藺晨雨，肖漓 , （1. 河北北方學(xué)院，河北 張家口 075000，.中國人民解放軍總醫(yī)院第八醫(yī)學(xué)中心呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)部研究所，北京市器官移植與免疫調(diào)節(jié)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100091）

急性腎損傷（acute kidney injury，AKI）是指由外科手術(shù)、循環(huán)血量低灌注、藥毒性、燒傷外傷等原因引起的腎臟功能迅速衰退，導(dǎo)致氨代謝產(chǎn)物體液堆積，電解質(zhì)紊亂、酸堿平衡紊亂并引起全身各種并發(fā)癥的急重臨床綜合征［1］。AKI 的發(fā)生機(jī)制涉及多個(gè)方面，其中缺血、炎癥、溶血、氧化應(yīng)激、膽固醇栓塞和內(nèi)源性或外源性毒素等多種病理狀態(tài)均與其密切相關(guān)。近年來，AKI 在臨床的發(fā)病率逐年增高，且病死率高、預(yù)后差，嚴(yán)重威脅著人類健康，已經(jīng)成為突出的社會(huì)公共衛(wèi)生問題，我國也深受AKI 治療與預(yù)后的困擾。因此預(yù)測(cè)和診斷AKI 成為學(xué)者們研究和關(guān)注的熱點(diǎn)。本文就目前臨床應(yīng)用的幾種AKI實(shí)驗(yàn)室診斷標(biāo)志物的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用前景進(jìn)行綜述。

1 尿量和血清肌酐

目前尿量和血清肌酐（serum creatinine，Scr）水平是AKI 的預(yù)測(cè)、診斷和評(píng)估的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)，根據(jù)改善全球腎臟病預(yù)后組織（Kidney Disease：Improving Global Outcomes，KDIGO）發(fā)布的《KDIGO急性腎損傷臨床實(shí)踐指南》［2］， AKI 表現(xiàn)為Scr 水平升高和/或尿量減少。尿量和Scr 這兩項(xiàng)指標(biāo)主要用來評(píng)估腎小球?yàn)V過率（glomerular filtration rate，GFR）短期內(nèi)的變化。相對(duì)來說，尿量敏感性要高于Scr，尿量監(jiān)測(cè)簡單便捷，在AKI 早期，腎功能迅速衰退，GFR 下降明顯，尿量速減少，甚至出現(xiàn)少尿無尿；而Scr 水平的升高在AKI 發(fā)生后數(shù)小時(shí)才能監(jiān)測(cè)到。但尿量監(jiān)測(cè)受到患者自身以及標(biāo)本收集等方法學(xué)的影響較大，存在診斷局限性；單獨(dú)用Scr評(píng)估受患者年齡、體重、性別和排泌等多方面的影響，Scr 改變僅在腎臟嚴(yán)重?fù)p傷（腎功能減退約50%及以上）后才有意義，Scr 評(píng)估腎小球?yàn)V過功能診斷AKI 時(shí)，會(huì)在臨床中漏診部分病例，用于AKI 的診斷既不敏感也不具體，所以它不是最理想的診斷指標(biāo)［3］。所以尿量和Scr 用于評(píng)估腎損傷和衰竭的嚴(yán)重程度均有一定局限性，目前臨床上常常聯(lián)合監(jiān)測(cè)尿量變化和SCr 水平用以預(yù)測(cè)和診斷AKI 的發(fā)生。

2 AKI 診斷的新型生物標(biāo)志物

近年來，更多研究聚焦于AKI 生物標(biāo)志物，用于AKI 早期篩查與監(jiān)測(cè)，以便盡早采取預(yù)防和干預(yù)措施來改善患者預(yù)后［4］。目前，在AKI 患者的血液和尿液樣本中發(fā)現(xiàn)了多種新型的生物標(biāo)志物，這些AKI 新型生物標(biāo)志物監(jiān)測(cè)到AKI 發(fā)生的時(shí)間較Scr要提前12 ～ 48 h，也能夠檢測(cè)AKI 的不同病因以及不同發(fā)展階段，有助于AKI 的鑒別和分級(jí)，可以解決尿量和Scr 作為診斷指標(biāo)時(shí)延遲、敏感性不足以及不夠具體等局限性，并能夠指導(dǎo)臨床在最佳治療時(shí)機(jī)采用針對(duì)性的干預(yù)措施來改善AKI［5-6］。

