胞受損時，能夠在尿液中檢測到PCX。尿PCX水平與尿白蛋白水平相關(guān)，其在糖尿病合并MAU患者中的水平較蛋白尿正?；颊吒?，并可能是治療中的一個靶點［20］，且PCX水平越高腎小球的損害越嚴(yán)重，考慮其可以作為預(yù)測DKD的生物標(biāo)志物［21］。

2.4.3 Synaptopodin Synaptopodin在機體內(nèi)可表達(dá)于腎小球分化的足細(xì)胞，對維持足細(xì)胞正常結(jié)構(gòu)和功能具有重要意義。韓國一項研究顯示，DKD患者中Synaptopodin水平與Scr水平相關(guān)，而與尿白蛋白無關(guān)，認(rèn)為Synaptopodin可以獨立于尿白蛋白的排泄而用于預(yù)測腎小球損傷［22］。LIOUDAKI等［23］指出，無蛋白尿的糖尿病患者較健康人群有更高的Synaptopodin檢出率，尿Synaptopodin可以反映早期足細(xì)胞損傷，可能成為早期DKD診斷的有利預(yù)測指標(biāo)。

2.4.4 WT-1 WT-1是一種鋅指結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄因子，在足突細(xì)胞成熟中起重要作用，是足細(xì)胞的特定標(biāo)志。1999年KUBO等［24］首先提出DKD患者的尿液中可檢測到內(nèi)源性WT-1 mRNA，而在正常人群中幾乎檢測不到；約一半的合并蛋白尿的糖尿病患者可以檢測到WT-1，且其水平與MAU、Scr水平顯著相關(guān)。FUNK等［25］提出WT-1、PCX、Synaptopodin均是腎損傷的預(yù)測因子。WT-1可預(yù)測某些類型的腎臟疾病，但是是非特異性的［26］。

2.4.5 uVEGF uVEGF是1989年分離得到的一種足細(xì)胞產(chǎn)生的物質(zhì)，該系統(tǒng)機制復(fù)雜、種類繁多［27］。DKD早期足細(xì)胞即出現(xiàn)損傷，釋放大量胞內(nèi)儲存的血管內(nèi)皮生長因子（VEGF），尿液中可檢測到VEGF水平異常。MAU正常的2型糖尿病患者uVEGF水平較健康人群高，隨著MAU水平增加uVEGF水平也增加，DKD腎功能異常者uVEGF水平亦明顯高于腎功能正常者［28］。考慮uVEGF可預(yù)測DKD病情的進(jìn)展。

3 與DKD相關(guān)的腎小管損傷生物標(biāo)志物

以往認(rèn)為，在DKD發(fā)展中腎小球病變占首要地位，腎小管病變繼發(fā)于腎小球病變；但是近期研究發(fā)現(xiàn)，腎小管間質(zhì)病變也出現(xiàn)在早期DKD患者中，且病變嚴(yán)重程度與DKD進(jìn)展及預(yù)后關(guān)系密切［29］。與DKD相關(guān)的腎小管損傷生物標(biāo)志物包括腎損傷因子1（KIM-1）、中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)載脂蛋白（NGAL）、肝型脂肪酸結(jié)合蛋白（L-FABP）等。

3.1 KIM-1 KIM-1由腎近曲小管上皮細(xì)胞表達(dá)，正常情況下表達(dá)較少，但在DKD患者腎損傷時被大量釋放到尿液中，是反應(yīng)腎損傷的一個敏感性指標(biāo)。在DKD最早階段即可發(fā)生腎小球及腎小管損傷，無蛋白尿或有MAU的2型糖尿病患者中可檢測到尿KIM-1水平增加［30］，考慮KIM-1可以預(yù)測腎損傷。但是，PANDURU等［31］提出，KIM-1水平的增加與GFR的下降之間雖然存在聯(lián)系，卻不能獨立于MAU來預(yù)測腎臟疾病的進(jìn)展。

3.2 NGAL NGAL是由中性粒細(xì)胞和某些上皮細(xì)胞如腎小管上皮細(xì)胞所表達(dá)的微量蛋白，當(dāng)出現(xiàn)腎損傷時其在腎臟大量表達(dá)，并釋放到血漿和尿液中。近年來NGAL成為早期且敏感的腎損傷生物標(biāo)志物，甚至超越MAU及GFR等經(jīng)典指標(biāo)成為評估腎臟疾病的新方向［32］。MAHFOUZ等［33］發(fā)現(xiàn)，DKD患者NGAL水平較MAU正常的患者高，并提出這種早期的腎小管損傷可能較MAU排泄增多更早出現(xiàn)。另一項為期12個月的研究提示，尿NGAL有益于評估腎功能進(jìn)展［34］。2016歐洲心臟病學(xué)會（ESC）指南強調(diào)了NGAL的潛在好處，其除了可以預(yù)測腎臟疾病，亦可能有助于改善心血管風(fēng)險［35］。但是仍然有一些研究得出了相反結(jié)論，其在部分MAU患者中并未檢測到NGAL水平增高，且臺灣學(xué)者提出，尿NGAL可能不是腎功能下降的預(yù)測因子，僅發(fā)現(xiàn)血清NGAL水平變化存在統(tǒng)計學(xué)意義，對此仍需進(jìn)行深入研究［36］。

