曾凡智 综述，肖创清 审校

(1.湖南师范大学第二附属医院检验科，长沙 410003；2.中国人民解放军第一六三医院检验科，长沙 410003)



·综述·

急性肾衰竭早期诊断标志物的研究进展

曾凡智1综述，肖创清2△审校

(1.湖南师范大学第二附属医院检验科，长沙 410003；2.中国人民解放军第一六三医院检验科，长沙 410003)

急性肾衰竭；急性肾损伤；标志物；早期诊断

急性肾衰竭(ARF)是指肾脏功能突然丧失，引起含氮废物的潴留，电解质和细胞外液容量失去平衡的一组综合征，根据其病因可以分为肾前性、肾实质性和肾后梗阻性。有研究报道，普通住院患者中ARF发病率约为5%，内科疾病引起的急性肾损伤(AKI)病死率高达23%，急诊重症病房AKI的发病率达30%[1]，而由多脏器功能不全所致者病死率则高达60%[2]。目前，各国学者通过动物实验研发新的治疗药物，并获得明显疗效，如利尿钠肽(ANP)、多巴胺激动剂和腺苷激动剂等[3]，但其药效适用于早期临床。因此，寻找早期诊断标志物成为帮助防治ARF的关键。

1　ARF的定义以及诊断标准

2004年，由急重症学和肾脏病学医师组成的急性透析质量倡议(ADQI)中提议以AKI取代ARF，并采用RIFLE诊断标准定义AKI以及进行严重程度的分级[4]。2012年3月国际改善全球肾脏病预后组织发表的AKI指南，定义的AKI诊断标准：48 h内血清肌酐(SCr)增高≥26.5 μmol/L；或SCr增高至≥基础值的1.5倍，且明确或经推断其发生在7 d之内；或持续6 h尿量<0.5 mL/(kg·h)[5]。

2　传统标志物

2.1SCr与尿量根据KDIGO2012年给出的最新诊断指南可以看出，目前应用于临床诊断AKI的最广泛的指标主要是SCr和尿量。其中肌酐(Cr)是蛋白质代谢产物，几乎被肾脏完全清除。但是其敏感性、特异性较低[6]，主要表现在：肾功能损失达50%以上时才会有变化，需要一定时间待机体达到某种稳态，才能为肾损伤提供线索；另外传统指标还容易受其他因素，比如年龄、种族、血容量、药物、肌肉代谢情况和营养状态等的影响。而尿量则易受感染、血容量变化及心功能状态等可逆性因素和尿路梗阻影响，不适合单独诊断。多方面的局限性使其并不适合作为诊断AKI的早期指标，不能在疾病早期为临床提供线索，从而延误临床治疗。

2.2低分子蛋白

2.2.1视黄醇结合蛋白(RBP)RBP是一种相对分子质量约为21×103的由肝脏粗面内质网合成并分泌的亲脂载体蛋白质。该蛋白分子量小，半衰期短，因此在肝脏、肾脏疾病的早期诊断与疗效观察中均具有重要的临床意义。正常情况下，RBP在尿中稳定性强，不易被分解，不受pH和血压的干扰。RBP的排泄甚微，为<0.7 mg/L，当近曲小管功能受损时，其重吸收功能下降，尿RBP浓度可升高，因此也是被公认的AKI早期生物标志物之一。近年来研究表明，血清RBP是反映肝脏、肾脏疾病发展、转归的敏感指标，而且其改变程度能够反映肝功能、近端肾小管功能的损害程度。尿液中RBP增高对肾脏疾病，尤其是肾小管损伤性疾病具有早期诊断意义[7]。

2.2.2β2-微球蛋白(β2-MG)β2-MG是一种几乎存在于所有体细胞膜上蛋白质。由于其分子量较小的特点，故可自由通过肾小球，大约99%的β2-MG被近端肾小管上皮细胞重吸收并分解破坏，尿液中浓度很低，故尿β2-MG浓度增高大多是由于近曲小管损伤引起的肾小管重吸收障碍所致。一般来说，尿液β2-MG正常而血液β2-MG升高，主要是因为肾小球滤过功能的下降，常见于肾炎或肾衰竭等。Roos等[8]研究表明，β2-MG浓度的变化与内生肌酐清除率(Ccr)有关，是评价肾小球滤过滤(GFR)的成熟指标。Odden等[9]研究发现未成熟胎儿的肾小球滤过功能比足月儿差，而肾脏是β2-MG排出体外的唯一器官，可以得出β2-MG值和胎龄存在着相关性。

