慢性腎臟病基礎上繼發急性腎損傷的早期診斷標志物的研究進展

莊 晶(綜述)，岳 華(審校)

(1.新疆醫科大學研究生院，烏魯木齊830000;2.新疆維吾爾自治區人民醫院腎病科，烏魯木齊830001)

WHO在2005年的報道中指出，全球0.58億死亡人數中有0.35億死于慢性?。?］。由美國國家健康研究所支持的一項美國健康與營養調查1999～2004年結果分析表明，20歲以上成年美國人中慢性腎臟病(chronic kidney disease，CKD)的患病率已達13%(0.26億患者)，較1988～1994年的10%上升了30%［2］。慢性腎衰竭以及透析患者的主要死亡原因是心血管疾病。終末期腎臟病患者的心血管疾病的危險性是同年齡對照人群的20倍。最近的一個大宗病例分析表明［3，4］，年齡標準化后心血管病死率(每年每100人中)在腎小球濾過率(glomeruar filtration rate，GFR)＞60 mL/min 時為 2.11，GFR 為45～59 mL/min時是3.65;GFR 為30～44 mL/min 時是11.29;GFR 為 15～29 mL/min 時是 21.80，至 CKD5期為36.60。第七次美國高血壓聯合報道及美國心臟病學會的研究報道均已明確提出腎臟病是心血管疾病的獨立高危因素［5，6］。不僅如此，近年的研究表明CKD又是心血管疾病、甚至感染及惡性腫瘤等慢性疾病預后不良的重要危險因素［7］。

1 CKD的定義

在臨床對于CKD的定義尚不清晰，界定困難。如CKD的病程界定為3個月以上，而且其發病非常隱匿，如果任由其進展，相當部分患者最終會進入到終末腎衰竭期，只能采用透析、移植等方法救治生命。迄今為止尚無關于CKD指南的發表。CKD已經成為世界上嚴峻的衛生經濟問題。而目前只能結合臨床具體分析其定義。

腎損傷＞3個月，有或無GFR降低。腎損害系指腎臟的結構和(或)功能異常，表現為下列之一:①腎臟病理形態學異常;②具備腎損害的指標，包括血、尿成分異?；蚰I臟影像檢查異常。GFR＜60 mL/(min·1.73 m2)(連續3個月GFR小于每分鐘體表面積)，僅GFR介于每分鐘體表面積60～90 mL一項不能診斷CKD，因在正常老齡、嬰兒、素食者、單側腎均可引起腎臟灌注下降等。

2 CKD的流行病學及病因構成

目前在經濟發達國家中，CKD的主要構成是糖尿病腎病(diabetic nephropathy，DN)、高血壓腎損害及肥胖相關性腎臟損害。而我國1999年全國透析登記資料提示，原發性腎小球疾病占到49%，是引起CKD需要透析治療的主要疾病，DN和高血壓性腎硬化只分別占14%和9%。一些發達國家的人群調查資料表明，糖尿病、高血壓、老年是CKD的高危因素，而高血脂、肥胖也可能是高危因素［8］。但是，北京大學第一醫院腎內科于2004～2005年在北京石景山社區40歲以上人群篩查及對北京市20歲以上人群隨機分層抽樣的研究中卻發現收縮期高血壓及糖尿病是微量白蛋白尿的獨立高危因素，而老年、高脂血癥、高尿酸血癥及女性為GFR下降的獨立高危因素［9］。進一步分析更證實CKD的發病與代謝綜合征及其組分的多少有關。提示我國CKD的構成譜正向著西方工業化國家靠近。

由于CKD在普通人群中的發病率為9%～11%［10］，我國尚無全國性調查資料，據北京大學第一醫院在北京市普查發現的CKD不知曉患者占91%。因此，早期發現各種腎臟疾病或可能引起腎損害的疾病，并及時對其進行有效治療是至關重要的。一級預防最為重要，也是實際工作中難度最大、最為薄弱的環節。CKD二級預防，主要是防止和延緩腎衰竭，降低尿毒癥的發生率。這要求針對原發病(如高血壓、糖尿病、原發性腎小球腎炎等)堅持進行長期、合理的治療，同時要阻斷或抑制腎單位損害進行性發展的各種途徑，控制或減慢腎小球硬化及腎小球、腎小管-間質纖維化進展速度，保護健存腎單位，避免或消除腎功能不全加重的危險因素，如高血壓、低血壓或休克等。

