肝硬化患者中急性腎損傷的代謝組學(xué)研究

宦紅娣

急性腎損傷(AKI)是指由多種病因、多種危險(xiǎn)因素引起的腎功能快速下降的復(fù)雜臨床綜合征。肝硬化患者發(fā)生AKI的風(fēng)險(xiǎn)高，患者短期生存率低，醫(yī)療花費(fèi)高[1]。幾乎一半的患者在住院期間發(fā)生AKI，近20%的AKI在院內(nèi)發(fā)生[2]。大多數(shù)肝硬化患者的AKI與內(nèi)臟動(dòng)脈血管舒張、有效循環(huán)容量減少和腎臟灌注不足導(dǎo)致的潛在循環(huán)功能障礙有關(guān)。然而，諸多證據(jù)表明，全身炎癥、氧化應(yīng)激和線(xiàn)粒體功能障礙在器官功能衰竭(包括AKI)中也有重要作用[3]。AKI的早期識(shí)別和治療至關(guān)重要，因?yàn)檠寮◆?SCr)較高者生存率低，血管收縮劑和白蛋白治療肝腎綜合征(HRS)-AKI的反應(yīng)低[4]。血清肌酐受多種因素，如性別、年齡、肌肉質(zhì)量、藥物等影響，敏感性、特異性較差，不是AKI早期診斷的理想生物標(biāo)志物，尤其是肝硬化患者[5]。2015年國(guó)際腹水俱樂(lè)部(IAC)提出AKI新的診斷標(biāo)準(zhǔn)，定義血清肌酐(SCr)在48 h內(nèi)增加≥0.3 mg/dL(≥26.5 μmol/L)或SCr升高至≥基線(xiàn)(或已知7 d內(nèi))的1.5倍。因此，目前不需要特定的SCr閾值就可以及時(shí)識(shí)別和治療AKI。根據(jù)SCr的增加比例，AKI可分為3期，不同分期AKI的預(yù)后和表型不同，目前廣泛應(yīng)用于判斷AKI的預(yù)后和起始治療[6]。AKI的誘因和觸發(fā)因素包括肝腎功能紊亂、腹水、靜脈曲張出血和細(xì)菌感染等[7-8]，肝硬化急性失代償?shù)呐R床過(guò)程存在異質(zhì)性，目前除了臨床特征和誘發(fā)因素外，尚無(wú)AKI的特定預(yù)測(cè)因子。

代謝組學(xué)是組學(xué)領(lǐng)域的最新學(xué)科，是指采取非靶向測(cè)量、定量分析一個(gè)給定的細(xì)胞、組織、器官、生物體液中所有小分子代謝物的含量[10]。通過(guò)質(zhì)子技術(shù)核磁共振、磁共振波譜、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)、質(zhì)譜成像、高效液相色譜法結(jié)合電化學(xué)檢測(cè)、毛細(xì)管電泳等技術(shù)分離和鑒定代謝產(chǎn)物[11]，檢測(cè)代謝產(chǎn)物隨時(shí)間的改變，結(jié)合有效的模式識(shí)別方法進(jìn)行定性、定量和分類(lèi)，并將這些代謝信息與病理生理過(guò)程中的生物學(xué)事件關(guān)聯(lián)起來(lái)，從而了解機(jī)體生命活動(dòng)的代謝過(guò)程。相較于基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)，代謝組學(xué)具有代謝產(chǎn)物種類(lèi)少、預(yù)測(cè)發(fā)生的生物過(guò)程最準(zhǔn)確、樣本容易獲得的優(yōu)勢(shì)。

色氨酸代謝產(chǎn)物包括犬尿酸、鄰氨基苯甲酸鹽、喹啉、吡啶甲酸酯等，可由飲食中色氨酸產(chǎn)生，在肝臟[12]或腎臟轉(zhuǎn)換成犬尿酸[13]。嚙齒類(lèi)動(dòng)物腎衰模型中腎臟產(chǎn)生犬尿酸增加，導(dǎo)致線(xiàn)粒體功能障礙，引起神經(jīng)、血管和脂質(zhì)代謝紊亂[14,15]。Bajaj等[16]選取來(lái)自北美終末期肝病協(xié)會(huì)(NACSELD)11個(gè)中心的肝硬化患者，采用高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法分別檢測(cè)入院時(shí)血清(602例)和尿液(435例)中的代謝產(chǎn)物水平。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，留取血清的602例患者中218例發(fā)生AKI，其中179例(82%)≥AKI 2期，80例需透析治療。與未發(fā)生AKI患者相比，AKI者肝硬化程度更重，腹水和肝性腦病發(fā)生率更高，過(guò)去6個(gè)月內(nèi)住院次數(shù)較多，血清尿毒癥毒素(2,3-二羥基-5甲硫基-4-戊酸DMTPA、N2-N2二甲基鳥(niǎo)苷、尿苷/假尿苷等)、色氨酸/酪氨酸代謝物(犬尿酸、8-甲基犬尿酸、喹啉等)水平升高，提示肝硬化伴AKI患者存在色氨酸-犬尿氨酸途徑和轉(zhuǎn)硫途徑的活化，喹啉酸是犬尿氨酸途徑的下游產(chǎn)物，在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃臀Ｖ鼗颊咧幸炎C實(shí)與AKI的風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)[17]；后者提示發(fā)生氧化應(yīng)激時(shí)可以增加抗氧化劑谷胱甘肽和?；撬岷铣蓙?lái)應(yīng)對(duì)。這些代謝特征與慢加急性肝功能衰竭(ACLF)患者中觀察到的相類(lèi)似[18]，提示代謝紊亂發(fā)生在器官功能衰竭(如AKI)之前。AKI需透析患者的血清支鏈氨基酸水平較低，半胱氨酸、色氨酸、谷氨酸、DMTPA水平較高。留取尿液的435例患者中164例發(fā)生了AKI，其中139例(79%)≥AKI 2期)，61例需透析治療。與未發(fā)生AKI的患者相比，其ACLF發(fā)生率較高，住院時(shí)間更長(zhǎng)，死亡率更高。