2.1 血液中的AKI 生物標(biāo)志物：目前已知的AKI 生物標(biāo)志物種類豐富，針對(duì)目前最具臨床意義的幾種血液中的AKI 生物標(biāo)志物，對(duì)其作為早期診斷標(biāo)志物的生物學(xué)功能、研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景對(duì)比總結(jié)，見表1。

血液中的AKI 生物標(biāo)志物濃度受到年齡、體重、性別和其他干擾因素的影響較小，且對(duì)炎性因素敏感性高，是較為理想的內(nèi)源性AKI 生物標(biāo)志物，但由于排泌和生理功能等因素的限制，其單獨(dú)應(yīng)用時(shí)具有一定局限性，這些標(biāo)志物的聯(lián)合檢測(cè)可以更有效提高診斷與鑒別AKI 的敏感性與特異性，使其更具臨床價(jià)值。

2.2 尿液中的AKI 生物標(biāo)志物：近年來對(duì)于AKI 生物標(biāo)志物的研究大多數(shù)集中在尿液中的標(biāo)志物，尿液檢測(cè)無創(chuàng)快速，有利于臨床中反復(fù)觀察、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；且蛋白尿是檢測(cè)腎功能的敏感指標(biāo)。尿蛋白、尿miRNA、尿外泌體等生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)和研究，更是為AKI 的早期診斷與治療提供了新方向與新思路。

2.2.1 尿液中蛋白類AKI 生物標(biāo)志物（表2）：腎損傷患者尿液中常常存在多種低分子量蛋白，這些蛋白作為檢測(cè)標(biāo)志物，是早期診斷AKI 的重要途徑。針對(duì)目前最具臨床意義的幾種尿液中蛋白類AKI 生物標(biāo)志物，對(duì)其作為早期診斷標(biāo)志物的生物學(xué)功能、研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景對(duì)比總結(jié)。

表1 AKI 早期診斷的4 種血液生物標(biāo)志物的比較

表2 AKI 早期診斷的6 種尿液蛋白類生物標(biāo)志物的比較

NGAL、KIM-1、Cys C 等尿液中的蛋白類生物標(biāo)志物，亦可在血液中檢測(cè)到并作為AKI 的早期診斷標(biāo)志物，此外還有許多尿液血液均可檢測(cè)到的標(biāo)志物，比如鈣衛(wèi)蛋白（calprotectin，CP）和穿透素-3（PTX3）等。膿毒癥并發(fā)AKI 患者的血CP 和尿CP的受試者工作特征曲線下面積分別為0.655 和0.833，AUC（血CP）＜AUC（尿CP），提示診斷AKI 時(shí)尿CP 作為檢測(cè)指標(biāo)更有意義［41］。在饒楚炳等［42］的研究中發(fā)現(xiàn)血清和尿液PTX3 均可以作為有效指標(biāo)和獨(dú)立預(yù)測(cè)因素（均P ＜0.05），對(duì)危重癥患者近期AKI 的發(fā)生進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)。其中血清和尿液PTX3 預(yù)測(cè)AKI 發(fā)生的AUC 分別為0.875，0.868。針對(duì)此類尿液血液均可檢測(cè)AKI的早期診斷標(biāo)志物，考慮到尿標(biāo)本易獲取而且無創(chuàng)，臨床應(yīng)用價(jià)值更高。