CKD的內環境變化包括:①糖尿病。40%新發終末期腎病的原因是DN。②高血壓。60%～100%的CKD患者發生高血壓。高血壓可以引起CKD，也可以是CKD的結果，高血壓增加所有CKD患者的心血管事件危險性。③血脂異常。包括高三酰甘油、高密脂蛋白及中低密度脂蛋白及低血清膽固醇。其中DN是糖尿病患者最主要的微血管病變之一［11］。目前，在我國DN發病率亦呈上升趨勢。DN發病機制十分復雜，眾多因素參與?？偟膩碚f它是起始于糖代謝障礙所致的血糖過高，在一定遺傳背景以及一些相關的獲得性危險因子參與下，通過啟動細胞因子的網絡，最終造成全身一些重要臟器的損害。

高血壓可導致靶器官腎臟的損害。良性高血壓可導致良性小動脈性腎硬化癥，惡性高血壓可引起惡性小動脈性腎硬化癥。高血壓可以在相當程度上影響CKD患者心血管事件的發生率和病死率。同時也是加速慢性腎衰竭進展的最重要危險因素。根據流行病學調查［12］，慢性腎炎患者高血壓的發生率為60%～80%，硬化性腎炎的發生率達90%，終末期腎衰竭的發生率在95%以上，提示CKD患者高血壓的發生率也非常高。當以上疾病在慢性腎衰竭基礎上繼發感染、手術及應激反應后合并急性腎損傷(acute kidney injury，AKI)是急性腎衰竭(acute renal failure，ARF)的主要病因之一。盡管血液透析技術不斷發展，但是嚴重AKI的預后仍很差，病死率高達25%～80%，預防AKI的發生是改善這類患者預后的關鍵。

3 AKI診斷標準及病理機制

ARF是一組以GFR迅速下降為特點的臨床綜合征。其臨床指標為肌酐、尿素及其他代謝廢物及體液的潴留，重要的臨床表現與水鈉潴留、容量超負荷、高血鉀及酸中毒有關。近年來的研究結果顯示，血肌酐的輕微上升與并發癥增多及病死率升高相關［13］。及早識別診斷ARF，盡快啟動干預機制對減少患者并發癥、降低病死率有重要意義。近年來國際腎臟病學界提出用“AKI”來取代ARF的概念，目的是使診斷提前。目前，影響AKI早期診斷的主要障礙之一是缺乏監測腎臟早期損傷的敏感且特異性高的指標。傳統的診斷指標(如血肌酐)受影響因素眾多，既不敏感也無特異性。因此，探尋穩定可靠、具有診斷價值的生物學標志物已成為國內外AKI研究的熱點。短期內血肌酐升高≥150%基線值或GFR下降＞25%基線值或尿量減少＜0.5 mL/(kg·h)持續6 h者即可診斷ARF。AKI標準是在急性腎臟分層診斷標準的基礎上重新修訂而成的［14］，其定義為48 h內血肌酐升高≥26.5 mmol/L或血肌酐值≥150%基線值或尿量減少 ＜0.5 mL/(kg·h)超過6 h。AKI標準取消了急性腎臟分層診斷標準的兩個臨床結局，但保留了三個急性期變化，稍作修改后分為三級:符合診斷標準者，若血肌酐值≤200%基線值或尿量減少＜0.5 mL/(kg·h)超過6 h為Ⅰ級;血肌酐值＞200%基線值且≤300%基線值或尿量減少＜0.5 mL/(kg·h)超過12 h為Ⅱ級;血肌酐值＞300%基線值或者血肌酐值≥353 mmol/L伴急性升高至少44.1 mmol/L 或尿量減少 ＜0.3 mL/(kg·h)超過24 h或無尿＞12 h為Ⅲ級［14］。這一診斷標準的特點在于制訂出了AKI的診斷時間窗:48 h內血肌酐上升26.5 μmol/L為早期干預提出了可能性。但是，這一診斷標準的可行性如何?是否可用于除重癥監護室中急性腎小管壞死以外的各種腎臟病引起的AKI?還需要臨床資料去驗證。因此，研究其他可用于臨床實踐的、更為敏感的GFR標志物也是一個十分重要的領域。

