王 莉,曹 蕾,王亞丹 綜述,張 偉 審校

1.甘肅省婦幼保健院/甘肅省中心醫(yī)院小兒神經(jīng)內(nèi)科,甘肅蘭州 730000;2.甘肅省婦幼保健院/甘肅省中心醫(yī)院小兒心臟腎病風(fēng)濕免疫科,甘肅蘭州 730000;3.蘭州大學(xué)第二醫(yī)院腎內(nèi)科,甘肅蘭州 730000

兒童慢性腎臟病(CKD)的病因和進(jìn)展與成人有很大的不同。眾所周知,腎臟和尿路的先天性異常(CAKUT)是導(dǎo)致兒童CKD的主要原因,占兒童CKD人群的60%。每1 000個(gè)活產(chǎn)嬰兒中有3～6個(gè)存在CAKUT,從而增加了CKD的風(fēng)險(xiǎn)[1]。CAKUT包括各種解剖學(xué)和組織學(xué)上的畸形,而出現(xiàn)梗阻性病變和功能性的異常。CAKUT進(jìn)展為CKD的過程始于胎兒期,包括一系列病理變化,如腎流出異常(盆腔輸尿管連接處梗阻、后尿道瓣膜和膀胱輸尿管反流)和腎臟缺失、發(fā)育不良、發(fā)育不全,腎臟體積減小和腎小球數(shù)量減少,腎小管間質(zhì)變化和集合管上皮重塑。這些病理改變的嚴(yán)重程度和持續(xù)時(shí)間導(dǎo)致CKD進(jìn)展情況的差異[2]。早期識(shí)別CKD進(jìn)展的高風(fēng)險(xiǎn)人群,可以發(fā)現(xiàn)潛在的治療目標(biāo),以改善腎臟疾病患兒的預(yù)后。在嚴(yán)格控制血壓和抑制血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ACE)對(duì)兒童CKD進(jìn)展影響的ESCAPE試驗(yàn)(評(píng)估血壓控制對(duì)CKD進(jìn)展影響的隨機(jī)臨床試驗(yàn))中的385例兒童中,尿蛋白水平較高者CKD進(jìn)展的風(fēng)險(xiǎn)增加[3]。雖然蛋白尿和估計(jì)的腎小球?yàn)V過率(eGFR)在CKD管理和預(yù)測(cè)結(jié)果方面發(fā)揮著重要作用,但它們?cè)跈z測(cè)早期損傷和早期干預(yù)以減緩CKD進(jìn)展方面能力有限。隨著對(duì)于CKD研究的不斷深入,越來越多的評(píng)價(jià)腎臟損傷的方法和生物標(biāo)志物被提出。最近的研究發(fā)現(xiàn),即使在調(diào)整了血清肌酐或eGFR和蛋白尿后,血漿和尿液生物標(biāo)志物在CKD患兒中的水平仍較高,也與CKD進(jìn)展獨(dú)立相關(guān)[4-6]。這些新的生物標(biāo)志物代表了腎小管損傷、腎小管功能障礙、炎癥和腎小管損傷后健康修復(fù)的不同生物途徑,可以作為液體活檢來更好地描述兒童CKD的特征。本文就最新的腎臟損傷標(biāo)志物進(jìn)行綜述,以期提高臨床醫(yī)師對(duì)CKD病理生理學(xué)的理解,進(jìn)一步加強(qiáng)CKD患兒的臨床管理。

1 目前臨床實(shí)踐中的生物標(biāo)志物

目前,臨床實(shí)踐中根據(jù)改善全球腎臟病預(yù)后組織(KDIGO)指南建議,使用eGFR和蛋白尿作為評(píng)估CKD進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)室生物標(biāo)志物,此外還有臨床變量,如患者人口統(tǒng)計(jì)學(xué)資料和合并癥[7]。eGFR是評(píng)估CKD進(jìn)展的晚期標(biāo)志物,直到發(fā)生較大的損傷,eGFR才會(huì)下降[8-9]。eGFR通過測(cè)量血清肌酐來評(píng)估,存在一些局限。在CKD患兒中,腎臟經(jīng)歷了肥大和高濾過階段[10],這些代償性變化可以維持腎小球?yàn)V過率(GFR),因此,血清肌酐測(cè)量有時(shí)會(huì)忽略正在發(fā)生的損害。

