急性腎損傷后慢性腎小管間質受損的生物學標志物的研究進展*

劉紅賽 楊燕青 張 強 李興武

蚌埠醫學院第一附屬醫院醫學檢驗科，安徽省蚌埠市 233000

急性腎損傷(Acute kidney injury,AKI)是腎小球濾過率降低和尿量減少的綜合征。過去AKI被認為是短期并發癥，不存在長期后遺癥?，F有研究表明，AKI使慢性腎臟病(Chronic kidney disease，CKD)的風險增加了近8倍，已成為加重CKD進展的主要危險因素之一，且與CKD的嚴重程度顯著相關[1]。AKI不完全恢復可導致進展性CKD，這是由于不完全的腎小管修復與持續的腎小管間質損傷、成纖維細胞增殖和細胞外基質過度沉積有關，腎小管間質的受損在進展過程中起重要作用。CKD的發展和預后更是與腎小管間質的病變程度密切相關，常進展至腎間質纖維化，并最終導致終末期腎病(ESRD)[2]。腎臟間質纖維化是一個極其復雜的動態過程，其病理機制尚未被完全闡明。近期研究發現，腎小管上皮細胞損傷導致腎臟間質纖維化，最重要的原因是腎小管上皮細胞損傷后，可以合成和分泌多種生物活性因子，導致間質性炎癥和纖維化，但不同纖維化途徑導致的腎間質損害仍待進一步研究[3]。現在臨床上主要以血清肌酐和尿量AKI進行診斷分期[4]，這種診斷依據局限性明顯，主要因為其無法明確腎臟損傷的具體部位，從而不能進一步指導臨床治療，因此早期成功檢測到AKI腎小管間質受損的生物標志物，對于減少腎臟損害、改善長期預后和預防進展為CKD具有重要意義。該文主要對AKI后慢性腎小管間質受損的生物標志物的研究進展予以綜述。

1 生物標志物

1.1 中性粒細胞明膠酶相關性載脂蛋白(Neutrophil gelatinase-associated lipocalin, NGAL) NGAL是一種最初被鑒定為與中性粒細胞明膠酶共價結合的25kD小分子糖蛋白，NGAL在一些組織器官中低表達，但在包括腎臟在內的受損上皮細胞中可顯著誘導表達。術后AKI的早期檢測中NGAL表現優異，被認為是“腎臟的肌鈣蛋白”，腎損傷后尿NGAL主要通過腎小管的髓袢粗升支和集合管表達，也可通過上皮細胞表達[5-7]。Sinna等對86例腎臟患者的血清肌酐、尿NGAL分別進行檢測，并與健康對照組進行AKI和CKD分類，結果表明，與CKD組相比，AKI組在48h內血清肌酐水平升高2倍，但CKD組沒有升高，AKI組血清NGAL水平顯著降低7.1倍，而CKD組從入院至出院時無明顯變化，同時ROC曲線顯示NGAL較血清肌酐有較高的預測價值(P<0.009)。此項研究顯示NGAL的敏感性和特異性可以為AKI和CKD的鑒別提供有力的工具[8]。另外有研究表明NGAL可能通過與基質金屬蛋白酶-9(MMP-9)結合成異源二聚體，調節其活性，參與腎臟間質纖維化，但NGAL 在其中發揮的具體作用還需進一步探究，同時Bolignano等人指出，NGAL可以預測CKD的進展，獨立于其他潛在的危險因素[9]。

1.2 半胱氨酸蛋白酶抑制劑C(Cysteine proteinase inhibitors C,Cys C) Cys C由所有有核細胞合成的分子量約13kD的蛋白質，以相對恒定的速率合成并釋放到血液中，被腎小球自由濾過，完全被腎小管吸收，但腎小管不分泌Cys C。它的半衰期是肌酐的1/3，因此更容易受到腎功能急性變化的影響，在AKI的早期診斷上Cys C檢測AKI的時間比肌酐早24～48h。近年來，Cys C已被證實是AKI潛在的新的早期檢測標志物和獨立的死亡率預測因子[10]。已有一項前瞻性研究比較了血清Cys C和NGAL對心臟手術后AKI的預測能力。129例患者中，41例在1～3d內發生AKI。術后發生AKI者2h后血清NGAL開始升高，Cys C在12h后升高，表明了NGAL和Cys C在術后12h時都是AKI的獨立預測因子，但NGAL在較早的時間點的表現優于Cys C。另一方面，Cys C已常規用于臨床生化檢測中，但很少有研究將其用于診斷并評估其對于AKI患者的預后價值[11]。

1.3 N-乙酰-β-D-基葡萄糖苷酶(N-acetyl-β-D-glocosaminidase，NAG) NAG是一種分子量約140kD的溶酶體水解酶，主要分布在腎小管上皮細胞溶酶體內，少量存在于線粒體中。因為NAG分子量較大，腎小球濾過受到阻礙，所以尿NAG可作為腎小管細胞損傷情況下溶酶體活性的相對特異性指標。在成人心臟手術后急性腎損傷的評估性研究發現，分別在行心臟手術患者術前0h，術后4h、12h檢測尿NAG，結果術后發生AKI患者尿NAG明顯升高。陳江等檢測90例接受經皮腎鏡碎石術治療的腎結石患者，結果90例患者術后尿NAG水平有不同程度的升高，其中有11例發生AKI，在術后24h內，術后發生AKI患者NAG水平顯著高于非AKI患者組。ROC曲線評估術后24h尿NAG的升高對預測AKI的價值，其敏感性和特異性分別為81.8%和91.9%[12]。因此尿NAG水平升高可用于AKI的早期監測。

