急性肾损伤有关生物标志物的研究进展

唐 巧，李 怡，李贵森，王 莉△

(1.川北医学院，四川 南充 637000；2.四川省医学科学院·四川省人民医院肾内科，四川 成都 610072)

急性肾损伤(acute kidney injury，AKI)是肾功能和尿量快速下降的常见综合征，具有较高的发病率、复发率和死亡率，且极易进展为慢性肾脏病(chronic kidney disease，CKD)和终末期肾脏病(end stage of renal disease，ESRD)，给全球人类健康和社会经济带来了重大负担。美国肾脏数据系统(The United States Renal Data System，USRDS)显示，过去十年，AKI首次住院率增加了40%，接受AKI治疗后再次住院的1年累积发病率为26.2%，终末期肾病的1年累积发生率为1.2%，血液透析治疗AKI后一年的累积死亡率超过34%。因此，AKI的防治任重道远，寻求AKI的早期识别生物标记物仍然是相关专业领域内的难点与热点。2012年改善全球肾脏病预后组织(KDIGO)指南表明急性肾损伤(AKI)的发生，即7天内血清肌酐增加50%，或2天内血肌酐上升0.3 g/dl(26.5 mol/L), 或无尿≥6小时[1]。虽然新的指南对AKI进行了精确定义和分期，明显提高了识别和描述肾功能变化的能力，但目前AKI诊断主要依赖的血清肌酐是一个对早期肾功能变化不敏感的标志物，又鉴于AKI发病诱因的复杂性，如何在早期防治AKI仍然是领域内一个极富有挑战性的热点问题。

1 AKI相关的传统标志物

1.1 血清肌酐血清肌酐来源于体内肌酸，正常状态下，血清肌酐值会因年龄、性别、种族和体重而异，且重症患者的高分解代谢会导致AKI患者肌酐代谢改变；当肌肉容积发生变化如肌病、营养不良等也会导致肌酐生成量的减少[2]。此外，由于肾脏储备和血液动力学等原因，不能及时检测到AKI患者血清中肌酐水平的升高[3]。当肾脏受损时，药物西咪替丁、维生素C等可影响肌酐分泌[4]。目前AKI的诊断主要依赖血清肌酐水平的变化，由于干扰血清肌酐水平的因素较多，血清肌酐只能预测稳定状态的肾小球滤过率(GFR)，而且预测的结果会随着患者肌肉量和饮食结构的变化而变化，因此，血清肌酐是一个对早期肾功能变化不敏感的标志物。

1.2 血尿素氮血尿素氮是人体蛋白质代谢的终末产物，分子量60 D。常与血清肌酐一起用于评估肾功能。然而血尿素氮的敏感性和特异性受限，当GFR下降到正常的50%以上时血中尿素氮浓度才会升高。血尿素氮的水平还受一些肾外因素的影响，当消化道出血、严重感染和有效血容量不足时，血清尿素氮明显升高[5]；而低蛋白饮食、酗酒等可导致血中尿素氮浓度下降[6]。

1.3 胱抑素C胱抑素C是一种小分子蛋白，在人体中较血清肌酐更早出现变化。由于肾近端小管细胞的损伤可致尿液中胱抑素C的出现早于肾近端小管上皮发生组织学改变，故与血清胱抑素 C水平变化相比，尿中胱抑素C的变化更为敏感[4]。由于胱抑素C和白蛋白在近曲小管中都被内吞作用重吸收，因此，蛋白尿的存在可竞争性地抑制尿胱抑素C并增加尿胱抑素C的排泄[7]。另外，当使用糖皮质激素治疗，或在肥胖、系统性炎症、吸烟等情况下，胱抑素C的变化也会受到影响[8]。

