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急性腎損傷新的診斷生物標志物研究進展

王海瑩 涂曉文 ★

急性腎損傷（AKI）是由各種原因引起的腎功能在短時間（幾小時至數(shù)天）內(nèi)突然下降，導致含氮和非含氮代謝物蓄積而引起的一種臨床綜合征。如能早期發(fā)現(xiàn)，及早糾正引起ARF的因素，腎損傷是可以完全逆轉(zhuǎn)。晚期AKI即使經(jīng)過積極的治療，腎功能也不能完全恢復，而發(fā)展成慢性腎臟疾病，最終依賴腎臟替代療法（RRT）。早期生物標志物的缺乏是目前AKI治療預防策略的障礙，因此，尋找新的早于Scr的診斷生物標志物，用以早期發(fā)現(xiàn)，早期醫(yī)療干預，是目前AKI治療的關(guān)鍵。

1　 新的診斷生物學標志物

1.1 中性粒相關(guān)脂質(zhì)運載蛋白（NGAL） NGAL也稱LCN2，最初是Kjeldsen等［1］在人類中性粒細胞中發(fā)現(xiàn)的一種分子量為25-KDa分泌性蛋白。在人體大多數(shù)正常組織，包括腎、肺、胃、結(jié)腸低水平表達，主要參與細胞內(nèi)炎癥反應(yīng)、鐵離子轉(zhuǎn)運和腫瘤細胞轉(zhuǎn)移等功能［2］。腎功能受損時，NGAL在腎小管上皮細胞被大量誘導表達，尿液和血清中較易檢測。應(yīng)用蛋白質(zhì)免疫印跡法（Western blotting）及逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)（RT—PCR）分析，NGAL主要由損傷的腎小管上皮細胞表達，在腎損傷2h就可檢測到升高的NGAL［3］。Nickolas等［4］在急診室收集635例分別患有腎前性氮質(zhì)血癥、慢性腎疾病者或腎功能正常者、AKI患者進行前瞻性研究，單一次12h測量尿液NGAL水平，結(jié)果表明診斷AKI的敏感性90%，特異性99%。Adis［5］的研究顯示，尿液NGAL水平AKI組與非AKI組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），AKI-1期組術(shù)后6h NGAL最高值117ng/ml，敏感性94%，特異性78%，ROC曲線下面積為0.84。AKI-2期組，敏感性100%，特異性87%，ROC曲線下面積為0.9，術(shù)后6hNGAL含量為264ng/ml。NGAL不僅能夠早期監(jiān)測AKI的發(fā)生，還能夠評估AKI損傷的嚴重程度。NGAL無論是敏感性還是特異性明顯優(yōu)于Scr，同時具有易于監(jiān)測無創(chuàng)等優(yōu)點，國內(nèi)學者普遍認為其可以作為AKI早期的獨立預測指標。

1.2 腎損傷分子-1（KIM-1） KIM-1是1型跨膜蛋白，在正常腎臟組織中低水平表達，在缺血及腎毒性損傷后，近曲小管上皮細胞特異性誘導表達，參與腎小管的損傷及修復，并釋放到尿液中穩(wěn)定存在［6］。采用酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）可定量尿液KIM-1水平，進而作為透析指征以及評估病死率［7］。Vaidya等［8］在大鼠腎缺血/再灌注損傷模型證實，KIM-I較Scr能更好的預測AKI。Han等［9］對113例接受心肺轉(zhuǎn)流術(shù)患兒的前瞻性研究中，術(shù)后3d AKI的發(fā)生率31%，尿液KIM-1術(shù)后2h即開始增高，且2～12h持續(xù)穩(wěn)定升高，12h 診斷AUC為0.83，增加了術(shù)后3d對AKI的預測。尿KIM-1在AKI早期診斷中具有無創(chuàng)、迅速、靈敏、特異和準確等優(yōu)點，近年來對快速尿液試紙測試KIM-1的研究，KIM-1臨床價值日益突出［10］。在一項meta分析中，11個入選的研究共有2979例患者，五個前瞻性研究，兩個橫斷面研究和四個病例對照研究。結(jié)果表明尿KIM-1診斷AKI敏感性為74.0%（95%置信區(qū)間，61.0%～84.0%），特異性為86.0%（95%置信區(qū)間，74%～93%）。SROC分析顯示的曲線下面積為0.86（0.83～0.89）。亞組分析表明，人口設(shè)置和檢測時間是影響KIM-1 AKI診斷效率的關(guān)鍵因素［11］。

