診斷急性腎損傷標(biāo)志物的研究進(jìn)展

史永勝，鄧紅松，金英玉

（哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院檢驗(yàn)科，黑龍江 哈爾濱 150001）

急性腎損傷（acute kidney injury，AKI）是一種急性應(yīng)激性腎小球?yàn)V過率（glomerular filtration rate，GFR）迅速下降的綜合征，目前根據(jù)尿量或血肌酐（serum creatinine，Scr）的水平來對急性腎損傷進(jìn)行定義和分期。然而血肌酐的敏感性較低，急性腎損傷發(fā)病后24～72 h 才會升高[1]，而尿量的特異性也很低，使用血肌酐或尿量診斷腎損傷可能會導(dǎo)致急性腎損傷事件的識別不足或時(shí)間延長[2]。兒童血肌酐水平根據(jù)年齡、性別和測量方法的不同而有很大的差異。早期階段持續(xù)恢復(fù)的急性腎損傷患者1 年生存率＞90%[3]，由于尿量和血肌酐水平在及時(shí)和可靠識別急性腎損傷方面存在不足，對于開發(fā)新生物標(biāo)志物的期望越來越高。本文就急性腎損傷的診斷標(biāo)準(zhǔn)、血肌酐和尿量診斷急性腎損傷的局限性、生物學(xué)標(biāo)志物的研究進(jìn)展作一綜述，以期對個(gè)性化急性腎損傷的預(yù)防和治療提供參考。

1 急性腎損傷的診斷標(biāo)準(zhǔn)

2004 年以來，急性腎損傷的診斷標(biāo)準(zhǔn)有風(fēng)險(xiǎn)、損傷、衰竭、丟失和終末期腎?。≧IFLE）；急性腎損傷網(wǎng)絡(luò)（AKIN）標(biāo)準(zhǔn)和腎臟疾病改善全球預(yù)后（KDIGO）3 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。其中，RIFLE 標(biāo)準(zhǔn)沒有考慮年齡、性別等因素對血肌酐水平的影響，急性腎損傷在相似標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的診斷時(shí)間限制在48 h 以內(nèi)，導(dǎo)致血肌酐變化緩慢的患者不能及時(shí)被診斷。2012 年KDIGO 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，不僅延長了診斷時(shí)間，而且對判斷急性腎損傷患者預(yù)后有一定的價(jià)值。因此，目前已成為應(yīng)用最廣泛的急性腎損傷診斷標(biāo)準(zhǔn)。KDIGO 標(biāo)準(zhǔn)定義的急性腎損傷是在48 h 內(nèi)血肌酐增加至少0.3 mg/dl 或比基線增加50%，同時(shí)或不減少尿量[＜0.5ml/（kg·h）][4]。

2 血肌酐和尿量診斷急性腎損傷的局限性

2.1 血肌酐 肌酐是一種從肌肉中產(chǎn)生的代謝物質(zhì)，主要通過腎臟從血液中清除。血肌酐不是急性腎損傷的理想生物標(biāo)志物，與以下原因有關(guān)：①肌酐升高延遲；②剩余腎單位的代償反應(yīng)，血肌酐的變化不夠靈敏[5]。肌酐與腎小球?yàn)V過率不是線性的關(guān)系；③血肌酐對急性腎損傷診斷沒有特異性，受多種混雜因素的影響。膿毒癥急性腎損傷減少了肌肉灌注，導(dǎo)致較晚檢測到血肌酐的變化。此外，還包括許多患者在入院時(shí)沒有基線的血肌酐數(shù)據(jù)[6]。

2.2 尿量 與血肌酐相比，尿量減少常被認(rèn)為是診斷急性腎損傷更敏感的指標(biāo)，因?yàn)槟蛄恐苯邮蹽FR的影響。但尿量不是急性腎損傷所特有的表現(xiàn)，少尿可由如禁食時(shí)間延長、血容量減少、壓力和疼痛、抗利尿激素的作用等許多因素引起。此外，影響尿量常見的腎外因素還包括尿路梗阻等[7]。