2 AKI相关的新型标志物

2.1 中性粒细胞明胶酶相关性脂质运载蛋白(NGAL)NGAL又称铁黄素，它在先天免疫中发挥抑菌作用，可以阻止细菌对铁的吸收，并通过上调血红素加氧酶-1抑制细胞死亡，具有抗肾小管细胞凋亡和促进肾小管细胞增殖的作用[9]。NGAL也是一些肾毒性药物、糖尿病肾病、肾小管间质疾病和感染相关AKI的早期敏感预测生物标志物[10]，也是早期生物标记物中肾内科会诊、开始透析、ICU住院和死亡率更好的预测指标。然而，需注意的是在脓毒症、尿路感染等情况下NGAL水平也会升高[9]。故还需要对其诊断AKI的特异性和肾脏保护作用机制进行更深入的研究。

2.2 肾损伤分子-1(KIM-1)KIM-1是一种1型跨膜糖蛋白，在缺血或中毒性肾损伤后，KIM-1在近端肾小管细胞的顶端膜中能快速表达，并使其胞外段脱落至尿液中致尿KIM-1浓度增加，KIM-1是AKI尤其是急性肾小管坏死的重要生物标志物。KIM-1不仅在顺铂、造影剂诱发的AKI中升高，且在包括糖尿病肾病、局灶性肾小球硬化、膜增殖性肾小球肾炎、IgA肾病，甚至肾细胞癌的各种肾脏疾病中都有升高[11]。研究发现，KIM-1在AKI的后期有明显的肾脏修复作用[12]，主要表现为，KIM-1赋予上皮细胞吞噬特性，通过特异性结合凋亡细胞表面的磷脂酰丝氨酸和氧化脂质表位来介导识别和吞噬过程，并促进调亡细胞和坏死细胞的清除[13]。虽然KIM-1在肾脏疾病中表现出了良好的预测作用，但目前仍没有可靠的自动化KIM-1浓度测量方法，使尿KIM-1标记物在临床中较难开展使用。

2.3 肝脏脂肪酸结合蛋白(L-FABP)L-FABP是分子量为14 kDa的脂质结合蛋白，存在于肾近端小管的溶酶体中， 参与脂肪酸的摄取和转运，维持细胞内脂肪酸的动态平衡[14]。在几种包括缺血再灌注和顺铂诱导AKI的动物模型中，发现L-FABP表达和尿排泄的增加均早于肌酐的增高[15]。尿L-FABP 可以预测透析需要和临床预后，同时可作为造影剂肾病及ICU 患者发生AKI的预测指标[16]。尿L-FABP水平与尿白蛋白/肌酐比值、肾小球滤过率、血红蛋白水平相关，在贫血患者中尿L-FABP水平也有升高[17]。虽然尿L-FABP被日本批准作为AKI的诊断标志物，但还需要更多强有力的研究深入探讨L-FABP在预测短期或长期肾结局或死亡率中的作用。

2.4 高迁移率族蛋白-1(HMGB-1)HMGB-1是存在于几乎所有真核细胞中的一种高度保守的的蛋白。高水平的HMGB-1可在患有严重脓毒症的患者体内积累，介导全身炎症、多器官功能衰竭等[18]。在脓毒症导致的肾脏损伤中HMGB-1表达显著增加[19]。HMGB-1是肾脏缺血/再灌注损伤中的一种炎症标志物，也是一种潜在治疗策略[20]。虽然HMGB-1在早期肾损伤中具有特异性、敏感性生物标志物的表达属性，但HMGB-1也参与了非肾脏系统的多种慢性炎症和自身免疫疾病的进展[19]。

