肝移植術后急性腎損傷與診斷新指標

羅文輝，鄭 虹

(天津醫科大學研究生院，天津300070)

急性腎損傷(acute kidney injury，AKI)是肝移植術后常見并發癥之一，是多因素作用的結果。其傳統定義為:腎功能在數小時之內迅速下降并伴有水、電解質、酸堿紊亂。肝移植術后早期AKI的發生率在48%～98%，其中8%～17%嚴重腎功能障礙患者需行腎臟替代治療［1］。可見肝移植術后AKI發病率高且影響患者愈后療效，而目前用于診斷AKI的指標血肌酐易受多種因素影響，并不是理想的診斷指標，因此尋找能準確、及時地反映腎功能變化的新的指標顯得尤為重要。近來有研究表明，腎損傷分子1、胱抑素C等新指標對AKI早期診斷具有較好的準確性。

1 肝移植術后腎臟損傷的原因

1．1 術前原因 ①患者存在肝腎綜合征。②乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒大量復制，在體內形成免疫復合物沉積于腎小球基底膜，造成病毒性腎炎。③高膽紅素血癥造成腎小管上皮的變性和壞死。④其他因素，包括糖尿病腎病、高血壓腎病等。

1．2 術中原因 ①血流動力學改變:肝移植手術中無肝期阻斷下腔靜脈，腎臟處于低灌注缺氧狀態，同時因交感神經興奮導致腎動脈收縮進一步加重腎臟損傷。針對這一危險因素，Grande等［2］采用靜脈轉流術來減緩無肝期時血流動力學的巨大變化，但Pham等［3］認為這樣并不能降低術后AKI的發生率。②大量輸血:Pascual等［4］對117例肝移植患者進行了回顧性分析，結果表明術中大量輸血者，術后腎損傷的發生率升高。③其他危險因素:包括術中頑固性低血壓，抗凝藥或升壓藥使用不當等。

1．3 術后原因 較為肯定的觀點是術后免疫抑制劑(如FK506、環孢素)的使用將增加AKI的發生率;其他原因包括早期原發性肝臟無功能、循環容量不足、血管活性藥物使用不當，術后敗血癥、乙型病毒性肝炎或丙型病毒性肝炎復發等。

2 現用于評價肝移植術后腎損傷的標準及指標

2005年AKI合作研討小組在RIFLE標準的基礎上進行修改并制訂了AKI合作組標準:腎功能急劇下降，48 h內血肌酐(serum creatinine，SCr)升高到損傷前的 1．5 倍或增加 26．4 μmol/L，和(或)尿量＜0．5 mL/(kg·h)持續 6 h 以上［5］。AKI的診斷是以SCr作為指標，但SCr水平與腎小球濾過率(glomerular filtration rate，GFR)有關，即當GFR降至正常值20%以下時，SCr水平才開始上升，而此時腎臟已發生了器質性損傷，因此SCr作為診斷指標具有一定滯后性。此外，SCr還易受到血中膽紅素、藥物、疾病等多種因素影響［6］。所以，SCr并不是AKI早期診斷的理想指標。

判定肝移植術后AKI理想的標志物應具備以下特點:①獲取標本容易，測量方法簡單、快速。②準確、可靠并能標準化地用于臨床評價。③診斷AKI有較高敏感性及特異性，以便對 AKI進行分類。④能監測或預測AKI的嚴重程度及進展。隨著蛋白分子領域的飛速發展，許多新的蛋白被發現，而以下幾種蛋白對腎損傷具有較高的診斷價值。

