膿毒癥急性腎損傷診斷標準研究進展

尹 路 綜述，邵義明 審校

(廣東醫學院附屬醫院重癥醫學科，廣東 湛江 524001)

膿毒癥急性腎損傷診斷標準研究進展

尹 路 綜述，邵義明 審校

(廣東醫學院附屬醫院重癥醫學科，廣東 湛江 524001)

盡管治療膿毒癥(Sepsis)的醫療技術快速發展，但是膿毒癥患者病死率至今仍居高不下，膿毒癥依然是重癥監護病房(ICU)患者的主要死亡原因之一。而膿毒癥并發急性腎損傷(AKI)時，患者病死率可高達67.3%，同時機械通氣時間明顯延長、住院時間顯著增加、腎臟替代治療(RRT)使用率明顯上升，醫療費用也因此顯著增加。因此，如何早期診斷膿毒癥AKI并有效抑制其向急性腎衰竭方向進展，降低患者臨床病死率和醫療費用，已經成為重癥醫學領域臨床研究的重要內容之一。然而目前臨床上對膿毒癥AKI早期診斷仍缺乏相應有效的診斷標記物。本文對膿毒癥急性腎損傷的早期診斷標記物綜述如下。

膿毒癥；急性腎損傷；標志物

膿毒癥是由感染引起的全身炎癥反應綜合征，可導致嚴重膿毒癥、膿毒性休克，甚至多器官功能障礙綜合征(MODS)，而腎臟是炎癥因子最易攻擊的靶器官之一。研究發現：急性腎損傷(AKI)發病率在所有住院患者中占3%～7%，在ICU內AKI發病率高達25%～30%，而由膿毒癥引起的占30%～50%，明顯高于其他原因所引起的AKI，因此，膿毒癥AKI可以作為一項影響患者預后的獨立危險因素。如何早期診斷AKI，并有效緩解向急性腎衰竭方向發展及準確、及時評估AKI已成為廣大ICU醫生面臨的嚴峻問題之一。

1 傳統型急性腎損傷標記物

目前臨床醫生對膿毒癥AKI診斷的困惑大多在于對腎功能損傷的早期評價不足。在臨床工作中，血肌酐(Scr)、尿量仍是膿毒癥AKI診斷、分期、評價治療效果及預后的常用主要指標。但是，依靠Scr診斷、評估AKI存在如下的局限性：(1)只有當腎小球濾過率(Glomerular filtration rate，GFR)下降超過50%時Scr才開始升高，而此時AKI早已發生，因此依靠其診斷AKI明顯滯后；(2)Scr在血液中蓄積只與腎小球濾過率降低相關，不能反映腎小管的損傷情況；(3)Scr水平變化易受年齡、性別、種族、肌肉代謝和蛋白質攝入等因素的影響。尿量更易受循環血量、脫水劑、利尿劑應用以及尿路梗阻等因素的影響。

2 新型急性腎損傷標記物

由于傳統的AKI診斷標準滯后等特點，不能很好地滿足AKI臨床診斷、預防、治療的需求，因此，近年來，用于早期診斷AKI的生物標志物陸續被發現，尤以NGAL、Kim-1、IL-18、Cys C、L-FABP、TIMP-2、IGFBP7、Netrin-1等為代表。它們所表現出的高度敏感性和特異性，為膿毒癥AKI的早期診斷提供可靠依據，為其治療帶來希望。

2.1 NGAL在AKI早期診斷與評估療效中的作用 NGAL是一種穩定的多肽，在人體組織(包括腎臟、肺、胃和大腸)中低表達，但在受損的上皮細胞中表達顯著上升，并且不容易受腎外因素、機體、藥物等影響。在腎臟損傷3 h后的尿液中即可檢測出，比傳統指標更能迅速、準確反映腎功能狀態。目前，大量的動物和臨床試驗證實，NGAL可作為AKI早期診斷標志物，uNGAL、sNGAL均是AKI的獨立預測因子。Devarajan等[1]以缺血性腎損傷小鼠為模型尋找與腎損傷有關的早期表達基因時發現：NGAL基因的表達量升高了10倍，此后，NGAL在腎損傷早期診斷中的價值逐漸受到人們重視。一橫斷面研究顯示：在ICU中，繼發于膿毒癥、缺血或腎毒性的AKI患者的血液和尿液中的NGAL比正常對照分別高出10倍和100倍[2]。

