早期糖尿病腎病診斷生物標志物研究進展

劉玉華 宋玲玲 呂玉芹

天津醫科大學靜海臨床學院檢驗科，天津市 301600

長期糖尿病可引起微血管受損為主的大量并發癥，糖尿病腎病(DN)是其中最重要的并發癥之一。DN患者極易發展成終末期腎衰竭。腎衰竭不僅會給患者及其家庭造成沉重的精神和經濟壓力，也會變成社會繁重的負擔。DN初期就著手治療不僅可以減慢其發展，甚至能夠完全治愈。因此，早期診斷DN是減少危害的核心策略。尿微量白蛋白含量長期以來被認為是DN發展的標志。但人們發現許多早期腎損傷發生在微量白蛋白尿出現之前，且運動、發熱、感染等因素也可影響其變化。近些年陸續發現新的DN早期標志物，包括腎小球損傷指標、腎小管損傷指標、炎性因子，蛋白組學及微小RNA等多種類型。本文就各種生物標志物預測診斷DN的可能性和可靠性進行如下綜述。

1 反應腎小球損傷的生物標志物

DN時腎臟的損壞以腎小球濾過功能發生改變和腎小球結構破壞為主要特點，造成腎小球通透性改變，導致健康情況下不存在尿里的物質出現。其中一些物質隨著損害的嚴重程度,而增加。

1.1 足細胞相關的損傷 足細胞在DN早期即可發生結構以及功能的改變，表現為形態變化及凋亡或脫落以致在尿中可檢測到足細胞。但足細胞尿的檢測太過耗時費力，且對檢測者水平要求較高。更方便快捷的是足細胞特異蛋白產物的檢測。尿足細胞標記物nephrin廣泛存在于正常尿白蛋白排泄率的糖尿病患者中，既可明確DN早期腎小球已有損傷，也說明足細胞損傷比尿中可檢測出白蛋白更早，但nephrin在DN預后當中所起的作用仍待研究。另外，足萼糖蛋白(PCX)作為特異性標志蛋白參與維持腎小球的正常結構并構成濾過屏障。足細胞出現輕微損壞時，尿中便可以檢測到PCX，隨著腎小球的損害程度加重，PCX的水平也升高，故有研究認為PCX可預測早期DN[1]。但尿中RNA酶易造成mRNA降解，尿PCX mRNA檢測敏感性差，目前不適于臨床應用。

1.2 Ⅳ型膠原 DN的另一個重要特征是細胞外基質和GBM出現增厚。早期DN患者GBM增厚優先于白蛋白尿的出現。Ⅳ型膠原是細胞外基質和GBM的主要組成成分。一般情況，Ⅳ型膠原難以透過腎小球屏障出現在尿中，所以尿液Ⅳ型膠原可反應GBM的損傷。但由于目前縱向的研究還有待深入，其作為DN早期診斷和預后判斷的生物標志物還需進一步證實。

1.3 觸珠蛋白(Hp) Hp最早以急性時相反應蛋白被發現，主要功能是可結合血漿中的游離血紅蛋白(Hb)。游離Hb穿過腎小球濾過屏障后會造成氧化性的腎臟損傷。血漿中Hp可快速與游離Hb結合，以阻止游離Hb透過腎小球濾過屏障造成腎小管出現損傷[2]。腎臟損傷時，腎小球游離Hb增加，刺激Hp合成增加，血Hp升高。糖尿病患者腎小球濾過屏障結構功能不穩定，可能發生Hp及Hb-Hp結合物穿過屏障,以致尿中Hp增高。尿Hp結合尿微量白蛋白共同診斷DN比單獨使用微量白蛋白診斷的準確性更好。但也有研究結果表明尿Hp一部分來源可能是腎近曲小管上皮細胞的自身合成和分泌[3]。Hp在腎臟代謝的機制尚不明確。因此，關于尿Hp能夠預測DN進展的相關原理和機制的研究目前尚無統一結論[4]。

1.4 胱抑素C(Cys-c) Cys-c是一種由體內幾乎所有有核細胞分泌的小分子蛋白，能夠自由穿過腎小球濾過屏障，不被腎小管上皮細胞制造，并在近曲小管被全吸收。Cys-c產生速度穩定，年齡、性別、內分泌、免疫狀態、營養情況等不會對其產生影響，因此，腎小球濾過率(GFR)才是調節其濃度的主要方式。DN早期GFR減低，血清Cys-c濃度相應升高。Cys-c作為內源性標志物可直觀地反映GFR變化，對早預測早診斷早治療DN及檢測病情進展意義較大[5]。

2 反應腎小管損傷的生物標志物

DN早期已發現腎小管間質病變現象，且病變嚴重程度與DN進展及預后關系密切。最近研究發現，DN患者的腎小球損傷雖更被關注，但腎小管相關損傷其實比之腎小球要更早。

2.1 中性粒細胞明膠酶相關載脂蛋白(NGAL) NGAL是主要由腎小管細胞產生的一種生長因子，可誘導腎小管中性粒細胞的凋亡。血、尿NGAL水平與GFR呈獨立的、密切的負相關，可獨立于GFR和年齡等其他變量預測DN的進展。DN患者尿中NGAL水平顯著提高，且隨著尿中白蛋白增加而逐漸增加。另外,有分析認為，血清NGAL升高出現在DN早期微量白蛋白尿出現之前，可用作DN的早期診斷、程度分期和監測進展的非侵入性工具[6]。但這一結論仍需大量前瞻性研究的支持。

