急性腎損傷新型早期生物標志物的研究進展

王婷婷，陳麗梅，劉孝琴

(牡丹江醫(yī)學院，黑龍江 牡丹江 157011)

急性腎損傷是由各種原因引起的腎功能在短時間內(nèi)急劇下降而出現(xiàn)的一組臨床綜合征。常見病因包括腎前性、腎性、腎后性因素。腎前性因素多因有效循環(huán)血量減少致腎血流灌注不足所致；腎性因素多由腎血管疾病、腎間質(zhì)疾病、腎小球疾病、缺血和中毒致急性腎小管壞死等導致；腎后性因素則見于各種原因引起的尿路梗阻。2012年改善全球腎臟病預(yù)后組織(KDIGO)制定的AKI診斷標準[1]。AKI不僅可造成代謝廢物在體內(nèi)潴留、水電解質(zhì)及酸堿平衡紊亂，還可導致慢性腎臟病。對于AKI目前尚無有效的治療方式，嚴重者需要腎臟替代治療。AKI不但嚴重危害人類身體健康，也給患者及社會帶來了沉重的經(jīng)濟負擔，因此，早期診斷、早期治療對于改善AKI的預(yù)后具有重要意義。傳統(tǒng)實驗室檢查指標如Scr、尿量等在早期診斷AKI方面均具有局限性，如Scr易受年齡、性別、肌肉含量及蛋白質(zhì)攝入量等的影響，尿量易受生理反應(yīng)、病理因素及藥物(如利尿劑)等的影響,故KDIGO標準診斷AKI的敏感度和特異度并不高，大量患者因診斷延誤而錯過最佳治療時機，因此，越來越多的研究者著眼于新型生物標志物的研究，以期早期診斷、早期治療，本文就近年來發(fā)現(xiàn)的具有應(yīng)用前景的AKI新型早期診斷生物學標志物的研究進展進行綜述。

