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正常清蛋白尿糖尿病肾病的认识及研究进展*

2020-05-29综述俸家富审校

国际检验医学杂志 2020年10期
关键词:肾小管蛋白尿肾小球

冯 倩 综述,俸家富审校

(1.成都中医药大学医学技术学院,四川成都 611137;2.绵阳市中心医院检验科,四川绵阳 621000)

糖尿病肾病(DKD)是糖尿病患者极易发生的一种慢性并发症,其临床特征常表现为清蛋白尿[尿清蛋白/肌酐比(UACR)>30 mg/g]、肾小球滤过率(GFR)降低和(或)肾组织结构异常。传统观念认为,DKD的发展将经历正常蛋白尿阶段(UACR<30 mg/g)、微量清蛋白尿阶段(30 mg/g≤UACR≤300 mg/g)和明显清蛋白尿阶段(UACR>300 mg/g)。因此,临床将蛋白尿,特别是微量清蛋白尿作为糖尿病患者肾功能受损的早期标志物。但是,现有研究发现,临床上许多DKD患者在并发肾功能损伤后,并不表现为清蛋白尿,而是仅有GFR降低或肾病理组织学改变,即表现为正常清蛋白尿DKD(NADKD)[1]。多数学者普遍将NADKD认为是DKD的早期阶段,但越来越多的研究发现,部分DKD患者即使GFR持续降低至3期,甚至更后期慢性肾脏病(CKD),仍可表现为正常清蛋白尿,并且在1型和2型糖尿病肾损伤人群中均有NADKD的发现,其发病机制和临床表现也与传统的对DKD的认知有所差异[2]。因此,将NADKD简单看作DKD的早期阶段并不恰当。由于目前国内外学者对NADKD的认识尚浅,未能引起临床的足够关注,为此本文就NADKD的临床研究进展作一综述,以提高大家对该病的认识并予以重视。

1 重新定义NADKD

正常清蛋白尿DKD是指DKD患者本该出现清蛋白尿却没有出现,或者尿中清蛋白一直维持在正常水平的一种DKD。迄今为止,国际上对NADKD尚无统一的名称。根据其临床症状,孙林等[3]建议将其意译为“正常蛋白尿DKD”或“无清蛋白尿DKD”,抑或“糖尿病无清蛋白尿肾功能不全”。但笔者认为所给术语不够准确。首先,尿液蛋白主要包括清蛋白和球蛋白,虽然清蛋白检测结果为阴性时,总蛋白检测结果也时常显示为阴性,但NADKD只针对尿清蛋白而论。因此,该病定义为“正常蛋白尿DKD”是不准确的;其次,美国肾脏基金会和美国食品与药品管理局为加强对慢性肾病患者蛋白尿的管理,于2009年对清蛋白尿进行了重新定义[4]:(1)UACR>300 mg/g,称为极高清蛋白尿(此前称“大量清蛋白尿”);(2)UACR在30~300 mg/g,称为高清蛋白尿(此前称“微量清蛋白尿”;(3)UACR在10~<30 mg/g,称为低清蛋白尿;(4)UACR<10 mg/g,称为正常清蛋白尿。可见,只有当UACR<10 mg/g时,才将其视为正常清蛋白尿。根据此前临床对清蛋白尿的认定,NADKD是指UACR<30 mg/g的DKD,但按美国肾脏基金会和美国食品与药品管理局工作组的现用定义,NADKD实际包含了低清蛋白尿(UACR在10~<30 mg/g)和正常清蛋白尿(UACR<10 mg/g)这两部分的DKD患者,因此不应该将其称之为“无清蛋白尿”或“正常蛋白尿”DKD,应予以重新定义和命名。为便于后述,加之为综述文章,不存在疾病分类和结果处理,因此,本文仍然称之为NADKD,也就是说本文中所述NADKD,实际包含低清蛋白尿和正常清蛋白尿DKD。

