腎小管生物標志物在糖尿病腎病心血管并發癥中的研究進展#

任瑩瑩 周菁 李涵1, 沈藝佳1, 顧玥1,.Δ

（1.河南大學人民醫院，河南省人民醫院腎內科，河南 鄭州 450003；2.河南省腎臟病免疫重點實驗室，河南省腎病臨床醫學研究中心，河南 鄭州 450003）

糖尿病腎病（Diabetic kidney disease，DKD）是糖尿病（Diabetes mellitus，DM）常見的微血管并發癥之一，約有30%～40%的DM患者會發生DKD[1]。DKD是心血管疾病公認的危險因素，既往有關DKD心血管并發癥研究表明，尿白蛋白的存在及估計腎小球濾過率（Estimated glomerular filtration rate，eGFR）的下降增加了DKD患者心血管疾病的風險[2]。在臨床工作中，尿白蛋白及eGFR等腎功能相關指標多用于評估DKD患者腎小球損傷，并未對腎小管改變進行評估。有關DKD腎小管間質改變的研究發現，腎小管結構損傷早于腎小球改變，即DKD早期已發生腎小管結構與功能的變化[3]。在DKD早期測量腎小管生物標志物對腎小管損傷進行量化，通過量化的腎小管損傷對心血管并發癥發病風險進行評估，并給予適當的干預，延緩DKD心血管并發癥的進展，改善DKD患者預后。本文將進一步就DKD心血管并發癥相關的腎小管生物標志物的最新研究進展做如下綜述。

1 腎小管功能障礙和損傷導致心血管疾病的相關機制

目前有關腎小管功能障礙和損傷與心血管疾病的發展之間的關系有以下幾種解釋，一種是腎功能下降時，鈣、鉀、尿素和各種有害蛋白質積累，有害物質的積累反過來可能導致動脈粥樣硬化加速，從而導致心血管疾病[4]。此外，小管損傷可能導致近端小管中鈉和水的重吸收增加[5]，這可能導致高血壓，促進心血管疾病發生。另一種可能是，腎小管與心血管疾病沒有因果關系，而是作為血管損傷或其他導致心血管疾病風險增加的敏感標記。腎小管功能障礙和損傷可能反映環境毒素和其他來源有害物質對腎小管和其他血管系統造成的累積損害。因此，腎小管的功能障礙和損傷可能是血管受損的標志，而傳統的心血管危險因素無法捕捉到這一點[6]。

2 DKD的心血管并發癥相關的腎小管生物標志物

2.1 腎小管損傷相關的生物標志物

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

肝型脂肪酸結合蛋白（Liver-type fatty acid binding protein，L-FABP）是腎臟近端小管表達的蛋白。L-FABP通過結合脂肪酸將脂肪酸轉運到線粒體或過氧化物酶體，在線粒體中脂肪酸通過β過氧化代謝為管狀上皮細胞提供能量。在許多腎臟疾病狀態，包括缺血再灌注損傷、造影劑腎病、腎小球腎炎等，特別是在慢性腎臟疾病中含量升高[7]。Duong等[8]在關于L-FABP與DKD的研究中發現，尿L-FABP水平在DKD患者中顯著升高，不同階段蛋白尿差異顯著，并與eGFR呈負相關。此外，尿L-FABP測量被認為有助于識別急性冠狀動脈綜合征后未來心血管事件的高危患者[9]。在一項針對DKD及心血管事件的研究，Araki等[10]人發現，尿L-FABP水平與心血管事件發生率呈正相關，尿L-FABP水平可能是DKD患者腎臟和心血管預后的預測指標。另一項關于DKD和心臟標志物及心電圖異常的研究中發現，高尿L-FABP、尿微量白蛋白/肌酐比值（Urinary albumin/creatinine ratio，UACR）水平與高水平的N末端前體腦利鈉肽和超敏肌鈣蛋白以及心電圖異常高發生率相關，即同時測定尿L-FABP和UACR可反映T2DM伴慢性腎臟病（Chronic kidney diseases，CKD）患者心臟標志物的升高和心電圖異常，有助于評估心血管損害[11]。