美國腎臟病學會的研究報道應優先開展AKI相關的危險因素研究［15］。然而，目前關于AKI發病相關的危險因素研究比較匱乏。2008年，Hsu等［16］發表的研究發現入院前的基礎估算GFR水平，糖尿病、高血壓和蛋白尿都是院內獲得性AKI的獨立危險因素。根據美國腎臟病數據庫的資料顯示，急性腎小管壞死后未恢復導致的終末期腎臟病發生率從1994～1998年的1.2%上升到1999～2003年的1.7%，而且隨著人口老齡化，其發生率很可能會持續升高［17］。而美國2001年全國醫院出院調查的長期隨訪發現，有13.4%的AKI存活患者在3年內進展到終末期腎病。對此，有學者提出AKI是CKD還未被認識到的病因［17］。最近，華盛頓大學對美國退伍軍人事務部數據庫113 272例患者資料的統計分析發現，2000～2005年期間，在美國退伍軍人患者中，AKI已經成為CKD的首要病因之一。其中老年、黑人、男性和伴有糖尿病者是AKI發展至CKD4期的主要危險因素［18］。

早發現、早診斷、早治療是延緩AKI向慢性腎衰竭進展的關鍵。近期研究表明［19］，AKI初期腎血流灌注不足導致小管亞致死性損傷，細胞骨架完整性被破壞，轉運蛋白和黏附分子重新分布，細胞間緊密連接斷裂，小管基底膜裸露。隨著損傷進展，腎缺血/再灌注導致小管細胞凋亡、壞死，尤其在近曲小管直段和髓襻升支的粗段最為嚴重。另一方面，損傷的上皮細胞、內皮細胞和白細胞產生的炎性介質導致血管收縮，加重缺血。殘余的有活力細胞去分化、增殖，并遷移黏附到基底膜，經再分化，細胞極性形成，上皮連續性重建，功能恢復。隨著對AKI病理生理機制的深入闡明，越來越多的新型生物學標志物在研究中被發現。

4 新型生物學標志物

4.1 腎損傷分子 腎損傷分子(kidney injury moleculer-1，KIM-1)是一種新的Ⅰ型跨膜蛋白，是Ichimura等［20］于1998年采用表象差異分析法在缺血/再灌注大鼠腎細胞中識別的一種蛋白分子。人類KIM-1基因定位于5號染色體長臂(5q33.2)。KIM-1的胞內區較短，含一個保守的酪氨酸磷酸化位點，為轉導受體-配體相互作用的細胞內外信號轉導通路。KIM-1在正常人腎組織和尿液中不表達或低表達，當腎臟受到理化因素損傷時，其在腎組織和尿液中的表達迅速升高。KIM-1的表達具有較高的組織特異性。RNA印跡雜交分析表明，KIM-1在正常成人肝、腎、脾中有微弱表達，而在缺血損傷后的腎組織中表達顯著增強［21］。Han等［22］的對比性臨床研究表明，DN、系統性紅斑狼瘡腎損害等以腎小球損害為主的腎臟疾病即使出現了明顯的腎損害指征后，尿中KIM-1的含量也不增加，而急性腎小管壞死患者則在較早期即有尿中KIM-1顯著增加。提示尿中KIM-1可作為AKI時病因學的鑒別診斷，用以區分是腎小球性損傷還是腎小管性損傷。從而在早期就可以進行有效治療，并且在某種程度上避免了一些不必要的腎穿刺活檢，而且對那些沒有條件開展腎活檢的醫院更具有臨床意義。KIM-1不僅對急性腎小管損傷診斷具有特異性，而且還是急性腎小管損傷早期的敏感標志物，其在腎小管損傷的早期即明顯升高，所以在AKI的診斷中要優于血肌酐及尿素氮。Chen等［23］進一步通過對低齡及高齡大鼠的對比性實驗，發現高齡組腎臟局部缺血所致AKI的易感性及嚴重性明顯高于低齡組。提示KIM-1的升高可能是老年人易患AKI的一個指征。一項對103例接受心肺分流術患者的研究顯示，術后發生AKI的患者其中KIM-1的水平在術后2 h即開始升高，術后24 h較基礎水平上升1倍多［24］。其他器官組織的腫瘤中均未發現KIM-1的陽性表達，提示尿中KIM-1可能是腎細胞癌早期的標志物。Malyszko等［25］研究發現，心肺分流術后37%的患兒發生AKI，其診斷為AKI的受試者工作特征曲線下面積達0.96，表明尿KIM-1水平是早期診斷AKI的靈敏、特異的生物學指標。Zhou等［26］對順鉑處理加雙側腎動脈夾閉10 min腎損傷的小鼠模型，在1 d后檢測尿中KIM-1明顯升高，與對照組相比升高達10倍以上。而此時血肌酐、血肌酐尿素氮、N-乙酰-β-葡萄糖苷酶等常規指標均無明顯改變，提示尿液中KIM-1的檢測對腎小管損傷的診斷要早于N-乙酰-β-葡萄糖苷酶。尿液中KIM-1的表達對于AKI的診斷價值在任何時間點都優于 N-乙酰-β-葡萄糖苷酶，同時對 KIM-1和 N-乙酰-β-葡萄糖苷酶的聯合診斷進行結果分析表明，其價值并不優于KIM-1的單獨測定，充分顯示了KIM-1對AKI診斷的特異性［27］。大量類似的研究包括對體外循環下心臟手術患者的臨床研究均得到同樣的結論，即血和尿的脂質運載蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL)可以作為 AKI的早期診斷標志物，尿NGAL水平升高更為明顯，而且NGAL水平與腎臟損傷程度呈正相關［28］。老年人在某些誘因的刺激下急性腎損傷的發生率大大增加。

