肝腎綜合征早期生物學標志物的研究進展

曹麗娜，萬遠太

(武漢科技大學附屬天佑醫院消化內科，武漢 430064)

肝腎綜合征(hepatorenal syndrome，HRS)表現為晚期慢性肝病患者腎功能不斷衰竭，通常伴有門脈高壓和腹水，偶爾伴有重型肝炎[1]。HRS的特點為腎功能不全、腎臟血流尤其是腎皮質灌注不足、腎臟實質無病變。HRS主要繼發于肝硬化和嚴重門靜脈高壓下內臟高動力循環，使體循環血流量明顯減少，擴血管物質增多(如一氧化氮、前列腺素、血管內皮舒張因子、胰高血糖素、內毒素)，引起體循環血管床擴張、循環功能紊亂、心排血量減少，而有效的動脈低血容量可激活內源性血管收縮系統，引起腎實質血管收縮、腎血流量減少以及HRS的發生。HRS發病是復雜的病理生理學過程，肝硬化進展過程中任何事件(如出血、利尿劑過量、乳果糖引起的腹瀉、肝硬化心肌病、全身炎癥)均可誘發HRS[2]。肝硬化腹水患者每年HRS的患病率約為8%，也有報道高達40%，雖然HRS的定義是標準化的，但一些肝硬化和終末期肝病患者的肌肉質量和尿素合成顯著下降，進而可能導致血清肌酐和血尿素氮水平降低，因此早期診斷HRS具有重要臨床意義[3]。

2015年國際腹水俱樂部修訂了HRS的診斷標準[4]。HRS分為兩種類型：1型HRS為2周內腎功能迅速惡化，血清肌酐>221 μmol/L，2型HRS的特征為中度腎衰竭進展緩慢，血清肌酐濃度為132.6～221 μmol/L，并且1型HRS的中位生存期為2周；2型HRS在難治性腹水和中度腎功能不全的患者中起病較隱匿，中位生存期為4～6個月[5]。此分類將血清肌酐濃度作為HRS分類的唯一因素，而不考慮潛在的病理學或病因。血清肌酐受性別、年齡、種族、肌肉萎縮和營養不良等多種因素影響，且腎臟有很強的貯備能力，僅當腎小球濾過率(glomerular filtration rate，GFR)下降到正常值50%以下時血清中肌酐濃度才出現升高，所以血清肌酐不能反映出早期腎損傷，且難以準確反映肝硬化患者腎損傷的嚴重程度，因此尋找能夠反映早期腎損傷的生物學標志物是當前臨床關注的熱點?，F對8種常見的HRS早期腎損傷生物學標志物進行綜述。

1 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)是脂質蛋白超家族成員，由感染和炎癥區域激活的中性粒細胞釋放，發揮抑菌作用[6]。NGAL是一種已確定的腎損傷生物標志物[7]。腎損傷6 h內，尿液和血清(或血漿)NGAL水平升高，而血清肌酐水平的升高僅發生在腎功能喪失>50%的幾天后[8]。所以，尿液和血液NGAL的水平變化比血清肌酐水平的變化出現較早，且NGAL 信使RNA的表達比腎損傷時增加 1 000余倍，使其成為一種早期生物標志物，可比血清肌酐更早地反映出腎損傷情況[9]。一項有關NGAL用于評估肝硬化急性腎損傷(acute kidney injury，AKI)的前瞻性研究表明，NGAL可用于急性腎小管壞死(acute tubular necrosis，ATN)與肝硬化其他類型AKI的鑒別診斷，特別是HRS-AKI，且住院期間AKI的進展與持續升高的NGAL水平相關，NGAL是AKI進展的獨立預測因素。一項有關NGAL用于評估肝硬化AKI的前瞻性研究發現，肌酐診斷ATN的最佳預測臨界值為220 μg/g，大多數患有ATN-AKI的患者中NGAL高于此閾值，而大多數患有HRS-AKI或腎前性AKI患者的NGAL則低于此閾值[10]。然而，這些研究均未包括用于診斷ATN的金標準(組織學)，因此在肝硬化和AKI患者中仍難以確診ATN[10]。實際上，HRS和ATN被認為可能是一個連續體，而不是兩個不同的實體，但仍需更多的臨床研究證實。Hamdy等[11]對70例肝硬化AKI的研究發現，腎損傷的原因中腎前病變占55.7%(39例)、HRS占24.3%(17例)和腎內小管損傷占20%(14例)，腎前病變、HRS、腎內小管損傷的尿NGAL的平均值分別為(21.70±7.31) ng/mg、(115.53±68.19) ng/mg和(240.83±116.94) ng/mg，終末期肝病模型評分高于20分和尿NGAL高于32分是死亡率的預測因子，由此可知各組尿NGAL水平差異有統計學意義，因此尿NGAL水平可能有助于HRS與ATN的鑒別，同時檢測血清、尿NGAL對肝硬化腎損傷的早期診斷和預后判斷具有重要臨床意義。

