急性腎損傷后慢性腎小管間質(zhì)受損的生物學(xué)標志物的研究進展*

劉紅賽 楊燕青 張 強 李興武

蚌埠醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)檢驗科，安徽省蚌埠市 233000

急性腎損傷(Acute kidney injury,AKI)是腎小球濾過率降低和尿量減少的綜合征。過去AKI被認為是短期并發(fā)癥，不存在長期后遺癥?，F(xiàn)有研究表明，AKI使慢性腎臟病(Chronic kidney disease，CKD)的風(fēng)險增加了近8倍，已成為加重CKD進展的主要危險因素之一，且與CKD的嚴重程度顯著相關(guān)[1]。AKI不完全恢復(fù)可導(dǎo)致進展性CKD，這是由于不完全的腎小管修復(fù)與持續(xù)的腎小管間質(zhì)損傷、成纖維細胞增殖和細胞外基質(zhì)過度沉積有關(guān)，腎小管間質(zhì)的受損在進展過程中起重要作用。CKD的發(fā)展和預(yù)后更是與腎小管間質(zhì)的病變程度密切相關(guān)，常進展至腎間質(zhì)纖維化，并最終導(dǎo)致終末期腎病(ESRD)[2]。腎臟間質(zhì)纖維化是一個極其復(fù)雜的動態(tài)過程，其病理機制尚未被完全闡明。近期研究發(fā)現(xiàn)，腎小管上皮細胞損傷導(dǎo)致腎臟間質(zhì)纖維化，最重要的原因是腎小管上皮細胞損傷后，可以合成和分泌多種生物活性因子，導(dǎo)致間質(zhì)性炎癥和纖維化，但不同纖維化途徑導(dǎo)致的腎間質(zhì)損害仍待進一步研究[3]?，F(xiàn)在臨床上主要以血清肌酐和尿量AKI進行診斷分期[4]，這種診斷依據(jù)局限性明顯，主要因為其無法明確腎臟損傷的具體部位，從而不能進一步指導(dǎo)臨床治療，因此早期成功檢測到AKI腎小管間質(zhì)受損的生物標志物，對于減少腎臟損害、改善長期預(yù)后和預(yù)防進展為CKD具有重要意義。該文主要對AKI后慢性腎小管間質(zhì)受損的生物標志物的研究進展予以綜述。

1 生物標志物

1.1 中性粒細胞明膠酶相關(guān)性載脂蛋白(Neutrophil gelatinase-associated lipocalin, NGAL) NGAL是一種最初被鑒定為與中性粒細胞明膠酶共價結(jié)合的25kD小分子糖蛋白，NGAL在一些組織器官中低表達，但在包括腎臟在內(nèi)的受損上皮細胞中可顯著誘導(dǎo)表達。術(shù)后AKI的早期檢測中NGAL表現(xiàn)優(yōu)異，被認為是“腎臟的肌鈣蛋白”，腎損傷后尿NGAL主要通過腎小管的髓袢粗升支和集合管表達，也可通過上皮細胞表達[5-7]。Sinna等對86例腎臟患者的血清肌酐、尿NGAL分別進行檢測，并與健康對照組進行AKI和CKD分類，結(jié)果表明，與CKD組相比，AKI組在48h內(nèi)血清肌酐水平升高2倍，但CKD組沒有升高，AKI組血清NGAL水平顯著降低7.1倍，而CKD組從入院至出院時無明顯變化，同時ROC曲線顯示NGAL較血清肌酐有較高的預(yù)測價值(P<0.009)。此項研究顯示NGAL的敏感性和特異性可以為AKI和CKD的鑒別提供有力的工具[8]。另外有研究表明NGAL可能通過與基質(zhì)金屬蛋白酶-9(MMP-9)結(jié)合成異源二聚體，調(diào)節(jié)其活性，參與腎臟間質(zhì)纖維化，但NGAL 在其中發(fā)揮的具體作用還需進一步探究，同時Bolignano等人指出，NGAL可以預(yù)測CKD的進展，獨立于其他潛在的危險因素[9]。

