对比剂急性肾损伤早期预测生物学标志物研究进展

2018-01-16王海霞张春

中国循证心血管医学杂志 2018年8期

王海霞，张春

在冠状动脉粥样硬化性心脏病（冠心病）的治疗中，经皮冠状动脉介入治疗（PCI）占据重要地位。术中使用对比剂可对肾小管产生直接的毒性作用，导致高达5%的肾功能正常的住院患者发展为对比剂急性肾损伤（CI-AKI），是医院获得性AKI的重要原因之一[1]。目前临床上尚无有效措施逆转其病程，CI-AKI明显增加了PCI术后患者住院时间、不良心脏事件、及永久性肾功能损害和患者的全因死亡率[2]。血清肌酐（SCr）仍是当前CI-AKI诊断的主要依据，但血清肌酐变化滞后，敏感性和特异性存在局限，很可能错过CIAKI的早期诊断和最佳的护理干预时机。因此，寻找更早预测和诊断CI-AKI的生物学标记物尤为重要。本文就新近发现的一些敏感的、有临床应用前景的新型生物学标志物和当前研究热点标志物做一综述，以期协助临床快速识别高危患者并进行早期预防。

1 新型生物学标志物

1.1 微小核糖核酸（miRNA)miRNA是一类由21～25个核苷酸组成的内源性非蛋白质编码的RNA分子，在AKI发生发展过程中，miRNA通过多种机制参与不同病因所导致的AKI。Lan的研究将ICU重症患者作为研究对象，与健康对照组比较，AKI患者尿液miR-494的升高早于血清肌酐，表达变化较对照组提前约60倍[3]。Saikumar等[4]的研究利用全球miRNA表达谱发现，在AKI大鼠的损伤组织中，miR-21、miR-155和miR-18a表达高度上调。Du等[5]的研究结果表明血浆、尿液中miR-21表达水平与AKI进展有关，尿液较血浆中miR-21水平更能有效预测AKI患者病情进展及临床不良事件的发生。徐小桐[6]研究证实miR-21可作为AKI更为灵敏和准确的检测指标。

miRNA可能成为一种潜在的CI-AKI防治靶点或早期诊断和预后预测的生物标志物，只是具体到miRNA种类还需要进一步筛选。研究miRNA与AKI的关系，将为理解AKI发病机制和进展过程提供新角度，并可能成为CI-AKI新的诊断标志物及干预和治疗的靶点。

1.2 人类线粒体DNA（mtDNA）人类mtDNA是一条共有16 569个碱基对的双链闭环分子，编码13种蛋白质、22种tRNA和2种rRNA。Eirin[7]研究证实了线粒体功能障碍与肾损伤发病机制的相关性。Hu[8]研究以入住外科重症监护室患者为研究对象，从符合纳入标准的患者尿液样品中分离DNA，评估了UmtDNA的细胞色素c氧化酶-1（COX-3）和脱氢酶亚基-1（ND1）对AKI的预测价值，同时用受试者工作特征曲线（ROC）曲线评估了其基线水平在患者AKI的发展及临床结局的预测价值的AUC为0.821和0.814，显著高于eGFR（AUC=0.706）。Ryan[9]的研究将大鼠不同程度的缺血处理24 h后再灌注，结果发现大鼠缺血10～15 min后UmtDNA增加，其水平的升高与缺血时间呈正相关，与肾皮质mtDNA和线粒体基因表达呈负相关。该研究为UmtDNA作为新型生物标志物反映AKI的进展与肾线粒体的完整性有关提供了初步证据，在AKI线粒体靶向治疗的发展中，UmtDNA有望成为有价值的生物标志物，但UmtDNA是否能用于CI-AKI的诊断还需临床进一步的验证。

1.3 神经轴突导向因子（Netrin-1）Netrin-1是一种层粘连蛋白样分子，属于Netrin家族，近年来发现Netrin-1高表达于人体很多器官，在肾脏损伤或应激状态下，肾近曲小管中可观察到Netrin-1高表达，其水平与肾小管损伤呈正相关。曹晓燕的研究中[10]，Netrin-1预测窒息后新生儿AKI的AUC为0.878，当YI为0.765时，尿Netrin-1诊断AKI的敏感性和特异性分别为89.5%和87%。在何兰的研究中[11]，对比剂使用2 h后，CI-AKI组患者尿Netrin-1高于对照组，AUC为0.928，与沈剑箫[12]研究结果相近，提示尿液Netrin-1用于诊断早期CI-AKI的可能性。以成人体外循环术后AKI患者为研究对象，AKI组患者尿Netrin-1于术后2h明显升高，AUC为0.906，Cutoff值为150 ng/mg Cr时，尿Netrin-1诊断AKI的敏感性和特异性分别为88.2%和87.6%。提示Netrin-1可作为早期预测CI-AKI的分子标志。

1.4 胰岛素样生长因子结合蛋白7（IGFBP7）IGFBP7为一种分泌性糖蛋白，是胰岛素样生长因子结合蛋白超家族（IGFBPs）中的一员，由平滑肌细胞、血管内皮细胞以及上皮细胞等分泌。各种原因导致的肾小管上皮细胞损伤后可分泌IGFBP7，并持续高表达至肾小管上皮细胞的损伤修复后[13]。IGFBP7的表达水平可预测患者AKI的严重程度，以及因AKI而导致的患者的死亡率[14]。赵登旺[15]研究中，AKI患者尿IGFBP7水平与SCr水平成正相关（r为0.884），其水平随着患者AKI的严重程度升高，与Aydogdu的研究结果相近[16]。Bihorac的研究中，脓毒症患者入院时尿液IGFBP7水平与对患者AKI的发展进程和诊断敏感性较好，而其表达也不受疾病本身的影响[17]。