2 腎損傷因子-1

Cai等[12]研究表明，腎損傷因子-1(kidney injury molecule-1，KIM-1)在正常腎臟和其他器官中均以低水平表達，但在缺血再灌注損傷后的腎臟(近端小管上皮細胞)中顯著表達；同時，KIM-1參與腎損傷和愈合過程，腎小管上皮細胞產生重要的促炎因子和趨化因子并表達Toll樣受體，是先天免疫應答的重要組成部分，KIM-1/T細胞免疫球蛋白和黏蛋白域1是腎近端小管中上調最多的蛋白，損傷形式多樣。KIM-1是一種磷脂酰絲氨酸受體，主要介導吞噬作用的凋亡小體和氧化脂質[13]。當KIM-1長期高表達時，可導致進行性腎纖維化和慢性腎衰竭，這可能與其吞噬有害化合物(如氧化脂質)的功能有關[14]。KIM-1除了吞噬作用外，還可通過磷脂酰肌醇-3-激酶激活信號[15]。Yap等[16]通過評估血清和尿液生物標志物的使用預測HRS的研究發現，43例患者中12例(27.9%)在距離基線(7.3±5.1)周時發生HRS，Logistic回歸分析顯示，基線尿NGAL、尿KIM-1 與HRS的發展相關。NGAL和KIM-1預測HRS的臨界值分別為18.72 ng/mL和1.499 ng/mL，因此尿NGAL和KIM-1聯合檢測有助于早期識別晚期肝硬化患者的HRS。Huo等[17]在探討白細胞介素(interleukin，IL)-18聯合KIM-1預測HRS-AKI患者在重癥醫學科接受連續性腎臟替代治療后28 d病死率的研究中發現，尿IL-18聯合KIM-1對AKI危重癥患者的預后有較高預測價值，受試者工作特征曲線下面積為0.786(95%CI0.598～0.914，P<0.05)，具有較高的靈敏度和特異度，且早期啟動連續性腎臟替代治療可顯著降低患者病死率，對HRS-AKI早期干預具有一定的臨床意義。

3 IL-8和IL-18

炎癥及機體的自我防御反應可由感染、創傷、腫瘤和自身免疫疾病等多種因素引起。炎癥機制受趨化因子調節，趨化因子通過與跨膜受體相互作用控制各種類型白細胞的運輸。IL-8是CXC趨化因子(α類趨化因子)家族成員之一，主要編碼于4q染色體，跨越約2.5 Mb區域。IL-8具有針對T細胞和堿性粒細胞的趨化活性，中性粒細胞與內皮細胞的黏附和遷移受IL-8調節，一旦中性粒細胞到達炎癥部位，IL-8可進一步刺激細胞發揮吞噬作用，提高組織修復效率。IL-18是IL-1家族成員，在細胞免疫調節中發揮重要作用，也可促進Th1細胞活化和誘導產生IgE。有研究表明，IL-18可用于HRS病因的鑒別，并為預后提供有效參考[18]。Solé等[19]在肝硬化失代償患者中通過測量大量細胞因子來評估全身炎癥反應特征發現，與無AKI失代償期肝硬化患者和低血容量誘發AKI患者相比，HRS-AKI患者的全身炎癥反應、白細胞計數和血清C反應蛋白(C-reactive protein，CRP)水平更高，HRS-AKI患者的細胞因子譜與其他兩組不同，幾種細胞因子水平存在差異，包括較高的尿單核細胞趨化蛋白-1水平、血漿IL-6、腫瘤壞死因子-α、血管細胞黏附分子-1和IL-8。綜上，與沒有AKI和低血容量誘導的AKI的患者相比，HRS-AKI患者的全身炎癥特征顯著增加，并且IL-8與HRS 3個月的病死率相關[19]。

