敖強(qiáng)國(guó)

(中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院第二醫(yī)學(xué)中心腎臟病科 國(guó)家老年疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，北京 100853)

腎臟作為人體重要臟器之一，發(fā)揮著濾過(guò)清除、平衡內(nèi)環(huán)境以及內(nèi)分泌等一系列生理功能。腎臟損傷的病因多樣、機(jī)制復(fù)雜。根據(jù)病程的長(zhǎng)短，腎臟損傷分為急性腎損傷(AKI)、急性腎臟病(AKD)和慢性腎臟病(CKD)。既往研究報(bào)道，住院患者AKI的發(fā)病率為3%～18.3%不等[1]。我國(guó)住院患者AKI的發(fā)病率在6.9%～11.6%之間[2-3]。由于漏檢患者和亞臨床患者的存在，AKI發(fā)病率往往被低估[4]。AKI發(fā)生后7 d后仍持續(xù)存在的腎臟損傷稱為AKD。CKD指持續(xù)超過(guò)90 d的腎臟結(jié)構(gòu)或功能異常。全球CKD患病率在10.6%～13.4%之間[5]，我國(guó)成人CKD患病率為10.8%[6]。近年來(lái)，隨著人口老齡化和代謝性疾病患病率的增加，導(dǎo)致我國(guó)CKD患病率正逐年增加。因此，積極探索腎臟損傷內(nèi)源性標(biāo)志物，早期識(shí)別和干預(yù)腎臟損傷，防止進(jìn)展至CKD意義重大。

理想的內(nèi)源性標(biāo)志物應(yīng)以恒定速率在血漿中出現(xiàn)，僅通過(guò)腎小球自由過(guò)濾清除，不被腎小管重吸收和分泌。目前臨床主要使用血清肌酐(Scr)及腎小球?yàn)V過(guò)率(GFR)進(jìn)行腎臟損傷的診斷和評(píng)估。GFR通常采用Scr和胱抑素C(CysC)估算的GFR(eGFR)代替。由于Scr和eGFR主要反映腎臟濾過(guò)功能，同時(shí)Scr的測(cè)量容易受到非腎臟濾過(guò)因素的影響，長(zhǎng)期以來(lái)研究人員一直都在尋求更為理想的內(nèi)源性標(biāo)志物，包括腎小球?yàn)V過(guò)功能標(biāo)志物、腎小管相關(guān)標(biāo)志物以及組學(xué)標(biāo)志物等。本文將對(duì)這些內(nèi)源性生物學(xué)標(biāo)志物予以綜述。

1 腎小球?yàn)V過(guò)功能標(biāo)志物

腎臟最主要生理功能是通過(guò)腎小球?yàn)V過(guò)清除由體外攝入或體內(nèi)產(chǎn)生的代謝廢物，用GFR表示。常見(jiàn)的測(cè)定GFR的標(biāo)志物分為外源性標(biāo)志物和內(nèi)源性標(biāo)志物兩類。外源性標(biāo)志物包括多糖菊粉、放射性核素標(biāo)志物(如51Cr-EDTA、99mTc-DTPA和125I或131I標(biāo)記的泛影葡胺)、非放射性標(biāo)記的造影劑(如碘海醇)等。內(nèi)源性標(biāo)志物包括Scr、尿素、β2-微球蛋白和CysC等等。雖然外源性標(biāo)志物對(duì)于GFR的評(píng)估更為精確，但由于操作復(fù)雜、價(jià)格昂貴等因素未能在臨床廣泛應(yīng)用[7]。內(nèi)源性標(biāo)志物仍然是腎臟損傷生物學(xué)標(biāo)志物研究的熱點(diǎn)。

