賈會(huì)苗 黃立鋒 李文雄

·綜述·

急性腎損傷相關(guān)新型生物標(biāo)記物的研究進(jìn)展

賈會(huì)苗 黃立鋒 李文雄

急性腎損傷(acute kidney injury,AKI)是住院患者和ICU患者的常見(jiàn)病癥。一旦發(fā)生AKI,患者ICU停留時(shí)間和住院時(shí)間均顯著延長(zhǎng),病死率明顯增加。因此,早期診斷AKI發(fā)生,防止疾病進(jìn)展,對(duì)改善預(yù)后至關(guān)重要[1]。2012年,改善全球腎臟病預(yù)后組織(kidney disease improving global outcomes,KDIGO)提出了更加全面和統(tǒng)一的AKI診斷和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[2]。該標(biāo)準(zhǔn)以血肌酐和尿量的變化值來(lái)定義AKI的發(fā)生和分級(jí)。但這兩種指標(biāo)都不具有腎臟特異性,會(huì)受到很多因素的影響。如患者的年齡、種族、飲食、肌肉量、肌酐分布容積以及肝臟疾病等都會(huì)影響血肌酐的濃度并導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。用血肌酐診斷AKI的發(fā)生還存在一定的延遲性,腎臟受傷后24～36 h之后其濃度才會(huì)顯著上升。尿量的影響因素也很多,如利尿劑的應(yīng)用、血漿滲透壓和腎小管的功能等[3]。因此,臨床一直期望可以找到敏感性更高、特異性更強(qiáng)的新型生物標(biāo)記物來(lái)早期預(yù)測(cè)AKI發(fā)生,從而實(shí)施早期監(jiān)測(cè)和有效預(yù)防措施,防止疾病進(jìn)展,降低患者病死率。

AKI新型生物標(biāo)記物能早期診斷AKI發(fā)生,在血肌酐濃度升高前12～48 h即開(kāi)始升高[4]。筆者就不同類型標(biāo)志物進(jìn)行綜述。

一、腎臟功能標(biāo)記物

胱抑素C(cystatin c,Cys C)是一種小分子蛋白質(zhì),所有的有核細(xì)胞都能穩(wěn)定地產(chǎn)生,在體內(nèi)幾乎可以全部被腎小球?yàn)V過(guò)。經(jīng)腎小球?yàn)V過(guò)的Cys C大部分在近端腎小管被重吸收,其余小部分被降解后隨尿液排出體外。與肌酐相比,Cys C反映GFR下降更敏感[5]。當(dāng)腎小球?yàn)V過(guò)率(glomerular filtration rate,GFR)下降時(shí)血Cys C濃度升高,腎小管損傷,重吸收減少時(shí),尿Cys C濃度升高。有研究表明,尿Cys C不僅可以早期診斷AKI發(fā)生,還可以預(yù)測(cè)AKI患者腎臟替代治療(renal replacement therapy,RRT)需要和30 d病死率[6]。

二、腎臟結(jié)構(gòu)損傷標(biāo)記物

1．中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)載脂蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin,NGAL):NGAL是目前唯一應(yīng)用于臨床的AKI結(jié)構(gòu)損傷標(biāo)記物。正常尿液中NGAL含量很少,發(fā)生缺血性AKI時(shí)腎小管升支粗段分泌NGAL增多,從而使尿液中濃度增加。發(fā)生AKI時(shí)肝臟合成NAGL增多,會(huì)導(dǎo)致血液中的NGAL濃度增加[7]。有研究表明早期檢測(cè)血和(或)尿NGAL可以早期診斷AKI發(fā)生,評(píng)估疾病嚴(yán)重程度,預(yù)測(cè)RRT需要和病死率[8]。Nisula等[9]做了一項(xiàng)前瞻性隊(duì)列研究,用尿NGAL預(yù)測(cè)重癥AKI患者RRT需要率和90 d病死率,結(jié)果發(fā)現(xiàn)尿NGAL具有很好評(píng)估AKI患者預(yù)后的價(jià)值。

