糖尿病肾病病理改变与预后的关系

随着生活水平的提高，糖尿病尤其2型糖尿病(T2DM)的发病率不断增加，糖尿病肾病(DN)已成为引起终末期肾病(ESRD)的最主要病因之一[1]。长期以来，DN病理改变的临床意义一直为人们所忽视，临床常以微量白蛋白尿/蛋白尿、肾功能减退等典型表现诊断DN，肾活检多在临床表现不符合典型DN时(如突发的肾病综合症或血尿较多)时，用于排除非DN。然而，越来越多的证据表明，T2DM患者合并非DN的比例高达27%～79%[2]。此外，以蛋白尿诊断DN和判断肾脏预后并不准确，许多DN患者在白蛋白尿正常时即出现肾功能减退，或在微量白蛋白尿甚至尿蛋白降至正常时肾功能持续减退[3,4]。病理改变能更好地了解DN的发病机制和判断其肾脏预后。本文就近年来DN病理改变与临床预后的相关性研究作一综述。

DN肾脏病理改变

早期DN病理改变的研究多通过尸体解剖进行。1959年，Gellman等[5]首次通过肾活检系统阐述DN病理改变及其与临床的相关性，提出结节样病变对DN的诊断具有特异性，同时弥漫性病变与蛋白尿、高血压及慢性肾功能不全的进展相关。随后的一系列研究详细阐述了DN患者的临床和病理特征。

由于1型糖尿病(T1DM)患者自然病程更为明确，大多数DN肾脏病理方面的研究均在T1DM人群进行。经典的T1DM患者肾脏病理改变包括肾小球基膜(GBM)增厚、系膜弥漫性增生、结节样病变及出、入球小动脉透明变性，同时伴随肾小管间质病变和足细胞病变[6]。其中，肾小球病变意义最为重要，肾小管间质病变及血管病变程度通常与肾小球病变相关，仅在晚期患者[尤其是蛋白尿明显增加，肾小球滤过率(GFR)下降时]才会出现肾小管间质病变加重。与之相比，T2DM肾脏病理改变则更为复杂多变。研究表明，仅有30%微量白蛋白尿和50%蛋白尿患者出现类似T1DM的肾脏病理改变，大部分患者肾小管间质和血管病变与肾小球病变不成比例[7]。T2DM肾脏病理改变的多样性可能与其发病机制更为多样有关。

2010年，Tervaet等[8]提出同时针对T1DM和T2DM的DN病理分型标准，即根据肾小球病变程度将DN肾脏病理改变分为四级，并对肾小管间质病变和血管病变单独成立评分系统。该标准问世后即受到广泛关注，一方面由于其仅基于肾小球增生性病变对DN病理改变进行简单分级，未将肾小管间质病变和血管病变纳入分级标准，而肾小管间质病变和血管病变在DN的进展中也起着至关重要的作用；另一方面，该标准认为T1DM和T2DM肾脏病理改变类似，因此适用于同一规范，实际上两者无论是在发病机制还是在对治疗的反应上均存在很大差异，同一病理改变在判断两种类型DN预后的意义可能并不尽相同，因此目前学术界一致认为，该标准在实际应用中的价值亟需临床进一步验证[9,10]

肾小球病变与临床预后的关系

弥漫性病变GBM弥漫性增厚是DN最早的病理改变，T1DM患者起病1.5～2.5年即可观察到GBM增厚，5～7年后才出现肾小球系膜增生，这种异常的增生均与细胞外基质聚集有关[6]。绝大多数显性蛋白尿期的T1DM患者均有明显的GBM增厚和弥漫系膜增生。值得注意的是，肾小管基膜(TBM)增厚通常与GBM同时出现，这提示血流动力学因素在DN细胞外基质沉积的发展中并非必需。

通过精密的形态学计量方法分析肾脏结构改变与功能的关系显示，电镜下系膜占肾小球体积比例(Vv[Mes/glom])与T1DM的多种临床指标(GFR、尿白蛋白排泄率、血压等)均有很好的相关性[11,12]。Vv(Mes/glom)是一个反应系膜增生程度的指标，单位肾小球中系膜所占的体积比越大，总的外周袢GBM滤过膜面积越小，GFR下降的比例越大，由此可见系膜增生与肾功能不全具有最明显的相关性。相比之下，GBM增厚则与尿白蛋白排泄率具有更好的相关性。此外，GBM增厚与T1DM病程呈线性相关趋势，而Vv(Mes/glom)在病程前15年内增加并不明显，随后才出现快速增长[13]。这也可解释为何早期GBM增厚越明显，随后进展至微量白蛋白尿的几率越大，而Vv(Mes/glom)则与后期蛋白尿增加和GFR下降有关。

