廖澤慧，王 芳，李貴森△

(1.遵義醫(yī)學(xué)院，貴州 遵義 563000；2.四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院·四川省人民醫(yī)院腎臟內(nèi)科暨腎臟病研究所，四川 成都 610072)

急性腎損傷(acute kidney injury，AKI)是住院患者最常見并發(fā)癥之一，據(jù)研究統(tǒng)計約有35%以上合并AKI，重癥監(jiān)護(hù)病房患者合并AKI死亡率高達(dá)30%～60%[1，2]，并且近十年來沒有明顯改善。一項大型多中心臨床試驗表明，危重癥合并AKI患者28天內(nèi)腎功能恢復(fù)率<25%。AKI患者腎功能不能完全恢復(fù)，增加了其死亡率和隨后發(fā)生慢性腎臟病(chronic kidney disease，CKD)的風(fēng)險[3，4]。因此及早診斷和處理AKI顯得至關(guān)重要。

根據(jù)2012年改善全球腎臟病預(yù)后組織(Kidney Disease：Improving Global Outcomes，KDIGO)指南推薦[5]，AKI的診斷及分期標(biāo)準(zhǔn)仍以血肌酐和尿量為主。但通常AKI發(fā)生72小時后血肌酐水平才明顯升高，且血肌酐水平受非腎臟因素(如體重、肌肉代謝)的影響，僅依據(jù)少尿及血肌酐水平的升高對于AKI早期診斷既不敏感且缺乏特異性。因此尋找更早預(yù)測AKI的生物學(xué)標(biāo)記物尤為重要。目前有越來越多的生物學(xué)標(biāo)志物被證實在AKI早期尿及血液中的水平明顯升高，其中包括中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)性脂質(zhì)運(yùn)載蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL)、胱抑素C(cystatin C)、腎損傷分子-l(kidney injury moleculer-1，KIM-1)、白細(xì)胞介素18(Interleukin-18，IL-18)、肝脂肪酸結(jié)合蛋白(liver-type fatty acid binding protein，L-FABP)、胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白7(insulin-like growth factor binding protein7，IGFBP7)、基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑-2(matrix metalloproteinase inhibitor 2，TIMP-2)及成纖維細(xì)胞生長因子23(fibroblast growth factor 23，F(xiàn)GF23)等。本文對以上早期診斷AKI生物學(xué)標(biāo)記物的研究進(jìn)展作一綜述。

1 NGAL

NGAL是蛋白分子量為25 kD的載脂蛋白家族成員之一，存在于中性粒細(xì)胞過氧化物酶顆粒中，參與細(xì)胞分化、炎癥免疫應(yīng)答、細(xì)胞凋亡等的發(fā)生和發(fā)展。正常情況下，血清中NGAL可以通過腎小球濾過，大部分在近端小管被吸收，在人的肺、腎、胃及結(jié)腸等組織中低表達(dá)。但是在缺血性或腎毒性腎損傷后，NGAL在轉(zhuǎn)錄和蛋白水平上明顯上調(diào)。在心臟術(shù)后、膿毒血癥、以及造影劑引起的AKI，都可檢測到NGAL升高。其中在膿毒癥合并AKI，NGAL預(yù)測性能可能會受到炎癥的影響。尿和血漿NGAL水平在心臟術(shù)后6小時達(dá)到最高[6，8]，一些證據(jù)表明尿NGAL在AKI發(fā)生后5天其濃度持續(xù)升高，血漿NGAL在急性腎小管損傷2小時內(nèi)升高。因此，血漿和尿NGAL表達(dá)升高可以早期預(yù)測 AKI的發(fā)生及發(fā)展。