1.1 血清肌酐 Scr(113 Da)是肌肉組織中儲(chǔ)能物質(zhì)肌酸的代謝終產(chǎn)物。肌酸磷酸化形成磷酸肌酸后自行分解為肌酐。機(jī)體每日肌酐生成量相對(duì)恒定，每20克肌肉每日代謝產(chǎn)生約1 mg肌酐。肌酐在血液循環(huán)中不與蛋白結(jié)合，經(jīng)腎小球自由濾過(guò)，不被腎小管重吸收[8]。但是Scr值受到外源性肌酐、肌肉容積、腎小管對(duì)肌酐的排泌、肌酐的腎外排泄以及測(cè)定方法等的影響。年齡和性別導(dǎo)致肌酐生成的差異，很大程度上由肌肉容積的多少造成。CKD3期以上患者長(zhǎng)期低蛋白飲食也會(huì)造成肌肉容積和肌酐生成減少,嚴(yán)重腎臟損害時(shí)肌酐的腎外排泄會(huì)顯著增加[9]。因此，早期和晚期的腎臟清除功能下降都不能直接應(yīng)用Scr來(lái)判斷。應(yīng)用肌酐清除率來(lái)評(píng)價(jià)GFR，可以避免肌肉容積及肌酐腎外排泌的影響。但腎小管對(duì)肌酐的排泌、留取尿液標(biāo)本量的不準(zhǔn)確和血、尿肌酐測(cè)量的誤差，均會(huì)影響肌酐清除率測(cè)量的準(zhǔn)確性。應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)公式通過(guò)Scr計(jì)算的肌酐清除率或eGFR，不會(huì)受到留取尿液等因素的影響，在評(píng)價(jià)GFR方面會(huì)更為準(zhǔn)確。這些公式包括CG公式、MDRD公式和CKD-EPI公式等等。CKD-EPI公式可以納入CysC濃度單獨(dú)或聯(lián)合SCr一起計(jì)算(CKD-EPICysC和CKD-EPIcre-CysC公式)，能顯著改善系統(tǒng)誤差，并更準(zhǔn)確地識(shí)別3a期CKD患者[10]。

1.2 尿素 尿素(60 Da)是人體蛋白質(zhì)代謝的終產(chǎn)物，主要在肝臟生成，其中30%～50%通過(guò)腎臟濾過(guò)，其余經(jīng)胃腸道排泄[11]。在GFR下降到正常的1/2以上時(shí)血清尿素濃度出現(xiàn)升高。此外，尿素濃度受很多腎外因素的影響，例如高蛋白飲食、上消化道出血、感染、脫水和高分解代謝狀態(tài)均可導(dǎo)致血中尿素濃度的升高。血液中某些物質(zhì)也可導(dǎo)致尿素測(cè)定水平偽升高，如高尿酸、四環(huán)素、磺胺類藥物、水合氯醛、右旋糖酐和氨基水楊酸等。因此，尿素作為腎損傷評(píng)價(jià)物質(zhì)，其準(zhǔn)確性和敏感性均欠佳。同時(shí)，因腎小管會(huì)對(duì)尿素重吸收，尿素清除率往往會(huì)低估GFR。

1.3 胱抑素C CysC(13 kDa)是一種低分子量堿性非糖化蛋白，由體內(nèi)有核細(xì)胞產(chǎn)生，無(wú)組織學(xué)特異性，在機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生恒定，不受年齡、性別、飲食和肌肉容積等因素的影響。腎臟是清除循環(huán)中CysC的唯一臟器。CysC在腎小球自由濾過(guò)后在近曲小管被重吸收和降解，不經(jīng)腎小管排泌。因此，血清CysC濃度主要由GFR決定。CysC能更敏感地反映GFR的下降，比Scr更為敏感，在GFR輕度降低的患者中，CysC在Scr變化之前已顯示出明顯變化[12]，因此在腎臟損傷早期的診斷價(jià)值更高。整合了CysC的CKD-EPIcre-CysC方程比CKD-EPIcre和CKD-EPICysC方程在GFR評(píng)估上也更為精確[13]。然而，隨著CysC相關(guān)研究地深入，研究發(fā)現(xiàn)CysC濃度可在許多臨床病癥中改變，包括甲狀腺疾病、惡性腫瘤、炎癥、吸煙和使用皮質(zhì)醇激素治療[14]。

