心腎綜合征新型生物學(xué)標志物研究進展

劉曉麗，榮書玲，閆亞亞

(1.山西省長治醫(yī)學(xué)院，山西 長治 046000；2.山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院，山西 太原 030001)

所有重要器官之間，有一個復(fù)雜的生物反饋網(wǎng)絡(luò)，通常稱為器官串擾。正常的生理功能依賴這個網(wǎng)絡(luò)。其中心臟和腎臟兩個器官中一個器官的功能障礙影響另一個器官，并導(dǎo)致其發(fā)生急慢性功能障礙，最終導(dǎo)致兩個器官共同損害稱為心腎綜合征(CRS)。心腎綜合征分為5型，Ⅰ型心腎綜合征是由急性心功能不全所致的腎損傷，腎功能損害可使心臟進一步復(fù)雜化，并產(chǎn)生惡性循環(huán)。血清生物標志物是CRS Ⅰ患者獲得準確診斷和估計不良事件發(fā)生概率的潛在信息來源之一。傳統(tǒng)的急性腎損傷(AKI)診斷標準是基于血清肌酐和尿量的變化。然而，血清肌酐的明顯變化在腎損傷后48～72 h才能顯示，可能會延遲AKI和CRS Ⅰ的早期診斷，且對CRS Ⅰ的病理生理基礎(chǔ)提供有限的信息。研究顯示可溶性生長刺激表達基因2蛋白(ST2)、血管生成素(Ang)、可溶性血栓調(diào)節(jié)蛋白(STM)、中性粒細胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運載蛋白(NGAL)、腎損傷分子-1(KIM-1)、胱抑素C(Cys C)、白介素-18(IL-18)、鈣保護素、N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶(NAG)、脂肪酸結(jié)合蛋白(FABPs)、骨橋蛋白、基質(zhì)細胞衍生因子-1和Exosomes等新的生物標志物可幫助早期對CRS Ⅰ進行診斷、鑒別診斷、評估病情嚴重程度，從而改善患者的管理和預(yù)后。本文對這些標志物進行綜述。

1 ST2

ST2是白介素-1受體家族的成員，是炎癥、血流動力學(xué)應(yīng)激以及心肌細胞株的標志。ST2有兩個主要亞型：跨膜結(jié)構(gòu)環(huán)(ST2L)和循環(huán)可溶性形式(sST2)。ST2L通過具有抗纖維化和抗肥厚作用的ST2配體(IL-33)發(fā)揮作用。而sST2可以與IL-33結(jié)合抑制IL-33的抗肥厚和抗纖維化作用[1]。sST2主要來源于心臟成纖維細胞和心肌細胞，部分來源于主動脈和冠狀動脈等大血管及心臟微血管的內(nèi)皮細胞，主要通過心肌細胞和肺內(nèi)皮細胞分泌到循環(huán)系統(tǒng)中，以應(yīng)對炎癥和心臟疾病。在心力衰竭和心機梗死中，血清sST2水平的升高已被證明可以獨立預(yù)測病死率和其他不良后果[2]。在急性失代償性心力衰竭(ADHF)患者中，sST2與血流動力學(xué)、左室射血分數(shù)、疾病嚴重程度、急性心肌梗死中不良重構(gòu)顯著相關(guān)，并可預(yù)測肺動脈壓力、右心室運動功能減退和頸靜脈擴張[3]。綜上所述，血清sST2水平的測定對急性心腎綜合征嚴重程度及預(yù)后的預(yù)測有重要意義。

2 Ang

Ang是一族分泌型的生長因子，該家族主要由Ang-1，Ang-2，Ang-3，Ang-4四種因子組成。Ang-1，Ang-2及其內(nèi)皮細胞特異性酪氨酸激酶受體(Tie-2)與血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)相互作用介導(dǎo)內(nèi)皮激活。Ang-1具有抗炎作用，抑制VEGF誘導(dǎo)的血管發(fā)育和黏附分子的表達，還可下調(diào)VEGF的表達，減輕凝血酶誘導(dǎo)的血管通透性。相反，Ang-2通過激活內(nèi)皮細胞并增加其通透性來觸發(fā)炎癥反應(yīng)。急性冠脈綜合征患者血漿Ang-2，Tie-2和VEGF的水平升高，而Ang-1則不升高[4]。此外，循環(huán)Ang-2被認為是重癥監(jiān)護病房透析依賴性AKI患者病死率的一個強有力的獨立預(yù)測因子[5]。目前普遍認為血漿Ang-2水平的升高，對CRS患者結(jié)局有預(yù)測作用。

3 可溶性血栓調(diào)節(jié)蛋白

血栓調(diào)節(jié)蛋白(TM)是具有凝集素活性的新一類細胞黏附分子成員，1981年發(fā)現(xiàn)，其作為內(nèi)皮輔助因子研究的結(jié)果，參與蛋白C(PC)轉(zhuǎn)化為活化蛋白C(APC)。TM主要在動脈、靜脈、毛細血管和淋巴管的內(nèi)皮細胞表面表達，在內(nèi)皮細胞發(fā)生炎癥等病癥或損傷后被釋放入血，表現(xiàn)為可溶性TM抗原?？扇苄匝ㄕ{(diào)節(jié)蛋白(STM)已被鑒定為內(nèi)皮損傷的特異性標志物。多支血管病變的缺血性心臟病患者的STM水平顯著高于無癥狀患者[6]。目前，Ang-2和STM被廣泛認為是CRS發(fā)展的獨立臨床預(yù)測因子。