对T2DN患者的研究证实，系膜增生同样是导致肾功能不全的关键性因素。Fioretto等[6]研究表明，在T2DN患者，尿白蛋白排泄率与GBM厚度及Vv(Mes/glom)均直接相关，但GFR下降仅与Vv(Mes/glom)呈负相关，尽管这种差异具有统计学意义，但不如T1DM患者明显。另一项对微量白蛋白尿期和蛋白尿期T2DM患者随访4年的研究则发现，GFR下降与系膜增生和GBM厚度均呈显著相关[14]。

结节样病变1936年，Kimmelstiel和Wilson首次报道结节样病变(K-W结节)[15]是DN特征性病变之一，表现为局部大量系膜基质堆积，在肾小球周边系膜区形成椭圆形或圆形区域，结节周边可见栅栏状排列的系膜细胞。系膜溶解与微血管瘤通常被认为是结节样病变的前驱表现，可能由于局部毛细血管袢附着点薄弱，继而与GBM分离，造成毛细血管袢腔高度扩张引起。大多数动物模型都只能诱导出轻微的DN病理改变(如GBM增厚、系膜增生)，而不会出现系膜溶解、微血管瘤、K-W结节等表现[16，17]，这说明结节样病变并非简单由系膜增生加重而来，内皮细胞功能异常可能在DN进展中起着重要作用。

K-W结节多数情况下是一种晚期的病变，出现在系膜弥漫性中至重度增生的患者中，但也有少数患者仅有系膜轻度增生伴K-W结节形成，提示两者之间可能存在不同的发病机制[18]。据报道，与弥漫性系膜增生相比，结节样病变与2型糖尿病视网膜病变具有更好的相关性。但对于结节样病变能否反映肾脏预后，目前尚有争议。早期的研究表明，两者之间没有显著相关性，但随后也有研究证实，存在结节样病变者，肾脏预后更差[19-21]。

渗出性病变DN肾小球的渗出性病变包括球囊滴和纤维蛋白帽[6]，前者位于包囊内侧，多见于中晚期DN患者，后者位于肾小球毛细血管袢内皮侧，除DN外还可见于局灶节段性肾小球硬化等疾病。两者均为均质、透明的蛋白样物质，成分与入球小动脉透明样变的渗出成分类似，但具体临床意义尚不明确，目前对于这一类病变与肾脏预后的关系鲜有报道。

足细胞病变足细胞是肾小球滤过膜的重要组成部分。多种以蛋白尿为主要表现的疾病，如微小病变性肾病、局灶节段性肾小球硬化症，从根本上讲都与GBM足细胞附着减少、足突融合、消失有关[22]。以往观点认为细胞外基质沉积是DN的核心病变，近年来足细胞损伤在DN发病机制中的作用日益受到重视。

研究表明，在微量白蛋白尿正常的T1DM患者即已出现足细胞形态的改变[23]。据White等[24]报道，与正常对照组相比，尿白蛋白排泄率异常的1型糖尿病患者，尽管足细胞数目没有改变，但足细胞密度呈下降趋势，且与尿白蛋白排泄率呈负相关。这种密度的下降与肾小球体积增大有关。而更早的研究则表明，在早期T1DN的患者，足细胞绝对数目也有所下降[25]。对T2DN患者的研究也证实，蛋白尿期足细胞数目下降[6]。另一项对微量白蛋白尿期T2DN患者随访4年发现，基线足细胞密度下降的微量白蛋白尿患者进展至显性蛋白尿的风险显著增加[26]。Zhu等[27]和Su等[28]的研究也发现，T2DN患者足细胞数目与密度均下降，足细胞损伤在DN早期即已出现，并随着尿蛋白的增加而加剧。

部分无经典的DN肾小球病理改变而出现蛋白尿的患者，足细胞结构的改变可能是导致蛋白尿增加的主要原因。由于肾小球体积增大，足细胞附着减少、丢失增加，GBM裸露，导致GBM与包囊黏连，出现局灶节段性肾小球硬化性病变，蛋白尿增加，继而引起肾小管间质病变加重，最终导致球性废弃和慢性肾功能不全进展[18]。因此，有理由相信，足细胞病变对于肾脏预后的判断同样具有重要意义。然而，由于足细胞计数在临床上不易推广，其在实际应用中的价值有待进一步评估。