3 急性腎損傷輔助生物標(biāo)志物

急性腎損傷輔助生物標(biāo)志物可以分為反映腎小球?yàn)V過率、腎小管應(yīng)激、腎小管損傷以及腎臟損傷和修復(fù)的標(biāo)志物。盡管已有的相關(guān)研究較多，但急性腎功能衰竭仍然是其發(fā)病率和死亡率較高的原因，尚無有效的干預(yù)措施。急性腎損傷生物標(biāo)志物的研究多是發(fā)現(xiàn)一種“腎臟肌鈣蛋白”，這種蛋白是較敏感且具有特異性的腎臟損傷早期標(biāo)志物。目前已發(fā)現(xiàn)的幾種新的急性腎損傷生物標(biāo)志物包括中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂鈣蛋白（NGAL）、腎臟損傷分子1（KIM-1）、胱抑素C（Cys-C）、白細(xì)胞介素18（IL-18）和肝型脂肪酸結(jié)合蛋白（L-FABP）。然而，新的急性腎損傷生物標(biāo)記物的臨床應(yīng)用效果尚不明確，一些有關(guān)急性腎損傷生物標(biāo)記物終點(diǎn)的大型前瞻性、多中心轉(zhuǎn)化性研究（TRIBE-AKI）未能顯示肌鈣蛋白樣的診斷性能。金屬蛋白酶組織抑制因子-2（TIMP-2）和胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白7（IGFBP7）是2 個(gè)較新的急性腎損傷生物標(biāo)記物，可以預(yù)測12 h 內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重的急性腎損傷，其準(zhǔn)確性明顯高于NGAL、KIM-1、IL-18、L-FABP 或Cys-C，其受試者工作曲線下面積（AUC）分別為0.79 和0.76。TIMP-23IGFBP7 產(chǎn)物的AUC 為0.8。TIMP-2 和IGFBP7 有望成為急性腎損傷早期診斷的生物標(biāo)志物，但其臨床應(yīng)用效果還有待進(jìn)一步大量研究來證實(shí)。

3.1 反映腎小球?yàn)V過率的標(biāo)志物 Cys-C 是反映腎小球?yàn)V過率的標(biāo)志物，是一種蛋白酶抑制劑超家族的低分子量蛋白，在所有有核細(xì)胞中以恒定的速率產(chǎn)生。它通過腎小球膜自由過濾，然后被近端小管完全重吸收和降解。尿Cys-C 是近曲小管功能的標(biāo)志物，反映腎小球?yàn)V過功能，是比血肌酐更準(zhǔn)確的腎功能生物標(biāo)志物[8，9]。在計(jì)算腎小球?yàn)V過率方面，Cys-C 優(yōu)于肌酐，且AUC 也優(yōu)于肌酐（0.922 vs 0.837）；然而血清Cys-C的水平容易受到甲狀腺功能、惡性腫瘤、炎癥和大劑量皮質(zhì)類固醇的影響[10]，因此，其應(yīng)用價(jià)值有待進(jìn)一步研究證實(shí)。

3.2 反映腎小管應(yīng)激的標(biāo)志物 尿TIMP-2 和IGFBP7 是反映腎小管應(yīng)激的標(biāo)志物，是第1 批第2 代急性腎損傷生物標(biāo)志物。尿TIMP-2 是一種含量豐富的21 kDa 多功能蛋白，在許多正常組織中表達(dá)，是首次被鑒定為基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）的天然抑制劑。IGFBP7 是一種29 kDa的多功能蛋白，主要作用是調(diào)節(jié)組織中的胰島素樣生長因子，刺激細(xì)胞粘附。在腎臟中，尿TIMP-2 主要由遠(yuǎn)端腎小管細(xì)胞表達(dá)和分泌，而IGFBP7 主要由近端腎小管細(xì)胞分泌[11]。在急性腎損傷的早期階段，這兩種蛋白都阻斷了細(xì)胞周期素依賴的蛋白激酶復(fù)合體，導(dǎo)致G1期細(xì)胞周期阻滯，從而阻止細(xì)胞進(jìn)一步分裂，造成DNA 損傷。