4 氧化應激

由于氧化應激/抗氧化防御失衡，持續攝入乙醇會造成肝硬化，HRS是肝硬化最嚴重的并發癥。氧化損傷是活性氧類產生異常、乙醇及其代謝產物的毒性作用以及活化吞噬細胞作用的結果。此外，持續使用乙醇會加劇活性氧類和脂質過氧化物的產生。氧化應激會破壞特定的分子靶點，如脂質、蛋白質和糖類，導致細胞功能障礙和(或)細胞死亡。脂質是最常受影響的一類生物分子，其氧化產生許多次級產物。丙二醛是多不飽和脂肪酸自由基引發氧化分解的最終產物，因此丙二醛可作為測量氧化應激的生物標志物。有研究發現，當肝硬化發生時，丙二醛水平隨CRP升高而升高，隨著肝硬化的進展和腎衰竭的發展丙二醛與CRP的相互依賴性呈正相關，這也說明氧化應激對肝臟炎癥的發生發展具有重要作用[16]。肝硬化患者血清丙二醛水平隨肌酐濃度的增加而升高，隨著肝硬化的進展和嚴重腎衰竭條件下HRS的發展，丙二醛與肌酐相互依賴性增加，說明丙二醛水平可導致肝功能損害和腎功能進一步惡化，而丙二醛是否可以作為預測肝硬化晚期HRS預后的生物標志物仍需進一步深入的臨床研究[20]。

5 胱抑素C

胱抑素C是GFR的一種替代生物標志物，近年來有學者對胱抑素C的評價進行了大量研究[21]。胱抑素C是一種低分子量的非糖基堿性蛋白，分子量為13 000，由所有有核細胞以恒定速度產生，不與血漿蛋白結合。胱抑素C可以自由通過腎小球過濾，隨后在近端腎小管中被重吸收和分解代謝。研究表明，血清胱抑素C是GFR的一個標志，當檢測危重癥患者GFR受損時，其表現明顯優于血清肌酐[22]。由于既往估算肝硬化中的GFR主要依賴血清肌酐，準確性較差，慢性腎臟病流行病學合作研究組(Chronic Kidney Disease Epidemiology Collaboration，CKD-EPI)使用血清肌酐聯合胱抑素C水平新提出了一個方程式(CKD-EPI肌酐-胱抑素C方程)，其對肝硬化患者的診斷性能優于傳統方程估計GFR[23]。高攀和朱祖安[24]探討胱抑素C在失代償期肝硬化并發HRS患者診斷價值中的研究發現，胱抑素C、血清肌酐、丙氨酸轉氨酶、堿性磷酸酶、Na+是預測HRS發生的重要因素，多因素Logistic回歸分析發現，胱抑素C和血清肌酐是影響HRS的獨立危險因素，胱抑素C較血清肌酐和血尿素氮對失代償期肝硬化并發HRS的臨床預測價值更好。