1 AKI相關(guān)新型標志物

1.1 蛋白類標志物

1.1.1 反映腎小管和集合管損傷的標志物 (1)腎損傷因子-1(Kidney injury molecule 1，KIM-1):KIM-1是一種Ⅰ型跨膜糖蛋白，在正常組織中幾乎不表達，而在腎損傷后的近端腎小管上皮細胞中高度表達。王海霞等[2]的研究發(fā)現(xiàn)，膿毒癥合并AKI的患者尿KIM-1水平在入ICU后6 h開始升高，12 h達到峰值，且之后均明顯高于同時刻膿毒癥非AKI組患者(P<0.05)，從而提出膿毒癥AKI患者尿KIM-1表達水平升高早于血肌酐，有望應(yīng)用于膿毒癥AKI的早期診斷。還有研究發(fā)現(xiàn)，KIM-1在AKI早期患者的尿液及腎組織中顯著升高，其中因缺血所致的AKI中表達水平最高[3]。綜上，KIM-1在AKI的早期診斷方面具有潛力，但炎癥性疾病、應(yīng)用某些腎毒性藥物如順鉑、環(huán)孢素、慶大霉素等對KIM-1水平有影響，應(yīng)用時應(yīng)注意鑒別。(2)中性粒細胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運載蛋白 (Neutrophil gelatinase associated lipids transport proteins,NGAL)：NGAL是一種蛋白質(zhì)，相對分子質(zhì)量為25KDa，為脂質(zhì)運載蛋白家族的一員，表達于白細胞、亨利氏袢和集合管，能自由通過腎小球濾過膜，大部分在腎近端小管被重吸收，生理狀態(tài)下，低表達于肺、肝、腎、小腸等，可參與鐵的運輸、抑制細菌生長和誘導上皮細胞生長。有研究發(fā)現(xiàn)尿NGAL在診斷AKI中具有較高的敏感性和特異性(分別為90%和99%)[4]。還有研究表明NGAL在臨床上不僅可用于AKI的診斷，還可判斷預(yù)后[5]。綜上，檢測尿NGAL可能對AKI的早期診斷有幫助。但膿毒癥、慢性腎臟病、泌尿系感染等會對NGAL水平有影響，故其應(yīng)用于臨床還有一定局限。(3)血清胱抑素C(cystatinC，CysC)：CysC是一種半胱氨酸蛋白酶抑制劑，是一種非糖基化堿性蛋白，相對分子質(zhì)量為13KDa，可表達于所有的有核細胞，能自由通過腎小球濾過膜，在腎近端小管被完全重吸收后降解，當腎小管損傷時，CysC的重吸收受影響，尿中水平將會升高。薈萃分析顯示[6]，CysC在腎小球濾過率(Glomerular filtration rate，GFR)輕度下降時[60～89 mL/ (min·1.73 m2)]即可出現(xiàn)改變，故被認為是反映早期GFR變化的可靠的內(nèi)源性標志物。目前檢測CysC輔助診斷AKI已應(yīng)用于臨床，但應(yīng)用時需注意CysC水平易受甲狀腺功能、外源性糖皮質(zhì)激素、炎癥等的影響，應(yīng)注意鑒別。(4)肝臟脂肪酸結(jié)合蛋白(Liver-Fatty Acid Binding Protein，L-FABP)：L-FABP是由肝臟合成的一種脂肪酸結(jié)合蛋白，相對分子質(zhì)量為14KDa，主要儲存于肝臟和腎近端小管，當腎近端小管受損傷時高表達。有研究發(fā)現(xiàn)L-FABP對腎臟缺血致AKI的過程有保護作用，在腎缺血缺氧時，L-FABP能結(jié)合腎組織中脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物及不飽和脂肪酸 (如丙二醛和4-羥基非烯醛)從而減少細胞的過氧化反應(yīng)，進而減輕腎損傷[7]。唐榮等[8]研究發(fā)現(xiàn)心臟術(shù)后發(fā)生AKI的患者尿液中的L-FABP在術(shù)后2 h即開始升高，變化明顯早于SCr，單獨預(yù)測AKI發(fā)生的曲線下面積(Area Under Curve，AUC)分別是0.921和0.896，聯(lián)合尿液中NGAL診斷時準確性會進一步提高，因此，L-FABP有望作為AKI的保護性標志物應(yīng)用于臨床。(5)組織金屬蛋白酶抑制劑-2(Tissue inhibitor of metalloproteinases-2，TIMP-2)、胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白-7(Insulin-likegrowth factor binding protein-7，IGFBP-7)：TIMP-2屬于金屬蛋白酶內(nèi)源性抑制劑，是一種分子量為21kDa的蛋白，IGFBP-7是胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白超家族的一員，是一種分子量為29kDa的分泌蛋白，二者均是細胞周期G1期阻滯生物標志物，參與細胞周期停滯過程。腎損傷時腎小管細胞表達TIMP-2、IGFBP-7增多，可阻止細胞進入細胞周期從而減少DNA損傷。楊倩[9]等的研究發(fā)現(xiàn)尿TIMP-2與IGFBP-7聯(lián)合檢測診斷AKI的AUC在12 h時為1.00達到峰值，特異度和敏感度分別為91.5%和98%，截斷值為2.09，因此認為尿TIMP-2和IGFBP-7聯(lián)合檢測可早期預(yù)測AKI的發(fā)生。(6)N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶 (NAG)：N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(NAG)屬于一種酸性水解酶，是溶酶體的一種，相對分子質(zhì)量較大，為140KDa，不能穿過腎小球濾過屏障，且在血漿中的半衰期僅為5 min，故尿中NAG的主要來源為腎小管上皮細胞釋放溶酶體，因此認為其可作為反映腎小管損傷的指標。多種因素如藥物不良反應(yīng)、心臟手術(shù)、腎移植引起的急性腎臟疾病中，尿NAG水平會升高，而在一些其他疾病，如糖尿病腎病、甲亢和風濕性疾病中，尿NAG水平亦可升高[10]，因此，要更好應(yīng)用于AKI的早期診斷，需進一步提高其診斷特異度。