1.4 β2-微球蛋白 β2-微球蛋白(11 800 Da)是由淋巴細(xì)胞、血小板、多形核白細(xì)胞產(chǎn)生的一種小分子球蛋白。它是細(xì)胞表面人白細(xì)胞抗原的β鏈部分。除血液外，β2-微球蛋白也存在于滑膜液、腦脊液、精液和唾液等體液中。健康人β2-微球蛋白的合成及釋放量相當(dāng)恒定，經(jīng)腎小球自由濾過(guò)后，在近端腎小管幾乎完全重吸收，在小管細(xì)胞內(nèi)降解成較小的肽和氨基酸后進(jìn)入管周循環(huán)。僅有極微量β2-微球蛋白經(jīng)尿液排泄。因此，β2-微球蛋白可作為GFR受損的潛在血清標(biāo)志物，而尿液中β2-微球蛋白排泄的增加可作為腎小管損傷的指標(biāo)。既往研究認(rèn)為，CKD患者β2-微球蛋白增加繼發(fā)于GFR降低導(dǎo)致的清除受損。Argyropoulos等[15]研究推測(cè)，尿毒素影響了β2-微球蛋白與主要組織相容性復(fù)合體和非主要組織相容性復(fù)合體分子結(jié)合，從而導(dǎo)致生成增加。此外，由于β2-微球蛋白的內(nèi)源性產(chǎn)生還受淋巴組織增生性疾病和炎癥的影響。因此，它對(duì)腎小球?yàn)V過(guò)功能損傷的評(píng)估價(jià)值仍需進(jìn)一步研究。

1.5 β微量蛋白 β微量蛋白(23～29 kDa)是一種低分子量蛋白，又稱為前列腺素D2合成酶，催化前列腺素H2(PGH2)向前列腺素D2(PGD2)的轉(zhuǎn)化。既往僅用作檢測(cè)腦脊液泄漏的標(biāo)志物。通過(guò)比濁法、酶聯(lián)免疫吸附或免疫熒光法等方法，可以在血清或尿液中測(cè)量到β微量蛋白。與β2-微球蛋白和CysC類似，β微量蛋白基本被腎小球完全濾過(guò)，并隨著GFR下降，血清β微量蛋白濃度逐漸升高。根據(jù)腎移植患者數(shù)據(jù)，研究人員開(kāi)發(fā)了基于β微量蛋白的GFR估算公式[16-17]。這些公式較MDRD等公式精確度得以提高，然而，仍無(wú)法優(yōu)于基于Scr的GFR估算公式。Inker等[18]研究納入了3 551例CKD患者，研究發(fā)現(xiàn)，β微量蛋白和β2-微球蛋白受年齡、性別和種族的影響小于SCr，受種族影響的程度低于CysC。雖然分別基于兩者的GFR估值精確度低于CKD-EPIcre-CysC公式，但聯(lián)合β微量蛋白和β2-微球蛋白的GFR估算公式(GFR=96×BTP-0.278×B2M-0.588,B2M為β2-微球蛋白;BTP為β微量蛋白)與CKD-EPIcre-CysC公式比較有基本類似的精確度。遺憾的是，該研究缺少外部驗(yàn)證以及65歲以上人群數(shù)據(jù)，臨床是否適用還需進(jìn)一步研究。