2.2.2 尿microRNA：microRNA（miRNA）是最具特征性的非編碼RNA，組織特異性強(qiáng)，在物種之間高度保守，能抑制蛋白質(zhì)翻譯或誘導(dǎo)信使RNA（mRNA）的降解，反復(fù)凍融后仍可以在血液、尿液和其他體液中穩(wěn)定存在，且易于檢測(cè)。已有研究表明，miRNA 在細(xì)胞、組織和生物體從發(fā)育到死亡的生理過程中起著至關(guān)重要的作用，此外，miRNA 還參與包括腎臟疾病在內(nèi)的病理生理過程，因此，miRNA作為AKI 潛在的標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)在近十年來已成為研究的熱點(diǎn)［43］。研究顯示，miR-192、-194、-215、-216 和miR-204 等miRNA 在人類腎臟中富集，miR-449c-5p、-449b-5p 和-449a 在腎臟中高表達(dá)，miR-21、miR-30 家 族、miR-34a、miR-92a、miR-107、miR-125b、miR-205、iR-210、miR-494 等 與AKI 相關(guān)，這些miRNA 參與了AKI 凋亡、缺血/再灌注損傷修復(fù)、應(yīng)激反應(yīng)、血管生成和纖維化修復(fù)的表達(dá)調(diào)控，與AKI 密切相關(guān)［44-49］。miR-21 通過抑制細(xì)胞凋亡來減輕腎臟的缺血/再灌注損傷，在AKI 患者的尿液中高表達(dá)，但miR-21 表達(dá)范圍廣，在哺乳動(dòng)物的腎臟以及心臟和肺組織中均表達(dá)，故作為AKI 標(biāo)志物的特異性較低［44］。在AKI 的大鼠模型以及心臟手術(shù)后AKI 的患者中，miR-30 家族的下調(diào)導(dǎo)致足細(xì)胞損傷，其中尿miR-30c-5p 可以作為AKI 早期診斷的標(biāo)志物［45］。miR-107 被證實(shí)參與了幾個(gè)在AKI 中至關(guān)重要的通路，包括應(yīng)激反應(yīng)和血管生成，并在感染性AKI 患者的循環(huán)內(nèi)皮細(xì)胞中高表達(dá)［46］。miR-125b 作為多個(gè)器官的缺血/再灌注損傷的保護(hù)因子，與 AKI 密切相關(guān)，有望成為缺血性AKI 的早期診斷標(biāo)志物［44］。尿miR-182-5P 是患者移植術(shù)后AKI 的調(diào)節(jié)因子，尿miR-182-5p 的檢測(cè)對(duì)移植術(shù)后AKI 的早期診斷有特異性［47］。尿miRNA 在 AKI 的發(fā)生、發(fā)展和預(yù)后中發(fā)揮關(guān)鍵作用，具有成為穩(wěn)定、特異、敏感的AKI 早期診斷標(biāo)志物的巨大潛力，細(xì)胞和組織特異性miRNA 的鑒定將為改善患者生存質(zhì)量鋪平道路，也將為臨床醫(yī)生提供真正的靶向治療方法。

2.2.3 尿外泌體：外泌體（exosomes）是一種納米級(jí)外囊泡，具有脂質(zhì)雙分子層膜結(jié)構(gòu)，大小為30 ～150 nm，它由多囊泡體（multivesicular body，MVB）與質(zhì)膜融合后通過胞吐作用由細(xì)胞分泌到胞外。外泌體來源廣泛，尿液、血液、腦脊液、唾液、膽汁、腹水、胸水、母乳、羊水等體液中均可檢測(cè)、提取出外泌體；間充質(zhì)干細(xì)胞、尿路干細(xì)胞等不同類型的干細(xì)胞也可以分泌外泌體［50-52］。有學(xué)者研究表明外泌體的合成與分泌涉及到幾乎所有腎臟細(xì)胞結(jié)構(gòu)，且在腎臟的生物信號(hào)傳遞中發(fā)揮重要作用，如外泌體內(nèi)容物中發(fā)現(xiàn)了在近曲小管和集合管之間傳遞信號(hào)的水通道蛋白-2（AQP-2）。最近的研究調(diào)查了從腎單位不同部分分泌的尿外泌體的組成及其與腎臟疾病的腎臟生理和病理生理的相關(guān)性［50，53］。目前為止，發(fā)現(xiàn)外泌體內(nèi)容物中包含種類繁多功能各異的蛋白質(zhì)和活性遺傳物質(zhì)，這使外泌體擁有多種不同的生物學(xué)功能，如維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)、跨膜信號(hào)傳遞、物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)和抗原提呈等［54-57］。

