急性腎損傷有關(guān)生物標(biāo)志物的研究進(jìn)展

唐 巧，李 怡，李貴森，王 莉△

(1.川北醫(yī)學(xué)院，四川 南充 637000；2.四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院·四川省人民醫(yī)院腎內(nèi)科，四川 成都 610072)

急性腎損傷(acute kidney injury，AKI)是腎功能和尿量快速下降的常見(jiàn)綜合征，具有較高的發(fā)病率、復(fù)發(fā)率和死亡率，且極易進(jìn)展為慢性腎臟病(chronic kidney disease，CKD)和終末期腎臟病(end stage of renal disease，ESRD)，給全球人類健康和社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了重大負(fù)擔(dān)。美國(guó)腎臟數(shù)據(jù)系統(tǒng)(The United States Renal Data System，USRDS)顯示，過(guò)去十年，AKI首次住院率增加了40%，接受AKI治療后再次住院的1年累積發(fā)病率為26.2%，終末期腎病的1年累積發(fā)生率為1.2%，血液透析治療AKI后一年的累積死亡率超過(guò)34%。因此，AKI的防治任重道遠(yuǎn)，尋求AKI的早期識(shí)別生物標(biāo)記物仍然是相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的難點(diǎn)與熱點(diǎn)。2012年改善全球腎臟病預(yù)后組織(KDIGO)指南表明急性腎損傷(AKI)的發(fā)生，即7天內(nèi)血清肌酐增加50%，或2天內(nèi)血肌酐上升0.3 g/dl(26.5 mol/L), 或無(wú)尿≥6小時(shí)[1]。雖然新的指南對(duì)AKI進(jìn)行了精確定義和分期，明顯提高了識(shí)別和描述腎功能變化的能力，但目前AKI診斷主要依賴的血清肌酐是一個(gè)對(duì)早期腎功能變化不敏感的標(biāo)志物，又鑒于AKI發(fā)病誘因的復(fù)雜性，如何在早期防治AKI仍然是領(lǐng)域內(nèi)一個(gè)極富有挑戰(zhàn)性的熱點(diǎn)問(wèn)題。

1 AKI相關(guān)的傳統(tǒng)標(biāo)志物

1.1 血清肌酐血清肌酐來(lái)源于體內(nèi)肌酸，正常狀態(tài)下，血清肌酐值會(huì)因年齡、性別、種族和體重而異，且重癥患者的高分解代謝會(huì)導(dǎo)致AKI患者肌酐代謝改變；當(dāng)肌肉容積發(fā)生變化如肌病、營(yíng)養(yǎng)不良等也會(huì)導(dǎo)致肌酐生成量的減少[2]。此外，由于腎臟儲(chǔ)備和血液動(dòng)力學(xué)等原因，不能及時(shí)檢測(cè)到AKI患者血清中肌酐水平的升高[3]。當(dāng)腎臟受損時(shí)，藥物西咪替丁、維生素C等可影響肌酐分泌[4]。目前AKI的診斷主要依賴血清肌酐水平的變化，由于干擾血清肌酐水平的因素較多，血清肌酐只能預(yù)測(cè)穩(wěn)定狀態(tài)的腎小球?yàn)V過(guò)率(GFR)，而且預(yù)測(cè)的結(jié)果會(huì)隨著患者肌肉量和飲食結(jié)構(gòu)的變化而變化，因此，血清肌酐是一個(gè)對(duì)早期腎功能變化不敏感的標(biāo)志物。

1.2 血尿素氮血尿素氮是人體蛋白質(zhì)代謝的終末產(chǎn)物，分子量60 D。常與血清肌酐一起用于評(píng)估腎功能。然而血尿素氮的敏感性和特異性受限，當(dāng)GFR下降到正常的50%以上時(shí)血中尿素氮濃度才會(huì)升高。血尿素氮的水平還受一些腎外因素的影響，當(dāng)消化道出血、嚴(yán)重感染和有效血容量不足時(shí)，血清尿素氮明顯升高[5]；而低蛋白飲食、酗酒等可導(dǎo)致血中尿素氮濃度下降[6]。