1.6 不對(duì)稱二甲基精氨酸(ADMA)和對(duì)稱二甲基精氨酸(SDMA) ADMA和SDMA通過(guò)精氨酸的甲基化產(chǎn)生，是存在于組織和細(xì)胞中的天然氨基酸，經(jīng)腎小球自由濾過(guò)后隨尿液排泄。ADMA是一氧化氮合酶(NOS)內(nèi)源性抑制劑，引起內(nèi)皮功能障礙和心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)的增加。血漿ADMA含量在終末期腎病患者中顯著升高，是透析患者心血管事件和死亡的重要預(yù)測(cè)因子[19]。既往研究發(fā)現(xiàn)CKD患者血漿ADMA濃度的增加與GFR下降有關(guān)[20-22]。SDMA是一種惰性分子，Kielstein等[23]研究發(fā)現(xiàn)SDMA與菊粉清除率密切相關(guān)[OR=0.85,95%CI:0.76～0.91,P<0.001)],敏感性高于Scr。SDMA比其他甲基精氨酸更能預(yù)測(cè)CKD進(jìn)展和動(dòng)脈粥樣硬化心血管事件風(fēng)險(xiǎn)[24]。

1.7 血清視黃醇結(jié)合蛋白(RBP) RBP由肝細(xì)胞合成，與視黃醇結(jié)合后以復(fù)合物形式將視黃醇從肝臟帶入外周循環(huán)。該復(fù)合物到達(dá)視黃醇靶組織后解離，解離后的RBP經(jīng)腎小球自由濾過(guò)后，在近端腎小管被重吸收并降解，僅僅很少量隨尿液排出。RBP濾過(guò)隨GFR下降相應(yīng)減少，同時(shí)伴隨血液中RBP濃度的升高。Polinenior研究[25]探討了老年人群中視黃醇結(jié)合蛋白4(RBP4)的血漿濃度與營(yíng)養(yǎng)狀況和腎功能的關(guān)系。結(jié)果顯示，在老年受試者中，循環(huán)RBP4水平主要受腎功能影響，同時(shí)也受年齡、性別和營(yíng)養(yǎng)狀況的影響。RBP在尿液中穩(wěn)定性高，不易被分解，不受尿液PH值的影響。

1.8 成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子-23(FGF-23) FGF-23是一種參與磷酸鹽代謝調(diào)節(jié)的骨細(xì)胞激素，通過(guò)降低鈉-磷共轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白II的表達(dá)，直接增加尿液中磷的排泄；同時(shí)抑制25-羥基-1α-羥化酶，減少腸道中磷酸鹽的吸收。早期研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)GF-23可以作為CKD患者進(jìn)入終末期腎病和死亡的重要預(yù)測(cè)因子[26]。但是，F(xiàn)GF-23與GFR之間的關(guān)系仍有爭(zhēng)議。Evenepoel等[27]研究發(fā)現(xiàn)FGF-23與eGFR呈負(fù)相關(guān)，即使在1-2期CKD患者中這種關(guān)系仍然如此。Bernasconi等[28]研究同樣證實(shí)，在年輕健康人群中血漿FGF-23水平上升與eGFR降低和尿磷排泄增加密切相關(guān)。然而，另一項(xiàng)針對(duì)社區(qū)健康老年人群的研究顯示，F(xiàn)GF-23濃度升高與腎功能下降和CKD的發(fā)生無(wú)明顯關(guān)聯(lián)[29]。

2 腎小管相關(guān)生物學(xué)標(biāo)志物

在腎臟損傷的早期，腎小管損傷會(huì)明顯早于腎小球?yàn)V過(guò)功能的變化。目前研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)腎小管相關(guān)生物學(xué)標(biāo)志物，如中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運(yùn)載蛋白(NGAL)、腎損傷分子-1(KIM-1)、N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(NAG)、尿調(diào)節(jié)素、尿肝型脂肪酸結(jié)合蛋白(L-FABP)和尿視黃醇結(jié)合蛋白等均可以作為早期腎損傷的預(yù)測(cè)因子，并明顯早于腎功能的改變。因此，研究腎小管相關(guān)生物學(xué)標(biāo)志物，對(duì)于腎臟損傷的早期發(fā)現(xiàn)尤為重要。

