診斷急性腎損傷標志物的研究進展

史永勝，鄧紅松，金英玉

（哈爾濱醫科大學附屬第一醫院檢驗科，黑龍江 哈爾濱 150001）

急性腎損傷（acute kidney injury，AKI）是一種急性應激性腎小球濾過率（glomerular filtration rate，GFR）迅速下降的綜合征，目前根據尿量或血肌酐（serum creatinine，Scr）的水平來對急性腎損傷進行定義和分期。然而血肌酐的敏感性較低，急性腎損傷發病后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致急性腎損傷事件的識別不足或時間延長[2]。兒童血肌酐水平根據年齡、性別和測量方法的不同而有很大的差異。早期階段持續恢復的急性腎損傷患者1 年生存率＞90%[3]，由于尿量和血肌酐水平在及時和可靠識別急性腎損傷方面存在不足，對于開發新生物標志物的期望越來越高。本文就急性腎損傷的診斷標準、血肌酐和尿量診斷急性腎損傷的局限性、生物學標志物的研究進展作一綜述，以期對個性化急性腎損傷的預防和治療提供參考。

1 急性腎損傷的診斷標準

2004 年以來，急性腎損傷的診斷標準有風險、損傷、衰竭、丟失和終末期腎?。≧IFLE）；急性腎損傷網絡（AKIN）標準和腎臟疾病改善全球預后（KDIGO）3 個標準。其中，RIFLE 標準沒有考慮年齡、性別等因素對血肌酐水平的影響，急性腎損傷在相似標準內的診斷時間限制在48 h 以內，導致血肌酐變化緩慢的患者不能及時被診斷。2012 年KDIGO 標準發布，不僅延長了診斷時間，而且對判斷急性腎損傷患者預后有一定的價值。因此，目前已成為應用最廣泛的急性腎損傷診斷標準。KDIGO 標準定義的急性腎損傷是在48 h 內血肌酐增加至少0.3 mg/dl 或比基線增加50%，同時或不減少尿量[＜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生的代謝物質，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志物，與以下原因有關：①肌酐升高延遲；②剩余腎單位的代償反應，血肌酐的變化不夠靈敏[5]。肌酐與腎小球濾過率不是線性的關系；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沒有基線的血肌酐數據[6]。

2.2 尿量 與血肌酐相比，尿量減少常被認為是診斷急性腎損傷更敏感的指標，因為尿量直接受GFR的影響。但尿量不是急性腎損傷所特有的表現，少尿可由如禁食時間延長、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志物

急性腎損傷輔助生物標志物可以分為反映腎小球濾過率、腎小管應激、腎小管損傷以及腎臟損傷和修復的標志物。盡管已有的相關研究較多，但急性腎功能衰竭仍然是其發病率和死亡率較高的原因，尚無有效的干預措施。急性腎損傷生物標志物的研究多是發現一種“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志物。目前已發現的幾種新的急性腎損傷生物標志物包括中性粒細胞明膠酶相關脂鈣蛋白（NGAL）、腎臟損傷分子1（KIM-1）、胱抑素C（Cys-C）、白細胞介素18（IL-18）和肝型脂肪酸結合蛋白（L-FABP）。然而，新的急性腎損傷生物標記物的臨床應用效果尚不明確，一些有關急性腎損傷生物標記物終點的大型前瞻性、多中心轉化性研究（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合蛋白7（IGFBP7）是2 個較新的急性腎損傷生物標記物，可以預測12 h 內發生嚴重的急性腎損傷，其準確性明顯高于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志物，但其臨床應用效果還有待進一步大量研究來證實。

3.1 反映腎小球濾過率的標志物 Cys-C 是反映腎小球濾過率的標志物，是一種蛋白酶抑制劑超家族的低分子量蛋白，在所有有核細胞中以恒定的速率產生。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志物，反映腎小球濾過功能，是比血肌酐更準確的腎功能生物標志物[8，9]。在計算腎小球濾過率方面，Cys-C 優于肌酐，且AUC 也優于肌酐（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、炎癥和大劑量皮質類固醇的影響[10]，因此，其應用價值有待進一步研究證實。

3.2 反映腎小管應激的標志物 尿TIMP-2 和IGFBP7 是反映腎小管應激的標志物，是第1 批第2 代急性腎損傷生物標志物。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，是首次被鑒定為基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）的天然抑制劑。IGFBP7 是一種29 kDa的多功能蛋白，主要作用是調節組織中的胰島素樣生長因子，刺激細胞粘附。在腎臟中，尿TIMP-2 主要由遠端腎小管細胞表達和分泌，而IGFBP7 主要由近端腎小管細胞分泌[11]。在急性腎損傷的早期階段，這兩種蛋白都阻斷了細胞周期素依賴的蛋白激酶復合體，導致G1期細胞周期阻滯，從而阻止細胞進一步分裂，造成DNA 損傷。

