心臟術后相關性急性腎損傷早期生物標志物研究進展

陳志強綜述，廖湘平審校（南華大學附屬郴州醫院腎臟內濕免疫科，湖南郴州423000）

心臟術后相關性急性腎損傷早期生物標志物研究進展

陳志強綜述，廖湘平△審校
（南華大學附屬郴州醫院腎臟內濕免疫科，湖南郴州423000）

腎/損傷；心臟外科手術；急性病；生物學標記；綜述

急性腎損傷（AKI）是由各種原因引起的腎功能在短時間（幾小時至幾天）內突然下降而出現的臨床綜合征。取代了急性腎功能衰竭（ARF）這一概念，旨在強調更早期對該類疾病的診斷，以利更早期治療。心臟手術相關性急性腎損傷（CSA-AKI）是繼發性急性腎損傷的常見病因，是延長患者住院周期，增加社會醫療費用的常見原因之一。CSA-AKI的發生率因手術方式、手術時間、診斷標準和心臟原發病的不同，故在各類研究中有較大的差異，從5%～45%不等［1］。需要行腎臟替代治療的CSA-AKI患者達2.6%，需要行腎臟替代治療（RRT）的AKI患者死亡率約36.5%［2］。早期診斷及早期干預，對避免腎臟進一步損傷及惡化有重大意義。現就近年來CSAAKI的新型標志物展開綜述。

1　AKI診斷標準

AKI的診斷標準很多，目前以下3種標準較為常用，分別是2002年急性透析質量倡議工作組（ADQI）提出的RIFLE標準，2005年急性腎損傷網絡工作組（AKIN）推出的AKIN標準及2012年改善全球腎臟疾病預后組織（KDIGO）建議的KDIGO-AKI標準。目前推薦以KDIGO標準中評估腎臟損傷程度，此標準將AKI按嚴重程度分為1、2、3期，具體見表1。

表1　KDIGO-AKI診斷標準

2　CSA-AKI相關危險因素

評估患者發生CSA-AKI有助于臨床醫生整體把握患者病情，針對性地對部分高危患者給予足夠的重視。在CSA-AKI危險因素［3］中，主要分為3類，術前、術中與術后危險因素。術前因素主要是患者自身因素相關如：高齡、女性、術前腎功能不全（血肌酐大于185.6 μmol/L），糖尿病、慢性阻塞性肺疾病、慢性心力衰竭、左心室射血分數小于35%、術前主動脈內球囊反搏等。術中危險因素包括：急診手術、手術類型（瓣膜手術、主動脈瓣+冠狀動脈旁路移植術、二尖瓣+冠狀動脈旁路移植術等）、體外循環時間、主動脈阻斷時間、術中利尿劑的使用、術中縮血管和強心藥的使用、輸血等。術后危險因素：術后的藥物使用如縮血管和強心藥及輸血等。目前臨床應用相對較廣泛預測AKI的評分系統有5種，分3類，即（1）預測術后AKI風險的評分系統：AKICS評分［4］；（2）預測RRT風險的評分系統［5］：Cleveland評分、Mehta評分、SRI評分；（3）預測發病和死亡風險的評分系統：EURO評分［6］，術前通過該類評分系統為臨床醫生預測術后CSA-AKI風險及預后提供參考。

3　早期生物標志物

上述AKI的診斷標準中，可以得知評估腎臟損傷程度只能依靠肌酐和（或）尿量。血肌酐本身存在很多不足之處：（1）腎臟外的情況干擾，如年齡、性別、肌肉容量、肌肉代謝水平、血容量及營養狀態等；（2）當腎臟出現50%及以上腎小球或腎小管出現功能紊亂時血肌酐才出現異常；（3）在急性狀態中，肌酐不能真正反映GFR水平，這個過程需要幾小時甚至幾天時間；（4）當GFR下降時，腎臟已經出現了嚴重的結構破壞，此時干預治療已經時機過晚［7］。故臨床上需要敏感性與特異性更高的生物標志物為臨床醫生提供CSA-AKI診斷依據。

