生物標(biāo)志物在急性腎損傷診斷中的研究進(jìn)展

王洋一，胡宏章，王軍薦，胡鳳姣,嚴(yán)薛丹，李 松

(1.四川大學(xué)華西醫(yī)院 實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)科，四川 成都610041；2.成都上錦南府醫(yī)院)

急性腎損傷(AKI)是一種常見且嚴(yán)重的疾病，與發(fā)病率，死亡率和護(hù)理成本顯著增加有關(guān)。普通住院患者AKI發(fā)病率達(dá)20%，兒科重癥監(jiān)護(hù)病房的發(fā)病率達(dá)27%，成人重癥監(jiān)護(hù)病房的發(fā)病率達(dá)30%至50%[1]。此外，根據(jù)報(bào)道，AKI每年使美國(guó)醫(yī)療保健系統(tǒng)損失約100億美元[2]。同時(shí)，AKI的發(fā)病率和并發(fā)癥正在增加。

隨著對(duì)AKI病理生理學(xué)的深入理解，新的生物標(biāo)志物，包括血清抑制劑胱抑素C(CysC)、中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運(yùn)載蛋白(NGAL)、N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、腎損傷分子1(KIM-1)、白細(xì)胞介素-8(IL-8)、肝臟型脂肪酸結(jié)合蛋白(L-FABP)、尿液血管緊張素原(AGT)、尿微小RNA、胰島素樣生長(zhǎng)因子結(jié)合蛋白7(IGFBP7)和組織抑制劑金屬蛋白酶-2(TIMP-2)等，被報(bào)道用于AKI的診斷[3]。這些生物標(biāo)志物大多數(shù)可以在血清和尿液中檢測(cè)到，并且與早期AKI預(yù)測(cè)顯著相關(guān)，本文將對(duì)一些主要標(biāo)志物進(jìn)行綜述。

1 中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運(yùn)載蛋白

中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運(yùn)載蛋白是一種在AKI中被發(fā)現(xiàn)過(guò)度表達(dá)的蛋白質(zhì)。尿液或血清中NGAL濃度的升高比其他經(jīng)典腎功能標(biāo)志物如血清肌酐更早出現(xiàn)，因此使其成為早期病理檢測(cè)的合適標(biāo)志物，可以很好的預(yù)測(cè)AKI[4]。

Negrin 等[5]調(diào)查了血清NGAL是否可作為多發(fā)傷患者早期AKI的診斷生物標(biāo)志物。與無(wú)AKI組相比，AKI組中的第2天血清NGAL水平更高。在患有AKI的多發(fā)傷患者中，從初始到第2天的評(píng)估，血清NGAL水平的增加可能表明腎功能惡化，從而表明AKI進(jìn)展。與最初的血清NGAL水平不同，第2天血清NGAL水平可能是定義AKI的合適生物標(biāo)志物。Zhang等[6]調(diào)查了NGAL在AKI早期診斷中的臨床意義。術(shù)后不同時(shí)間點(diǎn)，AKI組NGAL水平明顯高于非AKI組。對(duì)于NGAL早期診斷，AKI曲線下面積為0.904，敏感性為90.2%，特異性為89.5%，診斷效果高于CysC和SCr。因此，NGAL顯示出對(duì)AKI的令人滿意的早期預(yù)測(cè)價(jià)值，并且可以用作早期AKI診斷的生物標(biāo)志物。Ye等[7]通過(guò)單中心巢式病例對(duì)照研究，評(píng)估了尿肝型脂肪酸結(jié)合蛋白(uL-FABP)、uNGAL和腎損傷分子-1(uKIM-1)用于早期檢測(cè)PCI 術(shù)后AKI的有效性。ROC曲線分析顯示，uL-FABP、uNGAL和uKIM-1的 AUC在PCI后6小時(shí)為0.809,0.867和0.512， PCI后24小時(shí)分別為0.888、0.840和0.676。在PCI后6小時(shí)，uL-FABP聯(lián)合uNGAL的AUC為0.899， PCI后24小時(shí)為0.917。因此，在PCI后6和24小時(shí)測(cè)量uL-FABP和uNGAL水平可用于檢測(cè)老年患者的AKI，而uKIM-1水平在AKI的早期診斷時(shí)的預(yù)測(cè)能力較差。

