肾移植术后药源性肾损伤生物标志物的研究

王清华 易守芳 余明芳

摘要：肾脏移植是治疗肾脏疾病终末期的有效手段之一。随着对肾移植术后研究的不断深入，研究者发现了许多用于肾移植术后药源性肾损伤诊断、治疗效果评估和判断早期预警的生物标志物。本文旨在对肾移植术后药源性肾损伤相关生物标志物的研究作一综述。

关键词：肾移植术;藥源性;肾损伤;生物标志物

中图分类号：R699.2                                文献标识码：A                                  DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2019.10.016

文章编号：1006-1959（2019）10-0044-03

Abstract：Kidney transplantation is one of the effective means to treat the end stage of kidney disease. With the deepening of research on kidney transplantation， the researchers found many biomarkers for the diagnosis， treatment evaluation and early warning of drug-induced renal injury after renal transplantation. This article aims to review the biomarkers of drug-induced renal injury after renal transplantation.

Key words：Kidney transplantation;Drug-induced;Kidney injury;Biomarker

肾脏移植（kidney transplantation）作为肾脏疾病终末期的有效治疗手段，为肾病终末期患者提供了第2次生命，其效果和生存率远远超过了血液透析和腹膜透析。据统计，移植肾的存活率在3年内，已经达到了90%以上[1]。近几十年来，随着各种新型免疫抑制剂（如：环孢素，他克莫司）的不断问世和替代，肾移植患者的移植肾存活得到了极大的提高。目前，他克莫司（tacrolimus，FK506）作为临床实体器官移植后抗排斥治疗中最重要的、最常用的钙调神经蛋白抑制剂（CNIs）类药物，已经被广泛使用了近30年。但是FK506安全有效的治疗窗范围较窄，药代动力学个体差异大，并且不良反应也时常发生：如肾毒性[2-4]、神经毒性[5， 6]、高血压和高血脂[7，8]、胃肠功能紊乱[9]、高血糖[10]、高血钾[11]、脱发[12]等。

肾毒性为FK506的最主要不良反应，也是慢性移植肾肾病发生的一个重要危险因素，主要表现为可逆性肾功能损害、溶血尿毒症和慢性肾功能不全等，严重时会导致移植肾丧失功能。肾移植患者在术后1年，出现中毒几率可达到50%，并呈逐年上升的趋势，术后10年，药物肾毒性损伤几率高达96.8%。临床上使用FK506需对其进行血药浓度及肾毒性监测，但常规的临床监测又存在着诸多的缺陷和差异。因此，科学研究者不断寻找新的生物标志物以满足早期预警肾移植术后药源性肾损伤的临床需求。本文就目前肾毒性的常规监测主要手段，生物标志物的研究现状和缺陷及氨基酸作为监测药源性肾损伤生物标志物的潜在意义作一综述。

1肾毒性的监测主要手段

目前，关于如何减少FK506肾毒性的发生，临床研究倾向于通过肾移植后早期减少或撤除FK506来保护移植肾功能，而血药浓度监测并不能对其肾毒性进行及时、有效的预防，临床也没有治疗肾毒性的有效手段。至今为止，临床判断其肾毒性是否发生的主要手段仍然是SCr，BUN含量上升和GFR下降以及肾活检等，但是这些指标都具有一定的缺陷，且不同程度的受一些肾性或肾外因素的干扰。

SCr的正常值为0.6～1.4 mg/dl，且随年龄、性别、测定的时间变化会有所差异，老人、肌肉萎缩以及长期卧床的患者由于肌肉量的降低，血液中的肌酸酐也会显示在一个“正常值”范围[13]，并且在急性心肌缺血、急性胰腺炎等其他病理情况下也会出现增高的现象[14，15]，以及某些药物如胆红素、头孢类抗生素等也可导致SCr值增高[16]，因此缺乏特异性。

BUN是人体蛋白质代谢的主要终末产物。在正常情况下被肾脏排泄，只有部分被肾小管重吸收，测定血中的BUN值可以反映肾功能状态，但肾功能损害早期，血BUN值仍处于正常范围内，当GFR下降到正常的50%以下时，血BUN的浓度才迅速升高。此外，较易受饮食、肾血流量等因素的影响，如有蛋白质分解因素，感染，肠道出血、甲亢等可致使BUN升高，因此缺乏敏感性。在美国肾脏病基金会（NKF）组织撰写的肾脏病/透析临床实践指南提出GFR分期可以作为评价肾功能的重要指标，然而肾脏具有强大的储备能力和代偿能力，当肾小球滤过功能下降到正常水平1/3时，GFR参数也有可能处于正常范围内。因此，同样存在着大量漏诊的现象。

目前，作为金标准的肾活检虽然能够确认FK506的肾毒性，但会对人体造成一定的创伤及感染，受取样的限制性，并且诊断性肾穿刺是临床已经出现明显肾功能损害症状以后的一项反应性检查。

2生物标志物的研究现状和缺陷

随着代谢组学、蛋白质组学和转录组学等各种组学的发展，研究学者们一直朝着寻找非侵入性的检测方向努力，发现了一系列极具有希望的血液和尿液的生物标志物来帮助诊断和评估肾损伤，包括肾损伤分子-1（Kim-1）、血管紧张素原（angiotensinogen）、中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白（NGAL）、N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶（NAG）、白细胞介素-18（IL-18）、胱抑素C（Cys-C）[17-21]等，其中部分已经已获美国FDA认定用于大鼠药源性肾损伤，并已逐渐在临床展开研究。