2 NADKD在DKD中的患病率

NADKD在DKD中的患病率随研究方法和地区的不同,其结果差异较大。据现有研究统计,其在DKD中的占比为20%~50%[6-12]。因研究方法,如纳入对象、实验方法等的不同,不同国家所报道的结果都不相同,有的甚至有很大差别,如同为针对中国人群的研究,在GUO等[8]的研究中显示NADKD患者在DKD患者中占比仅为7.0%,而杜等[13]研究结果却为47.6%。据研究报道,与清蛋白尿DKD患者相比,NADKD易见于女性[6-7,13-14],且患者年龄普遍偏大[13-14]。此外,NADKD似乎更易出现于2型糖尿病。见表1。

表1 正常清蛋白尿DKD在DKD中的患病率

注:eGFR表示估算的肾小球滤过率;aeGFR<60 mL/(min·1.73 m2);beGFR≤60 mL/(min·1.73 m2);ceGFR<75 mL/(min·1.73 m2);dUACR<30 mg/g;e尿清蛋白排泄率<20 μg/min或<30 mg/24 h。

3 实验室检测

3.1肾损伤分子-1(KIM-1) KIM-1是一种跨膜蛋白,其表达具有较高的组织特异性,在正常的肾组织中几乎不表达,在缺血、肾毒性等导致的肾损伤的肾小管上皮细胞中呈高表达。随着肾脏的损伤,KIM-1 mRNA迅速增加,可在近端肾小管的顶膜上产生高水平的KIM-1蛋白质。DAYEM等[15]对清蛋白尿正常的糖尿病组和健康对照组的KIM-1等多项指标的研究发现,与健康对照组相比,实验组的KIM-1明显增高。KHAN等[16]研究小组也得到相同结论,发现微量清蛋白尿组的基线KIM-1水平及随访KIM-1水平均高于健康对照组;VIJAY等[17]发现KIM-1水平随着肾脏疾病的进展而升高,即使其他肾功能指标如尿素氮或肌酐水平保持在正常范围。因此有学者认为,糖尿病患者发生肾脏损伤时,尿KIM-1水平也显著增加,提示KIM-1可用于NADKD的诊断[18]。

3.2中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白(NGAL) NGAL是脂质运载蛋白超家族中一种相对分子质量约为25×103的小分子蛋白。NGAL产生于缺血性近端肾小管细胞,参与缺血性肾损伤后的近端肾小管细胞的再生、修复及减少肾小管细胞凋亡的作用。因此,NGAL可作为缺血性肾损伤患者尿液早期的生物学标志物。KAUL等[19]使用酶联免疫吸附测定检测了正常清蛋白尿糖尿病组与健康对照组的血清NGAL和尿NGAL水平,发现正常清蛋白尿糖尿病组的血清NGAL和尿NGAL水平均高于后者。因此,有学者推测肾小管损伤可能发生在糖尿病患者的肾小球损伤之前,并认为NGAL可用作诊断DKD的生物学标志物。另有大量研究显示,NADKD患者尿液中NGAL水平显著高于健康对照组,说明尿NGAL有助于NADKD的早期诊断[15-20]。

3.3炎症因子 (1)肿瘤坏死因子α(TNF-α):TNF-α是一种由活化的肾细胞及活化的单核-巨噬细胞产生的促炎细胞因子,在肾脏炎症时起至关重要的调节作用。据KHASANOVA等[21]关于糖尿病的研究显示,尿蛋白正常组的TNF-α水平要高于对照组。肿瘤坏死因子α受体(TNFR)是一种广泛分布于正常细胞表面的Ⅰ型跨膜糖蛋白,与TNF-α结合后可介导细胞凋亡。有报告称血液中的TNFR1和TNFR2水平在NADKD患者中有升高,且其诊断性能可能要高于TNF-α[1]。(2)白细胞介素(IL):IL-18在肾组织中特异性表达,且在高血糖等多种刺激物的刺激下升高。ZHANG等[20]研究显示,NADKD患者IL-18的水平要高于健康对照组。IL-6是炎性反应的核心因子,在DKD的发病机制中起重要作用,有研究报道尿液中的炎症细胞因子,尤其是IL-6,即使在患者没有出现微量或大量清蛋白尿情况下,也可用来诊断DKD[22]。由此可见,IL-18和IL-6可成为诊断NADKD的潜在标志物。