1.3 胱抑素C胱抑素C是一種小分子蛋白，在人體中較血清肌酐更早出現(xiàn)變化。由于腎近端小管細(xì)胞的損傷可致尿液中胱抑素C的出現(xiàn)早于腎近端小管上皮發(fā)生組織學(xué)改變，故與血清胱抑素 C水平變化相比，尿中胱抑素C的變化更為敏感[4]。由于胱抑素C和白蛋白在近曲小管中都被內(nèi)吞作用重吸收，因此，蛋白尿的存在可競(jìng)爭(zhēng)性地抑制尿胱抑素C并增加尿胱抑素C的排泄[7]。另外，當(dāng)使用糖皮質(zhì)激素治療，或在肥胖、系統(tǒng)性炎癥、吸煙等情況下，胱抑素C的變化也會(huì)受到影響[8]。

2 AKI相關(guān)的新型標(biāo)志物

2.1 中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)性脂質(zhì)運(yùn)載蛋白(NGAL)NGAL又稱鐵黃素，它在先天免疫中發(fā)揮抑菌作用，可以阻止細(xì)菌對(duì)鐵的吸收，并通過(guò)上調(diào)血紅素加氧酶-1抑制細(xì)胞死亡，具有抗腎小管細(xì)胞凋亡和促進(jìn)腎小管細(xì)胞增殖的作用[9]。NGAL也是一些腎毒性藥物、糖尿病腎病、腎小管間質(zhì)疾病和感染相關(guān)AKI的早期敏感預(yù)測(cè)生物標(biāo)志物[10]，也是早期生物標(biāo)記物中腎內(nèi)科會(huì)診、開(kāi)始透析、ICU住院和死亡率更好的預(yù)測(cè)指標(biāo)。然而，需注意的是在膿毒癥、尿路感染等情況下NGAL水平也會(huì)升高[9]。故還需要對(duì)其診斷AKI的特異性和腎臟保護(hù)作用機(jī)制進(jìn)行更深入的研究。

2.2 腎損傷分子-1(KIM-1)KIM-1是一種1型跨膜糖蛋白，在缺血或中毒性腎損傷后，KIM-1在近端腎小管細(xì)胞的頂端膜中能快速表達(dá)，并使其胞外段脫落至尿液中致尿KIM-1濃度增加，KIM-1是AKI尤其是急性腎小管壞死的重要生物標(biāo)志物。KIM-1不僅在順鉑、造影劑誘發(fā)的AKI中升高，且在包括糖尿病腎病、局灶性腎小球硬化、膜增殖性腎小球腎炎、IgA腎病，甚至腎細(xì)胞癌的各種腎臟疾病中都有升高[11]。研究發(fā)現(xiàn)，KIM-1在AKI的后期有明顯的腎臟修復(fù)作用[12]，主要表現(xiàn)為，KIM-1賦予上皮細(xì)胞吞噬特性，通過(guò)特異性結(jié)合凋亡細(xì)胞表面的磷脂酰絲氨酸和氧化脂質(zhì)表位來(lái)介導(dǎo)識(shí)別和吞噬過(guò)程，并促進(jìn)調(diào)亡細(xì)胞和壞死細(xì)胞的清除[13]。雖然KIM-1在腎臟疾病中表現(xiàn)出了良好的預(yù)測(cè)作用，但目前仍沒(méi)有可靠的自動(dòng)化KIM-1濃度測(cè)量方法，使尿KIM-1標(biāo)記物在臨床中較難開(kāi)展使用。

