急性腎衰竭早期診斷標志物的研究進展

曾凡智 綜述，肖創清 審校

(1.湖南師范大學第二附屬醫院檢驗科，長沙 410003；2.中國人民解放軍第一六三醫院檢驗科，長沙 410003)

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·綜述·

急性腎衰竭早期診斷標志物的研究進展

曾凡智1綜述，肖創清2△審校

(1.湖南師范大學第二附屬醫院檢驗科，長沙 410003；2.中國人民解放軍第一六三醫院檢驗科，長沙 410003)

急性腎衰竭；急性腎損傷；標志物；早期診斷

急性腎衰竭(ARF)是指腎臟功能突然喪失，引起含氮廢物的潴留，電解質和細胞外液容量失去平衡的一組綜合征，根據其病因可以分為腎前性、腎實質性和腎后梗阻性。有研究報道，普通住院患者中ARF發病率約為5%，內科疾病引起的急性腎損傷(AKI)病死率高達23%，急診重癥病房AKI的發病率達30%[1]，而由多臟器功能不全所致者病死率則高達60%[2]。目前，各國學者通過動物實驗研發新的治療藥物，并獲得明顯療效，如利尿鈉肽(ANP)、多巴胺激動劑和腺苷激動劑等[3]，但其藥效適用于早期臨床。因此，尋找早期診斷標志物成為幫助防治ARF的關鍵。

1　ARF的定義以及診斷標準

2004年，由急重癥學和腎臟病學醫師組成的急性透析質量倡議(ADQI)中提議以AKI取代ARF，并采用RIFLE診斷標準定義AKI以及進行嚴重程度的分級[4]。2012年3月國際改善全球腎臟病預后組織發表的AKI指南，定義的AKI診斷標準：48 h內血清肌酐(SCr)增高≥26.5 μmol/L；或SCr增高至≥基礎值的1.5倍，且明確或經推斷其發生在7 d之內；或持續6 h尿量<0.5 mL/(kg·h)[5]。

2　傳統標志物

2.1SCr與尿量根據KDIGO2012年給出的最新診斷指南可以看出，目前應用于臨床診斷AKI的最廣泛的指標主要是SCr和尿量。其中肌酐(Cr)是蛋白質代謝產物，幾乎被腎臟完全清除。但是其敏感性、特異性較低[6]，主要表現在：腎功能損失達50%以上時才會有變化，需要一定時間待機體達到某種穩態，才能為腎損傷提供線索；另外傳統指標還容易受其他因素，比如年齡、種族、血容量、藥物、肌肉代謝情況和營養狀態等的影響。而尿量則易受感染、血容量變化及心功能狀態等可逆性因素和尿路梗阻影響，不適合單獨診斷。多方面的局限性使其并不適合作為診斷AKI的早期指標，不能在疾病早期為臨床提供線索，從而延誤臨床治療。

2.2低分子蛋白

2.2.1視黃醇結合蛋白(RBP)RBP是一種相對分子質量約為21×103的由肝臟粗面內質網合成并分泌的親脂載體蛋白質。該蛋白分子量小，半衰期短，因此在肝臟、腎臟疾病的早期診斷與療效觀察中均具有重要的臨床意義。正常情況下，RBP在尿中穩定性強，不易被分解，不受pH和血壓的干擾。RBP的排泄甚微，為<0.7 mg/L，當近曲小管功能受損時，其重吸收功能下降，尿RBP濃度可升高，因此也是被公認的AKI早期生物標志物之一。近年來研究表明，血清RBP是反映肝臟、腎臟疾病發展、轉歸的敏感指標，而且其改變程度能夠反映肝功能、近端腎小管功能的損害程度。尿液中RBP增高對腎臟疾病，尤其是腎小管損傷性疾病具有早期診斷意義[7]。

2.2.2β2-微球蛋白(β2-MG)β2-MG是一種幾乎存在于所有體細胞膜上蛋白質。由于其分子量較小的特點，故可自由通過腎小球，大約99%的β2-MG被近端腎小管上皮細胞重吸收并分解破壞，尿液中濃度很低，故尿β2-MG濃度增高大多是由于近曲小管損傷引起的腎小管重吸收障礙所致。一般來說，尿液β2-MG正常而血液β2-MG升高，主要是因為腎小球濾過功能的下降，常見于腎炎或腎衰竭等。Roos等[8]研究表明，β2-MG濃度的變化與內生肌酐清除率(Ccr)有關，是評價腎小球濾過濾(GFR)的成熟指標。Odden等[9]研究發現未成熟胎兒的腎小球濾過功能比足月兒差，而腎臟是β2-MG排出體外的唯一器官，可以得出β2-MG值和胎齡存在著相關性。

