糖尿病腎臟疾病的早期診斷

張丹艷 丁凱月 仰智璇 孫林

糖尿病腎臟疾病(DKD)是由糖尿病引起的慢性腎臟病(CKD)。約20%～50%的糖尿病患者最終可發(fā)展為DKD[1],是世界范圍內(nèi)CKD和終末期腎臟病(ESRD)的主要原因[2]。我國約有1.74億糖尿病患者,患病率從2013年的10.9%上升至2018年的12.4%[3],約21.8%的糖尿病患者合并DKD[4]。此外,DKD患者發(fā)生心血管疾病和死亡的風險亦顯著增加[5]。早期發(fā)現(xiàn)并診斷DKD有助于患者盡早加強危險因素管理,延緩腎損傷進展[6]。然而DKD多起病隱匿,早期無明顯臨床癥狀,患者往往在出現(xiàn)水腫、泡沫尿等癥狀后才就診,此時多數(shù)患者已進入不可逆階段,治療手段有限且效果欠佳。目前臨床廣泛使用尿白蛋白肌酐比值(UACR)及估算腎小球濾過率(eGFR)作為DKD的診斷依據(jù),但其在DKD早期階段中的價值受到質(zhì)疑[7],很多患者在出現(xiàn)微量白蛋白尿及eGFR下降前就已出現(xiàn)腎損傷。近年來,多種新型生物標志物被認為能夠早期預警DKD發(fā)生。此外,影像及超聲技術(shù)的發(fā)展亦推動了早期DKD的無創(chuàng)診斷[8]。

一、DKD的早期診斷

臨床早期診斷DKD主要依靠UACR和eGFR兩項指標?；颊叽嬖?型糖尿病(T2DM)或1型糖尿病(T1DM)病史5年以上,出現(xiàn)持續(xù)性UACR升高或進行性eGFR下降即高度考慮DKD,伴有糖尿病視網(wǎng)膜病變是其重要的佐證。微量白蛋白尿(UACR為30～300 mg/g)是DKD最突出的特征,是臨床上DKD篩查的重要手段[9]。但多種病因的CKD患者均可呈現(xiàn)微量白蛋白尿特征,尿路感染、高血壓病等均會引起UACR短暫性升高,且尿液白蛋白排泄存在個體差異,故UACR對早期診斷DKD的特異性及敏感性較差,需反復測量,監(jiān)測其變化趨勢對早期診斷十分重要[1]。

eGFR是評價腎臟功能的重要指標,糖尿病患者連續(xù)3個月eGFR<60 ml·min-1·(1.73m2)-1標志DKD的可能發(fā)生[5]。但eGFR對DKD早期腎損傷不敏感,部分DKD患者在早期可處于正常范圍。多項研究結(jié)果均發(fā)現(xiàn)基線eGFR水平及下降速率與DKD進展相關(guān)[10-11],與UACR聯(lián)合可更有效預測DKD進展[12]。因此,臨床上應注意聯(lián)合檢測UACR與eGFR,以提高DKD早期診斷水平并監(jiān)測疾病進展。

病理診斷是DKD診斷的金指標,由于腎臟穿刺活檢(簡稱腎活檢)是有創(chuàng)操作,臨床上僅對診斷困難、病情復雜的患者行腎活檢以早期診斷。糖尿病并非CKD的唯一病因,糖尿病合并腎損傷也可能由非DKD引起,或由兩者聯(lián)合所致。對110例T2DM合并腎損傷患者行腎活檢發(fā)現(xiàn),66.6%為DKD,18.2%為非DKD,15.4%為混合性腎臟疾病[13]。對于這類人群,僅根據(jù)臨床特點及實驗室參數(shù)難以進行鑒別診斷,腎臟病理檢查結(jié)果可作為鑒別的有效手段。此外,與eGFR正?；颊呦啾?正常白蛋白尿DKD患者的腎臟病理病變可能更加嚴重,腎活檢對其早期診斷及治療亦十分重要[14]。

