急性肾损伤新型早期生物标志物的研究进展

王婷婷，陈丽梅，刘孝琴

(牡丹江医学院，黑龙江 牡丹江 157011)

急性肾损伤是由各种原因引起的肾功能在短时间内急剧下降而出现的一组临床综合征。常见病因包括肾前性、肾性、肾后性因素。肾前性因素多因有效循环血量减少致肾血流灌注不足所致；肾性因素多由肾血管疾病、肾间质疾病、肾小球疾病、缺血和中毒致急性肾小管坏死等导致；肾后性因素则见于各种原因引起的尿路梗阻。2012年改善全球肾脏病预后组织(KDIGO)制定的AKI诊断标准[1]。AKI不仅可造成代谢废物在体内潴留、水电解质及酸碱平衡紊乱，还可导致慢性肾脏病。对于AKI目前尚无有效的治疗方式，严重者需要肾脏替代治疗。AKI不但严重危害人类身体健康，也给患者及社会带来了沉重的经济负担，因此，早期诊断、早期治疗对于改善AKI的预后具有重要意义。传统实验室检查指标如Scr、尿量等在早期诊断AKI方面均具有局限性，如Scr易受年龄、性别、肌肉含量及蛋白质摄入量等的影响，尿量易受生理反应、病理因素及药物(如利尿剂)等的影响,故KDIGO标准诊断AKI的敏感度和特异度并不高，大量患者因诊断延误而错过最佳治疗时机，因此，越来越多的研究者着眼于新型生物标志物的研究，以期早期诊断、早期治疗，本文就近年来发现的具有应用前景的AKI新型早期诊断生物学标志物的研究进展进行综述。

1 AKI相关新型标志物

1.1 蛋白类标志物

1.1.1 反映肾小管和集合管损伤的标志物 (1)肾损伤因子-1(Kidney injury molecule 1，KIM-1):KIM-1是一种Ⅰ型跨膜糖蛋白，在正常组织中几乎不表达，而在肾损伤后的近端肾小管上皮细胞中高度表达。王海霞等[2]的研究发现，脓毒症合并AKI的患者尿KIM-1水平在入ICU后6 h开始升高，12 h达到峰值，且之后均明显高于同时刻脓毒症非AKI组患者(P<0.05)，从而提出脓毒症AKI患者尿KIM-1表达水平升高早于血肌酐，有望应用于脓毒症AKI的早期诊断。还有研究发现，KIM-1在AKI早期患者的尿液及肾组织中显著升高，其中因缺血所致的AKI中表达水平最高[3]。综上，KIM-1在AKI的早期诊断方面具有潜力，但炎症性疾病、应用某些肾毒性药物如顺铂、环孢素、庆大霉素等对KIM-1水平有影响，应用时应注意鉴别。(2)中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白 (Neutrophil gelatinase associated lipids transport proteins,NGAL)：NGAL是一种蛋白质，相对分子质量为25KDa，为脂质运载蛋白家族的一员，表达于白细胞、亨利氏袢和集合管，能自由通过肾小球滤过膜，大部分在肾近端小管被重吸收，生理状态下，低表达于肺、肝、肾、小肠等，可参与铁的运输、抑制细菌生长和诱导上皮细胞生长。有研究发现尿NGAL在诊断AKI中具有较高的敏感性和特异性(分别为90%和99%)[4]。还有研究表明NGAL在临床上不仅可用于AKI的诊断，还可判断预后[5]。综上，检测尿NGAL可能对AKI的早期诊断有帮助。但脓毒症、慢性肾脏病、泌尿系感染等会对NGAL水平有影响，故其应用于临床还有一定局限。(3)血清胱抑素C(cystatinC，CysC)：CysC是一种半胱氨酸蛋白酶抑制剂，是一种非糖基化碱性蛋白，相对分子质量为13KDa，可表达于所有的有核细胞，能自由通过肾小球滤过膜，在肾近端小管被完全重吸收后降解，当肾小管损伤时，CysC的重吸收受影响，尿中水平将会升高。荟萃分析显示[6]，CysC在肾小球滤过率(Glomerular filtration rate，GFR)轻度下降时[60～89 mL/ (min·1.73 m2)]即可出现改变，故被认为是反映早期GFR变化的可靠的内源性标志物。目前检测CysC辅助诊断AKI已应用于临床，但应用时需注意CysC水平易受甲状腺功能、外源性糖皮质激素、炎症等的影响，应注意鉴别。(4)肝脏脂肪酸结合蛋白(Liver-Fatty Acid Binding Protein，L-FABP)：L-FABP是由肝脏合成的一种脂肪酸结合蛋白，相对分子质量为14KDa，主要储存于肝脏和肾近端小管，当肾近端小管受损伤时高表达。有研究发现L-FABP对肾脏缺血致AKI的过程有保护作用，在肾缺血缺氧时，L-FABP能结合肾组织中脂质过氧化产物及不饱和脂肪酸 (如丙二醛和4-羟基非烯醛)从而减少细胞的过氧化反应，进而减轻肾损伤[7]。唐荣等[8]研究发现心脏术后发生AKI的患者尿液中的L-FABP在术后2 h即开始升高，变化明显早于SCr，单独预测AKI发生的曲线下面积(Area Under Curve，AUC)分别是0.921和0.896，联合尿液中NGAL诊断时准确性会进一步提高，因此，L-FABP有望作为AKI的保护性标志物应用于临床。(5)组织金属蛋白酶抑制剂-2(Tissue inhibitor of metalloproteinases-2，TIMP-2)、胰岛素样生长因子结合蛋白-7(Insulin-likegrowth factor binding protein-7，IGFBP-7)：TIMP-2属于金属蛋白酶内源性抑制剂，是一种分子量为21kDa的蛋白，IGFBP-7是胰岛素样生长因子结合蛋白超家族的一员，是一种分子量为29kDa的分泌蛋白，二者均是细胞周期G1期阻滞生物标志物，参与细胞周期停滞过程。肾损伤时肾小管细胞表达TIMP-2、IGFBP-7增多，可阻止细胞进入细胞周期从而减少DNA损伤。杨倩[9]等的研究发现尿TIMP-2与IGFBP-7联合检测诊断AKI的AUC在12 h时为1.00达到峰值，特异度和敏感度分别为91.5%和98%，截断值为2.09，因此认为尿TIMP-2和IGFBP-7联合检测可早期预测AKI的发生。(6)N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶 (NAG)：N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(NAG)属于一种酸性水解酶，是溶酶体的一种，相对分子质量较大，为140KDa，不能穿过肾小球滤过屏障，且在血浆中的半衰期仅为5 min，故尿中NAG的主要来源为肾小管上皮细胞释放溶酶体，因此认为其可作为反映肾小管损伤的指标。多种因素如药物不良反应、心脏手术、肾移植引起的急性肾脏疾病中，尿NAG水平会升高，而在一些其他疾病，如糖尿病肾病、甲亢和风湿性疾病中，尿NAG水平亦可升高[10]，因此，要更好应用于AKI的早期诊断，需进一步提高其诊断特异度。

