生物标志物在糖尿病肾病早期诊断中的研究进展

祖潇然 赵晓雯 丁瑞恒

首都医科大学附属复兴医院，北京市西城区 100067

【提要】 糖尿病肾病(DKD)是一种由糖尿病微血管病变引起的肾小球硬化症，是糖尿病最常见的并发症之一，也是当前威胁人类生命健康的一种重大慢性非传染性疾病。DKD患者起病大多隐匿，其早期临床症状和体征无特征性，在出现持续性蛋白尿时病情往往已加重且不可逆。不断学习梳理DKD临床诊断的最新进展，可帮助我们提高对其进行临床诊断的灵敏度、特异度，减少终末期肾病的发生。近年来，随着对DKD发病机制进行了越来越深入的研究，一些生物标志物被发现与DKD的发病有关。本文就近年来有关DKD早期诊断生物标志物的研究进展进行综述，旨为对DKD进行早期诊断提供新的策略，帮助患者改善预后。

糖尿病肾病(diabetic kidney disease，DKD)是一种由糖尿病(diabetes mellitus，DM)引起的肾脏微血管病变所导致的肾小球硬化症。DKD患者的肾脏受累首先表现为微量蛋白尿，继而出现大量蛋白尿，最终导致肾小球滤过率(glomerular filtration rate，GFR)显著下降。研究结果[1]显示，当前我国人群的糖尿病患病率已达9.7%，糖尿病患者中DKD患者的占比高达20%～60%。目前，DKD已成为全球范围内导致终末期肾病(end-stage renal disease，ESRD)的主要病因之一[2]，因此加强对DKD早期诊断的研究，特别是对早期诊断生物标志物的深入研究具有非常重要的意义。

1 生物标志物的概念

凡是可以标记系统、器官、组织、细胞甚至亚细胞结构变化或功能异常的生化指标均被称为生物标志物。当前，临床判断DKD患者肾脏损伤通常采用的指标为尿常规、渗透压、血肌酐、尿素氮、内生肌酐清除率等。近年来，DKD相关的新型生物标志物如评估肾小管损伤的肾损伤因子-1、中性粒细胞明胶酶相关脂蛋白、维生素A/维生素D结合蛋白，以及肾小球损伤标记物如IgG、刺猬因子相互作用蛋白、触珠蛋白等已逐渐成为研究热点；此外，微核糖核酸、Smads蛋白、血管生成抑制蛋白-1、几丁质酶3样蛋白-1等，越来越多新的DKD相关潜在标志物被挖掘出来，这意味着在DKD的早期筛查、诊断、治疗靶点、预后等方面的研究不断取得了新的进展。

2 DKD相关生物标志物

2.1 肾小管损伤尿液标志物

2.1.1 肾损伤分子-1 肾损伤分子1(kidney injury molecule-1，KIM-1)是肾脏近曲小管上皮细胞的一种跨膜糖蛋白，属于免疫球蛋白基因超家族[3]。研究表明，KIM-1可在机体急性肾损伤后瞬时表达，在纤维化肾脏中长期存在。为研究KIM-1对于DKD患者肾脏结局的作用，Coca等[4]进行了一项病例对照研究，结果发现KIM-1水平翻倍与DKD患者的肾脏纤维化结局显著相关。随后，Humphreys等[5]在针对KIM-1下游作用机制的动物研究中发现，在KIM-1升高的DM小鼠肾脏中，单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)表达水平升高；而在KIM-1表达突变的DM小鼠中，随着MCP-1水平的降低，小鼠的肾纤维化得到改善。由此可见，KIM-1能通过增强MCP-1依赖的炎症诱导作用，发挥其反映DKD肾小管炎症损伤的作用。目前已有的研究结果均显示，KIM-1对DKD患者的临床检测具有重要的应用价值，因此后续研究应进一步探讨KIM-1如何通过MCP-1影响机体肾脏纤维化的机制，从而为DKD患者的治疗提供新的靶点。