二、生物標志物

腎小球損傷在DKD發(fā)病機制中占據(jù)首要地位,腎小管病變常繼發(fā)于腎小球病變,是導致DKD從微量白蛋白尿進展為大量白蛋白尿的重要因素[15]。此外,尿液中白蛋白、高糖、糖化蛋白等外界刺激可導致腎小管上皮細胞分泌促炎因子,激活小管間質(zhì)的炎癥和纖維化過程,促進DKD腎損傷[15]。因此與DKD相關(guān)腎小球損傷標志物、腎小管損傷生物標志物及炎性細胞因子能在早期提示腎損傷,有助于DKD的早期診斷。

1.腎小球損傷標志物

(1)轉(zhuǎn)鐵蛋白(TF):TF是一種低分子量蛋白質(zhì),與微量白蛋白尿類似,轉(zhuǎn)鐵蛋白尿標志著腎小球和腎小管功能早期障礙。TF、IgG及銅藍蛋白等對腎臟早期血液動力學變化更敏感,對T2DM患者蛋白尿的發(fā)生具有重要預測價值[16]。一項納入75例T1DM兒童及青少年患者的研究發(fā)現(xiàn),正常蛋白尿糖尿病患者與健康對照組相比,尿TF升高,且與UACR呈正相關(guān),提示蛋白尿發(fā)生之前DKD已存在[17]。另一項病例對照研究再次證明T2DM患者尿TF水平高于健康對照組,且與頸動脈內(nèi)膜厚度呈正相關(guān),可作為內(nèi)皮功能障礙的標志,更早地預測心血管風險及CKD的發(fā)生[18]。

(2)觸珠蛋白(HP):HP又名結(jié)合珠蛋白,是一種主要由肝臟分泌進入血漿循環(huán)的糖蛋白,參與血紅蛋白清除、抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、血管生成等過程。尿HP水平升高往往標志早期腎功能下降[19]。一項橫斷面研究發(fā)現(xiàn),T2DM患者尿HP水平在有無蛋白尿患者之間存在顯著差異,可作為早期腎損傷的尿液標記物,研究者隨后對305例T2DM患者隨訪4.2年,證實結(jié)合珠蛋白肌酐比值(HP/Cr)與早期腎功能下降相關(guān),且敏感性高于UACR[20],提示其在早期診斷中的臨床價值,是預測腎臟疾病發(fā)生的重要指標[21]。

(3)足細胞標記蛋白(PCX):PCX是一種足細胞膜蛋白,位于足細胞頂端,高糖狀態(tài)下PCX從足細胞脫落進入尿液,是足細胞損傷的特異性標志[22-23]。與健康對照組相比,糖尿病及各類腎小球疾病患者尿PCX水平均升高,糖尿病患者正常蛋白尿期PCX已升高[24],且與白蛋白尿顯著相關(guān),可作為早期診斷DKD的生物標志物[25]。

(4)Nephrin:Nephrin是一種跨膜蛋白,是足細胞裂孔膜的重要組成部分,對維持腎小球濾過屏障完整性十分重要。研究發(fā)現(xiàn)高糖誘導的小鼠和人足細胞Nephrin表達下調(diào),內(nèi)吞作用增強,與足細胞損傷及蛋白尿相關(guān)[26-27]。一項橫斷面研究發(fā)現(xiàn)正常蛋白尿的T2DM患者尿Nephrin水平高于健康人,微量蛋白尿及大量蛋白尿患者尿Nephrin水平均顯著升高[28],表明Nephrin是更敏感、更早期的腎小球損傷標志物,可協(xié)助DKD早期診斷[29]。