1.4 腎損傷分子1(KIM-1) KIM-1是一種334個氨基酸殘基組成的Ⅰ型跨膜糖蛋白，大量表達于多種原因所致的急性腎損傷后再生的腎近曲小管頂膜，目前已被認為是檢測腎小管上皮細胞損傷程度的潛在的生物學標志物。已有研究表明KIM-1的表達與腎臟間質損傷程度有關。Khreba等[13]檢測心臟直視手術術后發生AKI的患者尿液中KIM-1的水平發現，患者術后3h尿KIM-1明顯升高(P<0.09),同時術后AKI組和非AKI組患者血清肌酐水平無明顯差異。與血清肌酐相比，KIM-1是較好的預測糖尿病急性腎損傷的指標。在小鼠CKD模型中，KIM-1輕度過表達可減少腎纖維化和終末期腎病的發生，然而血液中KIM-1明顯升高表明了腎小管的持續損傷，說明了持續的KIM-1升高可以預測CKD的進展。另外，雖然其他系統疾病很少影響KIM-1的表達，但KIM-1也受某些腎毒性藥物如順鉑、環孢素、慶大霉素等誘導而表達。

1.5 肝性脂肪酸結合蛋白(Liver-type fatty acid binding protein,L-FABP) L-FABP是一種分子量約為14kD的脂肪酸結合蛋白，一般被認為是一種腎臟保護蛋白。它與腎臟中的游離脂肪酸結合并促進脂肪酸的代謝，具有抗氧化特性。已有文獻報道尿L-FABP水平升高與AKI嚴重程度之間存在相關性[14]。在發生AKI時，因為腎小管細胞內游離脂肪酸水平升高，造成脂質過氧化物和活性氧簇增多，導致細胞容易發生氧化應激反應，進一步加重腎小管間質損害。有研究顯示，發生AKI后尿L-FABP水平幾乎立即升高，并在6h內達到峰值，這與腎缺血時間密切相關[15]。在沒有明顯腎臟損害的前提下，如患有高血壓和糖尿病這些基礎疾病的患者，因可能存在加重腎臟疾病的風險，其L-FABP水平也會升高，進一步提高了其識別腎損害患者的能力。

1.6 白介素18(Interleukin-18, IL-18) IL-18是一種由活化的單核—巨噬細胞分泌的分子量約18.3kD的促炎癥因子。已有研究顯示，IL-18參與腎間質纖維化的各個不同環節，尤其已知IL-18是目前發現最強烈的IFN-γ的誘生因子，可促進多種炎癥細胞分泌單核細胞炎癥蛋白Ⅰ(MIP1)、單核細胞趨化蛋白(MCP)等趨化因子介導炎癥反應，有力地證明其參與腎間質纖維化的過程中，但其在腎間質纖維化過程中的具體作用有待進一步探究[16]。有報道稱IL-18具有促纖維化作用，單側尿路梗阻模型和醛固酮/鹽模型中IL-18水平也被證明與腎間質纖維化的嚴重程度直接相關[17]。另外Washburn等人[18]對需要機械通氣的危重兒童進行了IL-18的研究，他們在橫斷面分析中發現，發生AKI病情惡化的患者尿IL-18峰值水平更高。但在前瞻性分析中IL-18沒有顯示出預測AKI后續進展的能力(ROC-AUC 0.54)，可能因為IL-18作為一種在膿毒癥中發揮重要作用的促炎癥因子，膿毒癥患者尿IL-18水平明顯高于非膿毒癥患者，限制了其在早期識別AKI的診斷能力。

1.7 血管緊張素原(Angiotensinogen, AGT) 腎內腎素—血管緊張素系統(Renin-angiotensin System, RAS)的激活在CKD的發展中起著關鍵作用，RAS驅動腎臟纖維化的主要活性物質是血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)。近年來研究發現，腎臟局部存在獨立的RAS，其與血液循環的RAS無明顯相關性。大量證據表明，AngⅡ在腎臟組織中主要是由血液AGT生成并傳遞至腎臟，所以腎臟局部環境中AngⅡ的活性可由尿AGT直接反映。并且靶器官局部的AngⅡ導致靶器官損傷可能是通過誘導非感染性炎癥反應發揮作用[19]。因此，RAS的激活，尤其是腎內的激活，可導致AKI的進展，使其由AKI向CKD方向轉化。Yang等人已經證明尿AGT能夠預測AKI。另外據研究顯示AKI患者病情的進一步加重若伴隨尿AGT的升高，死亡率會更高[20]。所以尿AGT可以有效鑒別早期腎小管間質有無炎癥細胞浸潤，并對AKI患者的預后評估起重要作用。

綜上所述，NGAL、Cys C、NAG、KIM-1、L-FABP、IL-18、AGT單個檢測或聯合檢測能夠反映AKI后慢性腎小管間質的受損，這些生物標志物可能在以后的臨床實踐中，指導臨床醫生及早發現腎小管間質損害及其嚴重程度，使AKI患者得以接受快速有效的治療，同時為AKI的發展和預后提供更準確的預測。不同的生物標志物表達定位有望互補檢測腎小管間質的損傷，但哪幾種生物標志物之間的組合檢測能更好地反映腎間質損傷尚未明確。一個理想反映AKI后慢性腎小管間質受損的生物學標志物應該不僅能夠明確損傷的部位、對患者的預后有良好的評估，而且能夠啟動和監測治療過程[21]。在臨床實踐中廣泛應用反映腎間質損傷標志物已迫在眉睫，在當今崇尚精準醫療的時代，需要未來進一步的臨床研究來解決這些問題。