腎移植術(shù)后藥源性腎損傷生物標(biāo)志物的研究

王清華 易守芳 余明芳

摘要：腎臟移植是治療腎臟疾病終末期的有效手段之一。隨著對腎移植術(shù)后研究的不斷深入，研究者發(fā)現(xiàn)了許多用于腎移植術(shù)后藥源性腎損傷診斷、治療效果評估和判斷早期預(yù)警的生物標(biāo)志物。本文旨在對腎移植術(shù)后藥源性腎損傷相關(guān)生物標(biāo)志物的研究作一綜述。

關(guān)鍵詞：腎移植術(shù);藥源性;腎損傷;生物標(biāo)志物

中圖分類號：R699.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2019.10.016

文章編號：1006-1959（2019）10-0044-03

Abstract：Kidney transplantation is one of the effective means to treat the end stage of kidney disease. With the deepening of research on kidney transplantation， the researchers found many biomarkers for the diagnosis， treatment evaluation and early warning of drug-induced renal injury after renal transplantation. This article aims to review the biomarkers of drug-induced renal injury after renal transplantation.

Key words：Kidney transplantation;Drug-induced;Kidney injury;Biomarker

腎臟移植（kidney transplantation）作為腎臟疾病終末期的有效治療手段，為腎病終末期患者提供了第2次生命，其效果和生存率遠遠超過了血液透析和腹膜透析。據(jù)統(tǒng)計，移植腎的存活率在3年內(nèi)，已經(jīng)達到了90%以上[1]。近幾十年來，隨著各種新型免疫抑制劑（如：環(huán)孢素，他克莫司）的不斷問世和替代，腎移植患者的移植腎存活得到了極大的提高。目前，他克莫司（tacrolimus，F(xiàn)K506）作為臨床實體器官移植后抗排斥治療中最重要的、最常用的鈣調(diào)神經(jīng)蛋白抑制劑（CNIs）類藥物，已經(jīng)被廣泛使用了近30年。但是FK506安全有效的治療窗范圍較窄，藥代動力學(xué)個體差異大，并且不良反應(yīng)也時常發(fā)生：如腎毒性[2-4]、神經(jīng)毒性[5， 6]、高血壓和高血脂[7，8]、胃腸功能紊亂[9]、高血糖[10]、高血鉀[11]、脫發(fā)[12]等。

腎毒性為FK506的最主要不良反應(yīng)，也是慢性移植腎腎病發(fā)生的一個重要危險因素，主要表現(xiàn)為可逆性腎功能損害、溶血尿毒癥和慢性腎功能不全等，嚴重時會導(dǎo)致移植腎喪失功能。腎移植患者在術(shù)后1年，出現(xiàn)中毒幾率可達到50%，并呈逐年上升的趨勢，術(shù)后10年，藥物腎毒性損傷幾率高達96.8%。臨床上使用FK506需對其進行血藥濃度及腎毒性監(jiān)測，但常規(guī)的臨床監(jiān)測又存在著諸多的缺陷和差異。因此，科學(xué)研究者不斷尋找新的生物標(biāo)志物以滿足早期預(yù)警腎移植術(shù)后藥源性腎損傷的臨床需求。本文就目前腎毒性的常規(guī)監(jiān)測主要手段，生物標(biāo)志物的研究現(xiàn)狀和缺陷及氨基酸作為監(jiān)測藥源性腎損傷生物標(biāo)志物的潛在意義作一綜述。

1腎毒性的監(jiān)測主要手段

目前，關(guān)于如何減少FK506腎毒性的發(fā)生，臨床研究傾向于通過腎移植后早期減少或撤除FK506來保護移植腎功能，而血藥濃度監(jiān)測并不能對其腎毒性進行及時、有效的預(yù)防，臨床也沒有治療腎毒性的有效手段。至今為止，臨床判斷其腎毒性是否發(fā)生的主要手段仍然是SCr，BUN含量上升和GFR下降以及腎活檢等，但是這些指標(biāo)都具有一定的缺陷，且不同程度的受一些腎性或腎外因素的干擾。