2.腎小管損傷標志物

(1)腎損傷分子(KIM)-1:KIM-1是一種表達于近端腎小管上皮細胞的糖蛋白。腎小管損傷后,KIM-1可從腎小管管腔脫落進入血液及尿液,是腎小管早期損傷的特異性標志物[30]。在急性腎損傷時血KIM-1水平顯著上升,與腎臟炎癥、間質(zhì)纖維化、腎小球硬化相關(guān)[31]。一項橫斷面研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),尿KIM-1水平與UACR呈正相關(guān),與eGFR呈負相關(guān),隨著腎功能進一步惡化,尿KIM-1水平升高更明顯[32]。在T1DM和T2DM不同年齡階段人群中,KIM-1與DKD進展相關(guān)[33-34],因此KIM-1可作為DKD早期診斷及預后評估的重要指標。

(2)肝型脂肪酸結(jié)合蛋白(L-FABP):L-FABP屬于脂肪酸結(jié)合蛋白的一種,可在肝臟、腎臟、小腸表達,主要參與脂質(zhì)轉(zhuǎn)運[35]。腎小管損傷時,尿L-FABP水平的升高早于尿蛋白的升高,可警示早期DKD的發(fā)生[36]。一項前瞻性研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在正常白蛋白尿及微量白蛋白尿的糖尿病患者中,高水平尿L-FABP與eGFR下降和不良心血管事件的發(fā)生相關(guān)[37]。因此,L-FABP在DKD不同階段均具有重要的預測作用,并與DKD嚴重程度密切相關(guān)。

(3)中性粒細胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運載蛋白(NGAL):NGAL是一種脂質(zhì)運載蛋白,在多種細胞和組織類型中均有表達,在炎癥、感染、缺血、中毒、腫瘤等狀態(tài)下表達上調(diào),經(jīng)常被當作器官功能障礙及疾病的標志物[38]。NGAL可在腎小管上皮細胞中表達,腎小管損傷可引起尿NGAL水平升高,且常常早于微量白蛋白尿的出現(xiàn),預警早期DKD的發(fā)生[39]。一項納入209例T2DM患者的研究發(fā)現(xiàn)與正常蛋白尿組相比,微量白蛋白尿組患者尿NGAL及視黃醇結(jié)合蛋白水平顯著升高,且二者與eGFR下降相關(guān),可作為正常蛋白尿DKD的生物標記物[40]。

(4)表皮生長因子(EGF):EGF在遠端腎小管特異性表達,被認為是糖尿病腎損傷標志之一[41]。在一般人群中,尿EGF水平降低與eGFR快速下降和CKD事件風險增加相關(guān)[42]。與MCP-1聯(lián)合使用對DKD早期診斷更有意義。INDEED隊列中,與無腎臟受累糖尿病患者相比,DKD患者尿EGF/Cr比值顯著降低,MCP-1/Cr比值明顯升高,EGF/MCP-1比值與DKD的發(fā)生呈顯著負相關(guān)[43]。

3.炎性生物標志物

(1)腫瘤壞死因子(TNF)受體(TNFR)-1/2:TNFR-1/2是兩種具有相似細胞外結(jié)構(gòu)域的膜蛋白,通過與TNF-α結(jié)合調(diào)節(jié)炎癥反應,參與DKD的發(fā)生與發(fā)展[44]。TNFR-1/2能夠在糖尿病患者中早期識別DKD并預測不良腎臟結(jié)局。一項研究結(jié)果顯示,糖尿病患者血清TNFR水平與UACR呈正相關(guān),與eGFR呈負相關(guān),校正多種因素后,相關(guān)性仍顯著[45]。血液中高水平TNFR-1/2與T1DM和T2DM患者的eGFR下降程度及3期CKD和ESRD的發(fā)生率相關(guān)性較強[46-50]。

(2)單核細胞趨化因子(MCP)-1:MCP-1在腎小球及腎小管中均有表達,可通過招募炎性細胞促進炎性因子分泌,與腎臟組織損傷密切相關(guān)[51-52]。血液和尿液MCP-1水平升高與糖尿病患者微量白蛋白尿的發(fā)生相關(guān),可作為糖尿病患者早期腎損傷的提示因子[53]。此外,DKD組患者的尿MCP-1水平較健康對照組升高[54-55],大量白蛋白尿患者的尿MCP-1水平高于微量白蛋白尿患者[56],因此尿MCP-1水平升高可能與腎功能持續(xù)損傷相關(guān)。