2.2.3N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶(NAG)NAG是一种广泛分布于机体各组织细胞内的溶酶体水解酶，由于其相对分子质量高达140×103，故在机体正常状态下不能从肾小球滤过。主要存在于肾脏组织肾小管上皮细胞溶酶体内。当肾小球功能正常时,尿中NAG主要来源于肾小管上皮细胞释放、脱落和破坏，主要反映肾小管实质细胞损伤情况[10]，这一系列过程均早于其他尿酶。因此尿NAG对肾小管损害的早期诊断有较大价值，也是肾小管早期损伤的标志酶。

2.2.4半胱氨酸蛋白抑制蛋白C(Cys C)Cys C是一种由有核细胞产生的低分子量蛋白质。由于其分子结构特征且呈碱性，因此血液中Cys C可自由从肾小球滤过，并且完全由肾小管细胞重吸收并在细胞内降解。肾脏是机体清除Cys C的唯一器官，而且受年龄、性别、肌肉容积、饮食等因素影响小。与SCr相比，血清Cys C对早期AKI更敏感。因此Cys C可作为肾小球过滤情况的良好内源性标志物。有研究发现，血清Cys C在肾小球基底膜发生轻微改变时即可发生变化[10]。现阶段，学术界普遍认为较SCr而言，Cys C不仅在体现GFR时更为敏感，还能较早地判断肾功能的恢复情况[8-9,11]。

3　细胞因子

3.1白细胞介素-18(IL-18)IL-18是一种由单核细胞、神经胶质细胞等单核-巨噬样细胞分泌的能促进内源性炎性反应过程的细胞因子，可诱导如肿瘤坏死因子-α(TNFα)、干扰素-γ(IFN-γ)等多种免疫炎性因子的产生，增强自然杀伤(NK)细胞的细胞毒作用，刺激辅助性T淋巴细胞1(Th1)异常增殖。近年有研究发现IL-18是一个可以预测AKI发生、发展的重要指标[12]。Tucci等[13]通过动物研究发现，原代培养的肾小管上皮细胞(TECs)能通过IL-18的表达增加血管细胞黏附分子和上调细胞间黏附分子Ⅰ的表达，促进TECs的凋亡，从而介导急性肾小管坏死(ATN)。 Washburn等[14]通过前瞻性队列研究发现，尿IL-18浓度检测不仅有利于重症监护病房(ICU)中AKI患者的早期有效诊断，并且可以有效预测其病死率。马洪波等[15]通过临床病例对照研究发现，合并AKI的烧伤患者与非AKI患者相比较，其尿液IL-18浓度的升高早于SCr，并且两者之间的变化具有一定的相关性。该结果提示尿IL-18可作为重度烧伤合并AKI的早期诊断指标。

3.2角质化细胞衍生趋化因子(KC)及角质化细胞衍生趋化因子同构体(Gro-α)Gro-α是一种与炎症相关的趋化因子，在中性粒细胞、上皮细胞、内皮细胞、血小板与淋巴细胞等大多数细胞中均有分泌[16]。Molls等[17]通过测定18种细胞因子在IRI小鼠缺血后3、24、72 h浓度变化，发现KC是最早出现升高并持续升高的细胞因子。结果显示，缺血3 h后模型组KC的表达量与对照组相比，升高超过9倍以上，而传统指标SCr则在缺血后24 h才出现升高。而在接受肾移植患者身上的前瞻性研究则表明，Gro-α浓度的升高程度与移植肾功能的恢复情况有关，与移植所导致的肾小管损伤程度呈正相关，说明其可能参与了肾缺血损伤的病理生理过程。因此,Gro-2可作为急性肾缺血的早期生物标志物。

4　其他新发现的生物标志物

4.1中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白(NGAL)NGAL是Kjeldsen等[18]在1993年研究中性粒细胞时发现的一种特殊颗粒组分，其本质是一种能与中性粒细胞明胶酶结合的分泌蛋白，与明胶酶B即基质金属蛋白酶9(MMP-9)密切相关。一般情况下，在肾脏、小肠、肺等组织中的表达均是微弱的,在肾脏中表达于肾小管细胞,在肾脏发育以及肾损伤后肾小管的再生中起重要作用[19]。Devarajan[20]通过研究肾毒性引起的肾损伤模型发现，肾损伤发生3 h后的尿液标本中可检测到NGAL，明显早于SCr的变化。姜琦等[21]研究发现，NGAL的浓度变化与AKI的严重程度存在线性关系，可以作为早期AKI的诊断标记物。美国学者Wagener等[22]发现，接受心脏分流术后发生ARF的患者术后2 h尿液中NGAL浓度即出现明显升高，而SCr的升高则发生远远晚于NGAL。上述研究均提示，NGAL比SCr更敏感、更早期地反映AKI。

