奚希相+李文放

[摘要] 随着医疗技术的发展，脓毒症作为一种危重病，其发病机制及发病特征逐渐被人们认识。在积极抗炎治疗的同时，预防各种并发症的发生对降低脓毒症患者病死率及改善预后意义重大。其中急性肾损伤（AKI）是脓毒症常见的严重并发症。如不能够早期诊断，及时采取保护措施，肾功能将可能急剧恶化，使肾替代治疗使用率明显上升，进而显著增加住院时间、医疗费用以及病死率。近年来动物实验及临床研究发现，有多种生物标志物在AKI早期诊断方面较血肌酐、尿量变化等传统指标存在优势，表现出更高的敏感性和特异性。本研究通过对肾小球、肾小管损伤以及其他与脓毒症AKI诊断相关的生物标志物进行综述，为脓毒症AKI的早期预警提供方向。

[关键词] 脓毒症；急性肾损伤；生物标志物；早期预警

[中图分类号] R631 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2017）01（a）-0044-04

[Abstract] With the development of medical technology， sepsis as a kind of critical illness， which pathogenesis and characteristics are gradually recognized. At the same time of active anti inflammation treatment， prevention of various complications is significant to reduce mortality and improve the prognosis of patients with sepsis. Acute kidney injury （AKI） is a common and severe complication of sepsis. If it could not be diagnosed as early as possible and take protective measures in time， renal function will be dramatically worse， the use of renal replacement therapy will be significantly increased， and the length of hospital stay， medical expenses and mortality will be significantly increased. In recent years， animal experiment and clinical study find that a variety of biomarkers have advantages than traditional indicators such as serum creatinine， urine volume changes in the early diagnosis of AKI， showing higher sensitivity and specificity. In this study， we review the biological markers related to the diagnosis of AKI in patients with glomerular and tubular injury， as well as other biomarkers， to provide direction for early warning of sepsis AKI.

[Key words] Sepsis； Acute kidney injury； Biomarker； Early warning

脓毒症（Sepsis）是急诊科重症监护室常见的危重病，病死率一直偏高，当并发急性肾损伤（acute kidney injury，AKI）后，预后更差，病死率明显高于脓毒症非AKI患者。早期判断脓毒症AKI的发生，尽早采取有效的、针对性的措施，有利于改善脓毒症患者预后，降低病死率[1]。传统的肌酐、尿量监测由于其滞后性，无法足够敏感地对脓毒症AKI的发生进行早期预警。随着对脓毒症所致AKI病理生理机制及蛋白组学的深入研究，一些潜在的生物学标志物不断被发现。这些生物标志物在血液及尿液中表达和积累，升高时间早于血肌酐和尿量的变化，理论上可用于AKI早期诊断，预警脓毒症AKI的发生。

1 脓毒症AKI发病机制及诊断现状

脓毒症所致AKI的机制尚不完全清楚，但相关实验表明[2-3]，脓毒症AKI的发病特点在于肾小球滤过下降后，肾小管不断损伤、直至永久性肾损伤的连续过程，在此过程中肾脏低灌注起到了始动作用，同时氧化應激、炎性反应、肾脏微循环的改变也起到了重要的作用。有越来越多的证据表明[4]，脓毒症所致AKI主要是缺血所致，进而导致肾脏炎性反应和功能障碍，临床特点往往是少尿，随着病情加重，血肌酐逐渐升高。2002年急性透析质量倡议（ADQI）提出了RIFLE分级诊断标准，2005年AKI网络工作组（AKIN）又在RIFLE基础上修改制订了新的标准。2012年KDIGO发布了AKI临床实践指南，兼顾了RIFLE和AKIN标准，在AKI的诊治方面更加全面。梅长林等[5]认为不断出现新的AKI定义和分期，其核心并没有本质上的进步，诊断仍然依赖血肌酐和尿量这两个不太可靠的功能指标。由于肾脏强大的代偿能力，血肌酐常常要等到肾损伤已达到50%以上才会开始升高，而尿量的变化也可以受到尿路梗阻、脱水以及利尿剂应用等多种临床因素的影响[6]。要想更好地对AKI进行定义和分期、实现早期诊断，就要研究出更好的肾脏结构损伤标志物。

2 膿毒症AKI早期预警指标

肾小球、肾小管的损伤和修复的过程伴随着脓毒症AKI的发生、发展，在此过程中常有其他炎症因子、免疫因子等参与其中，现将这些在脓毒症AKI早期即有表达的生物标志物归纳如下：