3.1中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白 （NGAL）NGAL又名脂質運載蛋白-2。人類NGAL相對分子質量為25×103，NGAL由197個氨基酸殘基組成。蛋白結構表明，NGAL屬于lipocalin蛋白家族，該家族成員具有由8個反向平行β折疊形成的桶狀親脂性結構，其底部內側的疏水核可以結合并轉運親脂性配體［8］。關于NGAL的生物功能，至今尚未完全闡明，近些年來，研究發現，表達與腎小管細胞的NGAL在腎的發育、腎損傷后腎小管的再生發揮重要作用，其大概機制是NGAL能與鐵轉運體結合而參與鐵代謝；在AKI及修復過程中NGAL與腎小管損傷程度密切相關，在損傷情況下表達明顯增強，這使得在ARF的早期能判斷腎功能損傷的程度［9］。近期，一項多中心臨床研究TRIBE［10-11］前瞻性地評價了心臟術后患者的NGAL價值，該研究收集了1 219例成人患者與311例兒童患者，結果顯示，2個群體的血NGAL與尿NGAL均在術后6 h內達到高峰，與傳統的臨床指標相比，極大地提高了CSA-AKI風險預測價值。Krawczeski等［12］入組了220例兒科心臟術后患者，比較了NAGL、IL-18、肝臟型脂肪酸結合蛋白（L-FABP）及小鼠腎損傷分子-1（Kim-1），發現只有NGAL在術后2 h即有預測價值［曲線下面積（AUC）＞0.9］，而其他三者在這個時間點均無意義，差異有統計學意義（P＜0.01）。研究提示，尿NGAL具有更早期的診斷價值。

3.2L-FABPL-FABP相對分子質量為14×103～15×103，是脂肪酸結合蛋白（FABP）家族成員，人腎臟有2類分布FABP，即分布在近端小管上皮細胞的為L-FABP，另一類分布遠端上皮細胞即心型脂肪酸結合蛋白［13］。LFABP是參與結合及轉運游離脂肪酸進行β氧化的重要蛋白，當AKI發生時，腎小管上皮細胞發生氧化應激，活性氧簇出現病理性的大量產生，通過氧化反應產生大量的脂質過氧化物，而L-FABP通常未能完全結合過量的脂質氧化產物以清除其對細胞的毒性作用，同時LFABP隨著毒性脂質從腎小管上皮細胞分泌入尿液［14-15］。有研究者相繼證實，L-FABP可作為小兒與成人CSA-AKI的早期預測標志物，成人中在術后3 h即可出現尿LFABP明顯升高，AUC值為0.86；在兒童心臟術后4 h出現尿L-FABP明顯升高，AUC值為0.81［16-17］。然而，近期一項前瞻性多中心隊列研究納入了1 219例成人與311例兒童并發CSA-AKI患者，動態觀察了其尿L-FABP變化，結果其AUC值在成人患者中為0.61，在兒童患者中為0.71［18］，故L-FABP在CSA-AKI的診斷價值上仍存爭議。

3.3Hepcidin-25Hepcidin屬于富半胱氨酸家族，是固有免疫當中的抗菌蛋白，同時維持體內的鐵穩態［19］。在合成過程當中，Hepcidin最初是由84個氨基酸殘基構成的早期多肽，隨后被裂解成64個氨基酸殘基的前體肽，之后轉化成其活性形式——Hepcidin-25。Hepcidin還具有Hepcidin-20、Hepcidin-22 2種形式，后二者被認為是Hepcidin的降解產物［20］。Hepcidin-25在肝臟完成合成，在腎小球能自由濾過同時在腎小管內幾乎被完全重吸收，重吸收部位可能發生在近端小管［21］。在腎臟髓袢升支細段和集合管也有Hepcidin的表達，提示其可能在該處也能被合成，然后釋放入尿液［22-23］。Ho等［24］通過一項巢式病例對照研究，發現術后第1天尿Hepcidin-25 與CSA-AKI呈負相關，用log10 Hepcidin-25/Cr比值來排除繼發性急性腎損傷，其敏感度為0.68，特異度為0.68，陰性預測值為0.96。Prowle等［25］也得出了與之相同的結論：Hepcidin是體外循環術后繼發性急性腎損傷相關的負性指標。