1.1.2 反應(yīng)腎小球損傷的標志物 (1)β2微球蛋白和尿白蛋白：正常狀態(tài)下，血漿中分子量很小的物質(zhì)才能從腎小球毛細血管網(wǎng)濾出，當腎小球損傷時，尿中可出現(xiàn)蛋白質(zhì)，包括尿白蛋白和β2微球蛋白等。一項研究發(fā)現(xiàn)尿β2微球蛋白和尿總蛋白在診斷腎損傷的AUC分別是0.89和0.86，明顯高于Scr(0.53)和尿素氮(0.80)[11]。但臨床工作中，精神緊張、發(fā)熱、運動等均可導致患者出現(xiàn)尿蛋白，因此二者應(yīng)用于輔助診斷AKI特異度不高，尚需進一步研究。(2)N端腦鈉肽前體(NT-proBNP)：NT-proBNP是心房鈉尿肽類激素之一，包含76個氨基酸，無生物活性。NT-proBNP的半衰期長，體外穩(wěn)定性較好，具有良好的重復性，并且完全由腎臟排泄清除[12]。正常情況下，循環(huán)中可檢測到心房分泌的低水平NT-proBNP，當心室細胞受到牽拉或容量負荷增加等刺激后，NT-proBNP水平會升高，目前其在臨床上主要用于心力衰竭的早期診斷及判斷心力衰竭嚴重程度。腎小球濾過是NT-proBNP從體內(nèi)排泄的唯一途徑，腎功能損傷后，NT-proBNP水平將會因排泄受影響而升高，故NT-proBNP可作為一種反映腎小球濾過功能損傷的內(nèi)源性標志物。但其應(yīng)用于臨床診斷AKI時，我們需注意鑒別其值升高是心源性還是腎源性，或是兩者共同作用導致。

1.2 核酸類標志物(1)微小核糖核酸(microRNA，miRNA)：miRNA屬于RNA分子，由19～23個核苷酸組成，目前的研究認為miRNA不僅參與腎臟的正常發(fā)育，還可通過細胞凋亡、炎性反應(yīng)等途徑在AKI的發(fā)生發(fā)展過程中起調(diào)控作用。朱先華[13]在一項研究中發(fā)現(xiàn)血清 miRNA-10a水平與膿毒癥誘發(fā)的AKI有相關(guān)性(P=0.016)，OR值為3.157，認為血清miRNA-10a在一定程度上能預(yù)測膿毒癥導致的AKI。還有研究通過建立對比劑相關(guān)AKI(CI-AKI)大鼠模型，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用對比劑4～6 h后，CI-AKI組大鼠血漿中miR-30a、miR-30e及miR-188表達增加，為進一步驗證實驗結(jié)果，該研究繼續(xù)測定了71名造影劑術(shù)后患者的血漿miRNA，結(jié)果與對照組相比，CI-AKI組上述3種miRNA表達亦增加，因此提出此3種miRNA可能對早期診斷CI-AKI有幫助[14]。綜上，miRNA的不同亞型可能提示不同病因所致的AKI，故miRNA不僅對早期診斷AKI有意義，在判斷病因方面可能也存在重要意義。(2)人類線粒體DNA (mitochondrial DNA，mt DNA)：人類mt DNA是一條有16569個堿基對的雙鏈閉環(huán)分子，能編碼13種蛋白質(zhì)、22種tRNA和2種rRNA。Ryan等[15]的研究將大鼠不同程度的缺血處理24 h后再灌注，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大鼠缺血再灌注10～15 min后UmtDNA增加，且其水平的升高與缺血時間呈正相關(guān)。故UmtDNA可能作為早期診斷AKI的一種新型生物標志物，且可能在AKI線粒體靶向治療中有重要意義。