尿外泌體作為AKI 致病分子、生物標(biāo)志物和治療化合物的來源而受到廣泛關(guān)注。尿外泌體有望成為一個(gè)準(zhǔn)確、敏感、特異的AKI 診斷的理想標(biāo)志物，它完整的膜性結(jié)構(gòu)使其內(nèi)容物穩(wěn)定性高，避免了內(nèi)容蛋白受微環(huán)境中其他蛋白的污染和各種酶的降解，因此尿中外泌體標(biāo)志物相比尿液中其他標(biāo)志物也更加穩(wěn)定。所以，尿外泌體生物學(xué)標(biāo)志物在AKI 的早期診斷與治療中更理想更優(yōu)越［58］。在缺血/再灌注誘導(dǎo)的AKI 動(dòng)物模型中，尿外泌體中的水通道蛋白-1（AQP-1）和水通道蛋白-2（AQP-2）的mRNA 水平降低［59-61］，水通道蛋白水平的降低可能影響腎單位的水處理，并可能反映AKI 的進(jìn)行性發(fā)展。順鉑誘導(dǎo)AKI 的研究中，AKI 動(dòng)物尿外泌體中鈉氫交換體及AQP-1 和AQP-2［60-61］在AKI早期表達(dá)水平顯著下降，較傳統(tǒng)檢測(cè)指標(biāo)鈉排泄分?jǐn)?shù)及尿視黃醇結(jié)合蛋白而言，尿外泌體中鈉氫交換體及AQP-1 和AQP-2 敏感性和特異性均更高；同時(shí)尿外泌體中胎球蛋白-A［59，62］、活化轉(zhuǎn)錄因子3［63-64］和足細(xì)胞骨架巢蛋白［65］高水平表達(dá)，比傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室AKI 診斷標(biāo)志物SCr 提前18 ～ 48 h 發(fā)生顯著改變。

外泌體中的生物標(biāo)志物除上述幾種外，亦包含前文總結(jié)的其他標(biāo)志物，如NGAL、miRNA 等， 近年研究發(fā)現(xiàn)尿外泌體 NGAL 與移植腎功能有關(guān)，可作為腎移植預(yù)后的指標(biāo)［66］；不同的外泌體miRNA可作為腦缺血/再灌注AKI 進(jìn)展分級(jí)的生物標(biāo)志物，例如：在早期腦缺血/再灌注AKI 發(fā)生時(shí)即可在尿外泌體中檢測(cè)到miR-16、miR-24 和miR-200C，而在缺血/再灌注的晚期則可以檢測(cè)到miR-125 和miR-351［60］。以上研究表明，尿外泌體為腎臟疾病的診斷和治療提供了新的思路和靶點(diǎn)，但尿外泌體AKI 標(biāo)志物的大量相關(guān)研究均是在動(dòng)物模型中進(jìn)行的，這些結(jié)果需要在臨床實(shí)踐中得到進(jìn)一步驗(yàn)證。