2.1.2 中性粒细胞明胶酶相关脂蛋白 中性粒细胞明胶酶相关脂蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL) 是一种可以激活中性粒细胞的小分子蛋白，可在人体肾小管被重吸收，故正常人尿液中不含NGAL。然而当机体肾损伤时，NGAL肾脏大量表达，同时被释放至尿液和血浆中。de Carvalho等[6]的研究结果表明，NGAL水平在蛋白尿正常或轻度增加的T2DM患者升高，因此认为即使在DKD极早期患者就可能已发生肾小管损伤。一项针对NGAL的荟萃分析[7]结果显示，根据机体血清NGAL水平诊断DKD的灵敏度和特异度分别为79%和87%，而根据尿NGAL水平诊断DKD的灵敏度和特异度分别为94%和90%，综合血和尿NGAL水平诊断DKD的敏感度和特异度分别为90%和97%。由此可见，尿检NGAL或血尿联合检测NGAL水平诊断DKD的灵敏度和特异度均较高，对临床早期诊断DKD具有一定应用价值。

2.1.3 维生素A结合蛋白 维生素A结合蛋白(Retinol blinding protein, RBP)是人体中维生素A的转运蛋白。RBP运输维生素A进入细胞并释放后即变性失去活力，这种失去活力的结合蛋白在肾小球中滤过，在肾小管被肾皮质细胞重吸收，所以检测尿RBP水平可以用于判断机体肾小管的功能是否受到损害。Li等[8]的研究结果显示，DKD患者的尿RBP水平与GFR呈负相关，因此认为根据RBP水平可以早期预测DKD患者的肾脏病变，但是研究并未就其预测的临床效能进行说明。Qin等[9]报道，根据RBP水平预测DKD的曲线下面积(AUC)值达0.920，高于其他几种传统临床诊断DKD的标志物。由此可见，RBP作为一种新型生物标志物，可以灵敏地反映出DKD患者的肾脏损害程度，能在早期发现患者肾近曲小管的损害。

2.2 肾小球损伤尿液标志物

2.2.1 免疫球蛋白G 免疫球蛋白G(IgG)是机体血清中含量最多的免疫球蛋白，因其分子量较大，正常情况下不能穿过肾小球滤过膜，但肾小球发生病变时，IgG漏出进入尿液，因此能在尿液中被检测到。Bai等[12]的研究结果显示，尿IgG水平高表示机体发生DKD的风险较高，根据IgG水平预测DKD的AUC为0.867，尿IgG对DKD的预测价值较高。Zhang等[13]的一项回顾性研究结果显示，在DKD患者中，IgG主要沿肾小球基底膜沉积，导致滤过膜损伤，促使DKD肾损伤进展，因此认为IgG可作为早期判断肾小球损伤的标志物。目前，尿IgG水平作为可靠的肾功能损伤预测指标已成为比较成熟的临床诊断DKD的手段。

2.2.2 刺猬因子相互作用蛋白 研究[14]发现，刺猬因子相互作用蛋白(HHIP)可能介导DM患者肾小球内皮的纤维化和凋亡，与DKD的发生发展相关。高血糖通过NADPH氧化酶4(Nox4)的激活促进活性氧(ROS)的生成，刺激肾HHIP基因的表达，随后激活TGFβ1- Smad2/3级联，促进内皮细胞向间质过渡，与内皮细胞纤维化/凋亡相关。Miyata等[15]通过对比研究发现，与非糖尿病患者肾脏相比，糖尿病患者肾脏中的HHIP表达水平增加。因此认为，尿液中检出HHIP似乎可作为糖尿病肾小球损伤新的早期诊断指标；由于HHIP出现在小鼠和人类微白蛋白尿发生之前，对更早期诊断DKD具有重大意义，值得继续深入探究。