2 IL-18

IL-18屬于白細(xì)胞介素1(Interleukin-1，IL-1)超家族成員之一，是一種22 kD的促炎細(xì)胞因子，可由巨噬細(xì)胞等產(chǎn)生。AKI發(fā)生后可在尿液中檢測出IL-18。尿IL-18在心臟術(shù)后AKI發(fā)生后6小時達(dá)高峰，其預(yù)測腎功能恢復(fù)曲線下的面積(AUC)為0.76[6]。尿IL-18可能成為心臟術(shù)后早期診斷AKI的特異性指標(biāo)之一。腎臟缺血再灌注損傷使核心蛋白NLRP3被激活，再通過銜接蛋白ASC以及無活性的半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白酶 1(caspase-1)，形成 NLRP3炎癥復(fù)合體，進(jìn)而活化caspase-1，切割 IL-18 和 IL-1β的前體，使其成熟并釋放。Melnikov等人研究發(fā)現(xiàn)caspase-1和IL-18能介導(dǎo)小鼠缺血性急性腎小管壞死。已經(jīng)證明，caspase-1缺陷小鼠在功能和組織學(xué)上對缺血性急性腎損傷有保護(hù)作用，這種保護(hù)作用與IL-18前體的轉(zhuǎn)化減少到腎臟的成熟形式有關(guān)。IL-18結(jié)合蛋白(IL-18 binding protein，IL-18BP)是一種天然的IL-18抑制因子，能抑制IL-18的活性[9，10]。用IL-18BP轉(zhuǎn)基因小鼠，IL-18BP的高表達(dá)可以防止急性缺血性腎損傷的炎癥抑制作用。因此，IL-18水平升高可能早期預(yù)測 AKI的發(fā)生。

3 KIM-1

KIM-1是分子量為38.7 kD 的Ⅰ型跨膜蛋白，其組成包括細(xì)胞外粘蛋白和免疫球蛋白域。正常情況下，KIM-1在腎臟的表達(dá)水平較低，但腎臟出現(xiàn)缺血再灌注損傷后其表達(dá)水平升高。KIM-1參與腎小管上皮細(xì)胞的損傷及修復(fù)、細(xì)胞黏附、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、免疫反應(yīng)等多種病理生理過程，能特異性識別凋亡細(xì)胞表面抗原表位的磷脂酰絲氨酸和氧化脂蛋白，并由腎小管上皮細(xì)胞表達(dá)細(xì)胞凋亡。更重要的是，人近端腎小管上皮細(xì)胞表達(dá)和釋放KIM-1的頂面是通過胞外域脫落過程中的基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)介導(dǎo)的。AKI發(fā)生后由近端小管中的上皮細(xì)胞分泌尿KIM-1。尿KIM-1的出現(xiàn)對缺血性及中毒性腎損傷更具有意義，其在AKI發(fā)生12小時開始表達(dá)，48小時達(dá)最高峰。Parikh等研究發(fā)現(xiàn)KIM-1在成人心臟術(shù)后AKI發(fā)生后2天達(dá)高峰[11]。尿KIM-1對于AKI的危險分層也有一定意義。Arthur等研究32種尿液生物學(xué)標(biāo)記物預(yù)測心臟術(shù)后AKI的發(fā)生中發(fā)現(xiàn)尿KIM-1預(yù)測心臟術(shù)后AKI的AUC為0.65，且尿IL-18和尿KIM-1聯(lián)合預(yù)測心臟術(shù)后重度AKI的發(fā)生最好，其AUC為0.93[12]。在一項納入150例膿毒癥合并AKI患者的前瞻性研究中發(fā)現(xiàn)尿 KIM-1在入住ICU 6小時明顯升高，24小時達(dá)高峰，提示尿KIM-1對膿毒癥引起的AKI的早期臨床診斷是有價值的[13]。上述研究表明KIM-1可作為一種早期診斷AKI的敏感指標(biāo)。

