评估肾小球功能的内源性标志物

黄思华

广州市番禺区中心医院肾内科，广州 511400

目前，慢性肾脏病（chronic kidney disease，CKD）的防治已成为世界各国面临的重要公共卫生问题，患者数量逐年增长，全球CKD患病率为14.3%，我国CKD总患病率为10.8%［1］。因此，早期发现CKD，评估其肾功能，对其尽早进行干预，延缓进展速度，对患者尤为重要。肾小球滤过率（glomerular filtration rate，GFR）是用来评估肾功能最重要的参数，但GFR不能直接测得，主要通过其他物质肾血浆清除率来测定。目前用来测定GFR的标志物可分为内源性和外源性。内源性标志物有肌酐（creatinine，Cr）、尿素氮、胱抑素C（cystain C，Cys C）、β2-微球蛋白（beta 2-microglobulin，B2M）、β痕迹蛋白（beta-trace protein，BTP）等，外源性指标有菊粉、51铬-乙二胺四乙酸（51Cr-EDTA）、99m锝-二亚乙基三胺五乙酸（99mTc-DTPA）、碘海醇等［2-5］。外源性标志物测定过程繁琐，设备昂贵，在临床上使用受到一定限制。本文对常用的几种内源性标志物展开阐述。

内源性标志物

1、Cr及其估算GFR公式

Cr是目前最常用来评估肾功能的标志物，易受性别、饮食、年龄和种族等影响［6］。即使血Cr敏感度低，仍是目前最为常用的评估GFR的内源性标志物，目前常用估算GFR公式有Cockcroft-Gault（C-G）公式、肾脏病膳食改良试验（modification of diet in renal disease，MDRD）公式、MDRD简化公式、慢性肾脏病流行病学协作组（chronic kidney disease epidemiology collaboration，CKD-EPI）公式［7-11］。

1.1、C-G公式（表1）1976年C-G公式主要是通过计算内生肌酐清除率（endogenous creatinine clearance rate，Ccr）反应肾功能，是基于249名男性成人创建而得，无需检测尿液标本。由于女性脂肪和肌肉比重不同于男性，因此C-G公式用于女性时需要降低15%校正Ccr［7］。C-G公式自面世以来被广泛应用于临床，用于检测肾功能不全的发病情况，调整药物剂量及治疗效果。然而，C-G公式并不能十分准确地评估GFR，在GFR较低时高估GFR，在GFR较高时低估GFR［12］。英国一项研究表明，在终末期肾病患者，C-G公式估算GFR比24 h Cr清除率高14%，比菊粉清除率高35%，这主要与C-G公式高估Ccr和未校正标准体表面积相关［13］。

1.2、MDRD公式（表1） 为尽可能准确评估GFR，1999年一项多中心对照研究，以125I-碘酞酸盐清除率为参考标准，创建了多条MDRD公式，其中公式7免于测量尿液指标，且准确性高于C-G公式，故临床上常用的MDRD公式实际是指包含了6变量的MDRD 7公式［8］。MDRD公式是基于CKD患者推算出来的，只包括白人、黑人的相关系数，无其他民族的系数，仍需更多研究在不同人群中认证及校正。有研究显示，MDRD公式应用于终末期肾病患者低水平GFR会高估GFR，在更高水平GFR时会低估GFR［14］。在肾功能正常患者，C-G公式和MDRD公式均低估其GFR值，但在大多数情况下MDRD公式要比C-G公式更为精确地估算GFR［12，15］。MDRD公式是临床应用较为广泛的估算GFR公式之一，在评估肾功能、制定诊疗方案、制药等方面具有重要地位。2002年美国肾脏病预后质量倡议（kidney disease outcome quality initiative，KDOQI）推荐成人使用C-G公式和MDRD公式评估肾功能［16］。