Abassi等[3]研究發現，uNGAL水平與腎臟損傷程度、時間密切相關。臧芝棟等[4]研究發現，uNGAL水平不僅可以早期診斷AKI，還可以作為AKI治療及判斷預后的可靠指標。Ghonemy等[5]研究發現，在心臟手術患者中，血NGAL可以作為AKI早期診斷標志物，術后3 h的敏感性、特異性分別為94.1%和93.9%。范銀強等[6]研究發現，監測uNGAL水平可作為CRRT療效評價的可靠指標。因此，uNGAL能更好地反映膿毒癥AKI患者腎損傷程度。

2.2 Kim-1在AKI早期診斷中的作用 Kim-1作為一種Ⅰ型跨膜蛋白，具有極高的組織特異性，在正常組織不表達或微弱表達[7]，而在缺血再灌注損傷后的腎組織中顯著表達[8]。研究顯示：Kim-1在近曲小管損傷后持續顯著表達，并能快速、大量的釋放到尿液中，因此在尿液中易于檢測。此外，Kim-l具有黏附功能，參與腎小管上皮組織形態和功能完整性的修復。研究發現，uKim-1是一種快速、無創、重復性好、敏感的AKI早期診斷生物學標志物，尤其對缺血再灌注損傷及腎毒性AKI有較好的早期診斷價值[9]。有研究發現uKim-1對AKI早期診斷價值的AUC為0.90～0.95[10]。Han等[11]對成年心臟手術患者的研究中發現術后24 h內發生AKI的患者在3小時內uKim-1明顯增高。劉永鋒等[12]研究發現uKim-1對AKI的早期診斷具有極好的敏感性和特異性。Tu[13]研究發現，同AKI幸存者相比，非幸存者在入住ICU后24 h、48 h時KIM-1明顯升高，提示持續高水平的尿KIM-1可能與膿毒癥AKI差預后有關。

2.3 IL-18對早期診斷AKI與療效評價的作用 IL-18主要在近端腎小管產生，是近年新發現的一種重要促炎細胞因子。與IL-2一起介導細胞免疫，參與抵抗細菌性感染。IL-l8在已發生AKl患者尿液中表達顯著增加，而在其他腎臟疾病患者尿中則無顯著變化。嚴重創傷患者合并膿毒癥或MODS時，血IL-18明顯升高，在創傷恢復后可快速下降；而當出現并發癥時，血IL-18初始水平更高，并長期維持在高水平。近年來國內外多項研究均顯示IL-18可以作為AKI早期診斷標志物，并可以預測臨床預后。也有研究提出IL-18不僅是AKI的標志物，還是AKI發病的致病因素[14]。Li等[15]研究表明IL-18是危重新生兒患者合并AKI的獨立的預測因子。然而，Siew等[16]在對451例ICU患者的研究中發現，尿IL-18并不能在24 h內預測AKI的發展(AUC 0.62)，但其水平與28 d死亡率明顯相關。