2　 小結(jié)

急性腎損傷，一直是臨床上關(guān)注的熱點，已經(jīng)成為腎臟病研究的主要內(nèi)容。2012年3月，改善全球腎臟病預后組織（KDIGO）發(fā)表急性腎損傷指南，對AKI的定義、分期制定了新的診斷標準。但新的診斷標準仍然以尿量和血肌酐作為診斷依據(jù)，對AKI的診斷標準并不可靠，同時在診斷上嚴重滯后。近年來不斷有新的診斷生物標志物被證實，但是其臨床價值還有待大規(guī)模試驗進行分析考證。生物AKI目前無有效治療措施，終身腎臟替代治療嚴重影響患者生活質(zhì)量。尋找新的敏感性強、無特異性高生物診斷標志物早期干預，已經(jīng)成為治療AKI的重要途徑，已被美國腎臟病學會、急性腎損傷網(wǎng)，國家健康總局定為優(yōu)先研究領(lǐng)域。

3　 展望

早期AKI生物標志物的研究，是目前AKI治療及其預防關(guān)鍵因素。早期AKI生物標志物的研究盡管進行了大量動物模型及其臨床分析，但是由于受AKI類型、受試對象、病例數(shù)量以及標志物檢測時間的影響，診斷標志物還需要更大規(guī)模的研究和統(tǒng)計分析。同時作者認為單獨依靠某一檢測指標診斷，其特異性、靈敏度較難保證。近年來已有不少學者采用聯(lián)合檢測生物標志物進行AKI診斷，在Zhou等［25］的一項研究中，利用尿液KIM-1、NGAL、IL-18聯(lián)合檢測大鼠缺血再灌注AKI，結(jié)果較單一檢測指標特異性顯著升高。但由于受檢測時間的限制，作為AKI診斷標準仍有缺陷。micro RNA具有穩(wěn)定、不受檢測時間限制，IGFBP7、TIMP-2具有易于檢測，敏感性特異性高等優(yōu)點，可以從基因水平聯(lián)合蛋白水平對AKI進行早期診斷，有望成為各種病因AKI早期診斷有價值的潛在生物標志物。

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100088 北京 中國人民解放軍第二炮兵總醫(yī)院
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1.3 小分子核糖核酸（micro RNA） 隨著大通量miRNAs 芯片和高靈敏實時熒光定量PCR 等實驗手段的應(yīng)用，不少學者從基因組學的層面上研究AKI，為AKI早期診斷、干預治療提供新的策略。在近端腎小管條件性Dicer 敲除的小鼠模型證實MicroRNAs 在維持腎臟正常生理功能必不可少［12］。大量研究證明miRNAs的表達異常影響腎臟細胞的增殖與凋亡，與AKI的發(fā)生和發(fā)展有關(guān)。在一項缺血/再灌注急性腎損傷大鼠動物模型中，microRNA-126過度表達，與腎小球毛細血管網(wǎng)增生有關(guān)［13］。microRNA-126有促進血管再生以及調(diào)節(jié)造血干細胞/祖細胞增殖分化的作用。Melissa A［14］建立動物模型用以研究AKI早期損傷microRNAs的表達異常情況，病例組雙側(cè)腎動脈夾閉27min，對照組采用假手術(shù)，分別檢測AKI后血漿3h、6h、24h miR-714、miR-1188、miR-1897-3p、miR-877、miR-1224。結(jié)果miR-1897-3p表達顯著差異，由此可以推測該基因可能是腎臟損傷的靶基因。在Krithika等［15］對照研究中，病例組AKI組選取98例（71例來自ICU住院患者，27例來自腎移植術(shù)后急性腎小管壞死）對照組非AKI組97例（74例健康志愿者，23例ICU住院患者）。利用實時熒光定量PCR 檢測尿液MicroRNAs，結(jié)果尿4種MicroRNAs顯著差異。microRNA-21（P=0.0005），microRNA-200c（P＜0.0001），microRNA-423（P=0.001），microRNA-4640（P=0.0355）。4種microRNA是聯(lián)合檢測ROC曲線下面積0.91，明顯提高單獨micro-RNA預測AKI準確性。尿液中micro-RNAs大約有1808種，盡管大量的研究證實在ALI損傷時，部分micro-RNAs表達增高，但是具體的RNA種類在各種類型AKI中，并不一致。同時目前對micro-RNA表達異常對AKI干預以及預后價值無相關(guān)研究。盡管如此，細胞外的小分子核糖核酸（RNA）具有穩(wěn)定、不受檢測時間限制，敏感性以及特異性較高等優(yōu)點，已被用于其他各種疾病診斷的生物標記物，為AKI的診斷奠定基礎(chǔ)。