6 N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶

尿酶N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(N-acetyl-β-D-glucosaminidase，NAG)存在于近端小管上皮細胞的溶酶體中，由于其130 000的高分子量，血漿NAG不能通過腎小球過濾，并且尿NAG的增加僅由近端腎小管細胞損傷從近端腎小管細胞溶酶體分泌引起。Kim等[25]研究旨在評估尿NAG在失代償期肝硬化患者中的有效性，將114例失代償期肝硬化住院患者分為腎前性氮質血癥、HRS和ATN三組，將血清肌酐、胱抑素C和尿NAG水平作為AKI分化、發展以及患者病死率的標志物，在基線時診斷為AKI的30例患者的血清肌酐、胱抑素C水平、尿NAG水平和Child-Pugh評分顯著高于無AKI的患者，血清胱抑素C和尿NAG水平是失代償期肝硬化患者AKI發展的獨立預測因子，存活率與低血清胱抑素C和尿NAG水平顯著相關。因此，血清胱抑素C和尿NAG水平可用于區分AKI類型，并且是失代償期肝硬化患者AKI發展和病死率的強預測因子。有研究表明，NAG是早于尿白蛋白出現的反映腎小管間質損傷的敏感指標，單獨檢測時靈敏度為90.2%，特異度為76.4%，尿白蛋白肌酐比值+NAG聯合檢測可發揮最大診斷效能(靈敏度、特異度分別為93.2%、96.8%)，提高診斷早期腎臟損傷的靈敏度和特異度[26]。

7 肝型脂肪酸結合蛋白

肝型脂肪酸結合蛋白(liver-type fatty acid binding protein，L-FABP)是一種內源性抗氧化蛋白，主要表達于肝臟和腎臟。尿L-FABP源自近端腎小管上皮細胞，尿L-FABP水平在腎小管損傷時升高，在正常肝臟環境中，L-FABP是脂肪酸代謝的關鍵調控因子[27]。研究發現，隨著腎臟損傷嚴重程度的增加，已故腎臟捐獻者的供體中NGAL和L-FABP的水平顯著升高[28]。潘俊娣等[29]在探討肝硬化合并AKI患者尿NGAL、L-FABP變化及意義的研究中發現，肝硬化合并AKI患者尿L-FABP水平明顯升高，尿L-FABP水平明顯升高與腎功能分級、腎損傷程度顯著相關，高水平L-FABP是肝硬化合并AKI的危險因素，L-FABP診斷肝硬化合并AKI具有較高的靈敏度、特異度，可作為判定肝硬化合并AKI的生物學標志物?？禃哉涞萚30]研究證實，與IL-18相比，L-FABP診斷肝硬化失代償期腎損傷的價值更高、臨床意義較大，可推薦作為肝硬化合并AKI早期診斷的生物學標志物。

8 β2-微球蛋白

β2-微球蛋白(β2-microglobulin，β2-MG)是一種小分子球蛋白，經腎小球自由過濾后被腎臟近曲小管重吸收，最后被腎小管內皮細胞降解為氨基酸，血清中β2-MG水平升高可反映腎小球濾過功能受損或過濾負荷增加[31]。研究發現，β2-MG水平在健康人群和肝硬化、肝硬化合并HRS的患者中有明顯差異，肝功能越差腎功能受損越嚴重、β2-MG水平越高，尿微量蛋白能早期發現肝硬化腎損害，可作為亞臨床HRS的生物學檢測指標[32]。由于淋巴系統是β2-MG生成的主要場所，腫瘤、免疫反應均可引起β2-MG升高，因此β2-MG檢測的靈敏度較低。研究發現，β2-MG和胱抑素C、尿肌酐生物學標志物聯合檢查可以提高靈敏度、特異度和診斷符合率，聯合檢測較單獨應用β2-MG的診斷效能更高[33]。

9 小 結

AKI常見于肝硬化患者且病死率較高。一項納入了349例患者的回顧性分析顯示，HRS AKI約占住院肝硬化患者AKI的38.1%，且與AKI高死亡率相關[34]。AKI最常見的病因是腎前性氮質血癥、ATN和HRS，由于治療方法不同，所以準確區分AKI的病因至關重要，但是建立準確的鑒別診斷極具挑戰性。腎損傷的生物標志物可以區分AKI病因，并且可以更準確和快速地診斷出AKI。生物標志物如NGAL、KIM-1、IL-18和L-FABP也可早期診斷AKI，區分ATN和HRS并預測預后[35]。當不同生物學標志物之間的診斷界值相差較大時，需多種生物學標志物同時檢查并聯合影像學檢測，以期做到早期診斷、早期治療。