2.5 金属蛋白酶组织抑制剂2(TIMP-2)和胰岛素样生长因子结合蛋白7(IGFBP-7)TIMP-2和IGFBP-7都属于G1细胞周期阻滞因子。当肾脏受到应激或损伤后能分泌出TIMP-2和IGFBP-7作用于肾小管上皮细胞，使其处于G1细胞周期阻滞阶段，促进肾小管上皮细胞的基因整合与修复[21]。尿TIMP-2 和IGFBP-7两者组合的试剂盒对AKI的早期诊断更敏感，利用[TIMP-2] [IGFBP-7] 不仅能早期诊断AKI，还可以预测肾脏替代治疗的启动时间和AKI的危险分层。当 [TIMP-2] [IGFBP-7] > 0.3(ng/ml)2/1000，患AKI的风险增加了7倍，对心脏手术中尿[TIMP-2] [IGFBP-7] > 0.3的高危患者进行PrevAKI试验，结果显示，实施KDIGO指南干预措施后，中重度AKI的发生率明显降低[22]。[TIMP-2] [IGFBP-7] 在340多种早期肾脏生物标记物中，表现出了更好的诊断和防治效果，并于2014年获得了美国食品和药物管理局(FDA)批准，应用于肾脏病相关的临床筛查。因TIMP-2和IGFBP-7在AKI中的增加主要依赖于肾小管损伤，而在脓毒症AKI早期，肾小管损伤轻微且不易出现组织学改变[23]，故存在漏诊的可能。另外，在重症患者合并糖尿病、肺部疾病等的非AKI患者中也发现 [TIMP-2] [IGFBP-7]水平升高[24]。故在临床研究和应用中，还需进一步深入探讨和鉴别。

3 其他AKI潜在的新型标记物

3.1 MicroRNA(miRNAs)MicroRNA是单链非编码RNA，部分miRNAs表达水平在AKI反应中发生显著改变，主要参与肾细胞的损伤、增殖和修复。 研究发现miR-21在肾缺血/再灌注中靶向Rab11a抑制自噬[25]，还可以调节miRNA抑制肾小管上皮细胞死亡，并促进细胞增殖以应对肾缺血再灌注损伤的反应[26]。另外，miR-21和尿miR-30c-5p在心脏术后相关AKI中也具有显著诊断价值[27]。研究发现，血清和肾组织中miR-188、miR-30a和miR-30e等在造影剂相关性AKI的早期显著升高，也能参与肾脏的损伤、增殖和修复，具有较强组织特异性和AKI预测价值[28](见表1)。有研究发现，miR-452通过核因子κB(NF-κB)在脓毒症性肾小管细胞中诱导表达，合并AKI的脓毒症患者的尿和血清miR-452水平明显高于无AKI的患者，miR-452比其他标记物能检测到的肾脏损伤时间还要早，且尿miR-452水平与血肌酐呈显著正相关，其敏感性高，能达到87.23% ，是早期诊断感染性AKI的有效生物标志物[23]。MicroRNA为AKI的早期诊断提供了潜在的新诊断模式和防治靶点。

表1 AKI潜在新型标记物特征

3.2 环状RNA(circular RNAs，circRNAs)circRNAs呈封闭环状结构，富含miRNA结合位点并能吸附miRNA，进而解除miRNA对其靶基因的抑制作用，提高靶基因的表达水平，调节转录。在缺血再灌注诱导的AKI后，circRNAs在小鼠肾脏中受到调节[30]。研究发现，与健康和疾病对照组相比，AKI组中ciRs-126显著增加，是一种强有力的、独立的评估AKI患者病死率的预测因子，同时提示循环ciRs-126可能是一种可反映miRNA失调的非侵袭性的生物标志物[29](见表1)。但此类RNA在肾脏损伤和修复中的功能的直接证据仍然缺乏，需要更多更深入的研究证实其预测AKI的潜能。

4 总结与展望

肾脏新型标记物能在生物体中相对稳定地存在，并能较早地预测AKI及其住院患者不良预后及死亡事件等，以期为AKI的早期防治带来希望。但AKI的发病机制是复杂多样的，大部分现有的AKI生物标志物的特异性和敏感性还有所不足，故还亟需进一步研究以寻求各种AKI发生环境下多种新型生物标记物的联合使用场景，并最终确定早期AKI的具体诊治方案。