4 NGAL

NGAL是一種25 kDa多肽，是粒細胞成熟過程中在骨髓中合成的糖蛋白。盡管NGAL最初在活化的中性粒細胞中被發(fā)現(xiàn)，但許多其他細胞(包括腎小管、結(jié)腸、肝臟和肺的上皮細胞)也可能產(chǎn)生NGAL。這些細胞受到損傷時，NGAL釋放，其濃度與上皮細胞損傷程度有關(guān)。研究表明[7]，NGAL可能是一種新的生物標志物，可以比肌酐更早地識別腎損傷。其首次被報道是作為兒童心臟手術(shù)后缺血性腎損傷的生物標志物，也是心臟手術(shù)、心力衰竭、經(jīng)皮冠狀動脈介入治療后造影劑相關(guān)腎病的早期標志物。目前，NGAL被廣泛認為是AKI的標志物。入院時的血清NGAL水平與ADHF住院患者腎功能惡化的風(fēng)險增高有關(guān)[8]。在NGAL評估ADHF(GALLANT)試驗中，高B型腦鈉肽(BNP)/高NGAL的患者預(yù)后最差，而當兩個標記物都很低時，存活率較高[9]。因此，早期預(yù)測與心力衰竭(HF)惡化相關(guān)的腎功能不全是改善預(yù)后的主要策略，NGAL升高可能預(yù)測CRS的發(fā)展。

5 KIM-1

KIM-1是一種具有免疫球蛋白和黏蛋白結(jié)構(gòu)域的跨膜糖蛋白。它參與T輔助細胞的分化，在損傷的近端小管根尖膜上表達，但在正常腎臟不表達。在對6 例腎活檢證實的急性腎小管壞死患者的橫斷面研究中，發(fā)現(xiàn)KIM-1在近曲小管中高度表達[10]。另外，還發(fā)現(xiàn)尿KIM-1可用于區(qū)分腎前氮質(zhì)血癥和慢性腎臟病引起的缺血性AKI[11]。在接受心臟手術(shù)的40 例兒童中，尿KIM-1水平在12 h顯著升高，用于預(yù)測AKI[ROC曲線下面積(AUC)為0.83][12]。在另一項研究中，尿KIM-1被發(fā)現(xiàn)是AKI腎臟替代治療和病死率的預(yù)測因子[13]。在體外循環(huán)手術(shù)和心導(dǎo)管術(shù)后，KIM-1已被證明為AKI的標志。目前，KIM-1的相關(guān)研究也越來越多，其臨床應(yīng)用正被廣泛認可。

6 FABPs

FABPs是一種在具有活性脂肪酸結(jié)合代謝的組織中大量表達的14 kDa的小細胞質(zhì)蛋白。在人類的腎臟中已分離出兩種FABP。心臟型FABP(H-FABP)定位于遠端小管、心臟、小腸和骨骼肌，而肝型FABP(L-FABP)通過巨蛋白依賴的內(nèi)吞作用被近端腎小管重新吸收，并定位于近端腎小管細胞的細胞質(zhì)、肝臟和小腸中。在L-FABP轉(zhuǎn)基因小鼠中，尿L-FABP水平在缺血誘導(dǎo)的AKI患者中能準確和更早地反映組織學(xué)和功能學(xué)損傷[14]。已有研究證明[15]，L-FABP可以預(yù)測接受心臟手術(shù)兒童AKI的發(fā)展。他們發(fā)現(xiàn)心臟手術(shù)后4 h內(nèi)尿L-FABP的增加可以預(yù)測AKI的隨后發(fā)展，AUC為0.81。最近的研究表明[16]，血清H-FABP和尿L-FABP都可能檢測到與急性冠脈綜合征(ACS)進展相關(guān)的心肌損傷，并可能在診斷和預(yù)后中發(fā)揮潛在的作用。入院時H-FABP和缺血修飾白蛋白的聯(lián)合檢測已被證明對肌鈣蛋白水平正常的ACS患者的危險分層具有高度敏感和特異性。H-FABP可以作為評估充血性心力衰竭嚴重程度的可靠指標。綜上所述，F(xiàn)ABP的檢測對CRS的早期診斷、發(fā)展及預(yù)后有重要作用，未來相關(guān)方面的研究也更加深入。