3 新的腎損傷評價指標

3．1 腎損傷分子1 腎損傷分子1(kidney injury molecule-1 KIM-1)首先被 Ichimura 等［7］在大鼠缺血損傷的腎臟中發現，其屬于T細胞免疫球蛋白家族。KIM-1的相對分子質量約104×103，屬于Ⅰ型跨膜糖蛋白結構，細胞外域包括一個類似免疫球蛋白的結構域及一個黏蛋白域。它存在于腎近曲小管上皮細胞，正常情況下腎組織以外較少表達，尿中含量也很少，當腎缺血或腎毒素損傷腎小管時，在金屬基質蛋白酶作用下，使細胞外域成為可溶性片段(相對分子質量約90×103)釋放到腎小管內，并隨尿排出尿中水平即會增加［8］。

Vaidya等［9］將 KIM-1 與其他指標(SCr、尿素氮)對比，結果表明KIM-1在損傷發生后3 h即開始上升，并可持續較長時間。此外，Liangos等［10］報道尿KIM-1水平隨多器官衰竭評分升高而增加。Liang等［11］對心肺轉流術后腎損傷患者的研究也證實尿KIM-1水平與AKI發生呈正相關，這表明尿KIM-1不但能作為早期診斷AKI的指標，還可預測患者病情的進展。

Endre等［8］對大鼠腎缺血損傷研究認為，KIM-1主要表達于腎近曲小管 S3段，而 Kramer等［12］對人的研究中發現，KIM-1在腎近曲小管3個節段均表達。在腎臟缺血/再灌注損傷大鼠模型中顯示［13］，近曲小管對缺血極為敏感，該區域細胞在損傷后會發生活躍的去分化和增殖過程，在損傷早期近端腎小管上皮即大量表達KIM-1。Ichimura等［14］對3種不同腎毒性物質(S-1，1，2，2-四氯乙烯-L 半胱氨酸、葉酸、順鉑)誘導的動物腎損傷模型研究表明，雖然這3種物質引起腎損傷機制不同，但是在3組動物模型中均可在腎損傷早期測到尿KIM-1，在順鉑誘導的腎損傷中，尿KIM-1在給藥1～2 d后即在尿中測出，并且在近曲小管S3段細胞上廣泛表達。從上述研究中推測尿KIM-1可定位腎損傷的部位。

近來有研究認為，KIM-1在腎損傷修復過程中也發揮作用。Bailly等［15］認為，KIM-1阻止了腎損傷時，發生在細胞間的級聯反應，KIM-1胞外部分被金屬基質蛋白酶從細胞膜上裂解脫落，這部分與整合素結合，從而限制了整合素誘導去分化，這樣就避免了去分化過程牽聯到另一個細胞，從而減少管型形成，避免腎小管的堵塞。Ichimura等［16］認為，KIM-1具有磷脂酰絲氨酸受體特性，KIM-1與吞噬細胞表面磷脂酰絲氨酸特異性結合，從而使小管上皮細胞具備一定吞噬功能，加強了小管上皮清除凋亡和壞死細胞的能力，這種能力對于腎損傷后腎功恢復十分重要。Ichimura等［17］也認為，KIM-1在調節巨噬細胞和吞噬細胞修復腎近曲小管上皮細胞損傷方面有很重要的作用。

3．2 胱抑素C 其為半胱氨酸蛋白水解酶抑制劑，最早發現于腦脊液中和腎衰竭患者的尿液中，它位于第20號常染色體短臂上，由CST3基因編碼，含有120條氨基酸鏈，相對分子質量約為13×1012，胱抑素C由體內有核細胞不斷產生并釋放入血，血中含量較穩定［18］。

胱抑素C 99%由腎小球濾過，但全部在腎小管代謝，因此尿中含量很少，正常人尿中胱抑素C的含量上限值為0．28 mg/L，不受年齡、性別影響，其與GFR呈負相關，即GFR下降時血胱抑素C水平上升［19］。梁馨苓等［20］認為，血胱抑素 C 可作為 AKI早期診斷指標，在腎損傷12～14 h后即可測出其變化，血胱抑素C較SCr在診斷各級腎損傷標準方面都要早。Villa等［19］認為，血清胱抑素C在評價AKI方面要優于SCr和肌酐清除率。Zahran等［21］也認為血胱抑素C在反映腎臟輕度損傷方面更加敏感。從上述研究中可以推測胱抑素C是反映腎損傷早期且敏感的生物學標志物。