(3)殼多糖酶3樣蛋白1(YKL-40):YKL-40是由中性粒、單核、巨噬細胞等多種細胞分泌的糖蛋白,可參與炎癥發(fā)生及細胞保護,通過抑制腎小管細胞凋亡、促進增殖修復在急性腎損傷中發(fā)揮重要作用[57]。越來越多研究發(fā)現(xiàn),YKL-40水平與糖尿病及CKD有關(guān)。一項Meta分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),伴有蛋白尿的糖尿病組患者血液YKL-40水平較健康對照組升高,且升高水平與蛋白尿嚴重程度呈正相關(guān)[58]。在患有糖尿病且eGFR<60 ml·min-1·(1.73m2)-1的患者中,血液YKL-40水平與eGFR下降速度及需要進行腎臟替代治療的腎衰竭風險相關(guān)[59]。YKL-40水平在疾病早期及晚期均有指導意義。

4.其他

(1)胱抑素(Cys)C:Cys C是一種穩(wěn)定的小分子蛋白質(zhì),不受腎小管分泌和重吸收影響,是反映腎小球濾過功能的可靠指標,在臨床上應用廣泛[60]。Cys C與早期DKD患者的預測及白蛋白尿的發(fā)展相關(guān)。一項基于我國人群的隊列研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),血漿Cys C水平高或升高速度快的糖尿病患者發(fā)生DKD的風險更高[61]。此外,微量白蛋白尿糖尿病患者的尿Cys C水平較無白蛋白尿的糖尿病患者增加,與UACR呈正相關(guān)[62],提示Cys C是早期診斷DKD的良好指標。

(2)成纖維細胞因子(FGF)-23、FGF-21:FGF-23是一種由成骨和破骨細胞產(chǎn)生的細胞因子,可通過調(diào)節(jié)近端腎小管磷的重吸收而調(diào)節(jié)血磷水平,在維持骨骼、細胞能量和神經(jīng)活動等方面具有重要作用[63]。血漿FGF-23水平與DKD患者血肌酐水平、ESRD發(fā)生率及全因死亡率相關(guān)[64-65]。研究發(fā)現(xiàn),在糖尿病患者中,基線血漿FGF-23水平與eGFR水平呈負相關(guān),與ESRD發(fā)生風險呈正相關(guān)[66]。

作為肝細胞分泌的重要細胞因子,FGF-21在調(diào)節(jié)糖脂代謝中發(fā)揮重要作用[67]。與FGF-23類似,FGF-21能夠在糖尿病及DKD早期階段預測腎臟病進展。研究發(fā)現(xiàn),T2DM患者中FGF-21水平升高與UACR增加、eGFR下降及不良腎臟事件風險呈正相關(guān)[68-69]。

(3)色素上皮衍生因子(PEDF):PEDF是一種糖蛋白,可在視網(wǎng)膜、腎臟等多種組織器官中表達,逐漸被證明與糖尿病微血管病變有關(guān)[70],可通過抗血管生成、抗炎、氧化應激、抗纖維化等起到腎臟保護作用[71]。T2DM患者中PEDF水平升高,與DKD的進展相關(guān),可能為代償所致,是早期DKD發(fā)生的敏感指標[72]。一項橫斷面研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),與健康對照組相比,DKD組患者尿PEDF水平明顯升高,且與微量白蛋白尿獨立相關(guān)[73]。