3.3 L-FABP L-FABP是表達(dá)于肝及近端腎小管細(xì)胞內(nèi)游離脂肪酸的載體蛋白，DKD患者腎小管受損時其水平增加。ARAKI等［37］發(fā)現(xiàn)，在2型糖尿病患者中，尿L-FABP可能是腎臟疾病和心血管疾病的預(yù)測因子，并且即使在MAU正常的2型糖尿病患者中，其亦與腎功能惡化相關(guān)。SUH等［38］通過對1型糖尿病合并早期DKD患者研究發(fā)現(xiàn)，尿L-FABP在MAU正常階段亦能反應(yīng)腎損傷。因此尿L-FABP可能是臨床上早期識別糖尿病的有效指標(biāo)。但是亦有研究指出，L-FABP水平與腎功能無關(guān)［39］。

4 與DKD相關(guān)的氧化應(yīng)激與炎性因子

炎性反應(yīng)及氧化應(yīng)激是公認(rèn)的重要誘發(fā)DKD的因素［40］，包括白介素、腫瘤壞死因子（TNF）-α、轉(zhuǎn)化生長因子β、α-酸性糖蛋白及8羥基脫氧鳥苷（8-OHdG）等生物標(biāo)志物。其中，TNF是由單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等多種細(xì)胞產(chǎn)生的主要促炎因子，通常說的TNF多指TNF-α，其可通過促進(jìn)細(xì)胞凋亡和細(xì)胞外基質(zhì)積累等參與腎損傷，增加尿中蛋白排泄。尿TNF-α作為腎臟炎性反應(yīng)的生物標(biāo)志物，在糖尿病患者中可以預(yù)測早期腎損傷［41］。TNF受體分為可溶性TNF受體1和可溶性TNF受體2，其水平除了在腎功能下降、腎臟疾病進(jìn)展的患者中升高外，即使在無腎臟疾病的糖尿病患者中亦可作為早期預(yù)測腎損傷的因子［42］。有趣的是，與年齡和MAU相比，TNF受體水平似乎與GFR的聯(lián)系更密切［43］。

5 微小RNA（miRNA）與蛋白組學(xué)

除了上述生物標(biāo)志物外，更新的預(yù)測早期DKD的指標(biāo)或方法也在不斷研究中，包括成纖維細(xì)胞生長因子、miRNA、蛋白組學(xué)及維生素D結(jié)合蛋白等［40］。

miRNA是一種小分子非編碼RNA，其通過抑制或降解靶基因mRNA參與生物體的多種生理及病理過程。在某些疾病狀態(tài)下，體液中miRNA表達(dá)水平可發(fā)生特異性改變。miRNA可以作為一種診斷DKD發(fā)生和發(fā)展的生物標(biāo)志物［44］。EISSA等［45］提出，miR-133b、miR-342、miR-30A等在MAU出現(xiàn)之前即可預(yù)測腎功能。我國亦有學(xué)者提出，血miR-150-5p和miR-155-5p有望成為DKD早期診斷及預(yù)后判斷的潛在分子標(biāo)志物［46］。LEE等［47］研究結(jié)果表明，miR-146a可預(yù)防糖尿病患者腎小球損傷和足細(xì)胞損傷，其缺失會增加糖尿病患者的腎小球疾病風(fēng)險。另外，對miRNA基因調(diào)控的深入了解使得明確其致病機制成為可能，可能成為治療腎臟疾病的新靶點［44］。

蛋白組學(xué)由澳大利亞科學(xué)家WILKINS于1995年首次提出，其最具吸引力的特性是通過同時檢測多種蛋白生物標(biāo)志物共同評估DKD［48］?？紤]DKD復(fù)雜的機制，僅依賴一個生物標(biāo)志物最終可能無法達(dá)到最佳的診斷DKD的靈敏度和特異度，蛋白組學(xué)在DKD的早期診斷及進(jìn)展預(yù)測方面的優(yōu)勢便體現(xiàn)在此［49-50］。CKD273是由GOOD等［51］提出的一組由273個尿肽和蛋白質(zhì)組成的敏感及特異識別慢性腎臟?。–KD）的指標(biāo)。隨后多項研究驗證發(fā)現(xiàn)，CKD273能夠預(yù)測腎臟疾病進(jìn)展［52-53］。

6 小結(jié)及展望

筆者將目前研究中提到的部分可預(yù)測糖尿病患者早期腎損傷的生物標(biāo)志物總結(jié)如圖1。作為臨床常用的早期診斷DKD的指標(biāo)，MAU雖然具有一定局限性，但是目前尚無更理想的指標(biāo)替代MAU。近年來關(guān)于這些新發(fā)現(xiàn)的生物標(biāo)志物的研究仍有限，且很多機制未明，需要進(jìn)一步的臨床驗證。統(tǒng)觀全文，新興生物標(biāo)志物的研究尚不成熟、深入，評價和預(yù)測效果不確切，針對糖尿病所致腎損傷的特異性有待考察的缺點不可忽視。發(fā)現(xiàn)和驗證更具有早期診斷、預(yù)測DKD價值的生物標(biāo)志物，可能為疾病的早期干預(yù)提供新的靶點，對臨床有重要意義。

作者貢獻(xiàn)：袁明霞進(jìn)行文章的構(gòu)思與設(shè)計，論文、英文的修訂，質(zhì)量控制及審校，對文章整體負(fù)責(zé)，監(jiān)督管理；胡曄進(jìn)行文獻(xiàn)/資料收集、整理，撰寫論文。

本文無利益沖突。

圖1 部分評估早期DKD的生物標(biāo)志物Figure 1 A selection of biomarkers used for the assessment of early diabetic kidney disease