Herget-Rosenthal等［22］認為，尿胱抑素 C 在診斷腎小管損傷方面有較高的敏感性，還認為血胱抑素C水平與腎損傷程度呈正比，可用來監測腎損傷的進展。

3．3 中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白 中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL)屬于脂質運載蛋白超家族中的分泌蛋白，Kjeldsen等［23］最早發現它與中性粒細胞分泌的明膠酶共價結合，相對分子質量約25×103，正常腎組織NGAL含量較少，當腎缺血損傷時，即匯聚于近曲小管細胞修復處，AKI患者尿NGAL水平可升高達正常值的100倍左右。

Wagener等［24］對成人心臟手術后腎損傷的研究表明，尿NGAL在一些患者術后早期即明顯升高，而這些患者后來均發生了 AKI。Mishra等［25］報道，心臟手術2～4 h后尿NGAL水平升高，對AKI診斷的靈敏度高達100%，特異度達到98%。Bachorzewskad-Gajewska等［26］對患有心臟疾病的兒童進行經皮冠狀動脈造影發現，血NGAL在PCI術后2 h升高，尿 NGAL在術后4～6 h升高，因此他認為尿NGAL可作為早期檢測腎臟損傷的理想指標。

近期一些研究認為，NGAL在腎損傷修復過程中也發揮作用。Mori等［27］認為，NGAL參與了腎小管上皮的形成與修復，在急性腎小管損傷模型中，NGAL作為結合因子參與修復小管上皮，機制可能為中性粒細胞釋放NGAL與鐵結合，形成NGAL-含鐵細胞-Fe復合物，該復合物可促進原始細胞分化為上皮細胞，從而在損傷后促進腎小管上皮細胞修復。Mishra等［28］給缺血/再灌注腎損傷的小鼠體內注射重組NGAL，發現NGAL迅速在腎臟中聚集并被腎小管細胞吸收，24 h后與對照組比較，發現NGAL注射組腎小管損傷較輕，凋亡的小管上皮細胞數目較少，近段小管上皮細胞增殖明顯，表明NGAL可減輕小鼠缺血/再灌注所引起的腎損傷。

3．4 白細胞介素18 白細胞介素(interleukin，IL)-18最早由Ushin等［29］在中毒性休克的小鼠肝臟中發現，其相對分子質量約18×103，是由腎上腺皮質合成，具有親免疫組織特性，廣泛分布于機體各組織器官中。當患者出現腎損傷時尿中含量明顯增加。IL-18在腎損傷過程中起介導炎癥的作用。Melnikov等［30］利用基因下調技術將小鼠的半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶1(caspase-1)基因抑制后發現，caspase-1陰性的小鼠AKI發生率明顯低于對照組小鼠，同時還發現caspase-1陰性小鼠IL-18表達低于對照組小鼠，因此推斷caspase-1是一種促炎介質，它能促使IL-18的前體變為成熟的 IL-18，使尿 IL-18濃度增加。Parikh等［31］對比多種腎病與正常人尿IL-18的水平，結果表明腎病患者尿IL-18顯著升高，在腎損傷12 h后尿 IL-18水平達峰，相較 SCr變化提前了24 h。Bagshaw等［6］對成人心臟手術的研究中表明，一些患者術后尿IL-18水平4～6 h開始上升，12 h達峰，這些患者后來均發生了AKI，他認為尿中IL-18的水平與AKI持續時間有一定聯系。

