急性腎損傷早期生物學標志物的研究現狀

周收平,王昌兵綜述，顧 恒審校

0 引 言

急性腎損傷(acute kidney injury，AKI)的診斷標準為腎功能在48 h內突然減退，血清肌酐絕對值升高≥0.3 mg/dL(26.5 μmol/L)，或7 d內血肌酐增至≥1.5倍基礎值，或尿量<0.5 mL/(kg·h)，持續時間>6 h[1-2]。AKI在臨床中具有發病率高、死亡率高和預后差等特點，據統計，AKI的發病率高達5‰，住院患者中約5%可發生AKI，ICU患者死于AKI達到50%～80%，其中，重癥患者預后往往較差，需要進行腎替代療法治療，而且容易進展為慢性腎病甚至終末期腎病[3-4]。由于傳統的AKI診斷指標缺乏特異性和敏感性，且易受到年齡、種族、藥物等因素的影響，因此需要尋求更好的標志物來指導臨床的診治。現就幾種標志物以不同的標準分類介紹如下。

1 蛋白類標志物

1.1 反映腎小管和集合管損傷的標志物

1.1.1中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白(neutrophilgelatinaseassociatedlipocalin，NGAL)，屬于lipocalin家族，是一種相對分子質量為25000的蛋白質。正常情況下，NGAL在人體組織中濃度極低，在腎，主要分布于腎近曲小管上皮細胞中[5]。有研究表明，在腎受到炎癥、缺血及腎毒物等因素刺激時，血液或尿液中的濃度會極度上升。Nickolas等[6]在一項前瞻性研究中納入1635名住院患者，檢測尿液中NGAL、腎損傷因子1(kidney injury molecule-1，KIM-1)、肝型脂肪酸結合蛋白(liver-type fatty acid-binding protein，L-FABP) 、白細胞介素-18(interleukin 18，IL-18)、胱抑素C(cystatin C)的濃度來預測AKI的發生，結果表明NGAL診斷AKI的價值最高，當截斷值104 ng/mL時，其特異性和敏感性分別為0.81和0.68，且腎損傷程度越重，NGAL的濃度就越高。Cruz等[7]在對ICU 301例患者的研究當中，證實NGAL能夠早期預測AKI，且其濃度與AKI損傷程度相關。唐榮等[8]研究發現，NGAL在兒童心臟術后早期預測AKI中，尿NGAL2 h、6 h明顯升高，明顯早于血肌酐，且單獨預測術后AKI發生的AUC分別為0.908和0.928，2 h預測AKI的敏感性和特異性分別是0.854和0.790，6 h預測AKI的敏感性和特異性分別是0.769和0.843。

1.1.2KIM-1KIM-1是一種新型的Ⅰ型跨膜蛋白，正常情況下在人體中極低微表達，在缺血或腎毒性腎損傷時，高表達于近曲小管上皮細胞中。石艷等[9]在一項大鼠單側輸尿管結扎致AKI的研究中發現，在血肌酐、尿素氮等指標均無明顯變化時，尿液中的KIM-1已經明顯升高，并且呈時間依賴性。Sabbisetti等[10]研究表明，血液中的KIM-1也可作為AKI的早期標志物，他在小鼠缺血再灌注損傷致AKI實驗中，通過檢測血清中的KIM-1的濃度發現，在小鼠腎急性缺血后10min，血清中KIM-1開始升高，同樣并指出，臨床AKI患者血清中的KIM-1較正常人升高(AUC為0.96)。谷翠芝等[11]在研究AKI患者NGAL、KIM-1與血肌酐的相關性中，監測不同程度下AKI患者1周內血肌酐、尿素氮、血清NGAL以及尿液中的NGAL、KIM-1的濃度，結果發現，這些指標均與血肌酐呈正相關，其相關系數(r)依次為血NGAL(0. 992)> 尿KIM-1(0. 985)>尿NGAL(0. 876)> 尿素氮(0. 756)，提出血清NGAL和尿KIM-1能夠及時準確的反映腎功能的變化。羅亮等[12]在一項臨床研究中發現，急性呼吸窘迫綜合征合并AKI患者中尿KIM-1的濃度明顯高于非AKI患者，指出KIM-1可以作為AKI的診斷標志物。正是由于KIM-1在診斷AKI的重要性，KIM-1得到了美國食品藥品監督局和歐洲醫藥評價署的批準，認為可以用于藥物致實驗動物或人體腎損傷的評估[13-14]。研究表明，KIM-1雖不能鑒別AKI的病因，但可以在一定程度上反映AKI的嚴重程度，提示在今后的臨床實驗中，可以通過監測尿液中的KIM-1的濃度來預測AKI發生發展，從而積極采取干預措施[15]。