SCr的正常值為0.6～1.4 mg/dl，且隨年齡、性別、測定的時間變化會有所差異，老人、肌肉萎縮以及長期臥床的患者由于肌肉量的降低，血液中的肌酸酐也會顯示在一個“正常值”范圍[13]，并且在急性心肌缺血、急性胰腺炎等其他病理情況下也會出現(xiàn)增高的現(xiàn)象[14，15]，以及某些藥物如膽紅素、頭孢類抗生素等也可導(dǎo)致SCr值增高[16]，因此缺乏特異性。

BUN是人體蛋白質(zhì)代謝的主要終末產(chǎn)物。在正常情況下被腎臟排泄，只有部分被腎小管重吸收，測定血中的BUN值可以反映腎功能狀態(tài)，但腎功能損害早期，血BUN值仍處于正常范圍內(nèi)，當(dāng)GFR下降到正常的50%以下時，血BUN的濃度才迅速升高。此外，較易受飲食、腎血流量等因素的影響，如有蛋白質(zhì)分解因素，感染，腸道出血、甲亢等可致使BUN升高，因此缺乏敏感性。在美國腎臟病基金會（NKF）組織撰寫的腎臟病/透析臨床實踐指南提出GFR分期可以作為評價腎功能的重要指標(biāo)，然而腎臟具有強大的儲備能力和代償能力，當(dāng)腎小球濾過功能下降到正常水平1/3時，GFR參數(shù)也有可能處于正常范圍內(nèi)。因此，同樣存在著大量漏診的現(xiàn)象。

目前，作為金標(biāo)準(zhǔn)的腎活檢雖然能夠確認FK506的腎毒性，但會對人體造成一定的創(chuàng)傷及感染，受取樣的限制性，并且診斷性腎穿刺是臨床已經(jīng)出現(xiàn)明顯腎功能損害癥狀以后的一項反應(yīng)性檢查。

2生物標(biāo)志物的研究現(xiàn)狀和缺陷

隨著代謝組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)等各種組學(xué)的發(fā)展，研究學(xué)者們一直朝著尋找非侵入性的檢測方向努力，發(fā)現(xiàn)了一系列極具有希望的血液和尿液的生物標(biāo)志物來幫助診斷和評估腎損傷，包括腎損傷分子-1（Kim-1）、血管緊張素原（angiotensinogen）、中性粒細胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運載蛋白（NGAL）、N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶（NAG）、白細胞介素-18（IL-18）、胱抑素C（Cys-C）[17-21]等，其中部分已經(jīng)已獲美國FDA認定用于大鼠藥源性腎損傷，并已逐漸在臨床展開研究。

但是，上述生物標(biāo)志物的檢測操作較為復(fù)雜，各種生物標(biāo)志物需要不同的儀器進行檢測[22]，并且在血液和尿液中的情況分析不盡相同，而單一的生物標(biāo)志物應(yīng)用往往存在低靈敏度和低特異性問題，生物標(biāo)志物的聯(lián)合應(yīng)用有助于疾病的診斷。因此，無法達到對同一樣本采用一種分析方法對上述生物標(biāo)志物進行同時定量，臨床高通量分析應(yīng)用也存在一定難度。例如，Kim-1對腎缺血或毒性損傷比較敏感，但在慢性小管、間質(zhì)損傷時也表達，因此也受到慢性腎病的影響[23]，NGAL對診斷腎缺血再灌注腎損傷具有良好敏感性和特異度，然而并發(fā)的炎癥性疾病、系統(tǒng)性感染以及惡性腫瘤等均可影響其診斷的特異性[24，25]。