4.2 NGAL因素 中性粒細胞明膠酶相關NGAL是NGAL家族的成員，由Kieldsen等［29］在1993年研究中性粒細胞明膠酶時發現的一種相對分子質量為25×103的分泌性蛋白。在正常腎組織中，NGAL呈低水平表達，但 Devarajan等［30］在腎缺血/再灌注及順鉑誘導小鼠腎損傷模型中，運用半定量反轉錄-聚合酶鏈反應及Western blotting分析發現，損傷后處于增生/再生階段的近曲小管細胞上NGAL mRNA及蛋白表達水平顯著上調，并可在損傷后3 h的尿液和血清中檢測到 NGAL，明顯早于尿 N-乙酰-β-葡萄糖苷酶(中性粒細胞明膠酶)、β2微球蛋白及血肌酐的改變。在正常的生理狀態下，除了中性粒細胞外，NGAL在人類很多組織(如支氣管、胃、結腸、胰腺、腎等)的上皮細胞中呈低水平表達。在病理狀態下，這些組織的上皮細胞則有大量NGAL表達，近年的研究發現NGAL水平與維生素C、自由基及其他各種CKD密切相關，是預測ARF和CKD的新型生物學標志物。而在臨床工作中，根據目前的診斷指標如尿量、血肌酐值等，醫師常不能及早發現ARF。因此，缺乏早期敏感的生物學預測指標是ARF發病率居高不下的重要原因。但研究中也發現，NGAL易受一些基礎原發病的影響，相對于病情嚴重、復雜的患者，NGAL的檢測更適用于一些原發病、并發癥少的患者。NGAL相比于傳統的診斷標志物仍不失為一種在AKI早期敏感性、特異性均較高的生物學標志物。

4.3 白細胞介素18 白細胞介素(interleukin，IL)18屬于IL-1家族，是一類輔助性T細胞的細胞因子。近年來的研究發現，IL-18介導諸多炎癥及缺血性損傷，尤其是急性缺血性腎損傷。有實驗表明，AKI患者的尿IL-18水平明顯高于腎前性氮質血癥、尿路感染、慢性腎功能不全及腎病綜合征的患者，其特異度達90%［30］?？梢?，尿IL-18用于AKI的鑒別診斷有相當高的特異性。

4.4 尿谷胱甘肽S轉移酶 尿谷胱甘肽-硫-轉移酶是可溶性細胞溶質酶，有α、π兩種亞型，分別存在于近端小管和遠端小管?？赡芘c多種引起急性腎衰竭的疾病診斷及鑒別有關。尿谷胱甘肽-硫-轉移酶被認為用于檢測腎功能早期或亞臨床損傷的敏感指標，但其實用性尚需在更大型的臨床實驗中證實，而且它在尿中出現時間不長，可能在臨床應用上存在弊端。

4.5 富半胱氨酸肝素結合蛋白61 富半胱氨酸肝素結合蛋白61是一種分泌性的肝素結合蛋白。富半胱氨酸肝素結合蛋白61于缺血后1 h內被檢測到，4～8 h達高峰，并呈持續24 h高水平表達。尿富半胱氨酸肝素結合蛋白61于損傷后3～6 h測得，6～9 h達到峰值［29］。但由于富半胱氨酸肝素結合蛋白61在尿液中消失很快，檢測手段需要肝素瓊脂糖磁珠純化技術，可能限制其在臨床上的應用。

5 小結

AKI已經成為目前腎臟病學的重要研究內容，尤其是在危重腎臟病學及CKD學進展領域中更是占有舉足輕重的地位。臨床上AKI患者病情復雜，涉及較多學科，病死率高，而且發生AKI后存活者腎臟的長期預后也不理想。如何能夠做到在CKD基礎上并發AKI時早期診斷，早期治療，以提高患者生存率并且改善長期預后尚需更多的臨床研究和多學科的協作。

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