2．腎損傷分子(kidney injury molecule-1,KIM-1):KIM-1是反映腎小管損傷的一個(gè)敏感指標(biāo)。近端腎小管損傷后 KIM-1表達(dá)增加,其胞外段脫落至尿液中,導(dǎo)致尿KIM-1濃度增加[10]。發(fā)生急性腎小管壞死時(shí),尿KIM-1能早期預(yù)測(cè)AKI發(fā)生,但其預(yù)測(cè)RRT需要和臨床預(yù)后的價(jià)值相對(duì)較差[11]。

3．N-乙酰β-D-氨基葡萄糖苷酶(n-acetyl-β-D-glucosamininidase,NAG):NAG分子量較大,正常情況下不能被腎小球?yàn)V過(guò)。其主要存在于近端腎小管的溶酶體中,當(dāng)腎小管損傷時(shí)大量NAG釋放至尿液中,使尿NAG濃度顯著增加[12]。尿NAG也是早期預(yù)測(cè)AKI發(fā)生的敏感標(biāo)記物,其濃度上升12 h至4 d后血肌酐才上升至異常值[13]。

4．肝臟脂肪酸結(jié)合蛋白(liver fatty acid-binding protein,L-FABP):L-FABP存在于近端腎小管的溶酶體中,經(jīng)腎小球?yàn)V過(guò)后被近端腎小管重吸收。腎小管損傷后,L-FABP被釋放到腎小管腔內(nèi),從而使尿液中L-FABP濃度增加[14]。一項(xiàng)針對(duì)心臟術(shù)后成年患者的研究,術(shù)后即刻留取尿液,檢測(cè)L-FABP濃度來(lái)預(yù)測(cè)AKI發(fā)生。結(jié)果顯示尿L-FABP具有很好的預(yù)測(cè)AKI發(fā)生的價(jià)值,受試者工作曲線下面積(AUC)為0.832,術(shù)后2 h尿L-FABP預(yù)測(cè)AKI發(fā)生的AUC為0.808[15]。另外一篇薈萃分析結(jié)果表明,尿L-FABP不僅可以早期診斷AKI發(fā)生,還可以預(yù)測(cè)RRT需要和臨床預(yù)后[16]。

5.內(nèi)皮抑制素:內(nèi)皮抑制素是膠原ⅩⅧC端的一個(gè)片段,由膠ⅩⅧ水解產(chǎn)生。膠原ⅩⅧ廣泛存在于腎血管內(nèi)皮、腎小球及腎小管基底膜中。發(fā)生急性腎損傷時(shí),膠原ⅩⅧ在蛋白酶的作用下分解,釋放C端片段入血,從而使血液中內(nèi)皮抑制素濃度升高。M?rtensson等[17]做了一項(xiàng)前瞻性隊(duì)列研究,共納入93例ICU患者,在患者入ICU 48 h內(nèi)留取第一份血樣,之后于每天早晚各留取一份血樣檢測(cè)血NGAL、Cys C及內(nèi)皮抑制素濃度。結(jié)果顯示,內(nèi)皮抑制素不僅可以早期預(yù)測(cè)AKI發(fā)生,而且其價(jià)值要優(yōu)于NGAL和Cys C。

三、急性腎應(yīng)激標(biāo)記物

金屬蛋白酶組織抑制劑-2(tissue inhibitor of metalloproteinases-2,TIMP-2)和胰島素樣生長(zhǎng)因子結(jié)合蛋白7(insulin-like growth factor-binding protein 7,IGFBP 7)是目前備受關(guān)注的非常具有發(fā)展前景的AKI新型生物標(biāo)記物。TIMP-2和IGFBP7都屬于G1細(xì)胞周期阻滯因子,反應(yīng)腎臟損傷前的一種急性腎臟應(yīng)激狀態(tài)。腎臟在受到炎癥或缺血等打擊后,能分泌出G1細(xì)胞周期阻滯因子作用于腎小管上皮細(xì)胞,使其處于G1細(xì)胞周期阻滯階段,待上皮細(xì)胞基因整合修復(fù)后再重新開(kāi)始工作[18]。一項(xiàng)前瞻性多中心隊(duì)列研究結(jié)果表明,尿[TIMP-2]·[IGFBP7]能有效預(yù)測(cè)AKI的發(fā)生,且其預(yù)測(cè)價(jià)值要優(yōu)于之前研究的包括NGAL、Cys C和L-FABP在內(nèi)的340種生物標(biāo)記物[19]。尿[TIMP-2]·[IGFBP7]>0.3 (ng/mL)2/1,000的患者有很高的發(fā)生AKI的風(fēng)險(xiǎn),其風(fēng)險(xiǎn)是尿[TIMP-2]·[IGFBP7]<0.3(ng/mL)2/1,000患者的7倍[19]。