蛋白尿是最早應(yīng)用的也是最經(jīng)典的腎臟損傷評(píng)價(jià)指標(biāo)。近年來,有學(xué)者對(duì)兒童慢性腎臟疾病(CKiD)隊(duì)列中的蛋白尿發(fā)生情況進(jìn)行了研究。FATHALLAH-SHAYKH等[11]進(jìn)行了一項(xiàng)橫斷面研究,考察了419例兒童的GFR基線特征與蛋白尿的關(guān)系。基線GFR(使用碘海醇血漿清除率評(píng)估)和蛋白尿之間存在線性關(guān)系,GFR每下降10%,尿蛋白與肌酐比率就會(huì)增加14%。具體而言,在該研究隊(duì)列中,尿蛋白與肌酐比率>2.0 mg/mg的人群與尿蛋白與肌酐比率<0.5 mg/mg的人群相比,CKD進(jìn)展(GFR下降50%或進(jìn)展為終末期腎病)的時(shí)間分別縮短94%和79%(P<0.001)。此外,有研究發(fā)現(xiàn),基線尿蛋白與肌酐比率每增加1倍,eGFR下降4.1 mL/(min·1.73 m2),95%CI為2.5～5.7[12]。蛋白尿作為評(píng)估CKD進(jìn)展的標(biāo)志物也存在一定局限。其在腎臟發(fā)生腎小管細(xì)胞損傷、炎癥、腎小管間質(zhì)纖維化、腎小球高濾過和腎小球通透性增加后才會(huì)惡化[9]。

2 新型生物標(biāo)志物

血清肌酐、eGFR、蛋白尿是評(píng)價(jià)腎臟功能與損傷最常用的指標(biāo),但其存在一定的局限。蛋白尿的發(fā)生往往提示腎臟損傷已經(jīng)存在,且不能涵蓋一些其他類型的病變,如腎小管間質(zhì)疾病或高血壓腎損害等。盡管已經(jīng)考慮到CKD進(jìn)展的已知風(fēng)險(xiǎn)因素,如蛋白尿和血清肌酐水平等,這些指標(biāo)評(píng)估CKD患兒的臨床風(fēng)險(xiǎn)仍有很大差異。因此,需要敏感和特異的生物標(biāo)志物,以便從生物學(xué)角度更好地了解CKD發(fā)生和進(jìn)展過程中的風(fēng)險(xiǎn)。新的CKD生物標(biāo)志物可以幫助識(shí)別血清肌酐及尿蛋白正常但正在發(fā)生腎小管損傷、腎小管功能障礙、炎癥的患者,并更準(zhǔn)確地評(píng)估腎小管的健康狀況。

2.1腎小管損傷和炎癥的生物標(biāo)志物

2.1.1腎損傷分子-1(KIM-1) KIM-1是一種跨膜糖蛋白,在近端腎小管細(xì)胞的頂端膜上表達(dá),介導(dǎo)對(duì)凋亡細(xì)胞和氧化脂質(zhì)的吸收[13],KIM-1在近端腎小管發(fā)生任何形式的損傷時(shí)都會(huì)表達(dá)[14]。近端腎小管損傷是導(dǎo)致CKD進(jìn)展的一個(gè)重要因素。腎小管損傷后,KIM-1脫落進(jìn)入間質(zhì),然后進(jìn)入血液循環(huán),此時(shí)上皮細(xì)胞的通透性增加,腎小管細(xì)胞的極性消失[15]。因此,KIM-1已被作為評(píng)估急性腎損傷(AKI)的生物標(biāo)志物,最近又被認(rèn)為是評(píng)估糖尿病腎病和多囊腎病中CKD進(jìn)展的標(biāo)志物[11,16]。