2.2.3N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶(NAG)NAG是一種廣泛分布于機體各組織細胞內的溶酶體水解酶，由于其相對分子質量高達140×103，故在機體正常狀態下不能從腎小球濾過。主要存在于腎臟組織腎小管上皮細胞溶酶體內。當腎小球功能正常時,尿中NAG主要來源于腎小管上皮細胞釋放、脫落和破壞，主要反映腎小管實質細胞損傷情況[10]，這一系列過程均早于其他尿酶。因此尿NAG對腎小管損害的早期診斷有較大價值，也是腎小管早期損傷的標志酶。

2.2.4半胱氨酸蛋白抑制蛋白C(Cys C)Cys C是一種由有核細胞產生的低分子量蛋白質。由于其分子結構特征且呈堿性，因此血液中Cys C可自由從腎小球濾過，并且完全由腎小管細胞重吸收并在細胞內降解。腎臟是機體清除Cys C的唯一器官，而且受年齡、性別、肌肉容積、飲食等因素影響小。與SCr相比，血清Cys C對早期AKI更敏感。因此Cys C可作為腎小球過濾情況的良好內源性標志物。有研究發現，血清Cys C在腎小球基底膜發生輕微改變時即可發生變化[10]。現階段，學術界普遍認為較SCr而言，Cys C不僅在體現GFR時更為敏感，還能較早地判斷腎功能的恢復情況[8-9,11]。

3　細胞因子

3.1白細胞介素-18(IL-18)IL-18是一種由單核細胞、神經膠質細胞等單核-巨噬樣細胞分泌的能促進內源性炎性反應過程的細胞因子，可誘導如腫瘤壞死因子-α(TNFα)、干擾素-γ(IFN-γ)等多種免疫炎性因子的產生，增強自然殺傷(NK)細胞的細胞毒作用，刺激輔助性T淋巴細胞1(Th1)異常增殖。近年有研究發現IL-18是一個可以預測AKI發生、發展的重要指標[12]。Tucci等[13]通過動物研究發現，原代培養的腎小管上皮細胞(TECs)能通過IL-18的表達增加血管細胞黏附分子和上調細胞間黏附分子Ⅰ的表達，促進TECs的凋亡，從而介導急性腎小管壞死(ATN)。 Washburn等[14]通過前瞻性隊列研究發現，尿IL-18濃度檢測不僅有利于重癥監護病房(ICU)中AKI患者的早期有效診斷，并且可以有效預測其病死率。馬洪波等[15]通過臨床病例對照研究發現，合并AKI的燒傷患者與非AKI患者相比較，其尿液IL-18濃度的升高早于SCr，并且兩者之間的變化具有一定的相關性。該結果提示尿IL-18可作為重度燒傷合并AKI的早期診斷指標。

3.2角質化細胞衍生趨化因子(KC)及角質化細胞衍生趨化因子同構體(Gro-α)Gro-α是一種與炎癥相關的趨化因子，在中性粒細胞、上皮細胞、內皮細胞、血小板與淋巴細胞等大多數細胞中均有分泌[16]。Molls等[17]通過測定18種細胞因子在IRI小鼠缺血后3、24、72 h濃度變化，發現KC是最早出現升高并持續升高的細胞因子。結果顯示，缺血3 h后模型組KC的表達量與對照組相比，升高超過9倍以上，而傳統指標SCr則在缺血后24 h才出現升高。而在接受腎移植患者身上的前瞻性研究則表明，Gro-α濃度的升高程度與移植腎功能的恢復情況有關，與移植所導致的腎小管損傷程度呈正相關，說明其可能參與了腎缺血損傷的病理生理過程。因此,Gro-2可作為急性腎缺血的早期生物標志物。

4　其他新發現的生物標志物

4.1中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白(NGAL)NGAL是Kjeldsen等[18]在1993年研究中性粒細胞時發現的一種特殊顆粒組分，其本質是一種能與中性粒細胞明膠酶結合的分泌蛋白，與明膠酶B即基質金屬蛋白酶9(MMP-9)密切相關。一般情況下，在腎臟、小腸、肺等組織中的表達均是微弱的,在腎臟中表達于腎小管細胞,在腎臟發育以及腎損傷后腎小管的再生中起重要作用[19]。Devarajan[20]通過研究腎毒性引起的腎損傷模型發現，腎損傷發生3 h后的尿液標本中可檢測到NGAL，明顯早于SCr的變化。姜琦等[21]研究發現，NGAL的濃度變化與AKI的嚴重程度存在線性關系，可以作為早期AKI的診斷標記物。美國學者Wagener等[22]發現，接受心臟分流術后發生ARF的患者術后2 h尿液中NGAL濃度即出現明顯升高，而SCr的升高則發生遠遠晚于NGAL。上述研究均提示，NGAL比SCr更敏感、更早期地反映AKI。