2.2 肝脂肪酸結合蛋白(L-FABP) L-FABP主要由腎近端小管和肝細胞產生，是機體氧化應激反應時產生的內源性抗氧化劑。1型糖尿病中，尿L-FABP濃度隨DN的不斷加重逐漸增加，但應用腎保護劑治療后其尿L-FABP濃度明顯減少。說明尿L-FABP在預測和監測DN病程方面有應用價值。但目前很少有研究調查L-FABP在DN中的特異性，故還需要大量的臨床試驗和分析報告來證明其具體臨床意義和預測DN發生的可靠性。

2.3 視黃醇結合蛋白(RBP) RBP是由肝臟分泌入血的一種低分子維生素轉運蛋白。血液中的RBP經腎小球濾過后，在腎近曲小管重吸收，因此，正常人尿中RBP排出量極少。當腎近曲小管發生損害時尿RBP排出量上升，且排出量跟腎臟的損傷程度正相關。另外，尿中RBP幾乎不受腎外因素的干擾，體外尿檢RBP也不受尿理化因素的影響。因此尿液RBP可作為DN早期預測、監測病程以及預后判斷的一個可靠的生物標志物。

2.4 腎臟損傷分子-1(KIM-1) KIM-1是一種跨膜管狀蛋白，正常情況下腎臟不表達，只特異地表達于受損的近端小管上皮細胞。DM患者無蛋白尿期即開始升高，在微量蛋白尿期顯著升高。糖尿病患者隨著蛋白尿加重KIM-1水平逐漸增加，并且男性顯著高于女性，給予相關治療后KIM-1水平顯著下降。這種相關性獨立于各種其他監測指標，且尿KIM-1的檢測幾乎不被尿液理化因素影響，在早期診斷DN方面，具有快速、可重復、敏感性高等優點。

3 腎臟炎癥的生物標志物

DN的另外一個典型特征是慢性微炎癥狀態。DN發展的進程伴隨著大量炎癥細胞的浸潤，多種炎性因子、趨化因子及其受體、黏附分子及轉錄因子等構成復雜的分子網絡，參與DN的病理過程。一些關鍵的炎癥因子可作為DN的早期預測和病情監測標志物。這些炎癥分子中腫瘤壞死因子-α(TNF-α)及其受體尤其引起臨床注意。TNF-α作為一種促炎細胞因子，主要通過加快細胞的凋亡和細胞外基質的積累等損害腎臟，以降低腎臟功能，增加尿蛋白含量。因此，有研究發現，患者隨著尿蛋白排泄增加和DN的進展，尿TNF-α排泄顯著增加[7]。TNF受體不僅在腎功能已經下降的腎病患者中水平增高，在無腎功能改變的糖尿病患者中亦可作為預測早期DN的因子。

4 自噬

自噬是一種機體實現細胞自我更新的過程。自噬可以分解代謝受損的蛋白質和細胞器甚至重新利用大分子物質，因此在維持細胞內穩態方面發揮著關鍵作用。最近，有證據表明自噬缺乏參與了DN的發病機制以自噬途徑為靶點激活自噬活性可能具有腎臟保護作用效果，見圖1[8]。

圖1 糖尿病條件下腎臟固有細胞自噬活性通路

5 蛋白組學

蛋白質組學是在大規模水平上對一個基因組或一個基因體系所表達翻譯甚至修飾的極大部分蛋白質進行準確的定性和定量科學。這種同時檢測多種蛋白生物標志物的方式用于機制復雜的DN的早期診斷及進展預測方面，優勢尤為突出[9]。蛋白質組學為基礎的CKD273分類評分模型可用于監測糖尿病腎病進程。CKD273是蛋白質組學技術檢出的尿液中273種低分子量蛋白質和小分子多肽片段。CKD273分類評分可提前5年預測大量白蛋白尿事件的發生。研究發現，CKD273能夠預測DN疾病進展[10]，最有可能從實驗室科研階段轉化到臨床應用。目前，CKD273的檢測過程較復雜，對實驗室及技術操作人員的要求高，還需要簡化流程降低成本以便于在臨床中推廣[11]。總之，蛋白質組學雖然已在探索DN發病機制以及尋找早期DN標志物方面取得一些成就，但幾乎所有研究結果均還處于基礎研究階段，還需要大量實驗研究和分析比對才能真正應用于臨床。

6 微小RNA

miRNA是一種內源性的單鏈非編碼小RNA分子，能夠影響靶mRNA的轉錄和翻譯以控制細胞的生長、分化、增生和凋亡。糖尿病所導致的持續高糖高滲環境刺激體液中miRNA的表達發生改變，而且這些改變出現在蛋白尿前[12]。miRNA可以作為診斷DN發生和發展的生物標志物[13]。有研究表明， 2型糖尿病發展成的DN患者血中可檢測到高水平的miR-320C和miR-6088。有望成為2型糖尿病腎病患者早期預測和預后監測的生物標志物[14]。另有文獻報道，下調miRNA-21可減少DN炎性反應和足細胞的凋亡[15]。深刻研究miRNA調節基因轉錄和翻譯的過程可利于明確DN的病理機制，可以成為治療DN的潛在新方法。

綜上所述，尿微量白蛋白雖然有局限性，但目前為止還沒有更理想的替代指標。新發現的標志物雖各有優點，但還需臨床深入驗證。由于DN的復雜機制，僅依賴一個生物標志物無法達到診斷的最佳靈敏度和特異度。聯合多種標志物有利于DN的檢測，但考慮到方法的成本和可操作性，聯合檢測方案有待探討。