1.3、简化MDRD公式（表1）2002年在MDRD公式基础上进行简化而得MDRD简化公式，包含血Cr（SCr）、年龄、性别和种族4要素，MDRD简化公式与MDRD公式的精确度和准确性非常接近［10］。国外研究表明在无肾病健康成人当中，MDRD公式和MDRD简化公式，这两条估算公式在30%准确性和50%准确性均优于C-G公式；然而无论MDRD公式还是MDRD简化公式，始终低估GFR，而C-G公式则高估GFR［17］。我国研究表明，使用简化MDRD公式评估中国患者GFR，发现该公式在CKD各期均低估GFR，在CKD 1～3期能较准确地估算GFR，但在CKD 4～5期估算GFR符合率较差［18-19］。MDRD公式如果应用于中国患者，需根据中国患者人群调整相应系数以接近实际GFR。因此，2006年全国eGFR课题协作组使用454例CKD患者资料创建中国改良简化MDRD公式，并在230例患者中验证；与MDRD公式、简化MDRD公式相比，中国改良简化MDRD公式在CKD各期偏倚更小，精确性更高［9］。

1.4、CKD-EPI-Cr公式（表1） 2009年，一项研究基于8 254名受试者创建了CKD-EPI-Cr公式，该公式以碘酞酸盐血浆清除率为参考值，并在3 896名受试者中验证，改善MDRD公式低估GFR的缺点［11］。该公式在GFR>60 ml·min-1·（1.73 m2）-1人群中，准确性优于MDRD公式；在GFR<60 ml·min-1·（1.73 m2）-1人 群 中，准 确 性 与MDRD公式相当。当估算GFR正常或肾功能轻微下降患者时，CKD-EPI-Cr公 式 准 确 性 要 优 于MDRD公 式［11］。2012年KDOQI指南推荐使用CKD-EPI-Cr公式去评估成人GFR，能够更准确地预测死亡及终末期肾病发生［20］。

1.5、全年龄阶段人群（full age spectrum，FAS）-Cr公式（表1）2016年，Pottel等［21］开发了FAS公式，包括了6 870名受试者（包括735名儿童、4 371名成人和1 764名老人），FSA-Cr公式包含参数Q值，主要是指白种人健康人群血Cr的均值或中位数，不同年龄、性别Q值各不相同。研究表明，儿童和青少年中，FAS-Cr公式与Schwartz公式相比，偏倚更小，准确度更高。在青年和中年人中，FSA-Cr公式与CKD-EPI-Cr公式相比，偏倚更小。在老年人中，FSA-Cr公式与CKD-EPI-Cr公式相比，偏倚更小，准确性更高。FAS-Cr公式表现出与目前儿童（Schwartz公式）、成人（CKD-EPI-Cr公式）、老人（BIS公式1）推荐方程等价优越性［21］。韩国一项研究表明，在估算成人GFR时，FAS-Cr公式与CKD-EPI-Cr公式相比并没有优势，当将Q值校正为首尔Q值，首尔FAS公式的偏倚（FAS比首尔FAS：-2.5比-0.2）、精确性（RMSE：16.3比15.8）、准确性（P30：76.0%比75.8%）均有改善，与CKD-EPI-Cr显示出同等的效能［22］。当FSA-Cr公式应用于中国CKD患者，FAS-Cr公式比C-G公式、CKD-EPI-Cr公式偏倚更小、准确性更高［23］。

2、Cys C及其估算GFR公式

由于Cr容易受多种因素影响，非肾性因素的存在，尽管Cr标准化校正，Cr公式仍是有一定的误差。Cys C与Cr相比，受肌肉、饮食等因素更小，被认为是潜在的Cr替代物，可用于评估GFR［6，24］。然而有些研究表明，单一Cys C公式估算GFR并不比Cr估算得更准确，这可能跟Cys C未知的非肾性影响因素相关［25］。基于Cys C的公式有CKD-EPI-Cys C公式、CAPA-Cys C公式、Li-F公式、FAS-Cys C公式等［25-28］。应用较为广泛的主要是CKD-EPI-Cys C公式、CKD-EPI-Cr/Cys C公式。