1.1.2 反应肾小球损伤的标志物 (1)β2微球蛋白和尿白蛋白：正常状态下，血浆中分子量很小的物质才能从肾小球毛细血管网滤出，当肾小球损伤时，尿中可出现蛋白质，包括尿白蛋白和β2微球蛋白等。一项研究发现尿β2微球蛋白和尿总蛋白在诊断肾损伤的AUC分别是0.89和0.86，明显高于Scr(0.53)和尿素氮(0.80)[11]。但临床工作中，精神紧张、发热、运动等均可导致患者出现尿蛋白，因此二者应用于辅助诊断AKI特异度不高，尚需进一步研究。(2)N端脑钠肽前体(NT-proBNP)：NT-proBNP是心房钠尿肽类激素之一，包含76个氨基酸，无生物活性。NT-proBNP的半衰期长，体外稳定性较好，具有良好的重复性，并且完全由肾脏排泄清除[12]。正常情况下，循环中可检测到心房分泌的低水平NT-proBNP，当心室细胞受到牵拉或容量负荷增加等刺激后，NT-proBNP水平会升高，目前其在临床上主要用于心力衰竭的早期诊断及判断心力衰竭严重程度。肾小球滤过是NT-proBNP从体内排泄的唯一途径，肾功能损伤后，NT-proBNP水平将会因排泄受影响而升高，故NT-proBNP可作为一种反映肾小球滤过功能损伤的内源性标志物。但其应用于临床诊断AKI时，我们需注意鉴别其值升高是心源性还是肾源性，或是两者共同作用导致。