關(guān)于NGAL和胱抑素C在早期檢測(cè)AKI中的準(zhǔn)確性存在爭(zhēng)議。Ataei等[8]比較了尿液NGAL(uNGAL)和半胱氨酸蛋白酶抑制劑C在AKI早期檢測(cè)中的作用。結(jié)果顯示，兒童AKI診斷中uNGAL水平的ROC曲線下面積為0.91，胱抑素C的ROC下面積為0.90。該研究表明，uNGAL水平與AKI早期診斷中血清胱抑素C水平相同。Yegenaga等[9]比較了生物標(biāo)志物NGAL與胱抑素C作為重癥監(jiān)護(hù)病房成年患者發(fā)生AKI風(fēng)險(xiǎn)的能力?；颊呷朐簳r(shí)血清肌酐平均值與對(duì)照組無(wú)顯著差異;然而，第二天的血清和尿NGAL濃度有顯著差異。值得注意的是，48小時(shí)血清胱抑素C濃度沒(méi)有差異。因此，重癥監(jiān)護(hù)室入院第2天尿液和血清中的NGAL濃度可用于預(yù)測(cè)重癥監(jiān)護(hù)病房隨后3至7天急性腎損傷的發(fā)展，而胱抑素C濃度沒(méi)有預(yù)測(cè)價(jià)值。Assadi等[10]評(píng)估了尿IL-18、KIM-1和NGAL預(yù)測(cè)循環(huán)衰竭危重患兒發(fā)生AKI的能力。研究證實(shí)，尿KIM-1在早期檢測(cè)AKI方面表現(xiàn)最強(qiáng)，其次是NGAL、IL-18和肌酐清除率。尿KIM-1在循環(huán)衰竭后早期檢測(cè)AKI的最高AUC為0.81，其次是NGAL(0.77)和IL-18(0.69)。在3個(gè)有希望的尿液生物標(biāo)志物中，KIM-1在SCr或肌酐清除率變化明顯之前，表現(xiàn)出診斷循環(huán)衰竭患兒AKI的能力最佳。

綜上，不論是尿NGAL還是血清NGAL，其在早期AKI的診斷中都具有很好的準(zhǔn)確性，對(duì)比一些其他標(biāo)志物，其準(zhǔn)確性更好。但NGAL對(duì)不同病人并發(fā)AKI的診斷效果不同，未來(lái)的研究應(yīng)該具體探討NGAL對(duì)不同AKI的診斷能力，以確定其在臨床應(yīng)用的效果。

2 金屬蛋白酶組織抑制因子-2和胰島素樣生長(zhǎng)因子結(jié)合蛋白7

金屬蛋白酶組織抑制因子-2和胰島素樣生長(zhǎng)因子結(jié)合蛋白7是G1細(xì)胞周期停滯的誘導(dǎo)因子，是最近發(fā)現(xiàn)的兩種AKI早期診斷的良好生物標(biāo)志物。Meta分析[11]，[TIMP-2]*[IGFBP7]對(duì)AKI早期診斷的敏感性為0.84，特異性為0.57， ROC分析顯示曲線下面積為0.8813。尿[TIMP-2]*[IGFBP7]是早期AKI的有效預(yù)測(cè)因子，可以以中等診斷準(zhǔn)確度預(yù)測(cè)AKI的發(fā)生[12]。但是meta分析納入研究數(shù)量有限，樣本量小，未發(fā)表的陰性結(jié)果和語(yǔ)言限制可能影響評(píng)估?？傮w而言，尿液[TIMP-2]*[IGFBP7]是早期發(fā)現(xiàn)AKI的有希望的候選者，特別是在排除AKI時(shí)，使用[TIMP-2]*[IGFBP7]來(lái)識(shí)別急性腎損傷風(fēng)險(xiǎn)可以使每位患者的醫(yī)院成本降低約1578美元[13]。然而，這種生物標(biāo)志物的潛力應(yīng)該在具有更廣泛臨床環(huán)境的大型研究中得到驗(yàn)證。

3 血清肌酐及血清胱抑素-C

與新提出的AKI生物標(biāo)志物相比，血清肌酐(SCr)是AKI一種不敏感和晚期的生物標(biāo)志物。Zhou等[14]探討了SCr、胎盤生長(zhǎng)因子(PLGF)、內(nèi)皮素-1(ET-1)、KIM-1和β2-微球蛋白(β2-MG)水平對(duì)妊娠相關(guān)的急性腎損傷(PR-AKI)患者的診斷價(jià)值。結(jié)果顯示，分娩后1個(gè)月、3個(gè)月、6個(gè)月和12個(gè)月，預(yù)后不良組SCr無(wú)顯著差異， ET-1，KIM-1和β2-MG顯著下降，PLGF顯著增加。 Logistic回歸分析顯示，SCr、KIM-1、ET-1與PR-AKI患者的預(yù)后相關(guān)。因此，SCr、KIM-1和ET-1可用于PR-AKI篩查。研究顯示[15]，48.3%的慢性心力衰竭急性失代償住院患者發(fā)生急性腎損傷，與不損害腎功能的患者相比，慢性心力衰竭和AKI急性失代償患者的尿液中血清NGAL和CysC、KIM-1和血管緊張素原值顯著升高，這些生物標(biāo)志物既可用于急性腎損傷的早期診斷，也可用于慢性心力衰竭急性失代償患者的AKI預(yù)測(cè)。