1.4 胰島素樣生長因子-7（IGFBP7）、金屬蛋白酶組織抑制劑-2（TIMP-2） AKI病理生理過程非常復雜，腎小管間質(zhì)炎癥、血管內(nèi)皮細胞和上皮細胞等不同細胞增殖分化均有影響。涉及機制包括免疫，炎癥，細胞凋亡和細胞周期通路。IGFBP7、TIMP-2是典型的腫瘤抑制生長因子，參與細胞周期的調(diào)節(jié)［16］。國外最近的一項研究表明，在缺血或膿毒癥導致AKI時，腎小管上皮細胞停留在細胞周期G1期，此時IGFBP7、TIMP-2參與細胞損傷早期［17］，其作用機制可能是通過防止受損的細胞DNA分裂，且這種作用能夠持續(xù)直至DNA損傷修復［18］。用western blot通過尿液檢測升高的IGFBP7、TIMP-2［19］。在Sapphire［20］的一項體外循環(huán)心臟手術(shù)后AKI研究中，選取50例術(shù)后高危AKI患者，26例發(fā)生AKI，連續(xù)檢測不同時間點尿液IGFBP7、TIMP-2水平，術(shù)后4h AKI患者從最初的0.49升高到1.51。AKI組術(shù)后12h單獨應(yīng)用IGFBP7預測，其AUC為0.76，單獨TIMP-2預測，其AUC為0.79。IGFBP7、TIMP-2聯(lián)合預測AUC為0.81。術(shù)后24h兩者聯(lián)合檢測AUC為0.84，敏感性0.92，特異性0.81。該實驗重要價值還在于對經(jīng)過治療AKI患者出院時，進行再次測定，IGFBP7、TIMP-2降到基線水平以下。IGFBP7、TIMP-2不僅具有敏感性，特異性高等優(yōu)點，同時預測腎功能預后有重要價值。心臟術(shù)后AKI早期生物標志物的研究是最近十年來的重要目標，一些新的標志物包括NGAL、KIM-1也被提出，但是這些生物標志物在預測心臟手術(shù)后AKI敏感性、特異性相當?shù)?，ROC曲線分別為0.65 KIM-1［21］，0.67 NGAL［21］。IGFBP7、TIMP-2在預測心臟術(shù)后AKI顯示出較大優(yōu)勢，但是對于其他類型AKI的預測還有待進一步研究。

另外，近年來國內(nèi)外對AKI早期生物標志物的研究較多的還有白介素-18、肝型脂肪脂肪酸結(jié)合蛋白（L-FABP）、胱抑素-C（cys-c）等，白介素-18是在近端小管上皮細胞產(chǎn)生的一種促炎性細胞因子，在急性腎損傷時其水平明顯升高，但白介素-18水平較易受到其他因素影響［22］。L-FABP是脂質(zhì)代謝關(guān)鍵蛋白，參與腎小管上皮細胞損傷的應(yīng)激反應(yīng)，其水平受脂肪代謝的影響［23］。Cys-c是r球蛋白分解后的一種尿蛋白片段，正常生理狀態(tài)下可被近端腎小管完全吸收，可通過測定Cys-c診斷AKI損傷程度，但由于其受尿蛋白的影響，近年來不被用作診斷AKI［24］。