造影剂肾病早期诊断的生物标志物

王兆星 综述 陈海平 审校

随着介入治疗、快速多层CT和三维重建新技术快速发展，血管内造影剂使用频率不断增加，特别是高龄、存在严重并发症的患者，造影剂肾病(contrast-induced nephropathy，CIN)已成为医院获得性急性肾损伤(acute kidney injury，AKI)病因的第三位，仅次于抗生素。CIN不仅延长患者住院时间、增加医疗费用，甚至可能进展至不可逆性肾功能损害，显著增加死亡风险［1］，因此，受到广泛关注。

目前，尚无统一的CIN诊断标准。一般定义在静脉注射造影剂后48～72h内发生的急性肾功能减退，通常以血清肌酐(SCr)较造影前基础值升高25%，或是 SCr升高44.2μmol/L(0.5mg/ml)，排除其他肾脏损害的因素［2］。目前研究认为，SCr并非预警急性肾功能改变的可信指标，它受年龄、性别、营养状况、肌肉含量、肌肉代谢水平以及炎症、容量状态等诸多因素影响。当肾功能出现一定程度下降，SCr仍可维持于正常范围。肌酐清除率降低时，肾小管肌酐分泌增加，致使高估肾脏功能。所以多数患者在造影后48h内SCr并无明显变化，其峰值通常在造影后5～7d出现，7～10d内恢复至基础水平［3］，因此SCr不能及时、准确地反映肾功能损伤程度，以SCr诊断CIN将会延误早期治疗。故而临床上急需一种更加敏感、可靠的生物标志物取代SCr，成为早期诊断CIN的指标。

在2008年举行的AKI网络会议中，胱抑素C(cystatin C，CysC)、中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL)、白细胞介素18(interleukin-18，IL-18)、肾损伤分子1(kidney injury molecule-1，KIM-1)、肝脏型脂肪酸结合蛋白(liver-type fatty acid-binding protein，L-FABP)等已被认作目前已知的最可能早期预测AKI的生物标志物［4］。本文将对这类早期诊断CIN的生物标志物作一简述。

胱抑素C(CysC)

CysC是由120个氨基酸组成的小分子、碱性分泌性非糖基化蛋白质，是半胱氨酸蛋白酶抑制剂的一员。CysC能在所有有核细胞中恒定、持续转录及表达，无组织特异性，产量恒定，不受年龄、性别、肌肉、饮食和炎症等因素影响。肾脏是清除循环CysC的唯一场所:可经肾小球自由滤过，在近曲小管重吸收并降解，不被肾小管分泌。CysC血清水平主要由肾小球滤过率决定，为反映肾小球滤过率变化的理想内源性标志物［5］。

Herget-Rosenthal等［6］报道，应用 CysC 可较 SCr提前1～2d诊断AKI，其敏感性、特异性和准确性均明显优于SCr等内源性指标，目前CysC已用于早期预测AKI。Rickli等［7］对41例冠脉造影患者的研究发现，使用造影剂后5h内SCr及CysC均无明显变化，24h后CysC升至峰值，48h降至造影前水平，而SCr在注射造影剂24h才开始升高，48h达峰值，因此，作者认为CysC能更早提示肾功能变化，其敏感性较 SCr佳。Bachorzewska-Gajewska等［8］在后续研究中发现，使用造影剂后8h血清CysC浓度即开始升高，24h达最高值，48h显著降低，CIN组较非CIN组造影后8h、24h和48h血清 CysC明显升高，而48h内SCr及估测的肾小球滤过率(estimated Glomerular Filtration Rate，eGFR)均无明显变化，只有48h时SCr有升高。近期Briguori等［9］通过连续对410例慢性肾脏病、造影患者研究进一步认定，CysC是早期诊断和预测CIN的可靠生物标志物，并认为造影后24h CysC升高≥10%是早期预警CIN的最佳数值。Ishibashi等［10］对100例行冠脉造影的患者进行临床研究得知，造影前的基础CysC浓度可有效预测中度肾功能不全患者发生CIN可能，并预警CIN患者发生心血管事件和短期死亡的风险。

中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白(NGAL)

NGAL由一条含有178个氨基酸残基的多肽链构成，属新型脂笼蛋白，共价结合于中性粒细胞明胶酶上。除中性粒细胞外，生理状态下NGAL还表达于肾脏、肺、胃和肠等其他一些组织细胞，在肾脏主要表达于近曲小管，部分存在于远侧肾单位［11］。生理状态下肾组织很少表达NGAL，肾小管上皮细胞受损时，NGAL被诱导而大量表达，使血液和尿液NGAL浓度迅速增加，提示NAGL可能是诊断AKI敏感且可靠的生物标志物。

