尿液CA-2作為尿結(jié)石診斷及合并癥預(yù)測生物標志物的臨床研究

冷遠景,黃玉清,王文娟,劉小良,黃鵬,陳捷,周海濱△（.九江學(xué)院附屬醫(yī)院,江西 九江 33000;.江西省人民醫(yī)院,江西 南昌 330006）

尿路結(jié)石是泌尿外科常見疾病之一，其病因較為復(fù)雜，目前許多潛在的危險因素如代謝因素、基因、藥物誘導(dǎo)和流行病學(xué)因素已被報道[1-3]。了解這些危險因素有助于對尿路結(jié)石患者進行個體化治療。很少有研究發(fā)現(xiàn)尿路結(jié)石與碳酸酐酶-2（Carbonic anhydrase-2，CA-2）相關(guān)[2-3]。

CA-2是人α-CA的多種形式之一，在人體中幾乎普遍存在，在胃腸道、膽道和腎臟中均有較高的表達水平[4]。CA-2在人體中的主要功能是將CO2和HCO3-相互轉(zhuǎn)化，維持血液和其他組織的酸堿平衡，并幫助將CO2運輸出組織。一些研究表明，CA-2及其同工酶參與了包括血管和大腦在內(nèi)的人體組織的鈣化，盡管它們的礦化機制尚未完全了解。同樣的，CA-2同工酶也參與許多生物系統(tǒng)的鈣化過程，包括細菌誘導(dǎo)的鈣化、鈣化骨的形成、成殼動物的殼形成。此外，腎結(jié)石的發(fā)生常與異位鈣化有關(guān)，包括血管鈣化和膽結(jié)石[5]。通常異位鈣化與生理性骨礦化的模式相同，纖維膠原上的羥基磷灰石碳酸化增加。CA-2及其同工酶催化CO2的可逆水合作用，參與各種生物系統(tǒng)的鈣化過程。CA-2及其同工酶也促進CaCO3的形成，而CaCO3的形成又是Ca3(PO4)2沉積（羥基磷灰石）的基礎(chǔ)。

雖然一些相關(guān)證據(jù)支持CA-2與鈣化或礦化之間的聯(lián)系，但關(guān)于CA-2在改變泌尿系結(jié)石疾病風(fēng)險方面的作用信息十分有限。本研究進行了一項前瞻性的臨床研究，以評估尿液CA-2（urine CA-2，uCA-2）水平與尿路結(jié)石之間的聯(lián)系。

1 材料與方法

1.1 研究對象 前瞻性納入了2017年3月-2020年11月就診于九江學(xué)院附屬醫(yī)院的腎輸尿管上段結(jié)石的患者（118名）和同期健康體檢的人群（42名）。患者了解本研究內(nèi)容并自愿簽署知情同意書。

1.2 標本收集和處理 在醫(yī)學(xué)干預(yù)之前，采集患者血液和中段尿樣本，尿液樣本采集期間在4℃下儲存。血液樣品在4℃下3000r/min離心15min分離血清，尿液樣品在4℃下1500r/min離心10min以便去除細胞碎片和顆粒物。

1.3 ELISA檢測 分析中段尿中uCA-2和尿腎損傷分子-1（uKIM-1）水平。uCA-2和uKIM-1水平的測定使用商用酶聯(lián)免疫吸附試驗（ELISA）試劑盒，按照試劑盒使用說明書[人CA-2 ELISA試劑盒(ab222881)，人KIM-1 ELISA試劑盒(ab235081)，Abcam,Cambridge,UK]進行操作。

1.4 資料收集 記錄患者和健康個體在CT掃描或彩色多普勒超聲評估下的結(jié)石（包括位置、最大直徑等）和腎盂積水情況，記錄患者和健康個體血漿肌酐（serum creatinine，sCr）、血尿素氮（Blood urea nitrogen，BUN）和血尿酸（Blood uric acid，BUA）。同期常規(guī)記錄年齡、性別、身高和體重，同時明確健康個體均無尿路結(jié)石史及已知部位異位鈣化。本研究方案經(jīng)九江學(xué)院附屬醫(yī)院倫理委員會批準。