(4)鈣粘蛋白:鈣粘蛋白屬于跨膜蛋白家族的一員,主要參與細胞粘附及信號傳導[74]。N-鈣粘蛋白在近端小管表達,E-鈣粘蛋白主要存在于遠端小管和集合管[75],二者均可反應腎小管功能,也均被證明與DKD發(fā)生發(fā)展有關(guān)[76-77]。與單純糖尿病組及健康對照組相比,DKD組患者血N-鈣粘蛋白水平顯著升高,在微量白蛋白尿階段增加更明顯,證明其在DKD早期診斷中的潛在作用[76]。在一項隨訪6年的縱向研究中,與健康人相比,有腎病風險的糖尿病患者尿E-鈣粘蛋白水平增加2倍以上,在蛋白尿水平升高20個月前就可檢測其臨界升高,并與eGFR顯著相關(guān),對DKD早期發(fā)現(xiàn)及預后預測有重要作用[77]。

三、影像學診斷

過去數(shù)十年里,腎臟影像學飛速發(fā)展,除腎臟大小、形態(tài)和血流參數(shù)外,腎臟代謝、氧合、細微結(jié)構(gòu)均可通過影像學檢查得到精細評估。腎臟影像學檢查已成為評估腎臟生理學、病理生理學的有效工具,在DKD早期診斷中也起到舉足輕重的作用[8]。

1.血氧水平磁共振依賴成像(BOLD-MRI):BOLD-MRI是一項無創(chuàng)、安全的影像技術(shù),主要用于評估組織氧合情況。表現(xiàn)弛豫率(R2*值)是其反映氧合狀況的重要指標,數(shù)值越高,代表缺氧越嚴重[78]。BOLD-MRI對腎組織氧合較敏感,R2*值與腎臟缺氧程度呈正相關(guān)[79]。使用BOLD-MRI對糖尿病患者腎臟進行檢測發(fā)現(xiàn),與正常對照組相比,微量白蛋白尿患者的R2*值更高,說明DKD早期腎髓質(zhì)存在缺氧,可作為DKD的早期輔助診斷依據(jù)[80]。

2.腎臟超聲:腎臟超聲不僅可評估腎臟大小和形態(tài),也可監(jiān)測腎血管阻力、纖維化程度等,可診斷多種腎臟疾病并評估其嚴重程度及治療反應[81]。有研究發(fā)現(xiàn),與單純糖尿病患者相比,DKD患者腎血管阻力增加,高腎內(nèi)阻力指數(shù)可能與eGFR下降相關(guān)[82]。此外,與單純蛋白尿或同時合并eGFR下降的DKD患者相比,單純eGFR下降的DKD患者腎臟總體積和實質(zhì)體積更低,有助于早期發(fā)現(xiàn)DKD及鑒別不同表型[82]。

3.腎閃爍顯像:腎閃爍顯像也稱為放射性同位素腎顯像或核醫(yī)學腎掃描,是一種核化學成像方法,是目前臨床上公認的評估腎功能的方法,99mTc-DTPA腎閃爍成像可準確測量eGFR,定量反映腎臟灌注情況,可發(fā)現(xiàn)DKD早期腎臟改變[8]。99mTc-MAG3腎閃爍成像被發(fā)現(xiàn)與腎小管損傷有關(guān),在代謝性疾病中的應用正在進一步研究[8]。

四、總結(jié)

DKD起病隱匿,早期癥狀輕微或不明顯,但往往已存在腎臟結(jié)構(gòu)功能改變,出現(xiàn)癥狀時已進入晚期。盡早診斷和治療可有效延緩疾病進展,提高患者生活質(zhì)量。UACR與eGFR仍然是臨床最常用、最可靠的DKD篩查手段?；诓煌瑱C制的新型生物標記物被證實可更早提示DKD發(fā)生,并與DKD進展相關(guān),聯(lián)合使用也可增加診斷效能,為DKD早期診斷提供新思路。然而,上述生物標志物的研究多為小樣本、單中心的橫斷面研究,其實用性仍需大樣本的前瞻性隊列研究進一步驗證。影像學技術(shù)的發(fā)展使其在腎臟領(lǐng)域的應用愈加普遍,也可為DKD早期診斷提供幫助。總之,DKD的早期干預會帶來巨大的臨床獲益,越來越多的新型生物標記物及更加先進的影像學方法將為DKD早期診斷提供更多選擇。