4 L-FABP

L-FABP是分子量為14 kD的一種細(xì)胞內(nèi)游離脂肪酸載體蛋白，它主要存在于近端小管中，介導(dǎo)脂質(zhì)的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)，調(diào)節(jié)脂肪酸氧化，對腎臟起保護(hù)作用。有研究發(fā)現(xiàn)術(shù)后尿L-FABP水平與腎小管周圍毛細(xì)血管血流量和移植腎缺血時間呈正相關(guān)[14]。同時在人類L-FABP轉(zhuǎn)基因小鼠缺血再灌注損傷中，發(fā)現(xiàn)這些轉(zhuǎn)基因小鼠與野生型小鼠相比血尿素氮水平更低，其原因可能是L-FABP抗氧化作用減少組織缺氧[15]。L-FABP基因表達(dá)的上調(diào)通過激活過氧化物酶體增殖物受體(PPAR-α)，PPAR-α受體激動劑已被用于動物模型對順鉑誘導(dǎo)的AKI和腎缺血再灌注損傷，因此在順鉑介導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因小鼠發(fā)生AKI中尿L-FABP水平升高可能與貝特類藥物減少有關(guān)，貝特類藥物可減少近端小管L-FABP表達(dá)。研究表明多種發(fā)病機(jī)制導(dǎo)致的AKI中，尿 L-FABP水平明顯升高且不受血漿水平的影響[16]。心臟術(shù)后發(fā)生AKI的患者尿L-FABP立刻升高，并在6小時內(nèi)達(dá)到峰值[17]。尿L-FABP對于小兒心臟術(shù)后發(fā)生AKI也是有意義的。尿L-FABP水平的升高可作為造影劑腎病的預(yù)測指標(biāo)。尿L-FABP對于ICU患者發(fā)生AKI有更好的鑒別能力，且濃度越高，發(fā)生AKI的風(fēng)險越高[18]。因此，L-FABP可能作為早期預(yù)測 AKI發(fā)生的新型生物學(xué)標(biāo)記物。

5 cystatin C

cystatin C屬于半胱氨酸蛋白酶抑制劑超家族成員之一，其分子量為13359kD，血清cystatin C 能通過腎小球濾過，且不受各種因素影響。血清cystatin C能預(yù)測危重患兒及新生兒非膿毒血癥引起的AKI[19]。對于兒童心臟術(shù)后發(fā)生AKI12小時血清cystatin C也有較高敏感性及特異性，Seitz等研究發(fā)現(xiàn)血清cystatin C在心臟術(shù)后發(fā)生AKI 6小時達(dá)到最高峰[20]。血清cystatin C能預(yù)測成人膿毒血癥引起的AKI[21]。因此，血清cystatin C水平的升高能早期預(yù)測AKI的發(fā)生以及腎功能的恢復(fù)。

6 IGFBP7及TIMP-2

IGFBP7是胰島素生長因子結(jié)合蛋白家族成員中的第7個蛋白，IGFBP7在體內(nèi)很多器官都有表達(dá)，它可以阻滯細(xì)胞周期、抑制信號傳導(dǎo)通路。許多實驗證實它是一種腫瘤抑制基因。TIMP-2是一種非糖基化蛋白質(zhì)，其相對分子質(zhì)量21000kD，TIMP-2對腫瘤細(xì)胞的浸潤和轉(zhuǎn)移有很明顯抑制的作用。