2.1、CKD-EPI-Cys C公式、CKD-EPI-Cr/Cys C公式（表1）2012年Inker等［25］基于5 352名参与者创建了CKD-EPI-Cys C公式、CKD-EPI-Cr/Cys C公式，研究表明，在评估GFR时，CKD-EPI-Cys C公式并不比CKE-EPI-Cr公式更具优势，但CKD-EPI-Cr/Cys C公式可以更为灵敏、准确地估算GFR。一项国外研究以菊粉清除率为标准，结果显示CKD-EPI-Cr公式、CKD-EPI-Cys C公式和CKD-EPI-Cr/Cys C公式之间平均偏差接近且可忽略，CKD-EPI-Cr/Cys C公式是之中偏倚最小、精确性和准确性最高的公式［29］。

2.2、FAS-Cys C公式 和FAS-Cr/Cys C公 式（表1）2017年Pottel等［28］将FAS公式的Cr/QCr替换成Cys C/QCysC，创建了FAS-Cys C公式和FAS-Cr/Cys C公式。研究表明，在儿童及青少年中，FAS-Cys C公式（P30=86.1%，P<0.000 1）优于CAPA公式（P30=76.6%，P<0.000 1）；在成人，FAS-Cys C公式（P30=82.6%）与CKD-EPI-Cys C公式（P30=80.4%）相比具有同等优势，FAS-Cr/Cys C公式（P30=89.9%）与CKD-EPI-Cr/Cys C公式（P30=88.2%）具有同样优势；在老年人，FAS-Cys C公式（P30=88.2%）优于CKD-EPI-Cys C公式（P30=84.4%），FAS-Cr/Cys C公式（P30=91.2%）优于CKD-EPI-Cr/Cys C公式（P30=85.6%）［28］。在中国一项包括1 184名中国成人的多中心研究，所有受试者均完善99mTc-DTPA检测GFR，该研究显示，在中国人群中，尤其是老年人群，FAS-Cr/Cys C公式比CKD-EPI-Cr/Cys C公式更具优势，偏倚更小，精确性和准确性更好［30］。该公式适用性仍需更多研究进一步验证。

3、B2M及其估算GFR公式（表1）

B2M是新型内源性GFR标志物，广泛存在于细胞外液，如血浆、尿液、脑脊液、唾液等。相对来说，B2M较Cr受年龄、性别、种族等因素影响更小，但合并感染、肿瘤、自身免疫性疾病时B2M也会升高［31-33］。有研究表明，B2M不能通过胎盘，可以通过检测胎儿或新生儿脐带血中B2M评估其肾小球功能，不受母体影响［34］。目前基于B2M的GFR评估公式有Ikezumi公式、CKD-EPI-B2M公式、Wong公式等［31-32，35］。2015年日本研究显示，当GFR下降时，B2M明显升高，并以菊粉清除率为参考值，基于137名儿童及青少年CKD患者创建了Ikezumi公式，可用于临床儿童和青少年筛查肾功能［32］。2016年Inker等［31］开发了CKD-EPI-B2M公式，该研究结果显示，CKD-EPI-B2M公式在估算GFR方面，与CKD-EPI-Cys C公式和CKE-EPI-Cr公式相比并不具优势，在临床应用前还需要进一步研究。

4、尿素氮

尿素氮是最初评估肾功能的内源性标志物，受饮食、蛋白代谢及肝脏功能等因素影响，其准确性及敏感性欠佳，不能成为早期监测肾功能变化的指标，临床上测定尿素氮多用于粗略观察肾小球的滤过功能［36］。临床上，一般不单独测定尿素来判断GFR，同时测定血清尿素和血清Cr更有意义，涉及相关公式主要为MDRD公式。