4 小結

AKI作為肝移植術后嚴重并發癥之一，與患者的預后狀況密切相關，同時因其有效治療時間窗較窄，且由輕度轉變為中重度腎損傷后，目前除了血液透析外，尚無有效的治療方法。而有研究結果表明，在AKI發生早期，腎損傷是可逆的。因此，對于AKI的早期診斷是十分必要的，能有效預防患者術后嚴重腎損傷的發生。隨著AKI新定義的提出，其診斷治療觀念也隨之改變，雖然近年來對于肝移植后AKI的機制研究已經取得了較大的進展，但AKI患者的發病率和病死率仍無明顯改善，以SCr為標志物的傳統診斷標準也因其缺乏敏感性和特異性而無法滿足早期診斷。因此，腎損傷新指標(KIM-1、胱抑素C、NGAL、IL-18)的出現，使AKI早期、準確診斷成為可能，這些指標不但能預測肝移植術后AKI發生率，還可判斷腎損傷發生部位、受損程度，因此對于這些指標的研究是十分有意義的。

［1］ Yalavarthy R，Edelstein CL，Teietelbaum L，et al．Acute renal failure and chronic kidney disease following liver transplantation［J］．Hemodial Int，2007，11(Suppl 3):S7-S12．

［2］ Grande L，Rimola A，Cugat E，et al．Effect of venoveous bypass on perioperatire renal function in liver transplantation results of a randomized controlled trial［J］．Hepatology，1996，23(6):1418-1428．

［3］ Pham PT，Pham PC，Wi1kinson AH，et al．Management of renal dysfunetion in the liver transplant recipient［J］．Curr Opin Organ Transplant，2009，14(3):231-239．

［4］ Pascual E，Gomez-Aman J，Pensado A，et al．Incidence and risk factors of early acute renal failure in liver transplant patients［J］．Transplant Proc，1993，25(2):1837-1846．

［5］ Lewington AJ，Sayed A．Acute kidney injury:how do we define it?［J］．Ann Clin Biochem，2010，47(Pt 1):4-7．

［6］ Bagshaw SM，Bellomo R．Early diagnosis of acute kidney injury［J］．Curr Opin Crit Care，2007，13(6):638-644．

［7］ Ichimura T，Bonventre JV，Bailly V，et al．Kidney injury molecule-1(KIM-1):a putative epithelial cell adhesion molecule containing a novel immunoglobulin domain，is up-regulated in renal cells after injury［J］．J Biol Chem，1998，273(7):4135-4142．

［8］ Endre ZH，Westhuyzen J．Early detection of acute kidney injury:E-merging new biomarkers［J］．Nephrolog(Carlton)，2008，13(2):91-98．

［9］ Vaidya VS，Bonventre JV．Mechanistic biomarkers for cytotoxic acute kidney injury［J］．Expert Opin Drug Metab Toxicol，2006，2(5):697-713．

［10］ Liangos O，Perianayagam MC，Vaidya VS，et al．Urinary N-acetylbeta-(D)-glucosamindase activity and kidney injury molecule-1 level are associated with adverse outcomes in acute renal failure［J］．Am Soc Nephrol，2007，18(3):904-912．

［11］ Liang XL，Liu SX，Chen YH，et al．Combination of urinary kidney injury molecule-1 and interleukin-18 as early biomarker for the diagnosis and progressive assessment of acute kidney injury following cardiopulmonary bypass surgery:a prospective nested case-control study［J］．Biomarkers，2010，15(4):332-339．

［12］ Kramer AB，van Timmeren MM，Schuurs TA，et al．Reduction of proteinuria in adriamycin-induced nephropathy is associated with reduction of renal kidney injury molecule(KIM-1)over time［J］．Am J Physiol Renal Physiol，2009，296(5):F1136-F1145．

［13］ Van Timmeren MM，Baker SJ，Vaidya VS，et al．Tubular kidney injury molecule-1 in protein-overload nephropathy［J］．Am Physiol Renal，2006，291(2):456-464．

［14］ Ichimura T，Hung CC，Yang SA，et al．Kidney injury molecule-1:a sensitive quantitative biomarker for early detection of kidney tubular injury［J］．Am J Physiol Renal Physiol，2004(286):552-563．