2.1 中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運(yùn)載蛋白 NGAL(25kDa)是一種新型脂質(zhì)運(yùn)載蛋白，除了具有結(jié)合并運(yùn)輸疏水性小分子的功能外，還具有抗炎、減少氧化應(yīng)激、促進(jìn)腎臟祖細(xì)胞向腎小管上皮細(xì)胞分化和抑制細(xì)胞凋亡等生理功能。既往研究發(fā)現(xiàn)，尿液和血清NGAL的表達(dá)在AKI時(shí)均顯著增加，尤其是尿NGAL水平與腎臟損傷的嚴(yán)重程度密切相關(guān)，并且早于其他標(biāo)志物的出現(xiàn)。NGAL被認(rèn)為是急性腎損傷最有效的早期標(biāo)志物之一[30-31]。NGAL在CKD中的預(yù)測(cè)價(jià)值仍有爭(zhēng)議。針對(duì)2—4期成人CKD患者的隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)，尿NGAL是CKD進(jìn)展的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，但不能作為預(yù)后因素[32]。然而，與常規(guī)心血管和腎臟疾病危險(xiǎn)因素相比，尿NGAL可以改善3—4期合并少量蛋白尿的老年CKD患者的CKD進(jìn)展的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)[33]。有研究人員發(fā)現(xiàn)，中美洲腎病高發(fā)地區(qū)的健康青少年尿NGAL水平顯著增加[34]。這些研究提示NGAL可能作為腎臟亞臨床損傷和CKD進(jìn)展的生物學(xué)標(biāo)志物。

2.2 腎損傷分子-1 KIM-1是由HAVCR1基因編碼的蛋白質(zhì)，又稱為HAVCR1或TIM-1[35]。KIM-1是上皮細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和骨髓細(xì)胞的細(xì)胞表面受體，可作為氧化的LDL、磷脂酰絲氨酸、埃博拉病毒以及甲型肝炎病毒的清道夫受體[36]。KIM-1與磷脂酰絲氨酸結(jié)合調(diào)控凋亡細(xì)胞的吞噬作用。此外，KIM-1調(diào)節(jié)Th1、Th2和Th17的分化。KIM-1在AKI和CKD的近端小管中顯著上調(diào)。既往研究評(píng)估了尿KIM-1作為腎臟損傷生物學(xué)標(biāo)志物的價(jià)值。KIM-1有助于早期檢測(cè)AKI[37]。然而，社區(qū)動(dòng)脈粥樣硬化風(fēng)險(xiǎn)研究(ARIC研究)發(fā)現(xiàn)，尿KIM-1水平與新發(fā)3期CKD事件無(wú)關(guān)[38]。校正腎功能和尿蛋白后，KIM-1也未改善終末期腎病的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)[39]。

2.3 N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶 NAG是在近端腎小管中發(fā)現(xiàn)的高濃度溶酶體糖苷酶。既往研究發(fā)現(xiàn)尿NAG可用于診斷腎臟疾病或腎毒性藥物引起的腎小管早期損傷[40]。目前認(rèn)為NAG不能獨(dú)立用于預(yù)測(cè)CKD預(yù)后和死亡風(fēng)險(xiǎn)[41]。但是針對(duì)合并慢性心力衰竭的CKD患者長(zhǎng)期隨訪研究發(fā)現(xiàn)，NAG水平與CKD進(jìn)展有很強(qiáng)的相關(guān)性[42]。