Kari等[16]比較了血清胱抑素-C(s-Cys-C)和uNGAL作為診斷AKI生物標(biāo)志物的價(jià)值。入院時(shí)基線uNGAL高的患者發(fā)生AKI的風(fēng)險(xiǎn)增加了兩倍，而入院時(shí)基線s-Cys-C高的患者風(fēng)險(xiǎn)幾乎增加了四倍。在隨訪期間，uNGAL閾值為223 ng/mL時(shí)，可以正確預(yù)測(cè)80.0%AKI患者，敏感性為72.7%，特異性為89.9%。 而當(dāng)s-Cys-C確定閾值時(shí)，可以正確預(yù)測(cè)75%的AKI患者，相應(yīng)的敏感性為63.6%，特異性為88.9%。uNGAL和s-Cys-C可預(yù)測(cè)重癥患兒早期的AKI。uNGAL和CysC的敏感性和特異性高于其血清對(duì)應(yīng)物，為AKI和CKD之間提供了強(qiáng)有力的鑒別工具。然而，CysC表現(xiàn)出的敏感性低于NGAL，表明有非特異性因素的影響，對(duì)于這些非特異性因素需要進(jìn)一步研究。Saydam等[17]進(jìn)行了一項(xiàng)前瞻性單中心研究，涉及57例接受CBP心臟手術(shù)的患者，比較了血清β-痕量蛋白(BTP)、NGAL和CysC水平用于早期診斷CPB相關(guān)AKI的作用。結(jié)果顯示，與其他生物標(biāo)志物不同，與AKI未發(fā)生的患者相比，隨訪期間AKI患者的術(shù)后CysC水平顯著增加，血清CysC水平升高與SCr水平升高呈顯著正相關(guān)。研究未發(fā)現(xiàn)其他生物標(biāo)志物和SCr之間的這種相關(guān)性。根據(jù)該研究，血清CysC是一種可靠的生物標(biāo)志物，可能有助于心臟手術(shù)后AKI的早期診斷和隨訪。

血清CysC和SCr的值受年齡、性別、飲食、腎功能障礙、藥物等因素的影響，同時(shí)基線CysC和SCr通常是未知的且其評(píng)估是復(fù)雜的，未來(lái)的研究應(yīng)該注重如何準(zhǔn)確測(cè)量CysC和SCr值，同時(shí)，CysC和SCr在預(yù)測(cè)晚期AKI時(shí)具有較好的效果，但是對(duì)于早期預(yù)測(cè)效果較差。