2.3 肝臟脂肪酸結(jié)合蛋白(L-FABP)L-FABP是分子量為14 kDa的脂質(zhì)結(jié)合蛋白，存在于腎近端小管的溶酶體中， 參與脂肪酸的攝取和轉(zhuǎn)運(yùn)，維持細(xì)胞內(nèi)脂肪酸的動(dòng)態(tài)平衡[14]。在幾種包括缺血再灌注和順鉑誘導(dǎo)AKI的動(dòng)物模型中，發(fā)現(xiàn)L-FABP表達(dá)和尿排泄的增加均早于肌酐的增高[15]。尿L-FABP 可以預(yù)測(cè)透析需要和臨床預(yù)后，同時(shí)可作為造影劑腎病及ICU 患者發(fā)生AKI的預(yù)測(cè)指標(biāo)[16]。尿L-FABP水平與尿白蛋白/肌酐比值、腎小球?yàn)V過(guò)率、血紅蛋白水平相關(guān)，在貧血患者中尿L-FABP水平也有升高[17]。雖然尿L-FABP被日本批準(zhǔn)作為AKI的診斷標(biāo)志物，但還需要更多強(qiáng)有力的研究深入探討L-FABP在預(yù)測(cè)短期或長(zhǎng)期腎結(jié)局或死亡率中的作用。

2.4 高遷移率族蛋白-1(HMGB-1)HMGB-1是存在于幾乎所有真核細(xì)胞中的一種高度保守的的蛋白。高水平的HMGB-1可在患有嚴(yán)重膿毒癥的患者體內(nèi)積累，介導(dǎo)全身炎癥、多器官功能衰竭等[18]。在膿毒癥導(dǎo)致的腎臟損傷中HMGB-1表達(dá)顯著增加[19]。HMGB-1是腎臟缺血/再灌注損傷中的一種炎癥標(biāo)志物，也是一種潛在治療策略[20]。雖然HMGB-1在早期腎損傷中具有特異性、敏感性生物標(biāo)志物的表達(dá)屬性，但HMGB-1也參與了非腎臟系統(tǒng)的多種慢性炎癥和自身免疫疾病的進(jìn)展[19]。

2.5 金屬蛋白酶組織抑制劑2(TIMP-2)和胰島素樣生長(zhǎng)因子結(jié)合蛋白7(IGFBP-7)TIMP-2和IGFBP-7都屬于G1細(xì)胞周期阻滯因子。當(dāng)腎臟受到應(yīng)激或損傷后能分泌出TIMP-2和IGFBP-7作用于腎小管上皮細(xì)胞，使其處于G1細(xì)胞周期阻滯階段，促進(jìn)腎小管上皮細(xì)胞的基因整合與修復(fù)[21]。尿TIMP-2 和IGFBP-7兩者組合的試劑盒對(duì)AKI的早期診斷更敏感，利用[TIMP-2] [IGFBP-7] 不僅能早期診斷AKI，還可以預(yù)測(cè)腎臟替代治療的啟動(dòng)時(shí)間和AKI的危險(xiǎn)分層。當(dāng) [TIMP-2] [IGFBP-7] > 0.3(ng/ml)2/1000，患AKI的風(fēng)險(xiǎn)增加了7倍，對(duì)心臟手術(shù)中尿[TIMP-2] [IGFBP-7] > 0.3的高?；颊哌M(jìn)行PrevAKI試驗(yàn)，結(jié)果顯示，實(shí)施KDIGO指南干預(yù)措施后，中重度AKI的發(fā)生率明顯降低[22]。[TIMP-2] [IGFBP-7] 在340多種早期腎臟生物標(biāo)記物中，表現(xiàn)出了更好的診斷和防治效果，并于2014年獲得了美國(guó)食品和藥物管理局(FDA)批準(zhǔn)，應(yīng)用于腎臟病相關(guān)的臨床篩查。因TIMP-2和IGFBP-7在AKI中的增加主要依賴于腎小管損傷，而在膿毒癥AKI早期，腎小管損傷輕微且不易出現(xiàn)組織學(xué)改變[23]，故存在漏診的可能。另外，在重癥患者合并糖尿病、肺部疾病等的非AKI患者中也發(fā)現(xiàn) [TIMP-2] [IGFBP-7]水平升高[24]。故在臨床研究和應(yīng)用中，還需進(jìn)一步深入探討和鑒別。