2.1脓毒症AKI肾小球损伤的生物标志物

2.1.1 胱抑素C（CysC） CysC属于半胱氨酸蛋白酶抑制剂家族。它可由所有的有核细胞合成并以恒定的速率释放到血浆中，可自由通过肾小球的过滤，由于其分子量低（13 kD），体积小，正电荷，完全重吸收和降解而不被肾小管分泌，而且不受肌肉质量、年龄、性别、饮食、感染、炎症和肿瘤等因素影响，被公认为肾小球滤过率的理想指标。一些研究已经证实[7]，在诊断AKI方面，血CysC可比血肌酐提前1～2 d检出，其敏感性（分别为82.8%及68.2%）也显著高于血肌酐。一个单中心前瞻性研究表明[8]，与非AKI组比较，AKI患儿血CysC水平早期即显著升高。在对入住ICU的50例脓毒性体克患者前瞻性研究中同样发现[9]，脓毒症AKI患者的血CysC水平在经典的肾损伤标志物之前升高。由此可见，血CysC能反映肾功能的早期改变，具有较高的敏感性和特异性，可作为早期诊断AKI良好的生物标志物，在脓毒症AKI方面仍需进一步研究。

2.1.2 基质金属蛋白酶9（MMP-9） MMP-9是糖蛋白，可表达于肾血管内皮细胞、肾小囊脏层足细胞、肾小管上皮细胞、间质细胞以及中性粒细胞、单核细胞等多种细胞，在炎症、伤口愈合、血管形成、组织再生等病理生理过程中表达量升高。脓毒症导致的AKI的首要发病机制是肾小球滤过减少，而MMP-9则被公认为肾小球损伤标志物。Han等[10]研究发现脓毒症患者与对照组相比，MMP-9水平有明显升高，在6 h和12 h达到峰值，提示MMP-9可能在AKI早期阶段发挥作用。但由于其较为敏感，容易受到尿路感染等因素影响，从而限制了它的应用。

2.2 脓毒症AKI肾小管损伤的生物标志物

2.2.1 中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白（NGAL） NGAL是一种小分子分泌性蛋白，广泛分布于包括气管、肺、胃、肝、结肠、肾在内的免疫细胞和各种组织和器官，正常情况下很少表达，病理状态下肾小管上皮细胞NGAL的表达明显增加，在肾脏损伤3 h后的尿液中即可检测出，不容易受肾外因素、机体、药物等影响。比传统指标更能迅速、准确反映肾功能状态，被誉为“肾脏的肌钙蛋白”。近些年NGAL在AKI早期诊断方面的研究多集中在NGAL对药物（造影剂、顺铂等）或手术（心脏手术、肾移植术等）造成AKI的早期诊断。有研究表明[11]，NGAL参与炎性反应，可通过阻断细菌获取铁离子的途径以干扰细菌的能量代谢，抑制细菌生长，由此认为其诊断特异性欠佳，并认为NGAL可能不适用于脓毒症合并AKI患者的早期诊断。然而，随着对NGAL研究的逐步深入，也有一些学者提出不同的观点。他们认为尿NGAL与血NGAL联合监测能够明显提升脓毒症合并AKI患者的早期诊断[12]。Fan等[13]研究发现尿NGAL的峰值可以反映脓毒症AKI的严重程度，且其达峰时间早于血肌酐、尿素氮，临床上部分脓毒症患者在未满足AKI诊断标准时，尿NGAL已经升高，提示可能存在肾小管损伤。此外在AKI的各种标志物中，只有NGAL和CysC可以由全自动生化分析仪进行可靠的检测，比较适合临床大规模应用于AKI的早期诊断。

2.2.2 肾损伤分子1（KIM-1） KIM-1是一种100 kD的Ⅰ型跨膜糖蛋白，正常肾组织表达可低至检测不到，但在肾近曲小管上皮细胞发生缺血性或毒性损伤早期即可明显表达。Kim-1作为近端小管损伤的标志物，在急性肾小管坏死（ATN）的肾活检标本中其表达显著升高，同时尿Kim-1在缺血性AKI升高得比其他原因引起的AKI（如造影剂诱导的肾病）或者慢性肾功能不全（CKD）更明显[14]。孟广蕊等[15]在176例脓毒症患者的研究表明，AKI组KIM-1阳性较非AKI组高约2倍，并认为KIM-1是较血肌酐更敏感的生物学标志物。柴成国等[16]研究发现感染患者在AKI发生16 h后，KIM-1水平即明显高于非感染患者。Vaidya等[17]国外学者在大鼠肾毒性模型试验中发现，在各种肾损害导致肾小管病理损伤的预测方面，KIM-1均优于血肌酐及血尿素氮；由于尿KIM-1在室温下也能稳定存在，即使尿冻融4次依然稳定，不受尿的理化性质影响，因此，它可以作为一个敏感、无创，对诊断肾损伤定量检测的生物标志物[18]。尽管KIM-1在AKI方面预测优势明显，但其表达程度根据AKI的病因表现各异，而且易受到肾毒性药物及炎症等因素影响，因此，结合其他敏感指标如NGAL，可提高其诊断的特异性。