四、聯(lián)合多種生物標(biāo)記物

研究結(jié)果顯示聯(lián)合多種生物標(biāo)記物或生物標(biāo)記物聯(lián)合臨床指標(biāo)一起預(yù)測(cè)AKI的發(fā)生、RRT需要和預(yù)后有更好的實(shí)用價(jià)值。有研究結(jié)果表明,聯(lián)合NGAL、Cys-C和KIM-1一起預(yù)測(cè)急性心衰患者發(fā)生AKI的AUC要高于應(yīng)用任一單一指標(biāo)[20]。在內(nèi)皮抑制素預(yù)測(cè)AKI發(fā)生的研究中,單獨(dú)應(yīng)用內(nèi)皮抑制素預(yù)測(cè)AKI發(fā)生的AUC為0.759,當(dāng)聯(lián)合內(nèi)皮抑制素和臨床指標(biāo)一起預(yù)測(cè)AKI發(fā)生時(shí),AUC增加至0.859[17]。第十屆急性透析質(zhì)量倡議共識(shí)會(huì)議主張聯(lián)合腎臟功能標(biāo)記物和結(jié)構(gòu)損傷標(biāo)記物一起預(yù)測(cè)AKI的發(fā)生[21]。根據(jù)AKI生物標(biāo)記物的檢測(cè)結(jié)果可分為4個(gè)亞組:(1)正常腎臟:兩種標(biāo)記物檢測(cè)無(wú)異常值。(2)功能標(biāo)記物檢測(cè)異常值,結(jié)構(gòu)損傷標(biāo)記物檢測(cè)無(wú)異常值。(3)功能標(biāo)記物檢測(cè)無(wú)異常值,結(jié)構(gòu)損傷標(biāo)記物檢測(cè)異常值。(4)兩種標(biāo)記物檢測(cè)均異常值。當(dāng)藥物導(dǎo)致腎毒性AKI時(shí),早期可表現(xiàn)為腎小管結(jié)構(gòu)損傷,但無(wú)腎功能的改變,標(biāo)記物檢測(cè)結(jié)果可以是“功能性標(biāo)記物(-)損傷性標(biāo)記物(+)”。但對(duì)于循環(huán)容量不足導(dǎo)致的腎前性AKI患者,早期則主要表現(xiàn)為腎功能的下降,腎小球?yàn)V過(guò)率減少,標(biāo)記物檢測(cè)結(jié)果可能為“功能性標(biāo)記物(+)損傷性標(biāo)記物(-)”。這種方式有助于評(píng)估AKI患者的發(fā)病原因和疾病進(jìn)展,但花費(fèi)較大。

五、速尿應(yīng)激試驗(yàn) (Furosemide stress test ,FST)

最新研究表明FST也可用于預(yù)測(cè)AKI的發(fā)生和發(fā)展。一項(xiàng)針對(duì)應(yīng)用FST預(yù)測(cè)AKI進(jìn)展至AKIN標(biāo)準(zhǔn)3期的研究結(jié)果表示,FST后2 h總尿量是預(yù)測(cè)疾病進(jìn)展至AKIN標(biāo)準(zhǔn)3期的有效預(yù)測(cè)指標(biāo),AUC為0.87,最佳截?cái)嘀凳?00 mL[22]。FST聯(lián)合[TIMP-2]·[IGFBP7]或NGAL一起預(yù)測(cè)AKI疾病進(jìn)展和RRT需要的預(yù)測(cè)價(jià)值更高,AUC由0.87增加至0.90-0.91[23]。

