急性肾损伤相关新型生物标记物的研究进展

贾会苗 黄立锋 李文雄

·综述·

急性肾损伤相关新型生物标记物的研究进展

贾会苗 黄立锋 李文雄

急性肾损伤(acute kidney injury,AKI)是住院患者和ICU患者的常见病症。一旦发生AKI,患者ICU停留时间和住院时间均显著延长,病死率明显增加。因此,早期诊断AKI发生,防止疾病进展,对改善预后至关重要[1]。2012年,改善全球肾脏病预后组织(kidney disease improving global outcomes,KDIGO)提出了更加全面和统一的AKI诊断和分级标准[2]。该标准以血肌酐和尿量的变化值来定义AKI的发生和分级。但这两种指标都不具有肾脏特异性,会受到很多因素的影响。如患者的年龄、种族、饮食、肌肉量、肌酐分布容积以及肝脏疾病等都会影响血肌酐的浓度并导致检测结果不准确。用血肌酐诊断AKI的发生还存在一定的延迟性,肾脏受伤后24～36 h之后其浓度才会显著上升。尿量的影响因素也很多,如利尿剂的应用、血浆渗透压和肾小管的功能等[3]。因此,临床一直期望可以找到敏感性更高、特异性更强的新型生物标记物来早期预测AKI发生,从而实施早期监测和有效预防措施,防止疾病进展,降低患者病死率。

AKI新型生物标记物能早期诊断AKI发生,在血肌酐浓度升高前12～48 h即开始升高[4]。笔者就不同类型标志物进行综述。

一、肾脏功能标记物

胱抑素C(cystatin c,Cys C)是一种小分子蛋白质,所有的有核细胞都能稳定地产生,在体内几乎可以全部被肾小球滤过。经肾小球滤过的Cys C大部分在近端肾小管被重吸收,其余小部分被降解后随尿液排出体外。与肌酐相比,Cys C反映GFR下降更敏感[5]。当肾小球滤过率(glomerular filtration rate,GFR)下降时血Cys C浓度升高,肾小管损伤,重吸收减少时,尿Cys C浓度升高。有研究表明,尿Cys C不仅可以早期诊断AKI发生,还可以预测AKI患者肾脏替代治疗(renal replacement therapy,RRT)需要和30 d病死率[6]。

二、肾脏结构损伤标记物

1．中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin,NGAL):NGAL是目前唯一应用于临床的AKI结构损伤标记物。正常尿液中NGAL含量很少,发生缺血性AKI时肾小管升支粗段分泌NGAL增多,从而使尿液中浓度增加。发生AKI时肝脏合成NAGL增多,会导致血液中的NGAL浓度增加[7]。有研究表明早期检测血和(或)尿NGAL可以早期诊断AKI发生,评估疾病严重程度,预测RRT需要和病死率[8]。Nisula等[9]做了一项前瞻性队列研究,用尿NGAL预测重症AKI患者RRT需要率和90 d病死率,结果发现尿NGAL具有很好评估AKI患者预后的价值。

2．肾损伤分子(kidney injury molecule-1,KIM-1):KIM-1是反映肾小管损伤的一个敏感指标。近端肾小管损伤后 KIM-1表达增加,其胞外段脱落至尿液中,导致尿KIM-1浓度增加[10]。发生急性肾小管坏死时,尿KIM-1能早期预测AKI发生,但其预测RRT需要和临床预后的价值相对较差[11]。

3．N-乙酰β-D-氨基葡萄糖苷酶(n-acetyl-β-D-glucosamininidase,NAG):NAG分子量较大,正常情况下不能被肾小球滤过。其主要存在于近端肾小管的溶酶体中,当肾小管损伤时大量NAG释放至尿液中,使尿NAG浓度显著增加[12]。尿NAG也是早期预测AKI发生的敏感标记物,其浓度上升12 h至4 d后血肌酐才上升至异常值[13]。

4．肝脏脂肪酸结合蛋白(liver fatty acid-binding protein,L-FABP):L-FABP存在于近端肾小管的溶酶体中,经肾小球滤过后被近端肾小管重吸收。肾小管损伤后,L-FABP被释放到肾小管腔内,从而使尿液中L-FABP浓度增加[14]。一项针对心脏术后成年患者的研究,术后即刻留取尿液,检测L-FABP浓度来预测AKI发生。结果显示尿L-FABP具有很好的预测AKI发生的价值,受试者工作曲线下面积(AUC)为0.832,术后2 h尿L-FABP预测AKI发生的AUC为0.808[15]。另外一篇荟萃分析结果表明,尿L-FABP不仅可以早期诊断AKI发生,还可以预测RRT需要和临床预后[16]。

5.内皮抑制素:内皮抑制素是胶原ⅩⅧC端的一个片段,由胶ⅩⅧ水解产生。胶原ⅩⅧ广泛存在于肾血管内皮、肾小球及肾小管基底膜中。发生急性肾损伤时,胶原ⅩⅧ在蛋白酶的作用下分解,释放C端片段入血,从而使血液中内皮抑制素浓度升高。Mårtensson等[17]做了一项前瞻性队列研究,共纳入93例ICU患者,在患者入ICU 48 h内留取第一份血样,之后于每天早晚各留取一份血样检测血NGAL、Cys C及内皮抑制素浓度。结果显示,内皮抑制素不仅可以早期预测AKI发生,而且其价值要优于NGAL和Cys C。

