生物學標志物在糖尿病腎病早期診斷中的研究進展

紀 超 宋玉玲 劉長梅▲

1.濱州醫學院臨床醫學院，山東濱州 256603；2.濱州醫學院附屬醫院內分泌與代謝病科，山東濱州 256603

據統計，2000年全世界糖尿病（diabetes mellitus，DM）患者約達到1.71 億人（2.8%），估計至2030年，全世界將達3.66 億人（4.4%）[1]。在我國糖尿病腎病（diabetic nephropathy，DN）是慢性腎臟疾病常見的發病原因之一，也是常見的可以導致腎臟衰竭的病因。以往認為微量白蛋白尿（microalbuminuria，MA）和腎小球濾過率（glomerular filtration rate，GFR）是DN 危險分級和檢測疾病進展的重要檢測標準，然而許多研究對其早期預測價值提出質疑。隨訪10年的前瞻性研究顯示起初以MA 預測有80%的1 型DM 患者可能患有DN，最終只有30%的患者患有DN[2]。有研究表明當臨床發現MA 時，腎小球基底膜的高級結構可能已經發生改變[3]。DN 早期診斷治療可以明顯改變患者預后，然而晚期則發展為終末期腎臟病（end-stage renal disease，ESRD）。因此尋找能預測DN 早期診斷的生物學標志物有重要意義。本文對近些年來發現的可以早期診斷DN 的生物學標志物進行綜述。

1 與腎小球功能障礙有關的標志物

腎小球濾過屏障的受損可影響腎小球的濾過功能，導致某些蛋白可在腎小球濾過屏障濾出。盡管MA的排泄仍然是臨床診斷腎小球損傷的金標準，最近研究發現許多其他尿蛋白可在檢測出MA 之前出現。

1.1 GFR

GFR 是反映腎臟排泄功能的最佳指標，反映GFR的金標準是菊粉和51Cr-EDTA 的血漿清除率，然而二者檢測耗時耗力，因此目前使用血清肌酐清除率來反映GFR，但是其在腎功能改變的早期敏感性較差。胱抑素C（CysC）是一種低分子量蛋白質，能從濾過屏障完全自由濾過，并可被腎小管全部重吸收或分解，不能完全返回血液[4]。研究表明，CysC 的水平與GFR和血清肌酐有良好的相關性，比血清肌酐更加敏感和特異地反映濾過率微小的變化[5]。

1.2 尿轉鐵蛋白（transferrin，TER）

TER 是一個分子量比白蛋白分子量略大的蛋白，其所含的電荷量比糖化白蛋白低，因此不易被腎小球濾過膜排斥[6]。研究顯示，DM 患者與健康對照組相比，在可以檢測到尿蛋白之前，DM 患者TER 升高，且TER 升高水平與尿白蛋白排泄率（urinary albumin excretion rate，UAER）相平行[7]，這提示TER 可以作為預測MA 發生的指標。

1.3 Ⅳ型膠原蛋白

Ⅳ型膠原蛋白是系膜基質以及腎小管和腎小球基底膜的正常組成部分。Araki 等[8]研究發現在無蛋白尿患者和早期糖耐量受損的患者中都有尿Ⅳ型膠原蛋白升高的現象，這表明尿Ⅳ型膠原蛋白可以預測早期腎損害，且尿Ⅳ型膠原排泄與UAER 的程度、DM的持續時間、血壓和血清肌酐水平密切相關。

1.4 銅藍蛋白

銅藍蛋白的分子量較小，在銅和鐵的代謝中發揮重要作用。研究發現在銅藍蛋白排泄增加的DM 患者中，進展為MA 的發生率明顯上升，銅藍蛋白排泄的增加對于MA 有預測作用[9]。該研究也表明，與健康對照組相比，糖耐量受損和DM 患者銅藍蛋白的排泄量都有所增加。

2 與腎小管功能障礙有關的標志物

前些年關于DN 的研究主要集中于腎小球，近些年來發現近端腎小管是DN 發生發展的一個關鍵環節，提出“糖尿病性腎小管病變”的相關概念[10]。最近發現，抑制近端小管（PT）葡萄糖轉運（通過SGLT2）對DM 患者具有腎保護作用，提示腎小管在DN 中的潛在作用[11]。以下對腎小管損傷的早期生物學標志物進行闡述。

2.1 中性粒細胞明膠酶相關載脂蛋白（neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL）

NGAL 主要存在于中性粒細胞的顆粒中，由于其低分子量，NGAL 大部分能通過腎小球濾過屏障，并在腎小管的近端處被重新吸收； 當腎小管功能改變時，其在腎小管重吸收減少并且上皮細胞分泌增多，DM 患者與健康對照者相比，DM 患者的尿NGAL 排泄明顯升高，且升高水平與UAER 和GFR 水平及腎損傷程度有相關性[12]。

2.2 N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶（N-acetyl-b-dglucosaminidase，NAG）

N 乙酰氨基葡萄糖苷酶為存在于腎小管的溶酶體酶[13]。在無蛋白尿的DM 患者，就可檢測到尿NAG水平的異常，尿NAG 水平與肌酐清除率呈負相關，ROC 曲線顯示尿NAG 在反映腎損傷方面比血清肌酐具有更高的敏感性[14]。