1.1.3IL-18IL-18是一種相對分子質量為18 000的促炎性細胞因子，在炎癥、缺血再灌注損傷等導致的AKI時，IL-18由受損的近端小管分泌，并隨尿液排出，其尿液中的濃度不受泌尿系感染、慢性腎病等因素的影響[16]。肖威等[17]研究發現，在由藥物致AKI的57名臨床患者中，IL-18的濃度較正常對照組明顯升高，在診斷AKI，其AUC為0.81，且經過治療后，IL-18的濃度較之前明顯降低，由此推斷，IL-18可以作為臨床診斷AKI的有效標志物。然而Lin等[18]在一項Meta分析中指出，尿IL-18在診斷AKI時的敏感性和特異性分別為0.51和0.79，診斷AKI的AUC為0.77，所以認為IL-18可以預測AKI，但診斷價值有限。有研究表明，IL-18在聯合其他腎損傷標志物，其預測AKI的價值將更高[19-20]。

1.1.4L-FABPL-FABP是一種相對分子質量為14 000的脂肪酸結合蛋白，常表達于腎、肝、小腸、肺等器官，在腎主要是分布在近曲小管，在缺血或藥物致腎損傷時，L-FABP的表達上升并隨尿液排出體外。研究表明，相對于其他尿生物學標志物，尿L-FABP在早期腎損傷中也具有診斷價值[21-24]。唐榮等[8]在研究尿L-FABP對心臟術后AKI的早期診斷一文中指出，AKI組患者在術后2 h、6 h尿液中的L-FABP明顯高于非AKI組，且變化明顯早于血肌酐，單獨預測AKI發生的AUC分別是0.921和0.896，聯合尿NGAL時，其精確性會進一步提高。L-FABP不僅可以作為AKI的早期診斷標志物，而且在腎缺血致AKI的過程中起到保護作用。其機制可能是在腎缺血缺氧的狀態下，L-FABP通過結合腎組織中不飽和脂肪酸和脂質過氧化產物(丙二醛和4 -羥基非烯醛)，減少細胞的過氧化反應，使腎組織的損傷減輕[25-26]。

1.1.5鈣衛蛋白鈣衛蛋白是由S100A8和S100A9 2個單體組成的相對分子質量為24 000的異構體，主要由中性粒細胞和單核細胞釋放。鈣衛蛋白已被證實與多種疾病相關，如潰瘍性結腸炎、炎癥性腸病、結直腸癌等。近年來鈣衛蛋白被認為是AKI新型的診斷標志物，Fujiu等[27]在一項單側輸尿管結扎的小鼠實驗中發現，S100A8、S100A9表達于腎集合管上皮細胞中，其作用是誘導炎性細胞，促進腎損傷及炎性反應。在腎缺血再灌注損傷中，S100A8和S100A9也發揮著重要的作用。Ebbing等[28]在對腎動脈結扎行腎癌切除術的研究中指出，尿鈣衛蛋白濃度在術后2 h開始上升，48 h達到高峰，增高了69倍，5d后仍顯著增高。不僅如此，尿鈣衛蛋白還能夠區分腎性AKI和腎前性AKI。研究發現，腎性AKI尿鈣衛蛋白濃度明顯高于腎前性AKI，其預測腎性AKI的準確性很高(AUC=0.97)，當取截斷值300 ng/mL時，其預測腎性AKI的敏感性和特異性分別是0.923和0.971。且尿鈣衛蛋白在鑒別腎性AKI和腎前性AKI比尿NGAL、KIM-1等更具有價值[29-30]。