SANDOKJI等[17]對(duì)651例CKD患兒進(jìn)行了一項(xiàng)前瞻性、多中心的隊(duì)列研究,與血漿KIM-1水平在最低四分位數(shù)的患兒相比,血漿KIM-1水平在最高四分位數(shù)的患兒CKD進(jìn)展的風(fēng)險(xiǎn)顯著增加,風(fēng)險(xiǎn)比(HR)為4.29(95%CI2.49～7.38)。當(dāng)按腎小球與非腎小球的CKD病因進(jìn)行分層分析時(shí),結(jié)果沒有顯著差異。較高的血漿KIM-1水平與兒童CKD的進(jìn)展獨(dú)立相關(guān)[3]。同樣,在一項(xiàng)CKiD的隊(duì)列研究中,當(dāng)比較尿KIM-1的最高與最低四分位數(shù)時(shí),發(fā)現(xiàn)其與CKD進(jìn)展的風(fēng)險(xiǎn)獨(dú)立相關(guān)(HR為3.03,95%CI:1.92～4.76)。尿液KIM-1似乎也有協(xié)同作用,可以識(shí)別CKD進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn)最高的兒童。這項(xiàng)研究還觀察到,將尿液KIM-1添加到基線臨床模型中,改善了CKD進(jìn)展的所有3個(gè)臨床風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)指標(biāo):曲線下面積、綜合鑒別改進(jìn)(IDI)和連續(xù)凈重分類改進(jìn)(NRI)[17]。因此,KIM-1很可能作為評(píng)估CKD患兒疾病進(jìn)展的標(biāo)志物發(fā)揮重要作用,以檢測(cè)早期腎小管損傷。

2.1.2可溶性尿激酶漿細(xì)胞激活劑受體(suPAR) 尿激酶漿原激活劑受體(uPAR)是一種膜蛋白,在莢膜細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和未成熟的骨髓細(xì)胞中表達(dá)。激活后,uPAR被分解,以可溶性形式的suPAR釋放到血液循環(huán)中。最初,suPAR被發(fā)現(xiàn)是一種循環(huán)因子,通過激活莢膜細(xì)胞β3整合素導(dǎo)致腎小球足細(xì)胞脫落和蛋白尿,其涉及局灶性腎小球硬化癥的發(fā)病機(jī)制[15]。隨后的研究證明了suPAR在成人腎臟疾病中的作用,包括AKI、CKD的發(fā)生和CKD的進(jìn)展[18]。

suPAR與不同疾病狀態(tài)下的炎癥密切相關(guān)[19],多項(xiàng)研究表明,suPAR可作為一個(gè)新興的CKD生物標(biāo)志物:SCHAEFER等[20]對(duì)來自兩個(gè)描述良好的歐洲CKiD隊(duì)列(ESCAPE試驗(yàn)和4C研究)的898例患兒進(jìn)行了研究分析,發(fā)現(xiàn)血清suPAR水平與CKD進(jìn)展的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān),特別是疾病較輕的患兒,在輕至中度CKD[GFR>40 mL/(min·1.73 m2)]的患兒中,對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換的血清suPAR水平與較高的CKD進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)(HR為5.12;95%CI:1.56～16.7;P=0.007)。在CKiD隊(duì)列中,使用兩種不同的檢測(cè)方法對(duì)兒童的血漿suPAR水平進(jìn)行了測(cè)量。WEIDEMANN等[21]使用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)檢測(cè)suPAR水平,并在充分調(diào)整eGFR和臨床變量(如人口統(tǒng)計(jì)學(xué)資料和蛋白尿)的對(duì)數(shù)正態(tài)回歸模型中觀察到,血漿suPAR水平在最高四分位數(shù)的參與者比suPAR水平在最低四分位數(shù)的參與者的CKD進(jìn)展快33%(相對(duì)時(shí)間0.67,95%CI:0.50～0.90)。GREENBERG等[4]使用Meso Scale Discovery平臺(tái)的電化學(xué)發(fā)光多重檢測(cè)法來測(cè)量CKiD隊(duì)列的血漿suPAR。在未經(jīng)調(diào)整的分析結(jié)果中,他們觀察到血漿suPAR水平在最高四分位數(shù)的兒童與最低四分位數(shù)的兒童相比,CKD進(jìn)展的風(fēng)險(xiǎn)明顯升高(HR為3.92;95%CI:2.53～6.09)[3]。