但是，上述生物標志物的检测操作较为复杂，各种生物标志物需要不同的仪器进行检测[22]，并且在血液和尿液中的情况分析不尽相同，而单一的生物标志物应用往往存在低灵敏度和低特异性问题，生物标志物的联合应用有助于疾病的诊断。因此，无法达到对同一样本采用一种分析方法对上述生物标志物进行同时定量，临床高通量分析应用也存在一定难度。例如，Kim-1对肾缺血或毒性损伤比较敏感，但在慢性小管、间质损伤时也表达，因此也受到慢性肾病的影响[23]，NGAL对诊断肾缺血再灌注肾损伤具有良好敏感性和特异度，然而并发的炎症性疾病、系统性感染以及恶性肿瘤等均可影响其诊断的特异性[24，25]。

3氨基酸作为监测药源性肾损伤生物标志物的潜在意义

现代生物医学观点认为，疾病在本质上是一个从基因失调开始，经表达异常、代谢异常、功能失调、结构改变直至产生临床表现的生化改变过程。一旦出现临床症状、体征或形态结构改变，疾病实际上已处于发生发展的终末阶段，绝大多数已经失去治愈的机会。因此可以将疾病进程简单分为三期：基因、生化以及临床层次上的改变。代谢组学是研究生物体对疾病、环境、药物等影响而产生的所有代谢物的定量分析，是转录组学和蛋白组学的下游。基因及蛋白质的变化告诉我们可能将要发生的事情，而代谢物所反应的是已经发生了的生化改变。通过高通量组学技术在短时间内可以筛选出许多药物作用后特征表达的代谢物群，并且这些特征代谢物的出现或者改变一般要远远早于传统的病理学终点。因此，在生化分子发生变化的阶段，并未检测到任何组织病理学的改变，此时对于疾病进程的干预使得治愈有极大的可能性。与代谢密切相关的代谢物的生物活性产物主要包括碳水化合物、脂类、脂肪酸、核苷酸、蛋白质分子和氨基酸等。其中，氨基酸是生命活动中至关重要的一类物质，具有广泛的生物学功能，是蛋白质的基本组成单位，维持内稳态重要的物质基础，合成激素及小分子含氮化合物的重要前提，因此，检测生物样本中的氨基酸含量有着重要的意义。

通过代谢组学技术研究发现在肾移植术后使用免疫抑制剂导致肾损伤的尿素、肌酸酐升高都是尿素循环中的直接或间接产物，都是体内氨基酸及蛋白质的代谢废物，通过肾脏代谢和排泄。Fleck C等[26]回顾分析96例慢性肾脏疾病、85例肾病终末期和40例肾移植术后患者中血浆ADMA、SDMA和其它20种内源性氨基酸与血压、心血管疾病、内皮功能紊乱及糖尿病并发症的关联性测试时，发现肾移植术后患者的SDMA与SCr存在着极强的线性相关（r2=0.94，P<0.001）。同时Xia T等[27]运用靶向代谢组学定量技术测定在肾移植术后使用钙调神经蛋白抑制剂（CNIs）类药物导致肾毒性人类尿液中33种氨基酸和生物胺的研究发现ADMA、SDMA与肌酐清除高度相关性相吻合。因此，印证了作为精氨酸（Arg）的同系物，非对称二甲基精氨酸（ADMA）、对称二甲基精氨酸（SDMA）也参与尿素循环中的一个环节，其水平变化受肾脏功能和结构影响，也会影响肾脏的生理功能。

Saito K等[28]以小鼠模型研究肾功能不全，发现肾脏受损伤的过程中，通过吲哚胺-2，3-双加氧酶的作用使的犬尿氨酸（Kyn）上升，色氨酸（Trp）下降，并且与肾脏功能受损程度紧密相关。Zhang F等[29]运用靶向代谢组学分析血浆色氨酸（Trp）和SDMA对FK506导致肾移植患者急性肾损伤的诊断价值研究发现FK506导致的肾损伤组Trp明显比未表现肾毒性组和健康者组减少，Kyn恰好相反，并且，实验数据显示Trp也是临床诊断肾损伤的一个灵敏指标。

4总结

迄今为止，肾移植术后药物性肾损伤的监测仍然是运用缺乏特异性、敏感性，和存在漏诊性及创伤性的常规临床监测，并不能对其肾毒性进行及时、有效的预防。而已发现的生物标志物监测FK506的肾毒性需要不同仪器检测操作，存在着复杂性，低灵敏性、低特异性和单一性的问题。因此，需要积极开展新的生物标志物研究。目前，氨基酸作为监测肾移植术后药源性肾损伤的生物标志物尚处于临床分析研究中，还未得到临床实用性验证。今后，仍需要大量的数据从实验室研究向临床应用转化，再从临床发现反馈向实验室研究不断的循环探索，可能实现氨基酸作为生物标志物早期预警FK506致肾毒性的临床运用。

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收稿日期：2018-12-24;修回日期：2019-2-4

編辑/肖婷婷