4 miRNA

miRNA是19-23個(gè)核苷酸的內(nèi)源性單鏈非編碼RNA，其在多種生物細(xì)胞功能的轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵作用，包括增殖、分化、代謝和凋亡。越來(lái)越多的證據(jù)表明，某些miRNA在AKI中上調(diào)或下調(diào)，有助于AKI發(fā)病機(jī)制以及潛在的診斷生物標(biāo)志物。Fan等[18]確定了急性心肌梗死后急性腎損傷miRNA特征，以便早期診斷AMI后AKI。研究選擇了36種miRNA候選物，共發(fā)現(xiàn)9種miRNA具有顯著差異表達(dá)水平，可以作為AMI后AKI特異性的潛在生物標(biāo)志物。值得注意的是，與AMI(+)AKI( - )患者相比，AMI(+)AKI(+)患者中miR-24、miR-23a和miR-145的表達(dá)水平顯著下調(diào)。三種miRNA組合早期檢測(cè)AKI的AUC=0.853，靈敏度95.65%。表明miR-24-3p、miR-23a-3p、miR-145-5p可以在AMI后潛在地早期發(fā)現(xiàn)AKI。Lin等[19]分析了microRNA-210(miR-210)、miR-494和miR-205在膿毒癥誘發(fā)的AKI中老年患者中的表達(dá)，并評(píng)估其與患者預(yù)后的關(guān)系。AKI患者中有11種上調(diào)的miRNA和11種下調(diào)的miRNA。 MiR-210和miR-494在AKI患者中上調(diào)，miR-205則下調(diào)。 miR-210和miR-494的高表達(dá)與患者的血清尿素氮(BUN)、Cr和胱抑素C水平正相關(guān)，而miR-205的表達(dá)與其呈負(fù)相關(guān)。 研究證實(shí)miR-210、miR-494和miR-205在膿毒癥誘導(dǎo)的AKI患者的預(yù)后和存活中具有預(yù)測(cè)價(jià)值，且MiR-205是膿毒癥誘導(dǎo)的AKI的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，其表達(dá)降低與較短的患者存活率相關(guān)。Zhang等[20]分析了尿miR-26b在膿毒癥相關(guān)AKI診斷中的潛在價(jià)值。結(jié)果顯示，膿毒癥相關(guān)AKI患者尿液中miR-26b水平顯著升高，對(duì)于區(qū)分AKI敗血癥和非AKI敗血癥，尿miR-26b具有90.8%的敏感性和75.0%的特異性，尿miR-26b水平與反映疾病嚴(yán)重程度的臨床參數(shù)密切相關(guān)。研究結(jié)果表明，尿miR-26b可能被用作診斷膿毒癥相關(guān)AKI的潛在生物標(biāo)志物。

綜上，有關(guān)miRNA在AKI診斷中的價(jià)值具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，但是研究人群相對(duì)較小，不足以評(píng)估m(xù)iRNA與AKI嚴(yán)重程度或長(zhǎng)期臨床結(jié)果的相關(guān)性。 需要進(jìn)一步研究以驗(yàn)證miRNA作為AKI的早期檢測(cè)工具的準(zhǔn)確性和臨床效用。

5 其他新標(biāo)志物

對(duì)于混合重癥監(jiān)護(hù)病房(ICU)人群中AKI的發(fā)展，沒(méi)有高靈敏度和特異性的生物標(biāo)志物。肝素結(jié)合蛋白(HBP)從粒細(xì)胞釋放并引起血管通透性增加，其在AKI發(fā)展中起作用。Tyden等[21]調(diào)查了入院時(shí)血漿HBP水平是否可以預(yù)測(cè)混合ICU人群和膿毒癥亞組的AKI發(fā)展。與AKI 0期和1期相比，發(fā)生AKI 3期的患者的HBP水平顯著更高。ICU入院時(shí)肝素結(jié)合蛋白水平與嚴(yán)重腎損傷的發(fā)生有關(guān)， HBP和AKI之間的關(guān)系需要在更大的研究中得到進(jìn)一步驗(yàn)證。Ning等[22]檢查了尿液中的semaphorin 3A(腦信號(hào)蛋白3A)水平是否能預(yù)測(cè)接受PCI的患者AKI的發(fā)展。PCI后2小時(shí)和6小時(shí)尿液中的semaphorin 3A和NGAL水平均顯著升高。 ROC分析顯示，PCI后2小時(shí)，semaphorin 3A的臨界值為389.5 pg/mg，敏感性為94%和特異性為75%，PCI后2小時(shí)的94.4 ng/mg NGAL的臨界值，靈敏度為74%，特異性為82%。Logistic回歸分析顯示，PCI后2小時(shí)和6小時(shí)的semaphorin 3A水平是AKI的重要預(yù)測(cè)因子，尿semaphorin 3A可能是一種有前途的早期生物標(biāo)志物，用于預(yù)測(cè)接受PCI的患者的AKI。Shaker等[23]測(cè)試了心臟手術(shù)后AKI過(guò)程中人成纖維生長(zhǎng)因子23(FGF-23)水平是否早期升高。根據(jù)術(shù)后24小時(shí)內(nèi)是否發(fā)生術(shù)后AKI，將患者分為兩組(AKI組和非AKI組)，在手術(shù)前和手術(shù)后24小時(shí)測(cè)量血漿FGF-23水平。血漿FGF-23從基線時(shí)的平均26.8 ± 2.47 ng/mL顯著增加至術(shù)后24小時(shí)的341.7 ± 38.1 ng/mL。受試者工作特征曲線分析顯示，對(duì)于24小時(shí)血漿FGF-23濃度的百分比變化，診斷AKI的曲線下面積為0.9，靈敏度為100%，特異性為97.1%。在預(yù)測(cè)AKI之前或之后，與FGF-23相比，血漿FGF-23百分比變化更有效，是可以高準(zhǔn)確度預(yù)測(cè)心臟手術(shù)后AKI的新型早期生物標(biāo)志物。Zhang等[24]探討了尿微量白蛋白(mALB)水平對(duì)產(chǎn)后急性腎損傷的診斷價(jià)值。結(jié)果顯示， mALB/GFR、Cr、尿mALB和GFR是產(chǎn)后急性腎損傷的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。 mALB/GFR的ROC曲線下面積為0.759，而Cr的ROC曲線下面積為0.681， mALB的ROC曲線下面積為0.785，接近于mALB/GFR的ROC曲線下面積。尿mALB試驗(yàn)無(wú)創(chuàng)，對(duì)產(chǎn)后AKI具有較高的診斷價(jià)值。Zhang等[25]觀察了連續(xù)性腎臟替代治療后AKI患者自噬相關(guān)蛋白表達(dá)的變化及其對(duì)預(yù)后的影響。結(jié)果顯示， 連續(xù)性腎臟替代治療后患者的Scr水平顯著降低。與治療前相比，治療后患者單核細(xì)胞中LC3-II，Atg-5和Beclin-1的表達(dá)顯著降低。LC3-II和Beclin-1值與Scr顯著相關(guān)。結(jié)論：連續(xù)性腎臟替代治療后患者單核細(xì)胞中LC3-II、Atg-5和Beclin-1的表達(dá)可能發(fā)生顯著變化，因此有望成為AKI患者新的預(yù)后指標(biāo)。Nephrin是腎小球足細(xì)胞裂隙膜的關(guān)鍵組成部分，尿nephrin水平升高可能反映腎小球損傷。尿nephrin可能隨著腎小球成熟度的增加而降低，較高水平的尿nephrin可以獨(dú)立預(yù)測(cè)危重新生兒的AKI[26]。一種新近驗(yàn)證的生物標(biāo)志物基質(zhì)金屬蛋白酶-7(MMP-7)被報(bào)道為早期AKI預(yù)測(cè)的新指標(biāo)和腎功能的非侵入性替代生物標(biāo)志物。監(jiān)測(cè)尿MMP-7(uMMP-7)水平填補(bǔ)了AKI早期診斷的空白[27]。Klotho是一種多效性蛋白質(zhì)，主要在腎小管中表達(dá)。尿液Klotho可作為AKI的早期生物標(biāo)志物，并且可能是接受心臟手術(shù)的患者短期腎功能不良的結(jié)果[28]。