Bachorzewska-Gajewska等［12］对 60 例择期行经皮冠脉介入术(PCI)的非糖尿病患者进行研究，术前SCr均正常，血NGAL在PCI后2h、4h、8h明显升高，尿NGAL在术后4h、8h、24h明显升高，而 CysC于PCI后8h和24h明显升高，血和尿NGAL升高的敏感性和特异性分别为90%、74%和76%、80%。同年该作者进一步研究了100例术前SCr正常的PCI患者(未限定是否糖尿病)，血和尿NGAL分别于 PCI后 2h、4h、8h 和4h、8h、24h 升高［8］。CysC 于PCI后24h才显著升高，CIN发生率为11%，与非CIN患者相比，CIN患者PCI后2h的血NGAL和4h的尿NGAL明显升高，而其CysC只在PCI后8h、24h明显升高。多因素分析显示，PCI前只有SCr是血NGAL的预测指标，SCr水平、糖尿病和PCI持续时间可能会影响PCI后血NGAL水平和肾功能。该作者认为血NGAL及尿NGAL是PCI后评价肾功能损害的早期敏感指标。Hirsch等［13］研究了91例0～18岁选择性心导管造影检查的儿童，发生CIN患儿血和尿NGAL在造影后2h即开始明显升高，而SCr在造影后6h～24h才开始升高。以100 ng/ml为标准，造影后2h尿和血NGAL预测CIN的敏感性、特异性和ROC曲线下面积分别为73%、100%和0.92及73%、100%和0.91。多因素分析显示，造影后2h尿和血NGAL是独立预测CIN的高效指标。近来Haase等［14］荟萃分析了来自八个国家19项相关研究2 538例患者得出结论，血NGAL和尿NGAL诊断AKI的准确性和可靠性相同，可有效地预测肾脏替代治疗的早期反应及院内死亡率。

白细胞介素18(IL-18)

IL-18是一种前炎性因子，当肾小管受到缺血再灌注损伤时大量释放入尿液，可用于AKI检测［15］。Parikh等分别对急危重症［16］、肾脏移植［17］及心脏手术后［18］AKI患者进行研究，发现这些患者尿液IL-18均升高且比SCr异常提早24～48h，对AKI的诊断特异性和敏感性都较高，是早期诊断AKI的良好指标。但目前该指标在CIN的研究较少。Ling等［19］收集了150例接受冠脉造影及介入治疗患者的资料，CIN发生率为8.7%。使用造影剂后24h，尿IL-18和尿N-乙酰-β-D氨基葡萄糖苷酶(NAG)水平显著升高，而尿视黄醇结合蛋白(RBP)和SCr无显著变化。与非CIN组相比，CIN组术后尿IL-18水平明显升高。相关分析显示CIN组尿IL-18与SCr呈正相关，而尿NAG和 RBP与 SCr无相关。ROC曲线分析证实，尿液IL-18在CIN早期诊断中的准确性较高，以15.8 ng/L作为诊断截点，诊断CIN的敏感性和特异性分别为69.2%和74.1%，队列研究结果显示，尿IL-18明显升高者发生CIN危险程度最高。相比几种标志物，尿IL-18可更早提示肾脏损害，可能是早期诊断 CIN的标志物。Malyszko等［20］监测了心导管造影检查后患者的多种血、尿生物标志物，也发现 IL-18在术后4h、8h、24h显著升高，结论支持上述观点。但Bulent Gul等［21］对157例行PCI的患者研究中并未发现造影前、后以及CIN组与非CIN组间IL-18有显著差异。因此尿IL-18是否确实为早期预测CIN理想指标尚需更多大样本的深入研究。

肾损伤分子1(KIM-1)

KIM-1是1998年Ichimura等采用表象差异分析(RDA)从缺血-再灌注大鼠肾细胞中发现的一种I型跨膜糖蛋白，其在正常肾组织表达甚微，在缺血及肾毒性损伤后近端肾小管细胞中高表达，可在尿液中检出该蛋白的水解可溶性片段［22］，尿液与肾组织KIM-1表达一致。Han等［23］对40例心脏手术患儿研究显示，发生AKI患儿的尿KIM-1浓度在术后6～12h已明显上升，可较SCr提前12h预测AKI的发生，KIM-1在每个时间点诊断AKI的能力都优于NAG。缺血性肾损伤患者的KIM-1表达水平最高，其次是CIN。李慧凛等［24］通过CIN大鼠模型研究发现，自造模后2h始，CIN组较对照组肾组织KIM-1表达显著增加，较SCr更早反映肾损伤。Malyszko等［20］的研究也监测了尿KIM-1，显示其在术后24h、48h显著升高，可预警CIN发生。