2.4 胱抑素C對早期診斷AKI的作用 CysC是一種半胱氨酸蛋白酶抑制劑，廣泛存在于各種組織的有核細胞和體液中，可由機體所有有核細胞產生，產生率恒定，是由Anastasi等1983年首次在雞蛋清中分離純化。CysC僅經腎小球濾過而被清除，重吸收后被完全代謝分解，不返回血液，所以，血IL-18濃度由腎小球濾過率決定，不受性別、年齡、飲食等的影響。因此，CysC是一種反映腎小球濾過率變化的理想同源性標志物。研究顯示，CysC對于評價腎小球濾過率有非常重要的價值，較sCr、BUN有更高的敏感性和特異性。Ghonemy等[5]研究發現，在心臟手術患者中血CysC可以作為AKI早期診斷標志物，術后6 h的敏感性、特異性分別為75.2%和75.8%。CysC檢測技術已趨于成熟，操作簡便，干擾因素少，對膿毒癥急性腎損傷的診斷及病情觀察具有重要的臨床意義。CysC是近年來發掘出來的評估腎功能的一種高敏感性、特異性高指標之一。

2.5 L-FABP對早期診斷AKI及評價療效的作用 L-FABP是肝型脂肪酸結合蛋白，其基因結構高度保守。L-FABP在腎近端小管內皮細胞中度表達，很少分泌到尿液中，但是在各種原因引起的急性腎損傷時，如膿毒癥、膿毒癥休克、造影劑相關性等，腎小管間質損傷、腎小管細胞膜通透性改變使L-FABP快速溢出。在急性腎損傷的動物模型和臨床病例研究[17]中發現，腎組織缺血后1 h尿L-FABP升高，同肌酐、尿素氮等傳統指標相比，更具有優勢。有研究證實：在造影劑相關急性腎損傷患者中，尿L-FABP比肌酐更敏感，可以早期發現、監測注射造影劑前已有腎小管損傷的患者。此外，L-FABP還具有抗氧化功能、抑制炎癥因子的產生、減輕腎小管細胞內氧化應激反應，這對腎臟有一定的保護作用。Negishi等[18]證實通過應用PPAR＠激動劑激活PPAR＠，使L-FABP表達上調，可以達到治療腎臟疾病的作用。Yamamoto等[19]實驗也表明尿L-FABP可以更好地預測急性腎損傷的發生。在一項研究關于L-FABP與AKI關系的研究中[20]，對92例AKI患者和62例非AKI患者進行橫斷面研究，采用ROC曲線面積評價L-FABP的診斷AKI的能力，L-FABP的ROC曲線面積為0.93，明顯高于其他AKI標記物如：KIM-1、NGALNAGIL-18等，并隨著尿L-FABP水平越高，患者預后越差。Matsui等[21]對ICU的患者進行研究發現，在發生AKI (即血肌酐達到峰值)的30 h前，AKI患者的尿L-FABP水平已經升高。因此尿L-FABP有望成為預測早期腎損傷的敏感生物標記物。

2.6 TIMP-2、IGFBP7對早期診斷AKI與評價療效的作用 TIMP-2是TIMP基因家族的TIMP-1基因編碼的一種蛋白質；IGFBP7是IGFBP7基因編碼的蛋白質。Kashani等[22]多中心研究發現，TIMP-2和IGFBP7是判斷AKI患者病情發展和預后的標志物，且二者聯合應用可以提高AKI患者12 h內分期的準確性。Meersch等[23]研究50例行CPB術的AKI高危險因素的患者，發現CPB術后4 h，尿TIMP-2、IGFBP7濃度明顯升高，術后第一個24 h尿TIMP-2和尿IGFBP7濃度乘積曲線下面積0.84，靈敏度0.92，特異度0.92。此外，尿TIMP-2、IGFBP7可以預測AKI患者腎功能恢復情況。

2.7 神經生長因子-1 神經生長因子-1是一種層粘連蛋白相關的分泌分子，在腎小管上皮細胞和正常腎臟中低表達，甚至不表達，但是在受損的腎臟中高度表達。在AKI小鼠模型中尿Netrin-1被檢測出。Ly等[24]發現：Netrin-1作為一種血管內皮細胞表達的一種因子，對各種不同的趨化刺激，在體內外能抑制白細胞的遷徙。Ramesh等[25]研究發現，尿Netrin-1在腎移植、腎低灌注、膿毒癥、造影劑相關性、藥物性AKI患者中均升高，尤其在膿毒癥AKI、腎移植后術后AKI患者中可以推測，尿Netrin-1有望成為診斷AKI的一個新型生物標記物。Tu等[13]研究發現，尿Netrin-1可以作為膿毒癥急性腎損傷的早期診斷標記物，Netrin-1在入住ICU后1 h明顯升高，3～6 h達到高峰，維持在高水平狀態48 h，而Scr在24 h才開始升高。