3氨基酸作為監(jiān)測藥源性腎損傷生物標(biāo)志物的潛在意義

現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)觀點認為，疾病在本質(zhì)上是一個從基因失調(diào)開始，經(jīng)表達異常、代謝異常、功能失調(diào)、結(jié)構(gòu)改變直至產(chǎn)生臨床表現(xiàn)的生化改變過程。一旦出現(xiàn)臨床癥狀、體征或形態(tài)結(jié)構(gòu)改變，疾病實際上已處于發(fā)生發(fā)展的終末階段，絕大多數(shù)已經(jīng)失去治愈的機會。因此可以將疾病進程簡單分為三期：基因、生化以及臨床層次上的改變。代謝組學(xué)是研究生物體對疾病、環(huán)境、藥物等影響而產(chǎn)生的所有代謝物的定量分析，是轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白組學(xué)的下游。基因及蛋白質(zhì)的變化告訴我們可能將要發(fā)生的事情，而代謝物所反應(yīng)的是已經(jīng)發(fā)生了的生化改變。通過高通量組學(xué)技術(shù)在短時間內(nèi)可以篩選出許多藥物作用后特征表達的代謝物群，并且這些特征代謝物的出現(xiàn)或者改變一般要遠遠早于傳統(tǒng)的病理學(xué)終點。因此，在生化分子發(fā)生變化的階段，并未檢測到任何組織病理學(xué)的改變，此時對于疾病進程的干預(yù)使得治愈有極大的可能性。與代謝密切相關(guān)的代謝物的生物活性產(chǎn)物主要包括碳水化合物、脂類、脂肪酸、核苷酸、蛋白質(zhì)分子和氨基酸等。其中，氨基酸是生命活動中至關(guān)重要的一類物質(zhì)，具有廣泛的生物學(xué)功能，是蛋白質(zhì)的基本組成單位，維持內(nèi)穩(wěn)態(tài)重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，合成激素及小分子含氮化合物的重要前提，因此，檢測生物樣本中的氨基酸含量有著重要的意義。

通過代謝組學(xué)技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)在腎移植術(shù)后使用免疫抑制劑導(dǎo)致腎損傷的尿素、肌酸酐升高都是尿素循環(huán)中的直接或間接產(chǎn)物，都是體內(nèi)氨基酸及蛋白質(zhì)的代謝廢物，通過腎臟代謝和排泄。Fleck C等[26]回顧分析96例慢性腎臟疾病、85例腎病終末期和40例腎移植術(shù)后患者中血漿ADMA、SDMA和其它20種內(nèi)源性氨基酸與血壓、心血管疾病、內(nèi)皮功能紊亂及糖尿病并發(fā)癥的關(guān)聯(lián)性測試時，發(fā)現(xiàn)腎移植術(shù)后患者的SDMA與SCr存在著極強的線性相關(guān)（r2=0.94，P<0.001）。同時Xia T等[27]運用靶向代謝組學(xué)定量技術(shù)測定在腎移植術(shù)后使用鈣調(diào)神經(jīng)蛋白抑制劑（CNIs）類藥物導(dǎo)致腎毒性人類尿液中33種氨基酸和生物胺的研究發(fā)現(xiàn)ADMA、SDMA與肌酐清除高度相關(guān)性相吻合。因此，印證了作為精氨酸（Arg）的同系物，非對稱二甲基精氨酸（ADMA）、對稱二甲基精氨酸（SDMA）也參與尿素循環(huán)中的一個環(huán)節(jié)，其水平變化受腎臟功能和結(jié)構(gòu)影響，也會影響腎臟的生理功能。

Saito K等[28]以小鼠模型研究腎功能不全，發(fā)現(xiàn)腎臟受損傷的過程中，通過吲哚胺-2，3-雙加氧酶的作用使的犬尿氨酸（Kyn）上升，色氨酸（Trp）下降，并且與腎臟功能受損程度緊密相關(guān)。Zhang F等[29]運用靶向代謝組學(xué)分析血漿色氨酸（Trp）和SDMA對FK506導(dǎo)致腎移植患者急性腎損傷的診斷價值研究發(fā)現(xiàn)FK506導(dǎo)致的腎損傷組Trp明顯比未表現(xiàn)腎毒性組和健康者組減少，Kyn恰好相反，并且，實驗數(shù)據(jù)顯示Trp也是臨床診斷腎損傷的一個靈敏指標(biāo)。

4總結(jié)