3.4肝型脂肪酸结合蛋白(L-FABP) L-FABP是与遗传有关的脂肪酸结合蛋白家族的成员之一,可在肝脏、肾脏等组织中表达。在缺血、内毒素血症、尿路梗阻性肾损伤等方面具有重要意义。有研究表明,NADKD患者尿中L-FABP水平显著高于健康对照组,且能反映DKD的严重程度[15]。在VISWANATHAN等[23]对糖尿病患者与受试者的尿L-FABP水平与肾病进展的研究中,发现尿L-FABP在正常清蛋白尿DKD患者中的水平较高。表明尿清蛋白正常DKD患者尿L-FABP升高,提示L-FABP可能有助于NADKD的诊断。

3.5微小RNA(miRNA) miRNA是一类短的非编码RNA,它是基因表达的重要转录后调节因子。足细胞损伤在DKD的发病机制和进展中起着至关重要的作用,与DKD患者清蛋白尿发生密切相关。有研究证明,足细胞损伤与近端肾小管功能障碍和miRNA的异常表达存在关联,且在NADKD患者尿液中观察到miRNA-21和miRNA-124的升高[24];BARUTTA等[25]研究发现,NADKD患者的miRNA谱与对照组间存在差异,其中miRNA-145与miRNA-130要高于对照组,提示miRNA有助于NADKD的诊断。

4 NADKD发生可能的分子机制

4.1尿清蛋白的检出与尿中分子结构有关 血浆在流经泌尿系统时,其中的清蛋白在肾脏和肾小管上皮细胞中溶酶体的作用下,将会产生以下改变:一是发生水解,产生大量片段;二是空间结构改变,导致抗原决定簇构象改变。以上改变均可导致使用常规的免疫学方法难以检测到分子结构发生改变的尿清蛋白。通常来说,随着糖尿病患者肾脏损伤的加重,即尿清蛋白从正常清蛋白尿发展为微量清蛋白尿再到大量清蛋白尿的过程中,虽然有溶酶体的作用使尿液中的清蛋白不断碎片化或发生构象改变,但在理论上,完整的清蛋白分子也应随疾病的严重程度而有所增加,当这些完整的清蛋白分子达到一定水平时,即应被检出,但NADKD患者在肾损伤后期仍可能检测不到尿中清蛋白[26],说明其并非检测方法的问题,而是可能存在其他病理机制。

4.2大血管病变多于微血管病变 众所周知,糖尿病视网膜病变(DR)是糖尿病常见的慢性微血管并发症。PENNO等[14]研究发现NADKD患者DR的发病率(23.51%)明显低于清蛋白尿DKD患者(41.87%)。印度的一项研究也得到相似结果,NADKD患者中DR发生率为31.90%,而清蛋白尿DKD患者为48.10%[10]。这些研究表明,NADKD患者发生DR的可能性较清蛋白尿DKD患者低。由此可以推测,NADKD患者发生微血管病变的可能性相对较小。据心血管疾病(CVD)事件发生方面的研究显示,与清蛋白尿DKD相比,NADKD更易发生大血管病变。踝臂指数(ABI)是大血管并发症的标志物,其与CVD风险和全因死亡率相关。WU等[27]研究发现CKD分类1~3期的NADKD患者ABI低值-正常的发生率明显高于清蛋白尿DKD患者,另有研究报道称NADKD(CKD3~5期)患者发生CVD事件的概率要高于微量和大量清蛋白尿(CKD1~2期)患者[26]。由此可见,大血管病变可能在NADKD中起关键作用。

4.3肾内动脉硬化 肾阻力指数(RI)是反映糖尿病患者肾功能及肾动脉状况的指标。DAYEM等[15]研究显示,NADKD组与蛋白尿DKD组的RI均高于健康对照组的RI。另一篇研究中对eGFR<60 mL/(min·1.73 m2)的NADKD研究显示,NADKD组、微量清蛋白尿DKD组(30 mg/g≤UACR≤300 mg/g)与大量清蛋白尿DKD组(UACR>300 mg/g)的RI结果相似[28],表明NADKD虽无清蛋白尿表现,但仍可能存在肾内动脉的损伤。有学者研究发现,8例NADKD患者中有7例观察到不同程度的动脉硬化[29]。此外,还有研究发现NADKD患者有血压升高,且高于清蛋白尿DKD患者[6,13]。由此可见,NADKD可能存在明显的肾内动脉硬化。