3 展望

綜上所述，膿毒癥并發AKI是ICU重癥患者的主要死亡原因之一，如何早期診斷AKI并有效抑制其向急性腎衰竭方向進展，降低臨床病死率是臨床研究的重點。關注AKI早期診斷的生物學標志物研究越來越多，在眾多新型AKI生物學標志物當中，KIM-1、NGAL、IL-18、L-FABP、TIMP-2、IGFBP7、Netrin-1都有各自的優勢和不足，缺乏統一的標準，仍需更多大樣本研究證實哪一種標志物可作為AKI早期診斷的最佳標志物。有研究顯示上述標志物聯合可以提高AKI患者早期診斷的靈敏度和特異性，但具體哪兩種或哪幾種聯合仍需更多大樣本量、多中心的臨床試驗進一步證實。相信在不久的將來，一定可以找到早期診斷AKI的最佳、最理想的生物學標志物，能更好地減少AKI患者向慢性腎衰發展。

[1]Devarajan P.Biomarkers for the early detection of acute kidney injury[J].Curr Opin Pediatr,2011,23(2):194-200.

[2]Bonomini F,Foglio E,Rodella LF,et al.Clinical biomarkers in kidney diseases[J].Front Biosci(Schol Ed),2010,2:591-615.

[3]Abassi Z,Shalabi A,Sohotnik R,et al.Urinary NGAL and KIM-1: biomarkers for assessment of acute ischemic kidney injury following nephron sparing surgery[J].J Urol,2013,189(4):1559-1566.

[4]臧芝棟,黃英姿,邱海波,等.尿中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白和白細胞介素-18對重癥患者急性腎損傷的早期診斷價值[J].中華內科雜志,2010,49(5):396-399.

[5]Ghonemy T,Amro GM.Plasma neutrophil gelatinase-associated lipocalin(NGAL)and plasma cystatin C(CysC)as biomarker of acute kidney injury after cardiac surgery[J].Saudi J Kidney Dis Transpl,2014.25(3):582-588.

[6]范銀強,邵義明.連續性腎臟替代治療對膿毒癥急性腎損傷患者NGAL的表達影響及其機制探討[J].中國急救醫學,2013,33(6): 8-12.

[7]Zhou Y,Vaidya VS,Brown RP,et al.Comparison of kidney injury molecule-1 and other nephrotoxicity biomarkers in urine and kidney following acute exposure to gentamicin,mercury,and chromium[J].Toxicol Sci,2008,101(1):159-170.

[8]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.

[9]Chaturvedi S,Farmer T,Kapke GF.Assay validation for KIM-1:human urinary renal dysfunction biomarker[J].Int J Biol Sci,2009,5 (2):128-134.

[10]Huang Y,Don-Wauchope AC.The clinical utility of kidney injury molecule 1 in the prediction,diagnosis and prognosis of acute kidney injury:a systematic review[J].Inflamm Allergy Drug Targets, 2011,10(4):260-271.

[11]Han WK,Wagener G,Zhu Y,et al.Urinary biomarkers in the early detection of acute kidney injury after cardiac surgery[J].Clin J Am Soc Nephrol,2009,4(5):873-882.

[12]劉永鋒,邵義明,姚華國,等.膿毒癥患者腎損傷程度與腎損傷分子-1表達水平的相關性研究[J].中國急救醫學,2011,31(6):507-509.