尿TIMP-2 是一種新型的急性腎損傷標(biāo)志物，最近有研究揭示了其在急性腎損傷不同臨床階段的作用[12]，但其在急性腎損傷中的作用較復(fù)雜[13]。尿TIMP-2 和IGFBP7 均為細(xì)胞周期阻滯調(diào)節(jié)因子，可反映腎小管損傷早期的細(xì)胞應(yīng)激狀態(tài)[14]。TIMP2·IGFBP7 被認(rèn)為是一個(gè)很有前途的生物標(biāo)志物，并被發(fā)現(xiàn)有助于預(yù)測由各種原因引起的急性腎損傷[15，16]。TIMP2·IGFBP7 值超過0.3 表示急性腎損傷的高危人群，建議對其采取預(yù)防措施及時(shí)減少腎臟毒素和改善血流動(dòng)力學(xué)[17]。

3.3 反映腎小管損傷的標(biāo)志物

3.3.1 NGAL NGAL 是最先在中性粒細(xì)胞顆粒中發(fā)現(xiàn)的一種蛋白質(zhì)，可在許多人體組織和腎上皮細(xì)胞中合成。其作為預(yù)測急性腎損傷的生物標(biāo)志物，由腎小管上皮細(xì)胞釋放，損傷3 h 后尿液中就可以檢測到升高的NGAL，6 h 后尿液NGAL 達(dá)到峰值，且腎損傷后其濃度升高可以持續(xù)5 d[18]。NGAL 在心臟手術(shù)、膿毒癥、造影劑暴露和腎移植后等各種狀態(tài)下均可以被檢測到。研究顯示[19]，NGAL的特異性和敏感度均在70%～80%，而基于ROC 曲線分析的診斷準(zhǔn)確率在53%～0.96%。NGAL 也可以在炎癥過程中由中性粒細(xì)胞釋放，因此，炎癥被認(rèn)為是NGAL 作為ICU 膿毒癥患者急性腎損傷生物標(biāo)志物的混雜因素[20]。

3.3.2 KIM-1 KIM-1 表達(dá)于腎細(xì)胞的腎小管上皮細(xì)胞表面。在正常腎臟（＜1 ng/ml）中檢測不到，升高表示腎臟正在受到損害。腎缺血6 h 后KIM-1 開始升高，并在腎臟損傷后48 h 內(nèi)持續(xù)升高，其ROC 曲線下面積、靈敏度、及特異度均較高。KIM-1 最初是通過腎缺血-再灌注損傷后的差異分析篩查出來的靈敏指標(biāo)。研究表明，KIM-1 可能是急性腎損傷的敏感生物標(biāo)志物[21，22]，并且已被證實(shí)是區(qū)分急性腎小管壞死與其他形式的急性腎損傷的有效指標(biāo)[23]。然而，評估KIM-1 預(yù)后的研究結(jié)果有一定局限性，尿KIM-1的升高可以反映損傷或損傷后的修復(fù)反應(yīng)，單憑KIM-1 濃度本身不能準(zhǔn)確地區(qū)分急性腎損傷和處在恢復(fù)中的急性腎損傷。因此，KIM-1 與其他損傷標(biāo)志物的聯(lián)合檢測可能對該病的診斷及狀態(tài)具有鑒別作用。另有研究對心臟手術(shù)后急性腎損傷患者尿液中32 個(gè)生物標(biāo)志物進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)尿液中的KIM-1 濃度與其他損傷生物標(biāo)志物的相關(guān)性相對較弱，IL-18 和KIM-1 聯(lián)合檢測對嚴(yán)重急性腎損傷的預(yù)測能力最好（AUC=0.93）。

3.3.3 L-FABP L-FABP 表達(dá)于腎臟皮質(zhì)，分子量為14 kDa。L-FABP 結(jié)合脂肪酸，并將其運(yùn)輸?shù)骄€粒體和過氧化物酶體，為腎小管上皮細(xì)胞提供能量。L-FABP 主要存在于近端小管，具有抗氧化效能，是一種腎臟保護(hù)性蛋白。心臟手術(shù)患者術(shù)后尿液L-FABP 立刻升高，其可能發(fā)展為急性腎損傷，在6 h 內(nèi)達(dá)到峰值。