2.1.2 中性粒細胞明膠酶相關載脂蛋白（Neutrophil glutenase-associated lipocalponin，NGAL）

中性粒細胞明膠酶相關載脂蛋白（Neutrophil glutenase-associated lipocalponin，NGAL）是一種25 kDa的蛋白，屬于脂蛋白超家族，由損傷的腎小管上皮細胞分泌[12]。最近一項針對DKD的研究發現，表現為蛋白尿的DM患者血清中NGAL水平明顯高于單純DM組及健康對照組。隨著DKD患者尿微量白蛋白的增加，NGAL水平持續上升。DKD患者尿NGAL水平與eGFR呈負相關，隨著NAGL水平的增加腎功能進一步惡化[13-14]。這些研究提示NAGL水平是DKD腎小管損傷的理想指標，可預測DKD的進展。一些研究評估了DKD患者中NGAL水平與心血管事件之間的關系。在91名老年2型糖尿病（Type 2 diabetes mellitus，T2DM）男性患者中，尿NGAL水平與受試者的心血管死亡率無關[4]。在對200例T2DM和持續微量白蛋白尿的DKD患者進行前瞻性研究中發現，較高的尿NGAL水平對eGFR下降、心血管事件的發生以及全因死亡率沒有明顯的預測作用[15]。但另一項評估DKD腎小管損傷與心血管并發癥的前瞻性研究，尿NGAL水平與肌酐比值高于中位數時與心血管并發癥相關，獨立于經典危險因素和DM病程。尿NGAL水平與肌酐比值被認為是所研究人群中心血管事件風險增加的獨立預測因子[16]。

2.1.3 腎損傷分子-1（Kidney injury molecule-1，KIM-1）

腎損傷分子-1（Kidney injury molecule-1，KIM-1）也被稱為甲型肝炎病毒細胞受體1或T細胞免疫球蛋白粘蛋白1，主要在人類腎臟組織細胞中表達的跨膜糖蛋白，生理狀態下呈低表達甚至不表達。腎臟出現毒性或局部組織缺血損傷時，受損的近曲小管上皮細胞炎性區域內大量合成KIM-1，并在金屬基質蛋白酶作用下裂解為可溶性片段，血液中KIM-1水平在腎功能損傷后穩定存在,是評估腎功能損傷的重要生物學標志物[17]。Kapoula等[18]檢索了相關數據庫，進行了KIM-1對DKD患者早期診斷的薈萃分析，結果顯示尿KIM-1可以被認為是T2DM患者早期檢測DKD的一個有價值的生物標志物。Satirapoj等[19]研究發現，基線時較高水平KIM-1與腎功能下降呈正相關，并且隨訪時ESRD的發生率隨之升高。KIM-1不僅可作為DKD的早期診斷指標，也可作為DKD進展的潛在標志物。已有的研究表明KIM-1水平是識別DKD與心血管事件之間關聯的很有潛力生物標志物。在一項針對5380名T2DM和近期急性冠脈綜合征患者的大規模前瞻性研究中，血液及尿液KIM-1水平可獨立于eGFR預測非致死性心肌梗死、非致死性卒中和心血管死亡的復合終點[20]。Tonkonogi等[4]進行了一項針對老年T2DM男性患者的研究，隨訪8.7 y后發現，較高的尿KIM-1/肌酐比值與心血管死亡的長期風險增加相關，并得出結論，尿KIM-1水平可以獨立預測患者心血管死亡率。Ferreira等[21]將受試者分為T2DM組和近期發生急性冠脈綜合征組，通過前瞻性研究尿KIM-1對DKD患者心血管疾病預后的影響得出結論，較高的尿KIM-1水平與腎功能下降呈正相關，并與心血管事件和死亡率的較高風險獨立相關。

2.2 腎小管損傷后修復相關的生物標志物

幾丁質酶3樣蛋白1（Chitinase 3-like 1，CHI3L1/YKL-40）是腎小管損傷嚴重程度的指標,在急性腎損傷修復階段對管狀細胞的凋亡起到了限制作用[22]。Luo等[23]關于YKL-40與DM及DKD的相關性薈萃分析顯示，DM患者的YKL-40水平明顯高于健康對照者。不同程度蛋白尿的DM患者的YKL-40濃度高于健康對照組，并隨著蛋白尿嚴重程度的增加而升高。研究表明YKL-40對DKD患者心血管并發癥有預測作用。Lin等[24]在評估血漿YKL-40濃度與T2DM患者心血管死亡率的研究中發現，在調整混雜因素后血漿YKL-40濃度顯著增加了不同模型中心血管死亡率的預測能力，并得出結論血漿YKL-40濃度是T2DM患者心血管死亡率的獨立預測因子。