2.2.3 肝型脂肪酸结合蛋白（L-FABP） L-FABP属于脂肪酸结合蛋白超家族（FABPs）；在哺乳动物的肝脏中高度表达，但在胰腺、肾脏和小肠低表达。肾组织中L-FABP主要在近曲小管表达，在正常生理情况下，尿中L-FABP含量极低，几乎不能被检测到。Meta分析[19]在多个AKI的动物模型及临床研究中均发现L-FABP在早期即可明显升高，并且早于传统指标（如血肌酐、血尿素氮等）的变化。许建宁等[20]发现尿L-FABP水平在诊断AKI前48 h即出现显著升高，随着疾病的进展进行性升高，并根据ROC曲线分析发现，诊断前24 h，L-FABP水平在诊断脓毒症AKI时具有较高的敏感性及特异性。由此可见，对于脓毒症AKI来说，L-FABP也有希望成为早期预警指标之一，但还需要进一步研究证实。

2.2.4 白细胞介素-18（IL-18） IL-18属于IL-1超家族的一种促炎因子。它首先以未激活的形式由巨噬细胞和近端肾小管上皮细胞合成。肾小管上皮细胞是IL-18的重要来源。参与多种肾脏病理过程，包括缺血再灌注、感染、自身免疫性疾病及恶性肿瘤。有研究发现IL-18水平在诊断脓毒症后10 h达到峰值水平[21]。预测发生AKI的灵敏度为82.7%，特异度为75.0%，较血肌酐在早期诊断方面具有优势。而作为一种前炎症细胞因子，IL-18在脓毒症病程中也起着重要的作用，不仅是危重患者发展AKI的早期预测的敏感指标，也可以有效地预测病死率[22]。IL-18可通过ELISA方法检测，检测快速、可靠、价格便宜，具有很好的前景。然而，IL-18的水平易受到内毒素、炎症及免疫等因素等干扰，在关节炎、肝炎等炎症性疾病中存在增量调节及促炎作用，因此对脓毒症AKI早期诊断的敏感性和特异性方面仍可能存在一定影响，需要进一步研究。

2.3 膿毒症AKI相关其他生物标志物

2.3.1 可溶性髓系细胞触发受体-1（sTREM-1） sTREM-1是免疫球蛋白超家族的一个受体成员，主要表达于血液中性粒细胞、单核细胞表面。感染发生时，激活sTREM-1表达，并释放入体液，而在非感染性炎性反应中表达则无明显变化，提示sTREM-1是区分感染性和非感染性疾病的指标。有研究[23]发现尿sTREM-1水平在脓毒症AKI确诊后8 h即显著上升，此后持续维持在高浓度水平，而血肌酐在24 h时才较基线值有明显增高，其诊断时间远早于血肌酐。同时该研究检测了血sTREM-1水平发现AKI和非AKI组无显著性差异，提示尿sTREM-1是脓毒症AKI发生的危险因素。然而，sTREM-1介入AKI的机制尚不能完全清楚。除了全身炎性反应，在肾脏局部的炎性反应也有助于增加尿sTREM-1分泌。为了进一步探讨sTREM-1在这一过程中的作用，Su等[24]进行了大规模多中心队列研究，旨在揭示sTREM-1在脓毒症AKI中的诊断价值。该研究目前正在进行中，如果成功，尿sTREM-1将是脓毒症相关AKI良好的标志物，可能有助于临床无创性诊断和监测。

2.3.2 神经生长因子-1（Netrin-1） Netrin-1是一种层粘连蛋白相关的分泌分子，最初被发现广泛表达于神经系统，后来发现在各种组织和器官（肺、胰腺、乳腺、肾脏和血管）也有表达，调节他们的生长、分化和迁移。正常肾小管上皮细胞，小鼠没有或低表达，在受损的肾脏中高度表达。Tu等[25]研究发现，尿Netrin-1在脓毒症AKI患者入住ICU后1 h明显升高，3～6 h达到高峰，48 h后仍可维持高水平状态，而血肌酐在24 h才开始升高。但相关的研究不多，还需更多研究来确定Netrin-1在脓毒症AKI早期诊断方面的价值。

3 小结

以上可以作为脓毒症AKI预警指标的生物标志物均在早期诊断方面较血肌酐等传统指标存在优势，各个生物标志物有其自身的优缺点，在不同的病理生理状态下表达情况各有不同，相关研究仍有待进一步开展。同时也需要发现其他更加适用于脓毒症AKI的早期预警指标。通过对它们的研究，脓毒症AKI将会在这些生物标志物的早期预警下，得以早期干预，及时采取肾脏保护措施，从而降低病死率，改善预后。

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（收稿日期：2016-10-16 本文编辑：张瑜杰）