血NGAL和IL-18对造影剂肾病早期肾损伤的诊断价值

·论著·

血NGAL和IL-18对造影剂肾病早期肾损伤的诊断价值

李东韬，郑建勇，赵力，李田昌

[摘要]目的测定造影剂肾病模型大鼠血清白细胞介素18(IL-18)、中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白(NGAL)等指标含量，并评估其在模型大鼠早期肾损伤诊断中的价值。方法成年雄性SD大鼠60只，随机分为实验组(A组)及对照组(B组)，接受相同预处理。接受造影剂前，对各组实验动物模型内眦静脉抽血，测定血肌酐、IL-18、NGAL。接受造影剂后2、4、6、12、24 h再分别收集内眦静脉血，重复测定上述指标，并在各时间点观察大鼠肾脏病理变化。结果接受造影剂后，大鼠血肌酐从12 h开始明显升高(P<0.05)，24 h达到峰值；血NGAL从2 h开始明显升高(P<0.05)，6 h达到峰值后逐渐下降；血IL-18从6 h开始明显升高(P<0.05)，12 h达到峰值后逐渐下降。A组大鼠肾脏从2 h开始出现病理变化，并在6~12 h最为明显。结论血NGAL和IL-18比传统的血肌酐更早地反映了肾功能变化，在造影剂肾病早期诊断中均具有较高价值。

[关键词]NGAL；IL-18；早期；肾损害；造影剂肾病；诊断

随着各学科介入诊疗技术和增强CT的广泛应用，接受造影剂的患者不断增加，由此导致的造影剂肾病(radiocontrast-induced nephropathy, RCIN)也被逐渐重视。RCIN目前的诊断标准为：接受造影剂后48~72 h，血清肌酐相对值升高25%或绝对值升高幅度达到>44.2 μmol/L(0.5 mg/dl)，并除外其他可能的原因。

RCIN患者目前尚无理想的治疗手段，且诊断时间窗长达48~72 h。诊断时间的严重滞后，可能极大影响治疗效果。因此，探寻CIN早期急性肾脏损伤的标志物，争取对其早诊断、早干预，可能改善患者预后。本研究主要探讨在大鼠RCIN模型中，白细胞介素18(IL-18)、中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白(NGAL)的动态变化，评价其在RCIN大鼠模型早期肾损伤中的诊断价值。

1材料与方法

1.1实验动物 清洁级雄性SD大鼠60只，体重(16±13) g，由天津焱利华生物制品有限公司提供[合格证号：SCXK(津)2014-00026]。

1.2主要仪器及试剂FT-630G放免仪(北京核仪器厂)，日立7180全自动生化分析仪，NGAL ELISA酶联免疫试剂盒、IL-18 ELISA试剂盒(北京康道国际生物科技有限公司)；吲哚美辛(美国Sigma公司)，L-NAME(美国Sigma公司)，碘必乐370(上海博科莱信宜药业)。

1.3实验方法

1.3.1大鼠预处理将大鼠随机分为实验组(A组，n=30)和对照组(B组，n=30)，禁食水12 h后，尾静脉注射吲哚美辛10 mg/kg, 15 min后尾静脉注射左旋硝基精氨酸甲酯(L-NAME)10 mg/kg。

1.3.2制备大鼠CIN模型参考Agmon等[1]的方法，在接受预处理后15 min，A组大鼠尾静脉注射碘必乐(3 g I/kg)，建立低渗非离子造影剂肾病大鼠模型；B组接受预处理后15 min，用生理盐水替代碘必乐作为对照。

1.3.3指标检测接受造影剂前，对两组大鼠内眦静脉抽血1 ml，离心取血清-20 ℃保存(<1个月)待测，全自动生化分析仪测血肌酐，ELISA法测定血清NGAL、IL-18含量。接受造影剂后2、4、6、12、24 h收集内眦静脉血，重复测定上述指标。

1.3.4病理学检查分别于用药前和造模后各时间点，将A、B组大鼠各处死2只，打开腹腔经腹主动脉冰盐水反复冲洗，取双侧肾脏，去包膜经10%福尔马林固定后石蜡包埋切片。脱蜡后进行六氨银染色套染Masson染色，光学显微镜下对比观察大鼠肾脏病理变化。

2结果

2.1两组血肌酐、NGAL和IL-18含量变化比较A组大鼠血肌酐从接受造影剂后12 h开始明显升高，与给药前比较差异有统计学意义(P<0.05)；血NGAL从接受造影剂后2 h即开始明显升高，与给药前比较差异有统计学意义(P<0.05)，6 h达峰值；血IL-18从接受造影剂后6 h开始显著升高，与给药前比较差异有统计学意义(P<0.05)，12 h达峰值。而B组各时间点上述3指标基本无显著变化。