2.3 腎小管重吸收相關的生物標志物

β2微球蛋白（beta-2 microglobulin，β2-MG）是一種低分子量的蛋白質，被腎小球過濾，然后幾乎完全被近端小管重吸收和分解[25]。β2-MG在小管間質疾病患者的尿液中大量排出，是早期發現小管功能障礙的敏感標記物[26]。研究表明DKD患者的β2-MG水平高于T2DM但無腎臟損害的患者，并且在DKD亞組中β2-MG水平隨UACR升高而逐漸升高。初步數據表明，DKD患者的β2-MG水平與動脈粥樣硬化之間存在關系。在一項針對β2-MG水平與亞臨床動脈粥樣硬化標志物頸動脈內中膜厚度的研究[27]發現，在沒有腎功能損害的T2DM患者中，血清β2-MG水平和血管僵硬度之間存在顯著的相關性。較高的β2-MG水平是亞臨床動脈粥樣硬化的獨立危險因素。在另一項有關社區動脈粥樣硬化風險研究[28]中，在風險預測模型中加入β2-MG后顯著提高了DM患者主要并發癥10 y風險預測的特異性和準確性，有助于區分長期主要并發癥的低風險與高風險人群。

2.4 腎小管代謝相關的生物標志物

成纖維細胞生長因子-23（Fibroblast growth factor-23，FGF-23）是骨細胞分泌的一種激素，通過控制腎臟中維生素D代謝關鍵酶的表達，在維生素D和磷酸鹽穩態中發揮重要作用[29]。在T2DM和慢性腎臟病2-4期的患者中，FGF-23水平與UACR呈正相關[30]。近來越來越多的研究表明，FGF-23水平與DKD患者心血管事件發生風險增加相關。最近一項基于246例T2DM和腎功能正常或輕度受損的患者的橫斷面研究，血清FGF-23水平的升高與心臟舒張功能障礙和心肌灌注儲備的減少相關[31]。荷蘭一項前瞻性隊列研究，在310例T2DM患者合并正常或輕度腎功能受損（eGFR≥60 mL·min-1·（1.73 m2）-1）患者隨訪5.8年得出結論，血漿FGF-23水平的升高與心血管疾病發病率和死亡率的風險增加相關[32]。一項針對輕、中度慢性腎臟病的DM患者隨訪72 m的前瞻性、觀察性研究中，高FGF-23水平是二尖瓣鈣化和頸動脈粥樣硬化的獨立預測因子，也是該人群中心血管疾病死亡的危險因素[33]。

2.5 腎小管保護作用相關的生物標志物

尿調節素（Uromodulin，UMOD）是一種由腎小管合成的糖蛋白，是健康成人尿液中最常見的蛋白。盡管UMOD的性質普遍存在，但其功能仍不清楚，已經提出了幾種機制，包括通過激活Na+-K+-2CL-共轉運體、NKCC2和鉀通道ROMK調節鈉轉運，控制血壓，防止尿路感染和腎結石[34]。較高的UMOD水平與較高的eGFR相關，并可能作為腎小管儲備的替代物[35]。研究發現[36]，1型糖尿病（Type 1 diabetes mellitus，T1DM）患者的UMOD血清水平低于健康受試者，還發現血清UMOD水平與T1DM患者UACR升高呈負相關。Bjornstad等[37]在CACTI研究中發現，與沒有DM的同齡人相比，T1DM患者的UMOD的血清水平較低，在DM人群中，較高的血清UMOD濃度預示12 y內冠狀動脈粥樣硬化的進展和DKD發生率較低。此外，在美國糖尿病協會ABC危險因素中加入UMOD血清水平，改善了冠狀動脈鈣化進展和DKD事件的預測指標。這些數據表明，SUMOD有望幫助DM患者預測心血管疾病和DKD的進展。

3 總結

DKD是心血管疾病的一個重要危險因素，越來越多的研究表明腎小球損傷前已發生腎間質改變。在DKD患者中，高水平KIM-1、NGAL、LFABP等均與心血管并發癥相關，表明腎小管生物標志物是DKD的心血管并發癥的危險因素。但由于DKD并發心血管疾病是一個復雜病理生理過程，單一的生物標志物在鑒別心血管疾病風險中有一定的局限性，未來研究更多的關注點將聚焦于多種腎小管生物標志物聯合，進一步提高腎小管生物標志物對DKD心血管并發癥早期評估的準確性，給予及時有效的干預措施，改善DKD患者預后。