三、急性肾应激标记物

金属蛋白酶组织抑制剂-2(tissue inhibitor of metalloproteinases-2,TIMP-2)和胰岛素样生长因子结合蛋白7(insulin-like growth factor-binding protein 7,IGFBP 7)是目前备受关注的非常具有发展前景的AKI新型生物标记物。TIMP-2和IGFBP7都属于G1细胞周期阻滞因子,反应肾脏损伤前的一种急性肾脏应激状态。肾脏在受到炎症或缺血等打击后,能分泌出G1细胞周期阻滞因子作用于肾小管上皮细胞,使其处于G1细胞周期阻滞阶段,待上皮细胞基因整合修复后再重新开始工作[18]。一项前瞻性多中心队列研究结果表明,尿[TIMP-2]·[IGFBP7]能有效预测AKI的发生,且其预测价值要优于之前研究的包括NGAL、Cys C和L-FABP在内的340种生物标记物[19]。尿[TIMP-2]·[IGFBP7]>0.3 (ng/mL)2/1,000的患者有很高的发生AKI的风险,其风险是尿[TIMP-2]·[IGFBP7]<0.3(ng/mL)2/1,000患者的7倍[19]。

四、联合多种生物标记物

研究结果显示联合多种生物标记物或生物标记物联合临床指标一起预测AKI的发生、RRT需要和预后有更好的实用价值。有研究结果表明,联合NGAL、Cys-C和KIM-1一起预测急性心衰患者发生AKI的AUC要高于应用任一单一指标[20]。在内皮抑制素预测AKI发生的研究中,单独应用内皮抑制素预测AKI发生的AUC为0.759,当联合内皮抑制素和临床指标一起预测AKI发生时,AUC增加至0.859[17]。第十届急性透析质量倡议共识会议主张联合肾脏功能标记物和结构损伤标记物一起预测AKI的发生[21]。根据AKI生物标记物的检测结果可分为4个亚组:(1)正常肾脏:两种标记物检测无异常值。(2)功能标记物检测异常值,结构损伤标记物检测无异常值。(3)功能标记物检测无异常值,结构损伤标记物检测异常值。(4)两种标记物检测均异常值。当药物导致肾毒性AKI时,早期可表现为肾小管结构损伤,但无肾功能的改变,标记物检测结果可以是“功能性标记物(-)损伤性标记物(+)”。但对于循环容量不足导致的肾前性AKI患者,早期则主要表现为肾功能的下降,肾小球滤过率减少,标记物检测结果可能为“功能性标记物(+)损伤性标记物(-)”。这种方式有助于评估AKI患者的发病原因和疾病进展,但花费较大。

五、速尿应激试验 (Furosemide stress test ,FST)

最新研究表明FST也可用于预测AKI的发生和发展。一项针对应用FST预测AKI进展至AKIN标准3期的研究结果表示,FST后2 h总尿量是预测疾病进展至AKIN标准3期的有效预测指标,AUC为0.87,最佳截断值是200 mL[22]。FST联合[TIMP-2]·[IGFBP7]或NGAL一起预测AKI疾病进展和RRT需要的预测价值更高,AUC由0.87增加至0.90-0.91[23]。

六、生物标记物联合患者临床信息

虽然很多AKI新型标记物都表现出早期预测AKI发生的价值,但没有一种标记物具有像肌钙蛋白那样高的诊断准确性。心绞痛患者用肌钙蛋白诊断急性冠脉综合症(Acute coronary syndrome,ACS)的AUC为0.89～0.91[24],而目前AKI标记物诊断AKI发生的AUC为0.65至0.84之间[5,19]。经过分析比较发现,AKI标记物的诊断价值不如肌钙蛋白诊断价值高的主要原因可能是检测标记物的人群没有选择性。通常进行肌钙蛋白检测诊断ACS的是具有典型心绞痛症状的患者,如果在无选择性的ICU患者中应用肌钙蛋白诊断ACS的发生,其诊断价值也会大大降低[24]。基于此,为了确定AKI高危患者和充分发挥AKI生物标记物的潜在价值,有学者类比“心绞痛”提出“肾绞痛”的概念[25]。但临床上AKI患者没有疼痛或其他特征,所以应用危险因素和临床体征来共同评估RA。首先,第一步是确定AKI的多种危险因素,如高龄、糖尿病、肝硬化/肝脏衰竭、充血性心衰、慢性肾脏疾病、循环血量不足、脓毒症、体外循环时间、应用肾毒性药物等。第二步确定是否存在少尿、血肌酐升高和体液潴留。综合评估危险因素和临床体征后,确定是否存在RA。儿童患者采用肾绞痛指数(Renal angina index,RAI)代替RA来评估AKI的发生风险[26]。Rossaint和Zarbock[27]在儿童RAI的基础上总结出成人RAI来量化成人RA,通过计算AKI发生风险的分数来评估AKI发生的可能性。Cruz等[28]的研究结果表明，RA与AKI的发生呈线性相关,敏感度达92%,阴性预测值为99%。Basu等[29]对RAI和AKI标记物进行了研究,结果显示单独应用AKI标记物预测AKI发生的AUC明显低于RAI预测模型,RAI模型联合其中任何一种标记物都可以再提高其预测价值,AUC由0.8可增加至0.84～0.88。综合来看,RA、RAI及RAI联合AKI标记物可以很好的早期预测AKI发生,其预测和实用价值要优于应用单一AKI标记物,为临床早期预测疾病发生,早期实施干预措施,改善预后,降低死亡率提供了可能。

七、总结与展望

目前临床上仍以血肌酐和尿量的变化来诊断AKI发生和分级。尽管新型生物标记物在AKI发生、发展、治疗及预后方面都显示出较好的预测价值，但其应用于临床的较少。未来研究应主要致力于比较不同生物标记物预测AKI发生及预后的价值，并筛选出最佳标记物应用于临床。通过标记物的预测价值早期对患者实施有效干预，改善预后。

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10.3877/cma.j.issn.2095-9133.2017.03.017

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2017-03-28)

(本文编辑:李建忠)