3 其他AKI潛在的新型標(biāo)記物

3.1 MicroRNA(miRNAs)MicroRNA是單鏈非編碼RNA，部分miRNAs表達(dá)水平在AKI反應(yīng)中發(fā)生顯著改變，主要參與腎細(xì)胞的損傷、增殖和修復(fù)。 研究發(fā)現(xiàn)miR-21在腎缺血/再灌注中靶向Rab11a抑制自噬[25]，還可以調(diào)節(jié)miRNA抑制腎小管上皮細(xì)胞死亡，并促進(jìn)細(xì)胞增殖以應(yīng)對(duì)腎缺血再灌注損傷的反應(yīng)[26]。另外，miR-21和尿miR-30c-5p在心臟術(shù)后相關(guān)AKI中也具有顯著診斷價(jià)值[27]。研究發(fā)現(xiàn)，血清和腎組織中miR-188、miR-30a和miR-30e等在造影劑相關(guān)性AKI的早期顯著升高，也能參與腎臟的損傷、增殖和修復(fù)，具有較強(qiáng)組織特異性和AKI預(yù)測(cè)價(jià)值[28](見(jiàn)表1)。有研究發(fā)現(xiàn)，miR-452通過(guò)核因子κB(NF-κB)在膿毒癥性腎小管細(xì)胞中誘導(dǎo)表達(dá)，合并AKI的膿毒癥患者的尿和血清miR-452水平明顯高于無(wú)AKI的患者，miR-452比其他標(biāo)記物能檢測(cè)到的腎臟損傷時(shí)間還要早，且尿miR-452水平與血肌酐呈顯著正相關(guān)，其敏感性高，能達(dá)到87.23% ，是早期診斷感染性AKI的有效生物標(biāo)志物[23]。MicroRNA為AKI的早期診斷提供了潛在的新診斷模式和防治靶點(diǎn)。

表1 AKI潛在新型標(biāo)記物特征

3.2 環(huán)狀RNA(circular RNAs，circRNAs)circRNAs呈封閉環(huán)狀結(jié)構(gòu)，富含miRNA結(jié)合位點(diǎn)并能吸附miRNA，進(jìn)而解除miRNA對(duì)其靶基因的抑制作用，提高靶基因的表達(dá)水平，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄。在缺血再灌注誘導(dǎo)的AKI后，circRNAs在小鼠腎臟中受到調(diào)節(jié)[30]。研究發(fā)現(xiàn)，與健康和疾病對(duì)照組相比，AKI組中ciRs-126顯著增加，是一種強(qiáng)有力的、獨(dú)立的評(píng)估AKI患者病死率的預(yù)測(cè)因子，同時(shí)提示循環(huán)ciRs-126可能是一種可反映miRNA失調(diào)的非侵襲性的生物標(biāo)志物[29](見(jiàn)表1)。但此類RNA在腎臟損傷和修復(fù)中的功能的直接證據(jù)仍然缺乏，需要更多更深入的研究證實(shí)其預(yù)測(cè)AKI的潛能。

4 總結(jié)與展望

腎臟新型標(biāo)記物能在生物體中相對(duì)穩(wěn)定地存在，并能較早地預(yù)測(cè)AKI及其住院患者不良預(yù)后及死亡事件等，以期為AKI的早期防治帶來(lái)希望。但AKI的發(fā)病機(jī)制是復(fù)雜多樣的，大部分現(xiàn)有的AKI生物標(biāo)志物的特異性和敏感性還有所不足，故還亟需進(jìn)一步研究以尋求各種AKI發(fā)生環(huán)境下多種新型生物標(biāo)記物的聯(lián)合使用場(chǎng)景，并最終確定早期AKI的具體診治方案。