迄今為止，腎移植術(shù)后藥物性腎損傷的監(jiān)測仍然是運用缺乏特異性、敏感性，和存在漏診性及創(chuàng)傷性的常規(guī)臨床監(jiān)測，并不能對其腎毒性進行及時、有效的預(yù)防。而已發(fā)現(xiàn)的生物標(biāo)志物監(jiān)測FK506的腎毒性需要不同儀器檢測操作，存在著復(fù)雜性，低靈敏性、低特異性和單一性的問題。因此，需要積極開展新的生物標(biāo)志物研究。目前，氨基酸作為監(jiān)測腎移植術(shù)后藥源性腎損傷的生物標(biāo)志物尚處于臨床分析研究中，還未得到臨床實用性驗證。今后，仍需要大量的數(shù)據(jù)從實驗室研究向臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化，再從臨床發(fā)現(xiàn)反饋向?qū)嶒炇已芯坎粩嗟难h(huán)探索，可能實現(xiàn)氨基酸作為生物標(biāo)志物早期預(yù)警FK506致腎毒性的臨床運用。

參考文獻：

[1]Clarke W，Silverman BC，Zhang Z，et al.Characterization of renal allograft rejection by urinary proteomic analysis[J].Ann Surg，2003，237（5）：660-664.

[2]Griffin SP，Nelson JE.Impact of a Clinical Solid Organ Transplant Pharmacist on Tacrolimus Nephrotoxicity，Therapeutic Drug Monitoring，and Institutional Revenue Generation in Adult Kidney Transplant Recipients[J].Prog Transplant，2016，26（4）：314-321.

[3]Akhtar T，Sheikh N，Shan T，et al.Tacrolimus induced nephrotoxicity and pulmonary toxicity in Wistar rats[J].J BiolRegulHomeost Agents，2017，31（4）：1061-1066.

[4]Pinana JL，Perez-Pitarch A，Garcia-Cadenas I，et al.A Time-to-Event Model for Acute Kidney Injury after Reduced-Intensity Conditioning Stem Cell Transplantation Using a Tacrolimus-and Sirolimus-based Graft-versus-Host Disease Prophylaxis[J].Biol Blood Marrow Transplant，2017，23（7）：1177-1185.

[5]Souto-Rodríguez R，Molina-Pérez E，Castroagudín JF，et al.Differences in the incidence and clinical evolution of early neurotoxicity after liver transplantation based on tacrolimus formulation used in the immunosuppressive induction protocol[J].Transplant Proc，2014，46（9）：3117-3120.

[6]Alagoz S，Gulcicek S，Oruc M，et al.Gangliocytoma Presenting With Tacrolimus Neurotoxicity in a Renal Transplant Recipient：Case Report[J].Transplant Proc，2016，48（9）：3142-3144.

[7]Peddi VR，Wiseman A，Chavin K，et al.Review of combination therapy with mTOR inhibitors and tacrolimus minimization after transplantation[J].Transplant Rev（Orlando），2013，27（4）：97-107.

[8]Xue W，Zhang Q，Xu Y，et al.Effects of tacrolimus and cyclosporine treatment on metabolic syndrome and cardiovascular risk factors after renal transplantation：a meta-analysis[J].Chin Med J，2014，127（12）：2376-2381.

[9]Veroux M，Grosso G，Ekser B，et al.Impact of conversion to a once daily tacrolimus-based regimen in kidney transplant recipients with gastrointestinal complications[J].Transplantation，2012， 93（9）：895-899.

[10]Jin J，Lim SW，Jin L，et al.Effects of metformin on hyperglycemia in an experimental model of tacrolimus-and sirolimus-induced diabetic rats[J].Korean J Intern Med，2017，32（2）：314-322.

[11]Sivakumar V，Sriramnaveen P，Krishna C，et al.Role of fludrocortisone in the management of tacrolimus-induced hyperkalemia in a renal transplant recipient[J].Saudi J Kidney Dis Transpl，2014，25（1）：149-151.

[12]Tricot L，Lebbé C，Pillebout E，et al.Tacrolimus-induced alopecia in female kidney-pancreas transplant recipients[J].Transplantation，2005，80（11）：1546-1549.

[13]Dhillon S，Kostrzewski A，editors.Clinical Pharmacokinetics[M].Aucklan：Pharmaceutical Press，2006：62-63.