7 Cys C

Cys C是一種23 kDa半胱氨酸蛋白酶抑制劑，由所有有核細胞以恒定的速率合成，經(jīng)濾過后由管狀細胞分解代謝。因此，在尿液中檢測到的Cys C被用作腎小管功能障礙和損傷的生物標志物。與NGAL相反，NGAL是細胞損傷的結(jié)構(gòu)標志物，而Cys C是腎小球濾過率的功能標志物。腎衰竭與心力衰竭之間強烈相關(guān)性的認識促使研究將Cys C作為心腎功能不全的標志物。研究發(fā)現(xiàn)[17]，Cys C濃度的增加與冠心病患者的全因病死率、心血管結(jié)局以及HF發(fā)生率上升的風(fēng)險相關(guān)。目前，Cys C已被大量應(yīng)用于臨床，其作為CRS的標志物已獲得廣泛認可。

8 NAG

NAG是一種溶酶體酶，主要存在于近曲小管中。由于它的大分子量(130 kDa)不被腎小球濾過，因此尿NAG從受損的近端腎小管細胞漏入腎小管。研究發(fā)現(xiàn)[18]，NAG在區(qū)分已確診的AKI患者、正?；颊呒澳蚵犯腥净颊邥r，AUC為0.97。在另一項心臟手術(shù)研究中，AKI術(shù)后NAG水平僅在48 h時間點顯著，在2 h時間點僅達到0.62的AUC值[19]。然而，在慢性心力衰竭患者中，NAG作為一種腎小管損傷的標志物有更明顯的表現(xiàn)。在對2 130 例慢性心力衰竭患者GISSI-HF試驗的回顧性分析中發(fā)現(xiàn)[20]，NAG，KIM-1和NGAL均明顯高于正常水平，且各自獨立的與全因病死率和HF再入院率獨立相關(guān)?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)[21]，在甲氨蝶呤毒性、造影劑毒性、ICU和心臟手術(shù)相關(guān)AKI等情況下，它是AKI的一種有用的早期生物標志物。盡管NAG作為一種生物標志物有著良好的開端，但目前其在腎臟損傷中的價值還需要進一步評估和確認。

9 IL-18

IL-18是一種18 kDa分子，以前被稱為干擾素-γ誘導(dǎo)因子。IL-18是一種促炎細胞因子，由腎小管細胞和巨噬細胞產(chǎn)生，在各種腎臟疾病過程中起著積極的作用，包括細胞凋亡、缺血再灌注、同種異體排斥反應(yīng)、感染、自身免疫條件和惡性腫瘤等。在一項涉及接受心臟手術(shù)患者的研究中，根據(jù)2 d后的肌酐標準診斷為AKI的患者中，尿IL-18水平在心肺分流術(shù)后6 h升高，12 h達到峰值[22]。在人類研究中，IL-18水平的升高與AKI、感染、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、肝炎和惡性腫瘤患者的病死率和活動性有關(guān)，高IL-18與患者6個月后的高病死率有關(guān)[23]。IL-18水平也與慢性透析患者的不良心血管結(jié)局比率有關(guān)[24]。IL-18水平對CRS患者的預(yù)后有重要意義，其臨床價值正在被廣泛接受。

10 鈣保護素

鈣保護素是由S100組(S100A8/S100A9)的兩種蛋白質(zhì)組成的鈣結(jié)合復(fù)合物。它是由單核細胞和中性粒細胞釋放的天然免疫系統(tǒng)的介體蛋白，作為一種危險相關(guān)的分子模式蛋白，由腎集合管上皮細胞釋放，以應(yīng)對腎損傷。在腎性AKI中，它是高度增加的，而在腎前性AKI中，其水平相當于健康對照組[25]。在一項納入CRS Ⅰ患者的研究中，鈣保護素在有AKI風(fēng)險的患者中具有較高的敏感性和特異性[26]。然而，在急性和慢性尿路感染及惡性腫瘤中，其通過增加尿液中含有鈣保護素的中性粒細胞的生成而增加[27]。目前，鈣保護素是AKI早期發(fā)現(xiàn)、鑒別診斷和預(yù)后評估的潛在標記物之一。

隨著研究的深入，Exosomes，骨橋蛋白及基質(zhì)細胞衍生因子-1(SDF-1)等一些其他心腎綜合征新型血清生物標志物逐漸走入人們的視線。有研究正在評估Exosomes作為ADHF患者診斷指標的效用，從而評估CRS Ⅰ。值得興奮的是Exosomes不僅為AKI和CRS的診斷提供了可能，也為許多其他形式的腎臟病和系統(tǒng)病理診斷提供了可能。另一項研究發(fā)現(xiàn)[28]，腎臟替代治療開始時骨橋蛋白水平是病死率的一個強有力的預(yù)測因子。隨著未來的研究，骨橋蛋白由于其在損傷腎臟中的活性及腎臟保護作用，可能成為AKI患者的一個預(yù)測預(yù)后的非常好的生物標志物。由于在腎臟缺血性損傷中，SDF-1和其受體CXCR4都被上調(diào)，而且SDF-1是一種穩(wěn)態(tài)而非炎癥趨化的因子，所以它可能是損傷后外源性腎臟修復(fù)的重要信號。有希望的是，如果這種信號通路可以在未來以某種方式增強，它可能在治療輕度至中度腎損傷中發(fā)揮作用。