TIMP-2和IGFBP7是兩種細(xì)胞周期停滯(cell cycle arrest)的標(biāo)志蛋白，細(xì)胞周期是指細(xì)胞從一次分裂完成開始到下一次分裂結(jié)束所經(jīng)歷的全過程，分為間期與分裂期兩個階段，間期又分為三期，即DNA合成前期(G1期)、DNA合成期(S期)與DNA合成后期(G2期)。研究發(fā)現(xiàn)TIMP-2和IGFBP在缺血或膿毒癥時由腎小管細(xì)胞進(jìn)入G1細(xì)胞周期停滯期[22]，其參與了G1細(xì)胞周期阻滯早期階段的細(xì)胞損傷。所以在心臟術(shù)后AKI早期TIMP-2和IGFBP7在尿中水平增加，尿TIMP-2和IGFBP7乘積快速下降可以預(yù)測心臟手術(shù)后AKI的恢復(fù)[23，24]。研究報道，尿TIMP-2 和IGFBP7乘積是心臟術(shù)后早期預(yù)測AKI發(fā)生和腎功能恢復(fù)敏感性及特異性較高的生物學(xué)標(biāo)志物，其預(yù)測腎功能恢復(fù)的AUC為0.78，尿TIMP-2和IGFBP7乘積的預(yù)測切點(diǎn)，大于0.3時患者存在AKI高風(fēng)險，大于2時AKI風(fēng)險最高[25]。而在非AKI患者或并發(fā)慢性腎臟病、糖尿病等合并癥時，TIMP-2、IGFBP-7的水平并不升高[26]。因此，尿TIMP-2、IGFBP7以及它們的乘積可能是早期預(yù)測AKI的新型生物學(xué)標(biāo)志物。

7 FGF23

FGF23是成纖維細(xì)胞生長因子家族成員之一，它由骨細(xì)胞與骨成纖維細(xì)胞分泌，其分子量為26 kD。FGF23的主要生理功能是促進(jìn)尿磷的排泄，是體內(nèi)血磷和 1，25-二羥活性維生素D3的調(diào)節(jié)因子。Leaf等在30例AKI患者中發(fā)現(xiàn)，血漿FGF23水平的升高增加了其死亡率及隨后發(fā)生腎臟替代治療的風(fēng)險[27]。同樣對250例接受心臟體外循環(huán)術(shù)后患者的研究發(fā)現(xiàn)，術(shù)后發(fā)生AKI患者第1天血漿FGF23水平明顯升高，且升高程度與AKI的嚴(yán)重程度相關(guān)，但FGF23水平的升高與血清磷酸鹽、鈣、甲狀旁腺激素或維生素D代謝物無明顯相關(guān)性，可能是FGF23對非傳統(tǒng)靶器官如心血管或免疫系統(tǒng)的直接毒性作用[28]。在一項納入350例入住ICU患者的前瞻性對列研究中發(fā)現(xiàn)血漿及尿FGF23水平的升高可能是重癥患者發(fā)生AKI的新型生物學(xué)標(biāo)志物[29]。因此，F(xiàn)GF23可能作為一種新型生物學(xué)標(biāo)記物早期預(yù)測AKI的發(fā)生。

8 其他

目前研究發(fā)現(xiàn)鐵死亡機(jī)制與AKI相關(guān)，鐵死亡是一種新發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞死亡模式，主要由鐵依賴的氧化損傷引起，涉及一系列復(fù)雜的生化、基因表達(dá)和信號傳導(dǎo)。這種細(xì)胞死亡模式與小分子誘導(dǎo)的RAS腫瘤細(xì)胞死亡有關(guān)[30]。最新研究指出，鐵死亡機(jī)制通過抑制胱氨酸的攝取，使細(xì)胞內(nèi)半胱氨酸谷胱甘肽的(GSH)水平降低，從而導(dǎo)致Gpx4的失活[31]，使腎小管上皮細(xì)胞出現(xiàn)高水平的鐵死亡，最終導(dǎo)致AKI的發(fā)生[32]。對于鐵死亡的生物學(xué)標(biāo)記物能否早期預(yù)測AKI的發(fā)生也給我們提供一個新的研究方向。

AKI與CKD并非獨(dú)立的兩種疾病，它們可能是同一個疾病的持續(xù)過程。在AKI發(fā)生后期以上標(biāo)記物依然升高，表明腎臟損傷在繼續(xù)，并向慢性腎臟疾病轉(zhuǎn)化。從急性到慢性腎損傷過程中，這些新型AKI的標(biāo)志物都扮演著重要角色，早期檢測這些標(biāo)記物可能給AKI的早期診斷和治療帶來新希望。

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