肾小管间质病变与临床预后的关系

尽管肾小球病变被认为是DN最主要的特征，但肾小管萎缩与间质纤维化同样参与了疾病的进展，并与肾功能下降密切相关[29]。多项研究表明，间质纤维化程度与肾小球球性废弃的比例一样，均与蛋白尿、高血压直接相关，并与GFR呈负相关[6,30]。甚至有作者提出，DN患者肾功能不全主要取决于间质病变程度而非肾小球病变。然而，这一结论多建立在血清肌酐>176.8 μmol/L的人群中。事实上，在DN早期已有Vv(Mes/glom)增加与GBM增厚，而此时肾间质在肾皮质所占的比例[Vv(Int/cortex)]是下降的，这可能与肾小管肥大有关。对于T1DN患者出现明显的肾间质纤维化时，多数患者已有GFR的下降，在肾脏高滤过至GFR约45 ml/(min·1.73m2)之间时，尿白蛋白排泄率与GFR主要与肾小球病变有关[18]。肾小管间质病变可能在已明确的肾功能不全患者进展至ESRD中占据更主要的决定作用。

现已认识到急性肾损伤(AKI)会增加进展至ESRD的风险[31]，即使非糖尿病的患者，高血糖也是发生AKI的危险因素[32]。因此DN患者可能在已有肾脏疾病的基础上增加发作AKI的风险，从而进展至ESRD[33]。一项对22例肾活检证实为DN的患者长期随访研究发现，DN患者肾功能的进展并非简单呈线性，而往往伴随一系列看似随机并呈自限性的急性肾损伤的发作，推测AKI可加重间质炎症，并加速肾功能不全的进展[34]。

血管病变与临床预后的关系

DN血管病变包括出球、入球小动脉透明变性和间质小动脉硬化。出球、入球小动脉透明变性是DN较为特异性的病理改变[6,18]，通常在T1DM起病3～5年即可出现，是指由于血浆成分的渗出，血浆蛋白(尤其是免疫球蛋白、补体、纤维蛋白原及白蛋白等)最终取代了平滑肌细胞，成为光镜下均质、嗜伊红的物质。入球小动脉透明变性的严重程度与球性废弃的比例显著相关，提示这种血管病变对肾小球缺血性硬化有促进作用。

随着对DN的深入了解，发现相当一部分患者临床上并不表现出经典的DN自然病程，在白蛋白尿正常或仅微量白蛋白时即出现肾功能减退，这些患者多为老年，糖尿病病程较长，且常有心血管疾病史，接受肾素-血管紧张素系统抑制剂治疗，病理改变为晚期肾小球病变，但临床无明显蛋白尿，进展至ESRD速度相对较慢[35，36]。由于此类患者肾内血管阻力指数通常高于正常，目前认为这种现象可能与肾脏血管病变有关。

此外，通过对肾功能不全晚期的T1DM患者肾切除术后标本的研究发现，废弃肾小球多沿着与肾包膜垂直的平面呈簇状分布，提示中动脉(小叶间动脉)病变参与了肾小球废弃的病理生理过程[37]。因此也有专家提出，由于肾活检标本在研究血管病变中的局限性，血管因素在肾小球废弃中的重要性可能被低估了[18]。

新病理分型对DN肾脏预后的指导意义

迄今为止，国内外已有少数中心开展了对DN新病理分型的验证研究，但结果尚有争议。Oh等[2]通过对50例肾活检证实为DN的T2DM患者进行病理分型评估，并研究其与eGFR的关系，探讨新的病理分型对于指导肾脏预后的关系。结果证明，Ⅰ期和Ⅱa期患者5年肾脏存活率达100%，Ⅱb期和Ⅲ期分别为75%和66.7%，而Ⅳ期患者5年肾脏存活率仅38.1%，说明该病理分型对于判断肾脏预后具有指导意义。其中，Ⅱb期和Ⅲ期患者肾脏预后无明显差异。然而，另一项针对显性蛋白尿期T2DM患者的研究(n=69)则表明，肾间质病变而非肾小球病变对肾脏预后有判断作用，肾小管萎缩、间质纤维化和间质炎症均对肾脏预后有独立的预测作用，而肾小球病变尤其是弥漫增生性病变(Ⅱa+Ⅱb期)与结节样病变(Ⅲ期)之间肾脏存活率并无显著统计学差异[38]。