4.2腎損傷分子(KIM-1)KIM-1是由科研學者在1998年采用表象差異分析法在缺血-再灌注的大鼠腎損傷模型中識別發現的一種新的Ⅰ型跨膜糖蛋白[22]。正常情況下，該蛋白少量表達于腎臟，但在缺氧時腎近曲小管的上皮組織中則大量出現，并可經尿液檢查發現，是檢查腎臟缺氧、缺血損傷的有效指標[23]。有學者以腎移植后6年為監測時間，發現尿KIM-1排泄與移植腎功能喪失的發生率存在正相關關系[24]，說明尿KIM-1可用于評估腎移植后腎功能喪失情況。余春俊等[25]研究發現，尿KIM-1在心臟術后(6～12 h)檢測更利于AKI的診斷。這些研究結果均說明了KIM-1-1可作為評價AKI嚴重程度及預后的診斷標志物。

4.3鈉氫交換蛋白3(NHE-3)NHE-3是腎小管中含量最豐富的一種離子交換體，在氯化鈉的重吸收中起重要作用，在ARF患者中，腎小管的損害會導致鈉離子通過胞吐作用進入尿液從而降低鈉的吸收。有研究通過對54例ICU患者進行前瞻性研究發現，在腎小管發生損傷時，NHE-3的升高水平與SCr一致，ATN患者明顯高于腎前性氮質血癥患者，而腎實質性ARF患者則無明顯升高[26]。與其他兩種腎損傷標志物鈉排泄分數(FeNa)和RBP相比，NHE-3能更好地區分出腎損傷的性質。因此，NHE-3可作為區分腎損傷性質的診斷指標。但由于目前尚不清楚各種病因所導致的AKI尿中NHE-3的閾值，仍需要進一步的研究來驗證該結論。

4.4高半胱氨酸蛋白(Cyr61)Cyr61是一種富含半胱氨酸的低分子量分泌蛋白，具有促進細胞黏附、趨化、增殖、細胞外基質重構和新血管生成等作用，參與多種因素誘發的起始基因反應[27]。近年來有研究通過建立動物腎臟缺血模型發現，Cyr61表達出現明顯上調，在腎缺血3～6 h后在尿液標本中可檢出Cyr61，直至缺血6～9 h后達到其表達達到高峰，其后24 h內仍可被持續檢測到[28]。但當機體血容量過低時，則不易在尿中被測出。

4.5心鈉肽(ANP)及其他生物標志物ANP的主要作用是使血管平滑肌舒張和促進腎臟排鈉、排水。Mazul-Sunko等[29]通過研究ANP裂解后的產物前心鈉肽(1-98)發現，前心鈉肽(1-98)比Cys C更適合預測AKI的發生。有研究發現，順鉑誘導的動物發生腎損傷后1 d，在腎臟組織及尿液中均能檢測出丙二醛的表達，而對照組的SCr則在腎損傷發生5 d后才發生明顯的變化[30]。人精脒/精胺N-乙酰基轉移酶(SSAT)在早期急性缺血性腎損傷發生時可出現大量表達，且能作為區分腎實質和腎小管損傷的標志物[31]。胎球蛋白A也被證實預測早期缺血性AKI的發生[32]。

5　小　　結

隨著新的生物標志物的發現及研究，使ARF的診斷不再局限于SCr和尿量的變化，為ARF的早期診斷和治療都帶來了新的希望。這些新的標志物有的能夠局部診斷腎損傷的具體部位，有的能夠及早地提示臨床腎臟已發生輕微病變，從而降低因ARF導致病死率上升。但是這些新標志物在臨床上的應用依舊存在許多缺陷，故對現已發現的標志物進行進一步的研究或者積極發掘新的特異性和敏感性更高的標志物仍舊是防治ARF的重要任務。在未來臨床的應用中，也可以通過聯合檢測來彌補各項標志物自身的缺陷，從而幫助臨床評價患者病情的發展和預后。

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