1.2 反映腎小球損傷的標志物

1.2.1β2微球蛋白和尿總蛋白正常生理狀態下，腎小球毛細血管網只能濾過血漿中分子量很小的的物質，當腎小球受到損傷時，尿液中可以出現蛋白質，其中包括β2微球蛋白和尿總蛋白。在藥物介導的腎損傷研究中發現，尿液中β2微球蛋白和尿總蛋白在診斷腎損傷的AUC分別是0.89和0.86，明顯高于血清肌酐(0.53)和尿素氮(0.80)[31]。

1.2.2基質金屬蛋白酶抑制劑-1(tissueinhibitorofmetalloproteinase-1,TIMP-1) 基質金屬蛋白酶9(matrix metalloproteinase-9，MMP-9)是一種相對分子質量為92000的Ⅳ型膠原蛋白酶，與腎小球損傷有關，MMP-9能夠破壞腎小球基底膜上的Ⅳ型膠原蛋白，損傷血管內皮細胞。TIMP是MMP的抑制劑，其中TIMP-1與MMP-9尤為突出，TIMP-1不僅能結合無活性的MMP-9，也能結合有活性的MMP-9。在最新的一項研究中，Bojic等[32]對腹部外科手術后感染敗血癥并發AKI患者的研究表明，TIMP-1的濃度明顯升高，MMP-9/TIMP-1比明顯降低，提出了TIMP-1和MMP-9/TIMP-1是敗血癥并發AKI 的早期診斷標志物。

2 核酸類標志物

MicroRNAs(miRNAs)是一類由內源性基因編碼的、長度約為22 個核苷酸的非編碼單鏈RNA 分子，近年來發現miRNAs在AKI中扮演著重要的角色。Lorenzen等[33]研究表明，miRNA-210在AKI患者血清中升高，認為可以作為AKI 的診斷標志物，且能夠獨立預測AKI患者28d內的死亡率。Zou等[34]用miRNAs微陣列分析法對小鼠腎缺血再灌注損傷后不同時間點尿液中的miRNAs進行了分析，結果表明多種miRNAs的表達發生了改變，其中miRNA-30c-5p和miRNA-192-5p的變化最顯著，通過PCR技術發現miRNA-192-5p于2h后即達到高峰，miRNA-30c-5p則于2h升高，6h達到高峰。此外在心臟術后AKI患者的尿液中發現類似的結果，提示miRNA-30c-5p和miRNA-192-5p有望成為缺血再灌注型AKI早期診斷標志物。miRNAs在AKI中的發現，有望從機制上解釋AKI，并為AKI患者提供個性化治療。然而，miRNAs種類繁多，在不同研究中，miRNAs表達及變化趨勢不盡相同，各種miRNAs之間是否存在相互聯系，以及能否在不同病因致AKI中尋找特異性的miRNA，將是關鍵。

3 其 他

除上述幾種標志物外，Muramatsu等[35]在一項小鼠雙側腎缺血損傷研究中發現，損傷后3 h～6 h尿液中富含半胱氨酸蛋白61(cysteine-rich protein，cyr61)出現升高，6 h～9 h達高峰，但在24 h后隨時間推移迅速下降。然而，cyr61受到特異性差、在檢測樣本中持續時間短、檢測技術等因素的影響[36]。類似的還有Na+-H+交換體3(Na+-H+exchanger isoform-3，NHE3)、視黃醇結合蛋白、胎球蛋白A(Fetuin A)、神經軸突導向因子(Netrin-1)，但由于具體機制不明確、特異性不詳等因素，其作用尚需進一步研究[37-39]。

4 結 語

由于目前臨床上AKI的診斷標準有一定的缺陷，所以關于AKI的早期生物標志物的研究有很多，研究者們試圖尋找一種合適的標志物能夠及時診斷甚至預測AKI的發生，以期達到早預防、早診斷、早治療的目的。理想的AKI標志物除了特異性高、敏感高之外，還應易于獲得、便于檢測，最好能具有反映AKI的部位以及預測AKI的預后等特點。然而目前并沒有一種標志物滿足以上條件，各種標志物有各自的優點，不同的標志物相互之間組合可能是提高診斷AKI的途徑之一。另外，靶向治療是近年來AKI研究的熱點，隨著不同蛋白和核酸類分子在AKI研究的深入，將來有望從機制上找到不同病因導致AKI的治療方法。

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