Figure 1 uCA-2 and uKlM level detected in patients with urinary stones and healthy subjects by ELlSA.*P＜0.05 as evaluated using Mann-Whitney U test

Table 1 Participants and event characteristics

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法 使用Graphpad Prism 7（Graphpad Software Inc.，La Jolla，CA，USA）進行統(tǒng)計分析。計量數(shù)據(jù)如患者年齡、體重指數(shù)（BMI）、血清生化、uCA-2、uKIM-1等連續(xù)變量以均數(shù)±標準差表示，計數(shù)數(shù)據(jù)如性別以百分比（%）表示。采用單因素方差分析（One-way ANOVA）進行組間差異檢驗，采用studentt檢驗比較兩組患者的年齡、BMI、sCr、BUN和BUA；患者性別比較采用卡方檢驗；采用Mann-Whitney U檢驗和Kruskal-Wallis H檢驗對uCA-2和uKIM-1進行比較；采用Spearman相關(guān)性或偏相關(guān)性分析研究uCA-2和uKIM-1與尿結(jié)石合并癥的關(guān)系；采用受試者工作曲線（ROC）分析評價uCA-2和uKIM-1對泌尿系統(tǒng)結(jié)石合并癥的預(yù)測能力；曲線下面積（AUC）由受試者工作曲線（ROC）分析得出。本研究認為P＜0.05具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

本研究共納入了160名參與者，包括118名上尿路結(jié)石患者和42名健康個體，其中男性103人（64.37%），女性57人（35.63%）。在118例尿路結(jié)石患者中，輸尿管上段結(jié)石29例（24.58%），腎結(jié)石89例（75.42%）；尿路結(jié)石組平均結(jié)石大小為（10.86±4.24）mm（5-32mm）。所有參與者的總平均年齡為（41.93±8.33）歲（20-68歲），結(jié)石患者與健康個體兩組在年齡、性別、BMI、sCr、sBUN和sUA方面無顯著差異，兩組的人群臨床特征見表1所示。此外，表1還顯示了醫(yī)療干預(yù)前兩組患者uCA-2與uKIM-1之間的差異。非參數(shù)單因素分析結(jié)果顯示uKIM-1水平在兩組患者之間無顯著差異（P=0.457），而結(jié)石組患者的uCA-2平均水平明顯高于健康對照組（P=0.028）（圖1）。

3 討論

本文研究對象包括118名上尿路結(jié)石患者和42名健康個體。本研究的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)是通過ELISA檢測人群中段尿中uCA-2的顯著差異，從而區(qū)分尿結(jié)石患者和健康個體。如果本次研究的數(shù)據(jù)結(jié)果得到更多前瞻性研究的驗證和支持，這可能對某些腎結(jié)石高危復(fù)發(fā)人群的診斷是有益的，如代謝綜合征[1]和炎癥性腸病[6]等。

尿路結(jié)石的特征是小而硬的礦物沉積，可引起劇烈疼痛、血尿、梗阻或（和）腎積水。尿路結(jié)石的診斷依賴于影像學(xué)檢查，同時缺乏有效的生物標志物，難以預(yù)測尿路結(jié)石復(fù)發(fā)的風(fēng)險。美國泌尿?qū)W會指南建議，數(shù)百萬新診斷出尿路結(jié)石的患者應(yīng)接受相關(guān)的篩查評估，以降低結(jié)石復(fù)發(fā)的風(fēng)險[7]。

本研究具有一定的局限性，雖然得出了有意義的研究結(jié)果，但總體樣本量仍然較小。此外，該研究沒有對uCA-2排泄相對增加的健康個體進行隨訪。最后，由于沒有進行24小時尿生化分析，因此難以評價尿中uCA-2、Ca、草酸和磷排泄量之間的關(guān)系。