六、生物標(biāo)記物聯(lián)合患者臨床信息

雖然很多AKI新型標(biāo)記物都表現(xiàn)出早期預(yù)測(cè)AKI發(fā)生的價(jià)值,但沒(méi)有一種標(biāo)記物具有像肌鈣蛋白那樣高的診斷準(zhǔn)確性。心絞痛患者用肌鈣蛋白診斷急性冠脈綜合癥(Acute coronary syndrome,ACS)的AUC為0.89～0.91[24],而目前AKI標(biāo)記物診斷AKI發(fā)生的AUC為0.65至0.84之間[5,19]。經(jīng)過(guò)分析比較發(fā)現(xiàn),AKI標(biāo)記物的診斷價(jià)值不如肌鈣蛋白診斷價(jià)值高的主要原因可能是檢測(cè)標(biāo)記物的人群沒(méi)有選擇性。通常進(jìn)行肌鈣蛋白檢測(cè)診斷ACS的是具有典型心絞痛癥狀的患者,如果在無(wú)選擇性的ICU患者中應(yīng)用肌鈣蛋白診斷ACS的發(fā)生,其診斷價(jià)值也會(huì)大大降低[24]?；诖?為了確定AKI高?；颊吆统浞职l(fā)揮AKI生物標(biāo)記物的潛在價(jià)值,有學(xué)者類比“心絞痛”提出“腎絞痛”的概念[25]。但臨床上AKI患者沒(méi)有疼痛或其他特征,所以應(yīng)用危險(xiǎn)因素和臨床體征來(lái)共同評(píng)估RA。首先,第一步是確定AKI的多種危險(xiǎn)因素,如高齡、糖尿病、肝硬化/肝臟衰竭、充血性心衰、慢性腎臟疾病、循環(huán)血量不足、膿毒癥、體外循環(huán)時(shí)間、應(yīng)用腎毒性藥物等。第二步確定是否存在少尿、血肌酐升高和體液潴留。綜合評(píng)估危險(xiǎn)因素和臨床體征后,確定是否存在RA。兒童患者采用腎絞痛指數(shù)(Renal angina index,RAI)代替RA來(lái)評(píng)估AKI的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[26]。Rossaint和Zarbock[27]在兒童RAI的基礎(chǔ)上總結(jié)出成人RAI來(lái)量化成人RA,通過(guò)計(jì)算AKI發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的分?jǐn)?shù)來(lái)評(píng)估AKI發(fā)生的可能性。Cruz等[28]的研究結(jié)果表明，RA與AKI的發(fā)生呈線性相關(guān),敏感度達(dá)92%,陰性預(yù)測(cè)值為99%。Basu等[29]對(duì)RAI和AKI標(biāo)記物進(jìn)行了研究,結(jié)果顯示單獨(dú)應(yīng)用AKI標(biāo)記物預(yù)測(cè)AKI發(fā)生的AUC明顯低于RAI預(yù)測(cè)模型,RAI模型聯(lián)合其中任何一種標(biāo)記物都可以再提高其預(yù)測(cè)價(jià)值,AUC由0.8可增加至0.84～0.88。綜合來(lái)看,RA、RAI及RAI聯(lián)合AKI標(biāo)記物可以很好的早期預(yù)測(cè)AKI發(fā)生,其預(yù)測(cè)和實(shí)用價(jià)值要優(yōu)于應(yīng)用單一AKI標(biāo)記物,為臨床早期預(yù)測(cè)疾病發(fā)生,早期實(shí)施干預(yù)措施,改善預(yù)后,降低死亡率提供了可能。

七、總結(jié)與展望

目前臨床上仍以血肌酐和尿量的變化來(lái)診斷AKI發(fā)生和分級(jí)。盡管新型生物標(biāo)記物在AKI發(fā)生、發(fā)展、治療及預(yù)后方面都顯示出較好的預(yù)測(cè)價(jià)值，但其應(yīng)用于臨床的較少。未來(lái)研究應(yīng)主要致力于比較不同生物標(biāo)記物預(yù)測(cè)AKI發(fā)生及預(yù)后的價(jià)值，并篩選出最佳標(biāo)記物應(yīng)用于臨床。通過(guò)標(biāo)記物的預(yù)測(cè)價(jià)值早期對(duì)患者實(shí)施有效干預(yù)，改善預(yù)后。

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10.3877/cma.j.issn.2095-9133.2017.03.017

首都衛(wèi)生發(fā)展科研專項(xiàng)(首發(fā)2014-2-2031)；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81372042,30901561)；北京市衛(wèi)生系統(tǒng)高層次衛(wèi)生技術(shù)人才-學(xué)科骨干基金(2014-2-022)；北京市“科技新星計(jì)劃”資助項(xiàng)目(Z141107001814043)

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2017-03-28)

(本文編輯:李建忠)