［15］ Bailly V，Zhang Z，Meier W，et al．Shedding of kidney injury molecule-1:a putative adhesion protein involved in renal regeneration［J］．Biol Chen，2002，277(42):39739-39748．

［16］ Ichimura T，Asseldonk EJ，Humphreys BD，et al．Kidney injury molecule-1 is a phosphatidylserine receptor that confers a phagocytic phenotype on epithelial cells［J］．J Clin Invest，2008，118(5):1657-1668．

［17］ Ichimura T，Mou S．Kidney injury molecule-1 in actue kidney injury and renal repair:a review［J］．Zhong Xi Yi Jie He Xue Bao，2008，6(5):533-538．

［18］ Herget-Rosenthal S，Marggraf G，Husing J，et al．Early detection of acute renal failure by serum cystatin C［J］．Kidney Int，2004，66(3):1115-1122．

［19］ Villa P，Jimenez M，Soriano MC，et al．Serum cystatin C concentration as a marker of acute renal dysfunction in critically ill patients［J］．Crit Care，2005，9(2):R139-R143．

［20］ 梁馨苓，史偉，彭炎強，等．血清半胱氨酸蛋白酶抑制劑C在急性腎衰早期診斷中的價值［J］．中華腎臟病雜志，2006，22(2):76-79．

［21］ Zahran A，El-Husseini A，Shoker A．Can cystatin C replace creatinine to estimate glomerular filtration rate?A literature review［J］．Am J Nephrol，2007，27(2):197-205．

［22］ Herget-Rosenthal S，van Wijk JA，Brocker-Preuss M，et al．Increased urinary cystatin C reflects structural and functional renal tubular impairment independent of glomerular filtration rate［J］．Clin Biochem，2007，40(13/14):946-951．

［23］ Kjeldisen L，Johnsen AH，Sengebov H，et al．Isolation and primary structure of NGAL，a novel protein associated with human neutrophil gelatinase［J］．Biol Chem，1993，268(4):10425-10432．

［24］ Wagener G，Jan M，Kim M，et al．Association between increases in urinary neutrophil gelatinase-associated lipocalin and acute renal dysfunction after adult cardiac surgery［J］．Anesthesiology，2006，105(3):485-491．

［25］ Mishra J，Ma Q，Prada A，et al．Identification of neutrophil gelatinaseassociated lipocalin as a novel early urinary biomarker for ischemic renal injury［J］．J Am Soc Nephrol，2003(14):534-2543．

［26］ Bachorzewskad-Gajewska H，Malyszko J，Sitniewska E，et al．Neutrophil gelatinase-associated lipocalin and renal funcation after precutaneous coronary interventions［J］．Am J Nephrol，2006，26(3):287-292．

［27］ Mori K，Lee HT，Rapoport D，et al．Endocytic delivery of lipocalisilderophor-iron complex recuse the kidney from ischemin-reperfussion injury［J］．J Clin Invest，2005，115(3):610-621．

［28］ Mishra J，Mori K，Ma Q，et al．Neutrophil gelatinase-associated lipocalin:a novel early urinary biomarker for cisplatin nephrotoxicity［J］．Am J Nephrol，2004，24(3):307-315．

［29］ Ushin S，Namba M，Okura T，et al．Clonging of the eDNA for human IFN-γ-inducing factor，expression in Escherichia coli and studies on the biologic activities of the protein［J］．J Immunol，1996，156(9):4274．

［30］ Melnikov VY，Ecder T，Fantuzzi G，et al．Impaired IL-18 processing protects caspase-1-deficient mice from ischemic acute renal failure［J］．J Clin Invest，2001，107(9):1145-1152．

［31］ Parikh C，Mishra J，Thiessen-Philbrook H，et al．NGAL and IL-18:novel early sequential predicitive biomakers of acute kidney injury after cardiac surgery［J］．Am Soc Nephrol，2006，70(1):199-203．