2.3 其他潛在生物標(biāo)志物：近年來研究表明，除上述生物標(biāo)志物外仍有很多頗具臨床前景的標(biāo)志物，比如可以幫助定位診斷腎損傷的腎臟結(jié)構(gòu)損傷標(biāo)志物：尿N-乙酰基-β-D-氨基葡萄糖苷酶（UNAG）、丙氨酸氨基肽酶（AAP）、γ 谷氨酰轉(zhuǎn)換酶（γ-GT）等［15，67］。吳昱等［68］的研究還介紹了實(shí)驗(yàn)研究中可能有潛在意義的生物標(biāo)志物，比如精脒/精胺乙酰轉(zhuǎn)移酶、角質(zhì)形成細(xì)胞趨化因子、半乳凝素3、腸三葉因子、尿調(diào)蛋白等，這些生物素參與AKI 的診斷與修復(fù)，但作用機(jī)制尚不明確還有待進(jìn)一步深入研究。

3 生物標(biāo)志物的多種聯(lián)合應(yīng)用

AKI 病因復(fù)雜，多種病理生理機(jī)制相互作用，各種致病因素相互影響，加之腎損傷的階段不同、嚴(yán)重程度不同、發(fā)生部位不同，單一檢測(cè)指標(biāo)并不能及時(shí)準(zhǔn)確的提示和診斷AKI 的發(fā)生［7，69-70］。近年來研究顯示，Ang-2 與PCT 聯(lián)合檢測(cè)對(duì)早期診斷膿毒癥AKI 具有很高的敏感性與特異性［8，12］；在監(jiān)測(cè)急性心衰患者的AKI 發(fā)生時(shí)， NGAL、Cys C 和KIM-1 聯(lián)合檢測(cè)的AUC 要比單獨(dú)應(yīng)用其中任何一項(xiàng)指標(biāo)的AUC 都高［71］；KIM- 1 和 IL- 18 聯(lián)合檢測(cè)診斷AKI 較其他生物標(biāo)志物及組合更有效［30，72］；轉(zhuǎn)鐵蛋白（TRF）+微量白蛋白（mAlb）+尿視黃醇結(jié)合蛋白（RBP）+α1-微球蛋白（α1-MG）四聯(lián)檢測(cè)診斷腎移植術(shù)后AKI 價(jià)值最高［73］。因此，聯(lián)合多個(gè)生物標(biāo)志物對(duì)AKI 進(jìn)行預(yù)測(cè)、診斷和預(yù)后有更好的臨床實(shí)用價(jià)值［69，74］。這種方式對(duì)預(yù)判 AKI 患者的發(fā)病原因、嚴(yán)重程度、疾病進(jìn)展以及發(fā)病部位均有較高敏感性，但費(fèi)用高，對(duì)患者的經(jīng)濟(jì)能力要求高。

4 展 望

AKI 是院內(nèi)病死率增加的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，臨床實(shí)踐中迫切需要更好、更具體的診斷和治療方案，AKI 的實(shí)驗(yàn)室診斷也隨著對(duì)其標(biāo)志物研究的逐步深入取得越來越多的進(jìn)展，正朝著標(biāo)準(zhǔn)化、精確化穩(wěn)步邁進(jìn)。但AKI 標(biāo)志物在診斷的敏感性及特異性方面尚顯不足，盡管已經(jīng)有許多研究致力于開發(fā)生物標(biāo)志物來監(jiān)測(cè)腎功能并早期診斷AKI，但很少有檢測(cè)方法可以從研究領(lǐng)域轉(zhuǎn)移到臨床可實(shí)施的早期診斷與指導(dǎo)治療上。在臨床實(shí)踐中實(shí)施生物標(biāo)志物診斷預(yù)警的道路充滿了障礙，新的生物標(biāo)志物作為臨床實(shí)踐中的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)仍然具有挑戰(zhàn)性。AKI 領(lǐng)域的研究是動(dòng)態(tài)的，標(biāo)志物的變化也很快，我們期望隨著精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)時(shí)代的到來，外泌體、基因工程和干細(xì)胞技術(shù)的飛速發(fā)展，生物學(xué)標(biāo)志物譜和人類基因圖譜的結(jié)合研究應(yīng)用，可以使生物標(biāo)志物檢測(cè)用于常規(guī)的臨床實(shí)踐，使AKI 的診斷與治療成為真正的精準(zhǔn)醫(yī)療。