肝脏型脂肪酸结合蛋白(L-FABP)

L-FABP是一种细胞内结合游离脂肪酸的小分子蛋白，相对分子质量约为14 400，主要在肝脏、肾脏、小肠中表达，肾脏中的L-FABP主要表达于近端小管细胞。由于L-FABP分子质量较小，在肾小管细胞损伤、细胞膜通透性升高时使其快速溢出，被认为是反应肾组织损伤的敏感、特异性标志物［25］。

Ohta等［26］报道了18例肾功能正常行含碘血管造影的患者，造影后当天尿L-FABP较造影前升高了578%，尿NAG水平升高了93%，后者升高幅度明显低于L-FABP，造影后第2天尿L-FABP降至基础值，而此时SCr、尿β2微球蛋白(β2-MG)和尿α1微球蛋白(α1-MG)均无明显变化，表明尿L-FABP可敏感的反映肾小管急性损伤，监测尿L-FABP可早期预测CIN发生。随后Nakamura等［27］进一步观察了66例冠脉造影的轻度肾功能不全患者，13例患者发生CIN，尿L-FABP水平在造影前就明显高于非CIN组及健康对照组，CIN组术后第2天尿L-FABP升至峰值，第3天开始逐渐下降，但直至第14天尿L-FABP仍维持在高水平，而此时SCr浓度已恢复到基础水平，在整个研究期间非CIN组尿L-FABP变化很小。尿NAG和β2-MG始终未出现明显变化。该研究进一步证实尿L-FABP有助早期诊断CIN。Kato等［28］监测了87例心导管术患者尿LFABP、NAG、α1-MG及 β2-MG水平，发现只有尿LFABP能及时反映急性肾小管损伤。Bachorzewska-Gajewska等［29］对肾功能正常的25例行PCI术患者研究显示，尿L-FABP与NGAL都是早期反应肾小管损伤较好的生物标志物。

其他相关生物标志物

NAG是一种位于溶酶体内的酸性水解酶，相对分子质量140 kD，尿NAG主要来源于肾近曲小管上皮细胞，与近端肾小管损伤程度直接相关，是反应肾小管损伤敏感而持久的指标［30］。RBP是一种低分子蛋白，相对分子质量是21 000，人体内90%的RBP与视黄醇结合，形成RBP复合物，不能被肾小球滤出，10%游离的RBP可从肾小球自由滤过，几乎全部在近曲小管重吸收而分解，因此正常人尿RBP含量极低。当肾小球滤过膜或肾小管功能受损时，尿RBP可明显升高，是反映肾小管功能损害的敏感指标［31］。尿α1-MG及β2-MG也是临床广泛用于诊断肾小管损伤的指标。但根据现有的相关实验报道，与上文所述的 CysC、NGAL、IL-18、KIM-1、L-FABP等指标相比，NAG、RBP、α1-MG 及 β2-MG 早期反映AKI的能力相对欠佳，不能作为早期诊断的可靠指标［19，23，26，27，32］。

成骨蛋白7(bone morphogenic protein-7，BMP-7)是转化生长因子β超家族一员，可调节肾组织再生，维持肾小管上皮细胞分化，具有抗炎、抗纤维化能力［33］。许多动物实验发现，AKI时血清BMP-7水平降低［34］，肾功能恢复后才回到正常范围［35］。Duranay等［36］研究了 45 例基础 SCr≥123.76 μmol/L的成年冠脉造影患者，发现8例CIN患者血清BMP-7水平显著降低，而非CIN患者BMP-7水平则维持正常，故认为造影剂抑制BMP-7生成，使肾脏失去BMP-7的保护，从而发生CIN。该指标的出现为CIN的早期诊断甚至治疗提供了新思路，但由于该研究是关于BMP-7最早的临床实验，尚需对其准确性及早期预警CIN的能力做出判断，有待今后补充实验数据来进一步分析。

小结:CIN是造影剂所致血流动力学改变，造成肾髓质缺血缺氧，且造影剂对肾小管具有直接毒性作用［1］。大量研究发现CysC(反映肾小球功能)以及NGAL、IL-18、KIM-1和L-FABP(反映肾小管功能)是早期诊断CIN可靠指标，其检验价格均与传统的SCr相似。IL-18对于缺血性肾小管损伤较为敏感;KIM-1在缺血性及肾毒性损伤的肾小管细胞高表达，这两种标志物不仅有助于早期诊断肾损伤，更具有早期辅助诊断CIN的作用;血和尿NGAL对肾损伤最为敏感。但各种生物标志物的确切作用仍需要的大样本临床研究的证实，尚缺乏足够证据取代SCr成为CIN早期诊断指标。

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