在過(guò)去的10年中，已經(jīng)有3300種新出版物和數(shù)百種新的生物標(biāo)記物被調(diào)查，但研究只關(guān)注AKI生物標(biāo)記物的性能， AKI生物標(biāo)志物尚未在臨床實(shí)踐中廣泛應(yīng)用，導(dǎo)致一些人質(zhì)疑AKI生物標(biāo)志物是否會(huì)達(dá)到其最初的診斷效果[19]。然而，生物標(biāo)志物是當(dāng)前和未來(lái)AKI研究和臨床管理的重要組成部分。理想情況下，新的生物標(biāo)志物應(yīng)該是特異性的，識(shí)別有風(fēng)險(xiǎn)的患者，提供早期診斷，對(duì)損傷的嚴(yán)重程度進(jìn)行分層，并預(yù)測(cè)預(yù)后。

6 總結(jié)

由于AKI的高發(fā)病率和不良結(jié)果，人們對(duì)開發(fā)用于預(yù)防和診治該疾病的新療法具有重要意義。研究人員一直在尋找新的生物標(biāo)志物，這些生物標(biāo)志物不僅可以評(píng)估腎功能的下降，而且還可以顯示腎臟的結(jié)構(gòu)性損傷，并且比血清肌酐測(cè)量值的增加更早。未來(lái)AKI生物標(biāo)志物的研究促使人們需要重新評(píng)估傳統(tǒng)評(píng)估和治療AKI的方法中長(zhǎng)期存在的知識(shí)差距，提高對(duì)AKI的理解和確定生物標(biāo)志物的全部?jī)r(jià)值將需要?jiǎng)?chuàng)造性地?cái)U(kuò)大調(diào)查的視角，包括解決病因?qū)W的基本問(wèn)題和目前的調(diào)查方法本身可能無(wú)法闡明的潛在機(jī)制。隨著蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)等技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的新型標(biāo)志物會(huì)被發(fā)現(xiàn)，早期診斷AKI有望取得重大進(jìn)展。