[13]Tu Y.Urinary netrin-1 and KIM-1 as early biomarkers for septic acute kidney injury[J].Ren Fail,2014,36(10):1559-1563.

[14]Wu H,Craft ML,Wang P,et al.IL-18 contributes to renal damage after ischemia-reperfusion[J].JAm Soc Nephrol,2008,19(12):2331-2341.

[15]Li Y,Fu C,Zhou X,et al.Urine interleukin-18 and cystatin-C as biomarkers of acute kidney injury in critically ill neonates[J].Pediatr Nephrol,2012,27(5):851-860.

[16]Siew ED,Ikizler TA,Gebretsadik T,et al.Elevated urinary IL-18 levels at the time of ICU admission predict adverse clinical outcomes[J].Clin JAm Soc Nephrol,2010,5(8):1497-1505.

[17]酈 憶，嚴玉澄.肝型脂肪酸結合蛋白在急性腎損傷中的作用[J].上海醫學,2009,32(3):256-259.

[18]Negishi K,Noiri E,Maeda R,et al.Renal L-type fatty acid-binding protein mediates the bezafibrate reduction of cisplatin-induced acute kidney injury[J].Am J Physiol Renal Physiol,2009,296(4): F669-F679.

[19]Yamamoto T,Noiri E,Ono Y,et al.Renal L-type fatty acid-binding protein in acute ischemic injury[J].J Am Soc Nephrol,2007,18 (11):2894-2902.

[20]Ferguson MA,Vaidya VA,Waikar SS,et al.Urinary liver-type fatty acid-binding protein predicts acverse outcome in acute kidney injury[J].Kidney Int,2010,77(8):708-714.

[21]Matsui K,Kamijo-Ikemori A,Hara M,et al.Clinical significance of tubular and podocyte biomarkers in acute kidney injury[J].Clin Exp Nephrol,2010,15(2):220-225.

[22]Kashani K,Al-Khafaji A;Ardiles T.Discovery and validation of cell cycle arrest biomarkers in human acute kidney injury[J].Crit Care,2013,17(1):R25.

[23]Meersch M,Schmidt C,Van Aken H.Urinary TIMP-2 and IGFBP7 as early biomarkers of acute kidney injury and renal recovery following cardiac surgery[J].PLoS One,2014,9(3):e93460.

[24]Ly NP,Komatsuzaki K,Fraser IP,e al.Netrin-1 inhibits leukocyte migrationin vitroandin vivo[J].Proc NatlAcad Sci USA,2005,102 (41):14729-14734.

[25]Ramesh G,Kwon O,Ahn K.Netrin-1:a novel universal biomarker of human kidney injury[J].Transplant Proc,2010,42(5):1519-1522.

Advance on biomarkers for the diagnosis of sepsis combined with acute kidney injury.

YIN Lu,SHAO Yi-ming. Intensive Care Unit,the Affiliated Hospital of Guangdong Medical University,Zhanjiang 524001,Guangdong,CHINA

With the rapid development of medical technology,the fatality rate of patients with sepsis remains high,and sepsis still constitutes one of the causes for the death of patients in Intensive Care Unit.When sepsis is combined with acute kidney injury(AKI),the mortality rate of the patients can reach 67.3%,and the time of mechanical ventilation is significantly prolonged,with the length of hospital stay significantly increased,the usage rate of renal replacement therapy significantly promoted,and hospitalization costs remarkably increased.Therefore,how to diagnose sepsis combined with AKI early,effectively prevent AKI from developing into acute kidney failure,and decrease the hospitalization costs and the clinical fatality rate of patients have become one of the important points in the clinical research of Intensive Care Unit.However,the early diagnosis of sepsis combined with AKI still lacks corresponding effective diagnostic markers.This paper depicts the early diagnostic markers for sepsis combined withAKI.

Sepsis;Acute kidney injury;Biomarker

R631+.2

A

1003—6350（2015）18—2731—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2015.18.0991

2014-12-31)

尹 路。E-mail：873029541@qq.com