2.2.3 触珠蛋白 触珠蛋白(haptoglobin，Hp)又称结合珠蛋白，是在肝脏合成的一种α2球蛋白，能与血液中的血红蛋白(Hb)结合形成复合物。游离Hb可以穿过肾小球滤过屏障，造成氧化性的肾脏损伤，但Hp与Hb结合后可以减轻这种损伤。Bhensdadia等[16]通过研究发现，Hp是早期肾功能减退的最佳预测因子，其主要的机理为机体肾损伤时，游离Hb增加，刺激机体产生更多的Hp。Huang等[17]的研究结果显示，中国汉族DKD患者的血清Hp水平明显高于正常汉族人群，患者的血清Hp水平与对数转换后的血清肌酐和蛋白尿水平呈正相关,与对数转换后的GFR呈负相关。因此认为，中国汉族DKD患者血清Hp水平的升高即提示其肾小球损伤，Hp可作为早期诊断和监测DKD患者的生物标志物。

2.3 分子生物学标志物

2.4 抗炎抗纤维化标志物

2.4.1 Smads蛋白 Smads蛋白(Smads protein)是 TGF-β超家族下游的一类细胞内信号转导分子,广泛存在于各种被炎症浸润的肾脏细胞中。Smads蛋白与TGF-β结合形成经典的信号传导通路，参与肾脏纤维化进程。Li等[21]发现，尿Smad1与糖尿病患者的肌酐比(SCR)、尿白蛋白与肌酐比值(UACR)、病程、糖尿病视网膜病变的严重程度呈正相关，患者的UACR和病程是其SCR的独立影响因素，认为尿Smad1可作为DKD的潜在诊断指标，可用于评估患者病情严重程度。Doi等[22]在一项这对554例T2DM合并肾小球滤过率(GFR)>60 mL/min的患者的研究中发现，Smad1与患者肾小球的扩张程度显著相关，Smad1可在早期特异、敏感地反映出患者潜在的DKD病变。Chen等[23]在动物实验研究中发现，BMP4/Smad1信号通路对肾小球系膜扩张的进展至关重要，高血糖会激活BMP4/Smad1信号通路，刺激系膜细胞中Col4的表达。因此，BMP4/Smad1信号通路不仅在早期诊断也可能在早期治疗DKD方面成为一种新的策略。

2.4.2 血管紧张素转换酶-1 血管紧张素转换酶-1(vasohibin-1，VASH-1)是一种内皮分泌蛋白，具有抗血管生成、调节炎性反应、抗肾脏纤维化的作用。Ren等[24-25]通过研究发现，T2DM患者的UACR、VASH-1水平与其糖化血红蛋白、血沉、C反应蛋白、血管内皮生长因子(VEGF)、HIF1α、肿瘤坏死因子α、转化生长因子β1水平呈正相关，DKD患者的血清VASH-1表达水平显著升高；VASH作为VEGF的上游因子，能够调节后者对DKD早期血管生成的促进作用，抑制内皮细胞的病理性血管生成，延缓患者肾小球肥大、肾间质损伤、尿蛋白增高等多种病理变化的出现。

2.4.3 几丁质酶3样蛋白-1 几丁质酶3样蛋白1(YKL-40)是参与炎症反应的一种糖蛋白，参与组织重塑，会导致血管内皮损害。陈笑嬉等[26]研究发现，微量蛋白尿T2DM患者的YKL-40显著增加提示患者早期DKD的发生。Kapoula等[27]报道，YKL-40作为T2DM患者早期诊断DKD有价值的生物标志物，其应用价值优于NGAL，但YKL-40作为一种新型蛋白标志物，其诊断效果如何仍需通过更多的研究进行验证。

3 结 语

DKD作为一种严重的临床综合征但缺少特异的临床表现，使其早期诊断的重要性更为突出。当前，有关早期诊断DKD的生物学标志物的研究正在不断深入，众多新靶点如刺猬因子相互作用蛋白、Smads蛋白等的研究已取得了较大的进展，但诸多下游蛋白和分子的作用机制仍待阐明，相信随着生物科学技术的不断发展，DKD的发病机制及治疗靶点有望被进一步探明。