2.4 尿調(diào)節(jié)素 尿調(diào)節(jié)素是由腎小管髓袢升支上皮細(xì)胞合成的一種糖蛋白，又稱為uromucoid或Tamm-Horsfall糖蛋白。其在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中產(chǎn)生，被運(yùn)送到頂端細(xì)胞膜后通過(guò)蛋白酶水解切割釋放到尿液中，是健康人體尿液中含量最多的蛋白。尿調(diào)節(jié)素可抵御細(xì)菌在尿路上皮定植和防止尿路結(jié)石形成[43-44]。近年來(lái)，尿調(diào)節(jié)素與腎臟損傷的關(guān)系越來(lái)越得以關(guān)注。Garimella等[45]研究發(fā)現(xiàn)，較低的尿調(diào)節(jié)素/肌酐比與心臟手術(shù)后AKI的高發(fā)生率和Scr峰值相關(guān)。由于尿調(diào)節(jié)素僅由腎小管上皮細(xì)胞合成，研究人員用尿調(diào)節(jié)素評(píng)估完整腎單位的數(shù)量，即腎臟質(zhì)量來(lái)間接反映腎功能。研究顯示尿調(diào)節(jié)素與eGFR顯著相關(guān)，可用于區(qū)分早期CKD[46]。一項(xiàng)全基因組研究結(jié)果也顯示，尿調(diào)節(jié)素基因單核苷酸多態(tài)性與慢性腎臟疾病存在顯著關(guān)聯(lián)。然而，尿調(diào)節(jié)素在腎臟損傷中的應(yīng)用仍需要進(jìn)一步的研究。

3 其他

除了腎小球、腎小管相關(guān)生物學(xué)標(biāo)志物外，基因和組學(xué)研究為腎臟損傷早期生物學(xué)標(biāo)志物的研究提供了新的技術(shù)和手段。MicroRNA (miRNA) 是一類由內(nèi)源基因編碼的長(zhǎng)度約為22-24個(gè)核苷酸的非編碼單鏈小RNA，參與轉(zhuǎn)錄后基因表達(dá)調(diào)控。腎臟的miRNA表達(dá)譜與其他器官比較，以及腎內(nèi)不同區(qū)域miRNA表達(dá)譜比較均存在很大差異。既往研究發(fā)現(xiàn)，miRNA參與調(diào)節(jié)與腎內(nèi)穩(wěn)態(tài)有關(guān)的血壓、激素、水和電解質(zhì)平衡，以及糖尿病腎病、多囊腎、腎癌和腎纖維化等病理生理過(guò)程。此外，miRNA與組織缺氧有關(guān)，而組織缺氧是AKI和CKD發(fā)生發(fā)展的重要因素。動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)，缺血-再灌注大鼠尿液中miR-30c-5p和miR-192-5p異常表達(dá)，可作為腎損傷的重要潛在診斷標(biāo)志物[47]。另有研究發(fā)現(xiàn)，某些循環(huán)miRNA隨著eGFR的逐漸下降而降低[48-49]，一些血漿miRNA與CKD呈正相關(guān)[50]。組學(xué)研究的深入，尤其代謝組組學(xué)的出現(xiàn)，為腎臟損傷生物學(xué)標(biāo)志物研究開(kāi)辟了新的視野。研究發(fā)現(xiàn)犬尿氨酸途徑的吲哚胺2,3-雙加氧酶活性和血清色氨酸分解代謝物水平隨CKD嚴(yán)重程度而增加,這些分子可能作為腎功能的替代或補(bǔ)充標(biāo)志物[51-52]。其他潛在的代謝產(chǎn)物包括亞精胺、?；鈮A等等。

4 結(jié)論

近年來(lái)，為了更早地識(shí)別腎臟損傷、判斷損傷嚴(yán)重程度和評(píng)估預(yù)后，腎臟損傷生物學(xué)標(biāo)志物研究顯著增加。傳統(tǒng)的生物學(xué)標(biāo)志物，如血肌酐、尿素已被證實(shí)無(wú)法適用于腎臟損傷的早期診斷。新的標(biāo)志物如β2-微球蛋白、β微量蛋白、NGAL和KIM-1等有助于識(shí)別早期腎臟損傷，并可增加GFR估算的準(zhǔn)確性?；蚝痛x組學(xué)為標(biāo)志物下一步研究提供了新的思路，但目前還處于初期階段。未來(lái)，標(biāo)志物組合的研究可能為腎臟損傷的評(píng)估提供新的策略。