2.3 腎損傷分子1（kidney injury molecule 1，KIM1）

KIM1 是在近端腎小管頂端膜上表達的跨膜蛋白，當腎小管受損時，其外功能區解離并釋放至腎小管，與腎小管萎縮和間質纖維化相關。在正常細胞中無法檢測出，但在急性和慢性腎損傷的患者中其表達明顯上調[15]。Nielsen 等[16]進行的3年前瞻性干預試驗發現，尿KIM-1 和NGAL水平高的1 型DM 患者GFR 下降更快。

2.4 肝型脂肪酸結合蛋白（liver-type fatty acid binding protein，L-FABP）

L-FABP 是細胞內載體蛋白，參與游離脂肪酸代謝，可反映慢性腎臟病的預后。不同程度蛋白尿水平的1 型DM 患者和健康對照組的研究中，尿L-FABP排泄量明顯的高于對照組，且其增高水平與UAER 水平一致[17]。

2.5 視黃醇結合蛋白（retinol binding protein，RBP）

目前認為尿RBP 是近端腎小管功能障礙的一個敏感的生物標志物。已有研究表明，與對照組相比，DM 患者的尿RBP 含量以及血清RBP 水平均有增高，DM 患者尿RBP 排泄水平升高與DM 患者蛋白尿的嚴重程度相關，尿RBP 排泄率與尿白蛋白與肌酐比值、DM 病程、尿NGAL 量呈正相關[18]。

2.6 FE-Mg

FE-Mg 是腎小管細胞損傷過程中高能ATP（鎂結合）分解釋放的鎂，與腎小管間質的纖維化和腎小管周圍毛細血管血流量的減少有關。FE-Mg 與DN 的臨床嚴重程度相關，還被證明與腎小管周圍毛細血管血流量減少程度呈負相關[19]，因此可以反映腎臟損傷程度。

2.7 水通道蛋白5（AQP5）

水通道家族成員主要在泌尿道濃縮機制和腺液分泌中發揮作用，在正常的腎臟組織表達很少或不表達。尿AQP5/肌酐與GFR 呈負相關，在沒有出現MA時，尿AQP5 就已升高。因此可以和其他標志物聯合預測DN 及其預后[20]。

3 與氧化應激及炎癥反應有關的標志物

近年來有研究表明，氧化應激和炎癥反應也在DN 的病理生理過程中有影響，而不是作為疾病發生的結果[21]。

3.1 8-羥基脫氧-鳥苷（8-oxo-7，8-dihydro-2′-deoxyguanosine，8-OHdG）

8-OHdG 是ROS 誘導核和線粒體DNA 中鳥嘌呤堿8-羥基化后由特異性酶切導致的DNA 損傷的產物。由于8-OHdG 在沒有進一步改變結構的情況下被排泄到尿液中，其尿液濃度可作為氧化應激的指標。在DM 患者中尿8-OHdG 的水平與DN 的嚴重程度有關[22]。

3.2 高級糖基化終產物（AGEs）

AGEs 與DM 并發癥的發病有關。戊糖苷是AGEs形成和積累的標志。研究發現DM 患者組的尿戊糖苷量明顯高于對照組，并與血糖控制程度相關；與對照組相比，微量及大量白蛋白尿組尿戊糖苷排泄明顯升高[23]。

3.3 α-1-酸性糖蛋白（orosomucoid，or α-1-acid glycoprotein，AGA）

AGA 是一種主要由肝臟產生的單鏈多肽，在某些細胞因子的刺激下釋放。數據表明在DN 早期尿AGA 升高，與正常組相比，MA 組患者的血清AGA 水平明顯增高，并且與UAER 相關[24]。

3.4 谷胱甘肽轉移酶（glutathione s-transferase，GST）

GST 是一種參與細胞解毒的酶，通過將有毒疏水化合物與谷胱甘肽結合，促進毒素的滅活和排泄。Jiang 等[25]研究結果表明，鏈脲佐菌素誘導的DM 大鼠GST 表達水平明顯高于對照組。研究表明2 型DM 伴和不伴腎病患者GST 活性均顯著高于對照組，且與DN 分期密切相關，提示GST 可能是早期DN 的潛在生物標志物[26]。

4 蛋白質組學

蛋白質組學是對蛋白質組的研究，反映基因組中的蛋白質含量。近年來，這些方法作為疾病早期診斷的潛在重要工具引起人們的注意，因為它們允許同時檢測多種尿蛋白和血漿蛋白的模式。鑒于2 型DM 的復雜發病機制，期望單一的生物標志物能為疾病的預測提供足夠的敏感性和特異性。觸珠蛋白的主要作用是與游離血紅蛋白結合，結合后可被單核-巨噬細胞系統清除，使機體得到保護從而不會出現亞鐵血紅素驅動的氧化應激反應。研究表明出現增生性糖尿病視網膜病變（proliferative diabetic retinopathy，PDR）的DM 患者出現的尿觸珠蛋白可作為MA 的補充，可以輔助判斷2 型DM 患者的腎功能[27]。

5 總結

在我國DN 是慢性腎臟疾病常見的發病病因之一，也是腎衰竭較為常見的原因之一。目前研究集中在生物標志物上，這些標志物可以提供更高的敏感性和更早的檢測，有利于早期干預，進一步延緩DN 的發展進程。雖然生物標志物研究正在推進，但上述生物學標志物是否可用于臨床工作中，需要更進一步大規模的臨床觀察研究。