3.4尿透明質酸（uHA）透明質酸（HA）存在于腎臟在內的許多器官細胞外基質，是細胞外基質的重要結構組成成分，在介導細胞生長發育、組織愈合、炎性反應及癌癥發揮重要作用［26］，故HA成為診斷AKI的早期生物學標志物的新熱點。平均體質量為70 kg的人體內約有15 g HA，每天有1/3的HA處于消耗與合成狀態［27］。腎臟中的HA主要分布在內髓和腎乳頭間質部，而在外髓部和皮質區HA含量非常少，內髓部及腎乳頭區的HA含量是皮質區和外髓部HA含量的50～100倍，因此腎乳頭區HA含量最高［28］。Zarbock等［29］研究發現，uHA在建立體外循環后4 h開始升高，而uHA在未發生AKI患者中保持不變。體外循環4、12 h和24 h后uHA AUC分別為0.89、0.94和0.89。uHA AUC明顯大于血肌酐和尿量。另外此研究還發現，uHA不受患者異質性并發癥的影響。

3.5微小核糖核酸-21（MicroRNA-21，MiRNA-21）MiRNA［30-32］是一類小的非編碼RNA分子，由21～23個核苷酸構成，通過與mRNA中3′-非翻譯區（3′-UTR）特異性結合調控其表達。MiRNA參與維持細胞活動和穩態的重要過程包括細胞生長、增殖、分化和凋亡。MiRNA-21是MiRNA的一種類型，廣泛表達于哺乳動物的各種器官，如心臟、脾、小腸、腎等。大量研究證明，MiRNA在應激反應、炎癥、凋亡和缺血再灌注損傷中發揮重要作用。在各種腎臟病中如腎纖維化、糖尿病腎病、腎臟細胞癌和AKI中MiRNA-21出現表達上調的現象。在AKI中，MiRNA-21表達上調具體機制目前尚不清楚。一項CSAAKI早期標志物的研究中，在術后第1天清晨收集尿及血標本，結果發現，CSA-AKI組尿與血MiRNA-21在已存在的AKI的受試者工作特性AUC，分別為0.68（95%可信區間0.59～0.78）與0.80（95%可信區間0.73～0.88），提示血MiRNA-21在診斷CSA-AKI上診斷價值尚可［33］，另外本研究還證實MiRNA-21在判斷CSA-AKI預后上更具有優勢。現對CSA-AKI患者的MiRNA-21研究甚少，尚需多中心大樣本的證據支持，相信其將也能成為具有潛力的生物標志物。

4　展　望

現階段缺乏只針對CSA-AKI的診斷標準，而目前AKI的診斷標準中僅僅局限于基于血肌酐與尿量作為診斷指標而制定的，但因二者被多種因素所影響，而且對早期診斷AKI的特異性與敏感性不高，故亟需探索新型生物標志物以利AKI的診斷。心臟術后患者是一組特殊的群體，繼發性急性腎損傷發生率高，術后對其進行CSA-AKI篩查是很有必要的。就目前的新型生物學標志物來看，每種標志物均有其自身優缺點，仍缺乏一個理想中完美的標志物，作者認為從現階段來看，聯合多種生物學標志物對CSA-AKI進行診斷可能較單項生物學標志物更具優勢；另外，術后AKI臨床風險評分系統與多種生物學標志物的結合也許對臨床判斷更具價值。目前大部分生物學標志物缺乏多中心大樣本前瞻性對照性試驗研究，而且某些標志物具體產生機制尚未闡明。各種新型生物學標志物在臨床診療過程中提供多少價值尚不能下結論，仍需廣大研究者進一步深入探索。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2016.05.027

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（2016-01-05）