1.2 核酸类标志物(1)微小核糖核酸(microRNA，miRNA)：miRNA属于RNA分子，由19～23个核苷酸组成，目前的研究认为miRNA不仅参与肾脏的正常发育，还可通过细胞凋亡、炎性反应等途径在AKI的发生发展过程中起调控作用。朱先华[13]在一项研究中发现血清 miRNA-10a水平与脓毒症诱发的AKI有相关性(P=0.016)，OR值为3.157，认为血清miRNA-10a在一定程度上能预测脓毒症导致的AKI。还有研究通过建立对比剂相关AKI(CI-AKI)大鼠模型，发现应用对比剂4～6 h后，CI-AKI组大鼠血浆中miR-30a、miR-30e及miR-188表达增加，为进一步验证实验结果，该研究继续测定了71名造影剂术后患者的血浆miRNA，结果与对照组相比，CI-AKI组上述3种miRNA表达亦增加，因此提出此3种miRNA可能对早期诊断CI-AKI有帮助[14]。综上，miRNA的不同亚型可能提示不同病因所致的AKI，故miRNA不仅对早期诊断AKI有意义，在判断病因方面可能也存在重要意义。(2)人类线粒体DNA (mitochondrial DNA，mt DNA)：人类mt DNA是一条有16569个碱基对的双链闭环分子，能编码13种蛋白质、22种tRNA和2种rRNA。Ryan等[15]的研究将大鼠不同程度的缺血处理24 h后再灌注，结果发现大鼠缺血再灌注10～15 min后UmtDNA增加，且其水平的升高与缺血时间呈正相关。故UmtDNA可能作为早期诊断AKI的一种新型生物标志物，且可能在AKI线粒体靶向治疗中有重要意义。

1.3 其他新型生物标志物(1)白介素-18(IL-18)：IL-18是一种炎性细胞因子，相对分子质量为24KDa，肾损伤时会由近端小管分泌，随尿液排出，是一类辅助性T细胞的细胞因子，可介导诸多炎症反应，对固有免疫和适应性免疫有调控作用。徐伟伟等[16]的研究发现，脓毒症合并AKI的患者中血清IL-18水平高于非AKI组及对照组，且升高程度与AKI分期呈正相关，差异均有统计学意义(P<0.05)，因此认为检测血清IL-18可能为AKI患者的早期诊断及判断预后提供帮助。梁亚林等[17]的研究发现，心脏术后发生AKI的患者中，尿IL-18水平在术后6 h即开始升高(P<0.05)，且与Scr呈正相关(r=0.824,P<0.01)，因此认为尿IL-18水平对早期诊断AKI及判断预后有重要意义。.目前的研究发现IL-18不但可在肾损伤后的近端小管中产生，还能由肺损伤和心肌缺血产生，因此要应用于临床尚需进一步研究。(2)Na+/H+交换体同种型3(Na+/H+exchanger isoform3，NHE3)：NHE3是一种钠离子转运体，主要分布于近端小管和髓袢升支粗段，主要功能是对滤过的钠离子进行重吸收。张文欣等[18]通过前瞻性研究发现，发生AKI的患者中尿NHE3水平显著升高，且较血Scr升高提前24 h，因此认为尿NHE3可比血Scr更早反应肾损伤。还有研究证明尿NHE3在肾前性氮质血症及急性肾小管坏死患者中均有升高，而在部分肾实质性AKI中没有升高，因此认为尿NHE3可辅助判断肾损伤原因[19]。目前临床检测尿NHE3水平还存在阻碍，多种因素如多巴胺、甲状腺激素等会影响检测的准确性，需要进一步研究。(3)氨基酸标志物：朱桑[20]提出：在肾损伤24 h内，血浆对称二甲基精氨酸、犬尿氨酸、马尿酸和氧脯氨酸水平对AKI均有辅助诊断作用，上述四种氨基酸标志物于肾损伤1 h后开始明显升高，其中犬尿氨酸和马尿酸变化更明显，对AKI的诊断作用更佳。其他能早期诊断AKI的标志物还有钙卫蛋白、视黄醇结合蛋白、胎球蛋白A、丛生蛋白、胎动蛋白、基质金属蛋白9、神经轴突导向因子、神经生长因子-1、谷胱甘肽-S-转移酶、尿酶、肾胺酶、单核细胞趋化因子肽-1、血清抗菌素、骨桥蛋白、肠三叶因子和丙酮酸激酶M2等，在某种条件下均不同程度的有早期辅助诊断AKI的作用，但由于具体机制尚不明确或检测手段受限等，要应用于临床尚需进一步研究。

2 总结

AKI因其高发病率及不良预后逐渐受到大家的关注，随着医疗水平的提高，研究者们期望能找到一种更佳的标志物以早期诊断AKI。目前研究的AKI早期标志物中NAG、CysC已应用于临床，其他标志物因可能受多种因素影响，或尚无明确的参考值而暂时无法在临床上应用，仍需进一步研究。理想的AKI标志物应具有特异性强、敏感度高、无创、价廉的特点，还应易于获得、便于检测，最好还能反映AKI的损伤部位及判断预后，以帮助我们早期诊断甚至预测AKI的发生，从而早预防、早诊断、早治疗，进而改善预后。