1.2 半胱氨酸蛋白酶抑制劑C(Cysteine proteinase inhibitors C,Cys C) Cys C由所有有核細胞合成的分子量約13kD的蛋白質(zhì)，以相對恒定的速率合成并釋放到血液中，被腎小球自由濾過，完全被腎小管吸收，但腎小管不分泌Cys C。它的半衰期是肌酐的1/3，因此更容易受到腎功能急性變化的影響，在AKI的早期診斷上Cys C檢測AKI的時間比肌酐早24～48h。近年來，Cys C已被證實是AKI潛在的新的早期檢測標志物和獨立的死亡率預(yù)測因子[10]。已有一項前瞻性研究比較了血清Cys C和NGAL對心臟手術(shù)后AKI的預(yù)測能力。129例患者中，41例在1～3d內(nèi)發(fā)生AKI。術(shù)后發(fā)生AKI者2h后血清NGAL開始升高，Cys C在12h后升高，表明了NGAL和Cys C在術(shù)后12h時都是AKI的獨立預(yù)測因子，但NGAL在較早的時間點的表現(xiàn)優(yōu)于Cys C。另一方面，Cys C已常規(guī)用于臨床生化檢測中，但很少有研究將其用于診斷并評估其對于AKI患者的預(yù)后價值[11]。

1.3 N-乙酰-β-D-基葡萄糖苷酶(N-acetyl-β-D-glocosaminidase，NAG) NAG是一種分子量約140kD的溶酶體水解酶，主要分布在腎小管上皮細胞溶酶體內(nèi)，少量存在于線粒體中。因為NAG分子量較大，腎小球濾過受到阻礙，所以尿NAG可作為腎小管細胞損傷情況下溶酶體活性的相對特異性指標。在成人心臟手術(shù)后急性腎損傷的評估性研究發(fā)現(xiàn)，分別在行心臟手術(shù)患者術(shù)前0h，術(shù)后4h、12h檢測尿NAG，結(jié)果術(shù)后發(fā)生AKI患者尿NAG明顯升高。陳江等檢測90例接受經(jīng)皮腎鏡碎石術(shù)治療的腎結(jié)石患者，結(jié)果90例患者術(shù)后尿NAG水平有不同程度的升高，其中有11例發(fā)生AKI，在術(shù)后24h內(nèi)，術(shù)后發(fā)生AKI患者NAG水平顯著高于非AKI患者組。ROC曲線評估術(shù)后24h尿NAG的升高對預(yù)測AKI的價值，其敏感性和特異性分別為81.8%和91.9%[12]。因此尿NAG水平升高可用于AKI的早期監(jiān)測。

1.4 腎損傷分子1(KIM-1) KIM-1是一種334個氨基酸殘基組成的Ⅰ型跨膜糖蛋白，大量表達于多種原因所致的急性腎損傷后再生的腎近曲小管頂膜，目前已被認為是檢測腎小管上皮細胞損傷程度的潛在的生物學(xué)標志物。已有研究表明KIM-1的表達與腎臟間質(zhì)損傷程度有關(guān)。Khreba等[13]檢測心臟直視手術(shù)術(shù)后發(fā)生AKI的患者尿液中KIM-1的水平發(fā)現(xiàn)，患者術(shù)后3h尿KIM-1明顯升高(P<0.09),同時術(shù)后AKI組和非AKI組患者血清肌酐水平無明顯差異。與血清肌酐相比，KIM-1是較好的預(yù)測糖尿病急性腎損傷的指標。在小鼠CKD模型中，KIM-1輕度過表達可減少腎纖維化和終末期腎病的發(fā)生，然而血液中KIM-1明顯升高表明了腎小管的持續(xù)損傷，說明了持續(xù)的KIM-1升高可以預(yù)測CKD的進展。另外，雖然其他系統(tǒng)疾病很少影響KIM-1的表達，但KIM-1也受某些腎毒性藥物如順鉑、環(huán)孢素、慶大霉素等誘導(dǎo)而表達。

1.5 肝性脂肪酸結(jié)合蛋白(Liver-type fatty acid binding protein,L-FABP) L-FABP是一種分子量約為14kD的脂肪酸結(jié)合蛋白，一般被認為是一種腎臟保護蛋白。它與腎臟中的游離脂肪酸結(jié)合并促進脂肪酸的代謝，具有抗氧化特性。已有文獻報道尿L-FABP水平升高與AKI嚴重程度之間存在相關(guān)性[14]。在發(fā)生AKI時，因為腎小管細胞內(nèi)游離脂肪酸水平升高，造成脂質(zhì)過氧化物和活性氧簇增多，導(dǎo)致細胞容易發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng)，進一步加重腎小管間質(zhì)損害。有研究顯示，發(fā)生AKI后尿L-FABP水平幾乎立即升高，并在6h內(nèi)達到峰值，這與腎缺血時間密切相關(guān)[15]。在沒有明顯腎臟損害的前提下，如患有高血壓和糖尿病這些基礎(chǔ)疾病的患者，因可能存在加重腎臟疾病的風(fēng)險，其L-FABP水平也會升高，進一步提高了其識別腎損害患者的能力。