Daubin的研究将IGFBP7联合TIMP-2检测用于入住ICU的患者早期AKI的检测，结果表明，联合检测NC评分明显高于未合并AKI的患者[18]。Kyle等[19]研究纳入了入住欧洲和北美39个重症监护病房，共375例成人外科手术患者为研究对象，其中35例（9%）在12 h内发展为中重度AKI。将[TIMP-2]·[IGFBP7]用于预测AKI其ROC为0.84（95%CI：0.76～0.90）。Cutoff值为0.3时其灵敏度和特异性分别为 89%和49%，提示我们联合检测用于临床的趋势。现有的研究多以单中心，ICU重症患者为研究对象，IGFBP7是否一样可以预测PCI术后的CI-AKI需要进一步研究证实。

2 当前研究的热点生物学标志物

2.1 人中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白（NGAL）NGAL是脂质运载蛋白中的一员，相对分子量为25 000，在正常人肾脏中仅有远端小管和集合管上皮细胞表达NGAL[20]，而AKI患者近曲小管也表达NGAL[21]。肾缺血后NGAL基因明显上调，引发NGAL高表达。在肾缺血-再灌注损伤动物模型中，uNGAL水平与肾小管间质损伤程度呈正相关。缺血2h后，尿标本中可以检测到NGAL，其升高水平与缺血时间呈正相关。Haase-Fielitz的研究证实，NGAL对预测危重病患者以及心脏术后患者AKI敏感性较好[22]。对于心肾综合征的患者，NAGL能独立预测SCr不能诊断的亚临床AKI[23]。

Tung[24]研究发现，对于STEMI支架植入术后患者，NGAL可早期预测CI-AKI。Tasanarong研究也证实了NGAL对CI-AKI的早期诊断价值[25]，利用ROC曲线分析对NGAL用于诊断CI-AKI的诊断进行预测AUC为0.958，（95%CI：0.909～1.007；P＜0.0001）[26]，但其最佳截断点和测量的最佳时间尚未很好地建立。以上研究都提示NGAL可以作为CI-AKI的一个早期敏感性生物标志物。

2.2 胱抑素C（Cys C）CysC是一种非糖基碱性蛋白小分子，属于半胱氨酸蛋白酶抑制物家族，肾脏是唯一的合成和清除机体循环中CysC的器官。因此，血清或血浆CysC水平仅由肾小球滤过率决定。CysC能够较早的反应肾损伤，在轻微肾脏损伤诊断中具有较高的灵敏度[27]，且不受性别、年龄、饮食、炎性病变、肌肉容量等因素的影响。荟萃分析显示，作为AKI的预测因子和AKI严重性的标记物CysC优于SCr[28]。较血清肌酐（SCr）而言，Cys C能够更敏感地反映轻度GFR下降[60～89 ml/（min·1.73 m2）]，是反映早期GFR变化的理想、可靠的内源性标志物[29-30]。

Cys C诊断药源性AKI的准确性较高，其水平升高较血肌酐提前1～2 d，且检测方法简便，重复性好[31]。血管内应用含碘对比剂后可能导致肾损伤，这种损伤从轻度的SCr增加到严重的急性无尿性肾衰竭。研究表明，Cys C能更敏感的反应CI-AKI，并预测心血管疾病的患病率及病死率[32]。而基线Cys C水平对CI-AKI有独立预测价值[33,34]。我国学者也发现在外周血管介入治疗中，Cys C升高5%是1年内心血管主要不良事件的独立预测因子[35]，作为早期检测CIN的生物标志物，其浓度的变化优于的SCr，Cys C在AKI出现24小时升高达到最高峰，ROC分析其AUC为0.936（95%CI：0.879～0.992，P＜0.001）[36]。

2.3 肾损伤分子-1（KIM-1）KIM-1是一种跨膜糖蛋白，其相对分子量为38 700，可介导因AKI导致死亡的肾小管上皮细胞的胞葬作用。KIM-1低表达与正常肾组织中，在肾缺血及毒性损伤后初期，近曲小管上皮细胞中KIM-1持续高表达直至肾小管修复。随着AKI的发展和完全的肾小球萎缩，肾小管上皮细胞几乎不能表达KIM-1。因此，尿液中排泄的KIM-1可用于诊断近曲小管的早期损伤[37,38]。采用前瞻性对比性临床研究发现对于紫癜肾、糖尿病肾病（DN）、慢性肾脏病（CKD）等以肾小球损害为主的疾病中，患者即使出现明显的肾脏损害及大量蛋白尿（≥3 g/L），其KIM-1值并不增加。但在AKI时，在SCr未出现明显异常时KIM-1已有了显著的增加。此项研究肯定了KIM-1作为一种新的早期诊断AKI生物标记物的潜在功用，肯定了KIM-1对急性肾损伤的早期诊断价值。

目前比较认同的CIN的发病原因是造影剂对肾脏血流动力学改变和对肾小管直接毒性作用[39]。由于对比剂对肾小管细胞的毒性作用，导致肾小管上皮细胞严重颗粒和空泡变性，引起KIM-1分泌增加。KIM-1对缺血及肾毒性物质引起的AKI患者的诊断中，其水平升高明显早于其他传统生物标志物[40]。Vlasakova的研究表明，尿KIM-1对诊断肾毒性引起的早期急性肾小管损伤较传统标志物的敏感性和特异性更高[41]。Cardenas-Gonzalez[42]研究发现，对于注射对比剂的大鼠模型，在大鼠肾组织未出现损伤之前，KIM-1已高表达于大鼠尿液，提示将uKIM-1应用于临床CI-AKI早期诊断的可能性。