必须指出，由于受到样本量的限制，上述研究结果存在很大的局限性。前者50例患者中Ⅰ期DN患者仅2例，Ⅱa期患者6例，后者则无Ⅰ期DN患者，Ⅲ期患者亦仅7例。尤其是后者为了纳入更多病例，将入组标准放宽到活检标本肾小球≥5个，必然会对研究结果尤其是肾小球病变的评估造成影响，其准确性有待更多的实验数据进一步验证。

本中心近期对414例随访>1年的T2DN患者的研究发现，该分型中的肾小球病变分级、小管萎缩和间质纤维化对肾脏预后具有较好的指导意义，但现有的血管指标(动脉透明变性与动脉硬化)对于反映病变严重程度、指导预后作用不佳[39]。

综上所述，尽管目前DN各项病理指标能在何种程度反映肾脏预后并无定论，但病理改变对于了解疾病发病机制、判断临床严重程度及指导预后具有重大意义。病理分型不仅能促进临床医师和病理医师之间更好的交流，同时为判断预后和制定临床决策提供组织学依据，从而提高临床工作的有效性[40]。DN病理分型尚需更多大样本、长期随访的临床研究进一步验证。

1 de Boer IH,Rue TC,Hall YN,et al.Temporal trends in the prevalence of diabetic kidney disease in the United States.JAMA,2011,305(24):2532-2539.

2 Oh SW,Kim S,Na KY,et al.Clinical implications of pathologic diagnosis and classification for diabetic nephropathy.Diabetes Res Clin Pract,2012,97(3):418-424.

3 Perkins BA,Ficociello LH,Ostrander BE,et al.Microalbuminuria and the risk for early progressive renal function decline in type 1 diabetes.J Am Soc Nephrol,2007,18(4):1353-1361.

4 Perkins BA,Ficociello LH,Roshan B,et al.In patients with type 1 diabetes and new-onset microalbuminuria the development of advanced chronic kidney disease may not require progression to proteinuria.Kidney Int,2010,77(1):57-64.

5 Gellman DD,Pirani CL,Soothill JF,et al.Structure and function in diabetic nephropathy; the importance of diffuse glomerulosclerosis.Diabetes,1959,8(4):251-256.

6 Fioretto P,Mauer M.Histopathology of diabetic nephropathy.Semin Nephrol,2007,27(2):195-207.

7 Fioretto P,Mauer M,Brocco E,et al.Patterns of renal injury in type 2(non-insulin dependent) diabetic patients with microalbuminuria.Diabetologia,1996,39(12):1569-1576.

8 Tervaert TW,Mooyaart AL,Amann K,et al.Pathologic classification of diabetic nephropathy.J Am Soc Nephrol,2010,21(4):556-563.

9 Fioretto P,Mauer M.Diabetic nephropathy:diabetic nephropathy - challenges in pathologic classification.Nat Rev Nephrol,2010,6(9):508-510.

10 Valk EJ,Bruijn JA,Bajema IM.Diabetic nephropathy in humans:pathologic diversity.Curr Opin Nephrol Hypertens,2011,20(3):285-289.

11 Mauer SM,Steffes MW,Ellis EN,et al.Structural-functional relationships in diabetic nephropathy.J Clin Invest,1984,74(4):1143-1155.

12 Caramori ML,Kim Y,Huang C,et al.Cellular basis of diabetic nephropathy:1.Study design and renal structural-functional relationships in patients with long-standing type 1 diabetes.Diabetes,2002,51(2):506-513.

13 Drummond KN,Kramer MS,Suissa S,et al.Effects of duration and age at onset of type 1 diabetes on preclinical manifestations of nephropathy,Diabetes,2003,52(7):1818-1824.

14 Nosadini R,Velussi M,Brocco E,et al.Course of renal function in type 2 diabetic patients with abnormalities of albumin excretion rate.Diabetes,2000,49(3):476-484.

15 Wada J,Makino H.Historical chronology of basic and clinical research in diabetic nephropathy and contributions of Japanese scientists.Clin Exp Nephrol,2009,13(5):405-414.

16 Nakagawa T,Tanabe K,Croker BP,et al.Endothelial dysfunction as a potential contributor in diabetic nephropathy.Nat Rev Nephrol,2011,7(1):36-44.

17 Wada T,Shimizu M,Yokoyama H,et al.Nodular lesions and mesangiolysis in diabetic nephropathy.Clin Exp Nephrol,2013,17(1):3-9.