尿TIMP-2 是一種新型的急性腎損傷標志物，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雜[13]。尿TIMP-2 和IGFBP7 均為細胞周期阻滯調節因子，可反映腎小管損傷早期的細胞應激狀態[14]。TIMP2·IGFBP7 被認為是一個很有前途的生物標志物，并被發現有助于預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，建議對其采取預防措施及時減少腎臟毒素和改善血流動力學[17]。

3.3 反映腎小管損傷的標志物

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

3.3.2 KIM-1 KIM-1 表達于腎細胞的腎小管上皮細胞表面。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 內持續升高，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。研究表明，KIM-1 可能是急性腎損傷的敏感生物標志物[21，22]，并且已被證實是區分急性腎小管壞死與其他形式的急性腎損傷的有效指標[23]。然而，評估KIM-1 預后的研究結果有一定局限性，尿KIM-1的升高可以反映損傷或損傷后的修復反應，單憑KIM-1 濃度本身不能準確地區分急性腎損傷和處在恢復中的急性腎損傷。因此，KIM-1 與其他損傷標志物的聯合檢測可能對該病的診斷及狀態具有鑒別作用。另有研究對心臟手術后急性腎損傷患者尿液中32 個生物標志物進行檢測，發現尿液中的KIM-1 濃度與其他損傷生物標志物的相關性相對較弱，IL-18 和KIM-1 聯合檢測對嚴重急性腎損傷的預測能力最好（AUC=0.93）。

3.3.3 L-FABP L-FABP 表達于腎臟皮質，分子量為14 kDa。L-FABP 結合脂肪酸，并將其運輸到線粒體和過氧化物酶體，為腎小管上皮細胞提供能量。L-FABP 主要存在于近端小管，具有抗氧化效能，是一種腎臟保護性蛋白。心臟手術患者術后尿液L-FABP 立刻升高，其可能發展為急性腎損傷，在6 h 內達到峰值。

3.4 反映腎臟損傷和修復的標志物

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年首次被發現。雖然腦啡肽調節腎功能的機制尚不清楚，但它被認為涉及應激和炎癥狀態下的神經激素激活[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記物。

3.4.2 IL-18 IL-18 是一種分子量為22 kDa的促炎細胞因子，腎臟局部缺血再灌注損傷、甘油注射及鉑介導的腎損傷后大量升高。IL-18 在生物標志物介導治療方面備受矚目，因其在急性腎損傷發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、遠曲小管晚期和連接小管的夾層細胞分泌，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志物，并可能是死亡的預測因子。IL-18的上調是糖尿病腎病發生的主要預測標記物，與尿白蛋白排泄程度呈正相關，研究顯示在糖尿病患者的腎活檢組織中，IL-18的表達高于正常健康受試者[26]。

4 急性腎損傷潛在標志物

由于缺乏對急性腎損傷預測及腎臟損害評估分級敏感特異的指標，在臨床實踐中往往錯過了對急性腎損傷的早期診斷及干預的最佳時機。因此，探索急性腎損傷早期診斷生物學標志物來協助診斷和預后判斷就顯得尤為重要。近些年來發現了一系列急性腎損傷的新型生物標志物。非編碼RNA 是一組RNA 水平上發揮作用的生物分子，參與包括急性腎損傷在內的多種生理病理過程。miRNAs 可能與其靶基因的3'非翻譯區結合，在急性腎損傷的損傷和修復階段調節炎癥、程序性細胞死亡和細胞周期等，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，能夠承受反復凍融，以非常穩定的形式存在于血液和尿液等體液中[27]，具有實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標志物。miRNAs 類潛在標志物見表1。

5 總結與展望

急性腎損傷輔助生物標志物可以分為反映腎小球濾過率、腎小管應激、腎小管損傷以及腎臟損傷和修復的標志物。NGAL、KIM-1、Cys-C、IL-18和L-FABP 為幾種新的急性腎損傷生物標志物，在該病的診斷及預測中發揮了不同的作用；但其診斷及預測價值仍有待進一步研究證實。不同類型的腎臟細胞在腎臟中發揮不同的功能。檢測不同細胞類型在疾病狀態下miRNA的表達有助于了解其病理生理作用。由于1 個蛋白質可以被幾個miRNAs 靶向，而1 個miRNA 可以靶向幾個蛋白質，因此，在一定條件下明確miRNA的調控及其靶基因變化的功能意義仍較困難。miRNA 對腎臟損傷的調控尚屬于一個新興的研究領域，miRNA及其在腎臟疾病中的變化、其靶點和病理生理作用的研究有助于該病的發病機制及新的治療方法的研究。差異表達的miRNAs 若能夠在體內的這些過程中發揮作用，將可能成為腎臟損傷的新的生物標志物。