在臨床變量中增加代謝物這一變量，如尿毒癥毒素、色氨酸/酪氨酸代謝物，提高了預(yù)測(cè)這些患者發(fā)生AKI和需要腎臟替代治療(RRT)的能力。血清代謝物預(yù)測(cè)AKI的AUC為0.91，而尿液代謝物為0.88，預(yù)測(cè)透析上血清代謝物的AUC為0.93，尿液為0.91。S-腺苷蛋硫氨酸是S-腺苷同型半胱氨酸(SAH)和胱硫醚的前體，其代謝產(chǎn)生甲硫腺苷(DMTPA前體)。血清胱硫醚與AKI的發(fā)生有關(guān)，與是否需要透析無(wú)關(guān)，而血和尿中SAH水平是AKI及透析的強(qiáng)有力預(yù)測(cè)因子。Claria等[19]也證實(shí)ACLF發(fā)生腎功能衰竭時(shí)，色氨酸代謝物濃度升高的患者死亡率更高。

該研究有兩個(gè)重要意義，首先，使用這些代謝物可以改善有AKI風(fēng)險(xiǎn)患者的分層，有助于區(qū)分哪些患者應(yīng)密切監(jiān)測(cè)肌酐和尿量，哪些患者可能需要重癥監(jiān)護(hù)病房或RRT，此外，這些患者可能成為未來(lái)旨在預(yù)防AKI的臨床試驗(yàn)的目標(biāo)人群。既往研究常因患者的異質(zhì)性而產(chǎn)生相互矛盾的結(jié)果。第二是對(duì)代謝物病理生理變化的理解。事實(shí)上，在"組學(xué)"研究中，代謝組學(xué)直接反映了細(xì)胞/組織的潛在生化活性，最能代表疾病的分子表型。這些代謝途徑可以作為研發(fā)預(yù)防和治療肝硬化患者AKI新藥物的靶點(diǎn)。代謝組學(xué)有助于鑒定AKI中可能存在的異常的代謝途徑、探索藥物治療的新靶點(diǎn)。在HRS-AKI中，僅35%～50%的患者對(duì)血管收縮劑和白蛋白有反應(yīng)[20]，這種組合治療可改善循環(huán)功能障礙，但對(duì)炎癥、氧化應(yīng)激和線(xiàn)粒體功能障礙無(wú)效。

該研究存在一定的局限性：(1)無(wú)法識(shí)別哪些代謝物與AKI表型相關(guān)，未來(lái)的研究應(yīng)明確不同的AKI表型是否具有不同的代謝物；(2)未與其他生物標(biāo)志物，如全身炎癥，氧化應(yīng)激和腎小管損傷等進(jìn)行比較；(3)研究結(jié)果需進(jìn)一步驗(yàn)證。不幸的是，代謝物的測(cè)試成本高昂、耗時(shí)，很難在臨床實(shí)踐中使用，應(yīng)簡(jiǎn)化血尿代謝產(chǎn)物評(píng)估工具以供日常使用。

未來(lái)應(yīng)致力于發(fā)掘有助于識(shí)別AKI易感性及對(duì)治療有反應(yīng)的生物標(biāo)志物，代謝組學(xué)可能有助于預(yù)測(cè)和診斷，從而為肝硬化和AKI患者提供更好的預(yù)防和(或)早期干預(yù)策略。因此，未來(lái)的研究應(yīng)著重于明確易患AKI患者的代謝變化機(jī)制?？傊?，該研究為肝硬化AKI患者的病理生理機(jī)制提供了新的見(jiàn)解，并提供了一種有前途的新策略，有助于識(shí)別有發(fā)生AKI風(fēng)險(xiǎn)的患者。