5、BTP及其估算GFR公式（表1）

BTP是人脑脊液中的主要成分，约占脑脊液蛋白的3%，脾、骨髓、脊髓和胸腺等有少量表达，体内BTP产生较为恒定，不受应激反应等影响［2，37-38］。血BTP可以早期反映肾小球滤过功能，是一种较理想的反映GFR的标志物。肾功能下降时，血Cr测定仍在正常范围内时，BTP可检测到升高。由于缺乏使用BTP估算GFR的方式，BTP在临床应用受到限制。因此，2007年White等［39］基于163例机体稳定的成年肾移植受体，利用逐步多元回归模型创建了White公式。2008年Pöge等［40］创建3条公式，其中Poge 3公式包含尿素和BTP，是之中最具优势的公式，与实际GFR差异无统计学意义，而MDRD公式和White公式高估GFR。但新公式是否可取代MDRD公式，仍需更大的研究队列进一步研究以评估肾外因素对BTP的影响。2009年Benlamri等［41］第一次尝试创建基于BTP公式去估算儿童GFR，研究结果显示，在评估儿童GFR方面，Benlamri公式比Schwartz公式更为准确。2015年基于755名儿童创建了Witzel公式，在评估儿童GFR方面优于White公式、Benlamri公式和Schwartz公 式［42］。2016年Inker等［31］开 发 了CKD-EPI-BTP公式、CKD-EPI-B2M/BTP公式，研究显示CKD-EPI-BTP公式并不比CKD-EPI-Cr公式或CKD-EPI-Cys C公式更精确地评估GFR；CKD-EPI-B2M/BTP公式与CKD-EPI-Cr公式或CKD-EPI-Cys C公式具有接近的精确性，但并不优于CKD-EPI-Cr/Cys C公式。

6、视黄醇结合蛋白（retinol binding protein，RBP）（表1）

RBP是肝脏分泌的一种低分子蛋白，广泛分布于人体血清、尿液，脑脊液等体液中。在糖尿病、高血压等疾病的早期，血液中RBP浓度升高，其敏感性比Cr、BUN高，与Cys C、B2M相当［43］。然而也有研究表明，与Cr、Cys C、B2M、BTP相比，RBP与GFR的相关性最小［44］。Donadio［44］创建了Cr、CysC、B2M、RBP等低分子蛋白（low-molecular-weight proteins，LMWP）公式，并通过比较发现，RBP-GFR公式与实际GFR相关性最小，其准确性在预测GFR时较其他预测公式小；该研究者还发现，作为GFR受损的指标时，血LMWP并不比SCr更灵敏或准确；筛查GFR受损时，LMWP公式并不比血LMWP更准确。

外源性标志物

外源性标志物包括菊粉、99mTc-DTPA、51Cr-EDTA、125I-碘酞酸盐、碘海醇等［5，45］。菊粉清除率是评价GFR的金标准。但计算菊粉清除率需静脉注射菊粉，过程繁琐，耗时长，目前仅限于实验研究，难在临床上广泛应用。99mTc-DTPA、51Cr-EDTA、125I-碘酞酸盐是常用的放射性标志物，利用其测定所得血浆清除率亦可称为GFR的金标准。放射性核素标志物需利用单光子计算机断层扫描仪，使用相应公式计算其清除率来测定GFR，一定的辐射吸收剂量会对患者造成损害，需要相应的实验场所和仪器设备，物品保存及操作均需专门的培训［46-47］。故在临床上的应用具有一定的局限性。

总结与展望

外源性标志物测得血浆清除率可作为GFR的参考标准，但因设备昂贵，操作繁琐，在临床上应用有所受限。与外源性标志物相比，内源性标志物检测简单、便捷，减轻患者痛苦，具有重复性。有研究者尝试利用内源性标志物创建GFR测算公式的计算机智能系统，为研究肾小球功能提供了新思路［48］。内源性标志物也有一定的局限性：（1）标志物与GFR具有较好的相关性，但不能够准确地评估GFR，即使采用公式法可以提高评估GFR，也只能评估机体总肾功能，而不能评估分肾功能。（2）新的内源性标志物因检测成本高，尚未广泛应用，受肾外因素影响仍需更多研究进一步验证。（3）不同公式开发人群、检测试剂各不相同，导致在评估非开发公式人群时或高或低评估GFR。致力于创建出准确、快速有效、经济实惠的GFR估算公式，对CKD患者减轻经济负担、减少检测痛苦及提供便捷，一直是医学工作者的目标和难题。因此，日后仍需更多研究去开发灵活可靠的GFR公式，以适用于不同人群，或者去寻找新方法更好地评估肾功能。