3.4 反映腎臟損傷和修復(fù)的標(biāo)志物

3.4.1 腦啡肽原（Proenkephalin）腦啡肽原氨基酸119～159的片段，是一種5 kDa的單體多肽，于1975年首次被發(fā)現(xiàn)。雖然腦啡肽調(diào)節(jié)腎功能的機(jī)制尚不清楚，但它被認(rèn)為涉及應(yīng)激和炎癥狀態(tài)下的神經(jīng)激素激活[24]。由于其低分子量，腦啡肽原片段可以自由地通過腎小球[25]。因此，被作為一種新的過濾標(biāo)記物。

3.4.2 IL-18 IL-18 是一種分子量為22 kDa的促炎細(xì)胞因子，腎臟局部缺血再灌注損傷、甘油注射及鉑介導(dǎo)的腎損傷后大量升高。IL-18 在生物標(biāo)志物介導(dǎo)治療方面?zhèn)涫懿毮?，因其在急性腎損傷發(fā)展階段的炎癥過程中可能扮演重要作用。IL-18 由腎臟集合管、遠(yuǎn)曲小管晚期和連接小管的夾層細(xì)胞分泌，可在血肌酐水平前1～2 d 變化，已被證明是急性腎損傷早期的生物標(biāo)志物，并可能是死亡的預(yù)測因子。IL-18的上調(diào)是糖尿病腎病發(fā)生的主要預(yù)測標(biāo)記物，與尿白蛋白排泄程度呈正相關(guān)，研究顯示在糖尿病患者的腎活檢組織中，IL-18的表達(dá)高于正常健康受試者[26]。

4 急性腎損傷潛在標(biāo)志物

由于缺乏對急性腎損傷預(yù)測及腎臟損害評估分級敏感特異的指標(biāo)，在臨床實(shí)踐中往往錯(cuò)過了對急性腎損傷的早期診斷及干預(yù)的最佳時(shí)機(jī)。因此，探索急性腎損傷早期診斷生物學(xué)標(biāo)志物來協(xié)助診斷和預(yù)后判斷就顯得尤為重要。近些年來發(fā)現(xiàn)了一系列急性腎損傷的新型生物標(biāo)志物。非編碼RNA 是一組RNA 水平上發(fā)揮作用的生物分子，參與包括急性腎損傷在內(nèi)的多種生理病理過程。miRNAs 可能與其靶基因的3'非翻譯區(qū)結(jié)合，在急性腎損傷的損傷和修復(fù)階段調(diào)節(jié)炎癥、程序性細(xì)胞死亡和細(xì)胞周期等，在急性腎損傷中具有較大的治療潛力，并且平均半衰期較長，能夠承受反復(fù)凍融，以非常穩(wěn)定的形式存在于血液和尿液等體液中[27]，具有實(shí)際的可操作性及廣泛的使用范圍，已成為多種疾病的新型生物學(xué)標(biāo)志物。miRNAs 類潛在標(biāo)志物見表1。

5 總結(jié)與展望

急性腎損傷輔助生物標(biāo)志物可以分為反映腎小球?yàn)V過率、腎小管應(yīng)激、腎小管損傷以及腎臟損傷和修復(fù)的標(biāo)志物。NGAL、KIM-1、Cys-C、IL-18和L-FABP 為幾種新的急性腎損傷生物標(biāo)志物，在該病的診斷及預(yù)測中發(fā)揮了不同的作用；但其診斷及預(yù)測價(jià)值仍有待進(jìn)一步研究證實(shí)。不同類型的腎臟細(xì)胞在腎臟中發(fā)揮不同的功能。檢測不同細(xì)胞類型在疾病狀態(tài)下miRNA的表達(dá)有助于了解其病理生理作用。由于1 個(gè)蛋白質(zhì)可以被幾個(gè)miRNAs 靶向，而1 個(gè)miRNA 可以靶向幾個(gè)蛋白質(zhì)，因此，在一定條件下明確miRNA的調(diào)控及其靶基因變化的功能意義仍較困難。miRNA 對腎臟損傷的調(diào)控尚屬于一個(gè)新興的研究領(lǐng)域，miRNA及其在腎臟疾病中的變化、其靶點(diǎn)和病理生理作用的研究有助于該病的發(fā)病機(jī)制及新的治療方法的研究。差異表達(dá)的miRNAs 若能夠在體內(nèi)的這些過程中發(fā)揮作用，將可能成為腎臟損傷的新的生物標(biāo)志物。