1.6 白介素18(Interleukin-18, IL-18) IL-18是一種由活化的單核—巨噬細胞分泌的分子量約18.3kD的促炎癥因子。已有研究顯示，IL-18參與腎間質(zhì)纖維化的各個不同環(huán)節(jié)，尤其已知IL-18是目前發(fā)現(xiàn)最強烈的IFN-γ的誘生因子，可促進多種炎癥細胞分泌單核細胞炎癥蛋白Ⅰ(MIP1)、單核細胞趨化蛋白(MCP)等趨化因子介導(dǎo)炎癥反應(yīng)，有力地證明其參與腎間質(zhì)纖維化的過程中，但其在腎間質(zhì)纖維化過程中的具體作用有待進一步探究[16]。有報道稱IL-18具有促纖維化作用，單側(cè)尿路梗阻模型和醛固酮/鹽模型中IL-18水平也被證明與腎間質(zhì)纖維化的嚴重程度直接相關(guān)[17]。另外Washburn等人[18]對需要機械通氣的危重兒童進行了IL-18的研究，他們在橫斷面分析中發(fā)現(xiàn)，發(fā)生AKI病情惡化的患者尿IL-18峰值水平更高。但在前瞻性分析中IL-18沒有顯示出預(yù)測AKI后續(xù)進展的能力(ROC-AUC 0.54)，可能因為IL-18作為一種在膿毒癥中發(fā)揮重要作用的促炎癥因子，膿毒癥患者尿IL-18水平明顯高于非膿毒癥患者，限制了其在早期識別AKI的診斷能力。

1.7 血管緊張素原(Angiotensinogen, AGT) 腎內(nèi)腎素—血管緊張素系統(tǒng)(Renin-angiotensin System, RAS)的激活在CKD的發(fā)展中起著關(guān)鍵作用，RAS驅(qū)動腎臟纖維化的主要活性物質(zhì)是血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)。近年來研究發(fā)現(xiàn)，腎臟局部存在獨立的RAS，其與血液循環(huán)的RAS無明顯相關(guān)性。大量證據(jù)表明，AngⅡ在腎臟組織中主要是由血液AGT生成并傳遞至腎臟，所以腎臟局部環(huán)境中AngⅡ的活性可由尿AGT直接反映。并且靶器官局部的AngⅡ?qū)е掳衅鞴贀p傷可能是通過誘導(dǎo)非感染性炎癥反應(yīng)發(fā)揮作用[19]。因此，RAS的激活，尤其是腎內(nèi)的激活，可導(dǎo)致AKI的進展，使其由AKI向CKD方向轉(zhuǎn)化。Yang等人已經(jīng)證明尿AGT能夠預(yù)測AKI。另外據(jù)研究顯示AKI患者病情的進一步加重若伴隨尿AGT的升高，死亡率會更高[20]。所以尿AGT可以有效鑒別早期腎小管間質(zhì)有無炎癥細胞浸潤，并對AKI患者的預(yù)后評估起重要作用。

綜上所述，NGAL、Cys C、NAG、KIM-1、L-FABP、IL-18、AGT單個檢測或聯(lián)合檢測能夠反映AKI后慢性腎小管間質(zhì)的受損，這些生物標志物可能在以后的臨床實踐中，指導(dǎo)臨床醫(yī)生及早發(fā)現(xiàn)腎小管間質(zhì)損害及其嚴重程度，使AKI患者得以接受快速有效的治療，同時為AKI的發(fā)展和預(yù)后提供更準確的預(yù)測。不同的生物標志物表達定位有望互補檢測腎小管間質(zhì)的損傷，但哪幾種生物標志物之間的組合檢測能更好地反映腎間質(zhì)損傷尚未明確。一個理想反映AKI后慢性腎小管間質(zhì)受損的生物學(xué)標志物應(yīng)該不僅能夠明確損傷的部位、對患者的預(yù)后有良好的評估，而且能夠啟動和監(jiān)測治療過程[21]。在臨床實踐中廣泛應(yīng)用反映腎間質(zhì)損傷標志物已迫在眉睫，在當今崇尚精準醫(yī)療的時代，需要未來進一步的臨床研究來解決這些問題。