2.1.3腫瘤壞死因子受體1型(TNFR1)和2型(TNFR2) 腫瘤壞死因子(TNF)-α是一種強(qiáng)有力的促炎癥細(xì)胞因子。TNFR1和TNFR2是細(xì)胞受體,介導(dǎo)TNF-α的細(xì)胞內(nèi)作用[4]。在腎臟中,TNFR1主要存在于腎小球和管周內(nèi)皮細(xì)胞中,并作為局部炎癥的一個(gè)整體媒介。而TNFR2可以在腎臟中被轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)[22-23]。此外,TNFR2在淋巴細(xì)胞中表達(dá),參與細(xì)胞再生和免疫增殖。TNFR2的激活促進(jìn)巨噬細(xì)胞向間質(zhì)浸潤(rùn),增加間質(zhì)纖維化風(fēng)險(xiǎn)[23]。

在巴西的一項(xiàng)橫斷面研究中,對(duì)34例CKD患兒和34例匹配的健康對(duì)照者的血漿腫瘤壞死因子受體(TNFRs)進(jìn)行了研究[24]。與健康對(duì)照者相比,CKD患兒的TNFR1和TNFR2水平更高,TNFR1和TNFR2水平與eGFR呈顯著的負(fù)相關(guān)(r=-0.853、-0.729,P<0.01)。GREENBERG等[4]在一項(xiàng)對(duì)651例CKD患兒的研究中發(fā)現(xiàn),血漿TNFR1和TNFR2水平與CKD進(jìn)展相關(guān)。在調(diào)整模型中(包括臨床變量、高血壓、蛋白尿和GFR),基線TNFR1和TNFR2處于最高四分位數(shù)的患兒與最低的四分位數(shù)的患兒相比,其CKD進(jìn)展的HR分別為4.14(95%CI:2.11～8.11)和2.55(95%CI:1.45～4.51)。在連續(xù)模型中,TNFR1和TNFR2的2倍數(shù)與CKD進(jìn)展的HR分別為1.94(95%CI:1.56～2.40)和1.85(95%CI:1.37～2.51)。雖然調(diào)整后的模型中點(diǎn)估計(jì)值表明,與非腎小球病因的患兒相比,腎小球病因的CKD患兒TNFRs水平與CKD進(jìn)展之間有更強(qiáng)的關(guān)聯(lián),但這兩者之間缺乏有力的評(píng)估證據(jù)。此外,研究顯示血漿TNFR1和TNFR2水平與eGFR呈顯著的負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為-0.740、-0.615(P<0.001)。TNFRs和eGFR之間顯著的負(fù)相關(guān)性提示了循環(huán)生物標(biāo)志物的一個(gè)局限性:循環(huán)生物標(biāo)志物的值可能受到腎功能的影響。血漿TNFR1水平升高是由于TNF途徑的激活還是由于腎臟功能受損引起的尚不清楚。因此,如果在臨床上應(yīng)用,血漿TNFR1水平可能需要根據(jù)個(gè)人的eGFR進(jìn)行校正。盡管存在這些局限性,但TNFRs與GFR下降可能存在著一個(gè)共同的生物途徑,直接加快了GFR的下降速度,并可能成為評(píng)估CKD進(jìn)展的重要生物標(biāo)志物。

2.1.4人軟骨糖蛋白(YKL-40) YKL-40的主要來源是成熟的巨噬細(xì)胞。缺血再灌注損傷后,YKL-40在腎臟巨噬細(xì)胞中表達(dá)水平上調(diào),可能在腎小管上皮的修復(fù)中發(fā)揮作用[24]。血清中的YKL-40與多種炎癥性疾病的疾病活動(dòng)直接相關(guān)[25-26]。在CKiD隊(duì)列的研究中測(cè)量了血漿YKL-40水平,發(fā)現(xiàn)血漿YKL-40水平的增加與CKD進(jìn)展的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)(最高四分位數(shù)與最低四分位數(shù)未經(jīng)調(diào)整的HR為3.97,95%CI:2.57～6.11),但是在調(diào)整蛋白尿后,血漿YKL-40水平與CKD進(jìn)展的關(guān)聯(lián)減弱(最高四分位數(shù)與最低四分位數(shù)的HR為1.33,95%CI:0.83～2.41)。尿液YKL-40的研究結(jié)果與血漿YKL-40相似[7]。YKL-40可能在兒童CKD的進(jìn)展中發(fā)揮作用,但仍需要大規(guī)模的臨床研究做出進(jìn)一步的闡述與確證。