4.4肾损伤模式的改变 FIORETTO等[30]将2型糖尿病患者肾脏病变分为三大类:(1)CI:肾结构正常或接近正常;(2)CⅡ:典型DKD损伤模式,主要是糖尿病性肾小球改变,并行发生严重程度相同的肾小球、肾小管间质和小动脉的病理变化;(3)CⅢ:非典型DKD损伤模式,只有轻度的糖尿病性肾小球改变,并伴有不成比例的严重肾结构损伤,如肾小管状萎缩,肾小管基底膜增厚,肾间质纤维化(肾小管-间质病变),肾小球玻璃体透明变性,弥散性肾小球硬化等。一项对NADKD患者肾脏结构的研究发现,在23例清蛋白尿DKD患者中观察到有1例发生CⅢ模式损伤,而在8例NADKD患者中观察到有3例发生CⅢ模式损伤。可见,与清蛋白尿DKD患者相比,NADKD患者发生CⅢ模式损伤的可能性更高[29]。另一项研究显示,在NADKD组及微量清蛋白尿DKD组中23%有CⅡ模式损伤,17%有CⅢ模式损伤;而在大量清蛋白尿DKD组中70%有CⅡ模式损伤,13%有CⅢ模式损伤[11]。以上研究结果提示肾脏发生CⅢ模式损伤可能与清蛋白尿减少有关。

4.5肾小管较轻损伤 肾小管重吸收作用是其最重要的功能之一,能重吸收经肾小球滤过的蛋白质。有研究表明,NADKD患者的肾小管损伤程度要轻于清蛋白尿DKD患者[31-32],这可能也是导致尿清蛋白检测不到的原因之一。BUDHIRAJA等[32]在其对所研究的10例NADKD患者肾脏组织学检查中发现,所有患者均存在晚期DKD病变,其中2例有严重的弥散性系膜增厚,8例有Kimmelstiel-Wilson结节,但仅3例患者有5%~10%的肾小管萎缩,该研究结果提示,糖尿病患者即使发生晚期DKD病变,其依然对肾小管保存良好。可能正是由于这些保存良好的肾小管,使得因肾小球损伤导致滤液中存在大量的清蛋白得以重吸收,从而使NADKD患者UACR保持在正常范围内。

4.6其他 NADKD患者表现为正常清蛋白尿还可能与患者服用的某些药物有关,如肾素-血管紧张素系统拮抗剂能够通过降低系统血压,改善肾血流动力学,减轻肾小球损伤等来减少患者尿清蛋白,从而使患者尿清蛋白水平保持正常。另外,有研究发现PRKCB1基因的多态性与正常清蛋白尿2型糖尿病患者的eGFR下降有关[33],因此,有学者认为NADKD的发生可能受到遗传因素的影响[34]。除此之外,有许多研究报道NADKD易发生于女性,认为雌激素对肾功能有保护作用[35],因此,提出性激素可能也与NADKD的发生有关。

5 结 论

总之,NADKD是一种不同于传统DKD的新认识的DKD表型(暂时称为DKD新表型)。其在2型糖尿病患者中较为常见,尤其在年龄偏大、女性DKD患者人群中更为普遍。在生理病理方面,NADKD表现为较轻的肾小管损伤,更多的大血管损伤、肾内动脉硬化及非典型DKD损害。目前,国内外对NADKD的临床认知和基础研究较少,临床医生普遍未意识到这种DKD新表型广泛存在于DKD患者之中,极容易忽视对此类患者肾脏功能的护理,进而增加DKD的严重程度,甚至死亡风险。为建立对NADKD的广泛认知,应对NADKD进行大样本、多层面和多中心研究,以明确该病的发病机制,发现特异性生物学标志物,从而建立该病的实验室诊断标准。另外,基于NADKD特殊的正常清蛋白尿的临床表现,传统用于诊断DKD的标志物——尿清蛋白并不适用于该疾病的确诊,利用KIM-1、TNF-α、L-FABP、NGAL和miRNA等的组织特异性和(或)检测灵敏性,可能有助于NADKD的诊断。

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