1.3 其他新型生物標志物(1)白介素-18(IL-18)：IL-18是一種炎性細胞因子，相對分子質(zhì)量為24KDa，腎損傷時會由近端小管分泌，隨尿液排出，是一類輔助性T細胞的細胞因子，可介導諸多炎癥反應(yīng)，對固有免疫和適應(yīng)性免疫有調(diào)控作用。徐偉偉等[16]的研究發(fā)現(xiàn)，膿毒癥合并AKI的患者中血清IL-18水平高于非AKI組及對照組，且升高程度與AKI分期呈正相關(guān)，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，因此認為檢測血清IL-18可能為AKI患者的早期診斷及判斷預(yù)后提供幫助。梁亞林等[17]的研究發(fā)現(xiàn)，心臟術(shù)后發(fā)生AKI的患者中，尿IL-18水平在術(shù)后6 h即開始升高(P<0.05)，且與Scr呈正相關(guān)(r=0.824,P<0.01)，因此認為尿IL-18水平對早期診斷AKI及判斷預(yù)后有重要意義。.目前的研究發(fā)現(xiàn)IL-18不但可在腎損傷后的近端小管中產(chǎn)生，還能由肺損傷和心肌缺血產(chǎn)生，因此要應(yīng)用于臨床尚需進一步研究。(2)Na+/H+交換體同種型3(Na+/H+exchanger isoform3，NHE3)：NHE3是一種鈉離子轉(zhuǎn)運體，主要分布于近端小管和髓袢升支粗段，主要功能是對濾過的鈉離子進行重吸收。張文欣等[18]通過前瞻性研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)生AKI的患者中尿NHE3水平顯著升高，且較血Scr升高提前24 h，因此認為尿NHE3可比血Scr更早反應(yīng)腎損傷。還有研究證明尿NHE3在腎前性氮質(zhì)血癥及急性腎小管壞死患者中均有升高，而在部分腎實質(zhì)性AKI中沒有升高，因此認為尿NHE3可輔助判斷腎損傷原因[19]。目前臨床檢測尿NHE3水平還存在阻礙，多種因素如多巴胺、甲狀腺激素等會影響檢測的準確性，需要進一步研究。(3)氨基酸標志物：朱桑[20]提出：在腎損傷24 h內(nèi)，血漿對稱二甲基精氨酸、犬尿氨酸、馬尿酸和氧脯氨酸水平對AKI均有輔助診斷作用，上述四種氨基酸標志物于腎損傷1 h后開始明顯升高，其中犬尿氨酸和馬尿酸變化更明顯，對AKI的診斷作用更佳。其他能早期診斷AKI的標志物還有鈣衛(wèi)蛋白、視黃醇結(jié)合蛋白、胎球蛋白A、叢生蛋白、胎動蛋白、基質(zhì)金屬蛋白9、神經(jīng)軸突導向因子、神經(jīng)生長因子-1、谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶、尿酶、腎胺酶、單核細胞趨化因子肽-1、血清抗菌素、骨橋蛋白、腸三葉因子和丙酮酸激酶M2等，在某種條件下均不同程度的有早期輔助診斷AKI的作用，但由于具體機制尚不明確或檢測手段受限等，要應(yīng)用于臨床尚需進一步研究。

2 總結(jié)

AKI因其高發(fā)病率及不良預(yù)后逐漸受到大家的關(guān)注，隨著醫(yī)療水平的提高，研究者們期望能找到一種更佳的標志物以早期診斷AKI。目前研究的AKI早期標志物中NAG、CysC已應(yīng)用于臨床，其他標志物因可能受多種因素影響，或尚無明確的參考值而暫時無法在臨床上應(yīng)用，仍需進一步研究。理想的AKI標志物應(yīng)具有特異性強、敏感度高、無創(chuàng)、價廉的特點，還應(yīng)易于獲得、便于檢測，最好還能反映AKI的損傷部位及判斷預(yù)后，以幫助我們早期診斷甚至預(yù)測AKI的發(fā)生，從而早預(yù)防、早診斷、早治療，進而改善預(yù)后。