2.2礦物和骨骼代謝相關(guān)的生物標(biāo)志物 成骨細(xì)胞生長(zhǎng)因子23(FGF-23)是一種骨源性激素,由骨細(xì)胞和骨成纖維細(xì)胞分泌,相對(duì)分子質(zhì)量為32×103。FGF-23是一種功能強(qiáng)大的調(diào)磷素,調(diào)節(jié)機(jī)體內(nèi)血磷與維生素D的代謝平衡[27],被認(rèn)為是CKD引起的礦物和骨骼疾病的最早檢測(cè)標(biāo)志物[28]。SANDOKJI等[17]在對(duì)CKD患兒人口統(tǒng)計(jì)學(xué)資料、CKD特異性因素(如GFR、蛋白尿和高血壓)和礦物質(zhì)代謝物(如磷Z值和維生素D水平)進(jìn)行調(diào)整的模型中,發(fā)現(xiàn)FGF23水平仍與CKD進(jìn)展獨(dú)立相關(guān),FGF23最高與最低三分位數(shù)比較的HR為1.36(95%CI:1.14～1.64)。近期一項(xiàng)CKD患兒橫斷面研究顯示,與CKD 1期患兒[0.65(0.22～1.08)pmol/L]相比,CKD 2期患兒的FGF-23水平[1.60(1.50～1.80)pmol/L]早期升高(P=0.029),且在疾病的晚期階段存在著明顯差異。FGF-23與甲狀旁腺激素(PTH,r=0.807,P<0.001)和磷酸鹽(r=0.473,P<0.001)相關(guān)。該研究還發(fā)現(xiàn),FGF-23水平的升高發(fā)生在磷酸鹽和PTH升高之前。50%以上的CKD 2期患兒血清FGF-23水平升高,并且該指數(shù)隨著疾病的發(fā)展而增加,在透析階段血清FGF-23水平升高者達(dá)到100%。因此,FGF-23是一個(gè)重要的生物標(biāo)志物,其水平的升高明顯早于骨代謝的其他標(biāo)志物(磷酸鹽),可能代表了疾病的臨床過程[29]。

2.3腎小管損傷后健康修復(fù)的生物標(biāo)志物 表皮生長(zhǎng)因子(EGF)是一種由哺乳動(dòng)物的幾個(gè)器官產(chǎn)生的蛋白質(zhì),但人類的EGF主要由腎臟產(chǎn)生[30]。在腎臟中,EGF在Henle袢的厚升支和遠(yuǎn)端卷曲小管中表達(dá)。EGF作用于EGF受體信號(hào)通路,并介導(dǎo)腎小管細(xì)胞的增殖、分化和再生。已有研究表明,尿液EGF的增加與AKI患者和非AKI患者的不良腎臟事件(MAKE)風(fēng)險(xiǎn)降低有關(guān),提示尿液EGF是腎臟損傷后健康修復(fù)的標(biāo)志[31]。

在對(duì)CKiD隊(duì)列的研究中發(fā)現(xiàn),尿液中的EGF對(duì)CKD的進(jìn)展有保護(hù)作用[17]。在調(diào)整了患兒人口統(tǒng)計(jì)學(xué)資料、患腎小球疾病的兒童比例、高血壓、蛋白尿和GFR后,尿液EGF水平最低四分位數(shù)的患兒與尿液EGF最高四分位數(shù)的患兒相比,CKD進(jìn)展的風(fēng)險(xiǎn)要高7倍(HR為7.14,95%CI:3.45～20.0)。在減半的連續(xù)模型中,尿液EGF水平與CKD進(jìn)展相關(guān),HR為1.89(95%CI:1.59～2.27)。筆者觀察到,即使在多變量調(diào)整后,尿液EGF與CKD進(jìn)展之間顯著的相關(guān)性基本沒有受到影響。這可能反映出EGF在獨(dú)立于蛋白尿和eGFR的CKD進(jìn)展的關(guān)鍵途徑中具有重要作用。一項(xiàng)4C研究的CKiD隊(duì)列中也對(duì)尿液EGF進(jìn)行了研究,較低的對(duì)數(shù)尿液EGF值與CKD進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn)的增加獨(dú)立相關(guān)(HR為0.76,95%CI:0.69～0.84)[32]。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)EGF水平低或腎小管功能受損的兒童可能有治療意義。