18 Najafian B,Mauer M.Morphologic Features of Declining Renal Function in Type 1 Diabetes.Semin Nephrol,2012,32(5):415-422.

19 Shoji T,Kanda T,Nakamura H,et al.Are glomerular lesions alternatives to microalbuminuria in predicting later progression of diabetic nephropathy? Clin Nephrol,1996,45(6):367-371.

20 Heaf JG,L?kkegaard H,Larsen S.The relative prognosis of nodular and diffuse diabetic nephropathy.Scand J Urol Nephrol,2001,35(3):233-238.

21 Hong D,Zheng T,Jia-qing S,et al.Nodular glomerular lesion:A later stage of diabetic nephropathy? Diabetes Res Clin Pract,2007,78(2):189-195.

22 Barisoni L,Mundel P.Podocyte biology and the emerging understanding of podocyte diseases.Am J Nephrol,2003,23(5):353-360.

23 Toyoda M,Najafian B,Kim Y,et al.Podocyte detachment and reduced glomerular capillary endothelial fenestration in human type 1 diabetic nephropathy.Diabetes,2007,56 (8):2155-2160.

24 White KE,Bilous RW,Marshall SM,et al.Podocyte number in normotensive type 1 diabetic patients with albuminuria.Diabetes,2002,51(10):3083-3089.

25 Steffes MW,Schmidt D,McCrery R,et al.Glomerular cell number in normal subjects and in type 1 diabetic patients.Kidney Int,2001,59(6):2104-2113.

26 Meyer TW,Bennett PH,Nelson RG.Podocyte number predicts long-term urinary albumin excretion in Pima Indians with type Ⅱ diabetes and microalbuminuria.Diabetologia,1999,42(11):1341-1344.

27 Zhu WW,Chen HP,Ge YC,et al.Ultrastructrual changes in glomerular filtration barrier and occurrence of proteinuria in Chinese patients with type 2 diabetic nephropathy.Diabetes Res Clin Pract,2009,86(3):199-207.

28 Su J,Li SJ,Chen ZH,et al.Evaluation of podocyte lesion in patients with diabetic nephropathy:Wilms’ tumor-1 protein used as a podocyte marker.Diabetes Res Clin Pract,2010,87(2):167-175.

29 Tang SC,Leung JC,Lai KN.Diabetic tubulopathy:an emerging entity.Contrib Nephrol,2011,170:124-134.

30 Najafian B,Crosson JT,Kim Y,et al.Glomerulotubular junction abnormalities are associated with proteinuria in type 1 diabetes.J Am Soc Nephrol,2006,17 (4 Suppl 2):S53-60.

31 Ishani A,Xue JL,Himmelfarb J,et al.Acute kidney injury increases risk of ESRD among elderly.J Am Soc Nephrol,2009,20(1):223- 228.

32 Stolker JM,McCullough PA,Rao S,et al.Pre- procedural glucose levels and the risk for contrast- induced acute kidney injury in patients undergoing coronary angiography.J Am Coll Cardiol,2010,55(14):1433-1440.

33 Singh P,Rifkin DE,Blantz RC.Chronic kidney disease:an inherent risk factor for acute kidney injury? Clin J Am Soc Nephrol,2010,5(9):1690-1695.

34 Kelly KJ,Dominguez JH.Rapid progression of diabetic nephropathy is linked to inflammation and episodes of acute renal failure.Am J Nephrol,2010,32(5):469-475.

35 Halimi JM.The emerging concept of chronic kidney disease without clinical proteinuria in diabetic patients.Diabetes Metab,2012,38 (4):291-297.

36 MacIsaac RJ,Panagiotopoulos S,McNeil KJ,et al.Is nonalbuminuric renal insufficiency in type 2 diabetes related to an increase in intrarenal vascular disease? Diabetes Care,2006,29(7):1560-1566.

37 Hørlyck A,Gundersen HJ,Osterby R.The cortical distribution pattern of diabetic glomerulopathy.Diabetologia,1986,29(3):146-150.

38 Okada T,Nagao T,Matsumoto H,et al.Histological predictors for renal prognosis in diabetic nephropathy in diabetes mellitus type 2 patients with overt proteinuria.Nephrology (Carlton),2012,17(1):68-75.

39 安玉，徐峰，乐伟波，等.糖尿病肾病病理分型临床应用的评估.肾脏病与透析肾移植杂志，2013,22(4):301-308.

40 Glassock RJ.Reclassification of lupus glomerulonephritis:back to the future.J Am Soc Nephrol,2004,15(2):501-503.