4.2肾损伤分子(KIM-1)KIM-1是由科研学者在1998年采用表象差异分析法在缺血-再灌注的大鼠肾损伤模型中识别发现的一种新的Ⅰ型跨膜糖蛋白[22]。正常情况下，该蛋白少量表达于肾脏，但在缺氧时肾近曲小管的上皮组织中则大量出现，并可经尿液检查发现，是检查肾脏缺氧、缺血损伤的有效指标[23]。有学者以肾移植后6年为监测时间，发现尿KIM-1排泄与移植肾功能丧失的发生率存在正相关关系[24]，说明尿KIM-1可用于评估肾移植后肾功能丧失情况。余春俊等[25]研究发现，尿KIM-1在心脏术后(6～12 h)检测更利于AKI的诊断。这些研究结果均说明了KIM-1-1可作为评价AKI严重程度及预后的诊断标志物。

4.3钠氢交换蛋白3(NHE-3)NHE-3是肾小管中含量最丰富的一种离子交换体，在氯化钠的重吸收中起重要作用，在ARF患者中，肾小管的损害会导致钠离子通过胞吐作用进入尿液从而降低钠的吸收。有研究通过对54例ICU患者进行前瞻性研究发现，在肾小管发生损伤时，NHE-3的升高水平与SCr一致，ATN患者明显高于肾前性氮质血症患者，而肾实质性ARF患者则无明显升高[26]。与其他两种肾损伤标志物钠排泄分数(FeNa)和RBP相比，NHE-3能更好地区分出肾损伤的性质。因此，NHE-3可作为区分肾损伤性质的诊断指标。但由于目前尚不清楚各种病因所导致的AKI尿中NHE-3的阈值，仍需要进一步的研究来验证该结论。

4.4高半胱氨酸蛋白(Cyr61)Cyr61是一种富含半胱氨酸的低分子量分泌蛋白，具有促进细胞黏附、趋化、增殖、细胞外基质重构和新血管生成等作用，参与多种因素诱发的起始基因反应[27]。近年来有研究通过建立动物肾脏缺血模型发现，Cyr61表达出现明显上调，在肾缺血3～6 h后在尿液标本中可检出Cyr61，直至缺血6～9 h后达到其表达达到高峰，其后24 h内仍可被持续检测到[28]。但当机体血容量过低时，则不易在尿中被测出。

4.5心钠肽(ANP)及其他生物标志物ANP的主要作用是使血管平滑肌舒张和促进肾脏排钠、排水。Mazul-Sunko等[29]通过研究ANP裂解后的产物前心钠肽(1-98)发现，前心钠肽(1-98)比Cys C更适合预测AKI的发生。有研究发现，顺铂诱导的动物发生肾损伤后1 d，在肾脏组织及尿液中均能检测出丙二醛的表达，而对照组的SCr则在肾损伤发生5 d后才发生明显的变化[30]。人精脒/精胺N-乙酰基转移酶(SSAT)在早期急性缺血性肾损伤发生时可出现大量表达，且能作为区分肾实质和肾小管损伤的标志物[31]。胎球蛋白A也被证实预测早期缺血性AKI的发生[32]。

5　小　　结

随着新的生物标志物的发现及研究，使ARF的诊断不再局限于SCr和尿量的变化，为ARF的早期诊断和治疗都带来了新的希望。这些新的标志物有的能够局部诊断肾损伤的具体部位，有的能够及早地提示临床肾脏已发生轻微病变，从而降低因ARF导致病死率上升。但是这些新标志物在临床上的应用依旧存在许多缺陷，故对现已发现的标志物进行进一步的研究或者积极发掘新的特异性和敏感性更高的标志物仍旧是防治ARF的重要任务。在未来临床的应用中，也可以通过联合检测来弥补各项标志物自身的缺陷，从而帮助临床评价患者病情的发展和预后。

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