2.4腎小管功能障礙的生物標(biāo)志物 α1-微球蛋白(α1M)是一種低相對(duì)分子質(zhì)量的蛋白質(zhì),其通常在腎小球過濾,然后由近端小管細(xì)胞重吸收。因此,尿液中檢測(cè)到的α1M是近端腎小管功能障礙的早期生物標(biāo)志物。α1M主要由肝臟合成,是一種自由基清除劑。在成人隊(duì)列中,較高的尿液α1M水平與CKD發(fā)生、進(jìn)展,心血管疾病和死亡的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)[33-34]。近期的一項(xiàng)研究在665例兒童中測(cè)量了尿液α1M水平,發(fā)現(xiàn)發(fā)生CKD進(jìn)展的患兒與沒有發(fā)生CKD進(jìn)展的患兒相比,尿液α1M水平更高。在未經(jīng)調(diào)整的模型中,尿液α1M最高四分位數(shù)的患兒與最低四分位數(shù)的患兒相比,CKD進(jìn)展的風(fēng)險(xiǎn)更高(HR為4.70,95%CI:3.34～7.34)。然而,在完全調(diào)整后的模型中,這種影響并不顯著,而且HR有所減弱(HR為1.25,95%CI:0.70～2.29)[17]。

3 小 結(jié)

雖然蛋白尿和eGFR仍然是臨床上用于兒童CKD的主要風(fēng)險(xiǎn)分層工具,但其存在一定的局限。蛋白尿的發(fā)生往往提示腎臟損傷已經(jīng)存在。目前輔助腎臟學(xué)診斷的檢驗(yàn)指標(biāo)仍存在局限,阻礙了臨床醫(yī)師理解CKD病理生理學(xué)的進(jìn)展。本文綜述了最近一些新型生物標(biāo)志物發(fā)現(xiàn),血漿KIM-1、FGF-23、TNFR1、TNFR2、suPAR和YKL-40,以及尿液EGF、α1M、KIM-1和YKL-40水平升高與CKD進(jìn)展獨(dú)立相關(guān)。但是目前尚未確證它們應(yīng)用于臨床并指導(dǎo)臨床決策的地位,仍存在困難及挑戰(zhàn):(1)研究隊(duì)列和設(shè)計(jì)之間存在相當(dāng)大的異質(zhì)性,限制了不同研究之間預(yù)后表現(xiàn)的比較;(2)單一的生物標(biāo)志物很少能夠達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)判別或診斷效用的標(biāo)準(zhǔn),并且估計(jì)預(yù)后是腎臟病學(xué)在臨床實(shí)踐中面臨的許多挑戰(zhàn)之一;(3)生物標(biāo)志物尚不能準(zhǔn)確表明損傷發(fā)生的確切位點(diǎn)和類型。未來研究將利用這些新型生物標(biāo)志物,根據(jù)CKD患病率、進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn)及預(yù)后將其更好的分層,明確新發(fā)現(xiàn)的生物標(biāo)志物的基礎(chǔ)病理生理學(xué)過程。開展大規(guī)模及周期長(zhǎng)的CKD生物標(biāo)志物的研究,包括預(yù)測(cè)的多因素模型及重復(fù)研究。生物標(biāo)志物研究的進(jìn)一步進(jìn)展可能使兒科醫(yī)師能夠更好地識(shí)別有不良CKD結(jié)局的高風(fēng)險(xiǎn)兒童,從而更好地指導(dǎo)臨床實(shí)踐工作。