[14]Yamaguchi J，Kasanuki H，Ishii Y，et al.Prognostic significance of serum creatinine concentration for in-hospital mortality in patients with acute myocardial infarction who underwent successful primary percutaneous coronary intervention（from the Heart Institute of Japan Acute Myocardial Infarction[HIJAMI] Registry）[J].Am J Cardiol，2004，93（12）：1526-1528.

[15]Lipinski M，Rydzewski A，Rydzewska G.Early changes in serum creatinine level and estimated glomerular filtration rate predict pancreatic necrosis and mortality in acute pancreatitis： Creatinine and eGFR in acute pancreatitis[J].Pancreatology，2013，13（3）：207-211.

[16]Elsayed MG，Elkomy AA，Gaballah MS，et al.Nephrotoxicity of cefepime：A new cephalosporin antibiotic in rats[J].J Pharmacol Pharmacother，2014，5（1）：33-38.

[17]Moresco RN，Bochi GV，Stein CS，et al.Urinary kidney injury molecule-1 in renal disease[J]. Clin Chim Acta，2018（487）：15-21.

[18]Ba Aqeel SH，Sanchez A，Batlle D.Angiotensinogen as a biomarker of acute kidney injury[J].Clin Kidney J，2017，10（6）：759-768.

[19]Lobato GR，Lobato MR，Thomé FS，et al.Performance of urinary kidney injury molecule-1， neutrophil gelatinase-associated lipocalin，and N-acetyl-β-D-glucosaminidase to predict chronic kidney disease progression and adverse outcomes[J].Braz J Med Biol Res，2017，50（5）：e6106.

[20]Cho SY，Hur M.Neutrophil Gelatinase-Associated Lipocalin as a Promising Novel Biomarker for Early Detection of Kidney Injury[J].Ann Lab Med，2018，38（5）：393-394.

[21]Choudhary A，Basu S，Dey SK，et al.Association and prognostic value of serum Cystatin C，IL-18 and Uric acid in urological patients with acute kidney injury[J].Clin Chim Acta，2018（482）：144-148.

[22]Wunnpuk K，Liu X，Peake P，et al.Renal biomarkers predict nephrotoxicity after paraquat[J].Toxicol Lett，2013，222（3）：280-288.

[23]van Timmeren MM，van den Heuvel MC，Bailly V，et al.Tubular kidney injury molecule-1（KIM-1） in human renal disease[J].J Pathol，2007，212（2）：209-217.

[24]Hjortrup PB，Haase N，Treschow F，et al.Predictive value of NGAL for use of renal replacement therapy in patients with severe sepsis[J].Acta Anaesthesiol Scand，2015，59（1）：25-34.

[25]Smertka M，Wroblewska J，Suchojad A，et al.Serum and urinary NGAL in septic newborns[J].Biomed Res Int，2014（2014）：717318.

[26]Fleck C，Schweitzer F，Karge E，et al.Serum concentrations of asymmetric（ADMA）and symmetric （SDMA）dimethylarginine in patients with chronic kidney diseases[J].Clin Chim Acta，2003，336（1-2）：1-12.

[27]Xia T，F(xiàn)u S，Wang Q，et al.Targeted metabolomic analysis of 33 amino acids and biogenic amines in human urine by ion-pairing HPLC-MS/MS：Biomarkers for tacrolimus nephrotoxicity after renal transplantation[J].Biomed Chromatogr，2018，33（7）：e4198.

[28]Saito K，F(xiàn)ujigaki S，HeyesMP，et al.Mechanism of increases in L-kynurenine and quinolinic acid in renal insufficiency[J].Am J Physiol Renal Physiol，2000，279（3）：F565-F572.

[29]Zhang F，Wang Q，Xia T，et al.Diagnostic value of plasma tryptophan and symmetric dimethylarginine levels for acute kidney injury among tacrolimus-treated kidney transplant patients by targeted metabolomics analysis[J].Sci Rep，2018，8（1）：14688.

收稿日期：2018-12-24;修回日期：2019-2-4

編輯/肖婷婷