2.2肾脏组织病理改变在400倍光镜下观察各时间点大鼠肾脏病理切片可见，经预处理后大鼠肾脏未见明显病理改变。在注射造影剂后2 h，可见肾小管细胞肿大，部分细胞脱落至小管腔；给药后4 h，肾小管细胞肿胀明显，脱落细胞数量增加，部分小管结构紊乱；给药后6 h，小管细胞空泡变性、脱落加重，部分小管结构破坏；给药后12 h，小管细胞大量变性、脱落，小管结构破坏明显，同时可见肾小管细胞再生；给药后24 h，仍可见到肾小管细胞脱落、排列混乱，但小管结构有所恢复(图1)。对照组各时间点肾脏未见明显病理改变。

图1 实验组大鼠各时间点肾脏髓质病理改变A:用药前；B-F:分别为注射碘必乐后2、4、6、12和24 h

3讨论

依据目前的流行病学资料，接受造影剂后一般人群RCIN的发生率为0.6%～2.3%，行经皮冠状动脉介入治疗(PCI)的患者发生率为3%～13%，RCIN已成为院内获得性肾功能衰竭的第3大原因，占其总发病率的11%[2-3]。而且RCIN也是PCI术后的常见并发症之一，严重程度仅次于支架术后再狭窄和支架内血栓形成。患者多数在术后7~10 d肾功能可恢复正常，但也有20%~30%的患者可能进入慢性肾衰竭，甚至终身需要维持性肾脏替代治疗[4-5]。RCIN的发生不仅延长了患者住院时间、增加了医疗费用，还明显增加了患者的近期和远期的死亡率。

目前RCIN的发病机制尚未完全阐明，但众多研究指出，造影剂对肾脏的作用主要表现在两个方面：对肾脏血流动力学的影响和对肾小管的作用[2，6]。在RCIN的发病机制中，肾髓质缺血及再灌注损伤是发病的关键因素，造影剂对近端肾小管的直接和间接毒性作用也起重要作用[7]。因此，临床所采用的RCIN肾损害标志物应该是能反映肾脏组织早期缺血或近端肾小管细胞受损敏感性和特异性都较好的生物标志物。

NGAL结构为一条含有178个氨基酸残基的多肽链，是lipocalin蛋白家族新成员之一,属新型脂笼蛋白，其分子量小且不易降解，易于从血清或尿液中检出。在肾脏主要表达于近曲小管，生理状态下肾组织呈低水平表达，当近端肾小管细胞损伤时，NGAL迅速大量表达，使血液和尿液NGAL浓度迅速增加[8-9]。IL-18是一种前炎性因子，当肾小管受到缺血再灌注损伤时，大量释放入血液及尿液，可用于急性肾损伤检测。Ling 等[4,10]分别对急危重症、肾脏移植及心脏手术后急性肾损伤患者进行研究，发现这些患者IL-18均升高，且比血肌酐升高提早24~48 h，对急性肾损伤的诊断特异性和敏感性都较高。

本研究选择大鼠血NGAL和IL-18作为观察指标，在大鼠接受造影剂后进行动态观察，并在各时间点对大鼠肾脏进行病理学变化的观察。评估造影剂肾病模型大鼠急性肾损伤后，上述指标对RCIN的早期诊断价值。结果发现，实验组大鼠血肌酐从接受造影剂后12 h开始明显升高；血NGAL从给药2 h即开始明显升高，6 h达峰值并开始逐渐下降；血IL-18在给药后6 h开始显著升高，12 h达到峰值；对照组给药前后上述指标无明显差异。而上述肾脏损伤过程，通过对各个时间点大鼠肾脏病理学观察也得到了相应的印证。在注射造影剂后2 h开始，可见肾小管细胞肿大，部分细胞脱落至小管腔，随后小管细胞变性脱落逐渐加重，小管结构破坏逐渐明显；到给药后6~12 h，上述病理改变最为明显；给药后24 h仍可见到肾小管细胞脱落、排列混乱，但小管结构有所恢复。

综上认为，血NGAL和血IL-18均能比血肌酐更早地反映出造影剂肾病模型大鼠肾脏损伤。而血NGAL在给药后2 h最先表达，作为RCIN的早期诊断指标明显优于血肌酐和血IL-18，且指标变化与大鼠肾脏病理改变同步，因此，对RCIN早期诊断也具有较大临床意义。

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Value of serum NGAL and IL-18 in diagnosis of contrast agent induced renal damage during early nephropathy

Li Dongtao, Zheng Jianyong, Zhao Li, Li TianchangFirst Ward, Cardiovascular Center, PLA Navy General Hospital, Beijing, 100048, China

[Abstract]ObjectiveTo determine the contents of serum interleukin 18 (IL-18), neutrophil gelatinase associated lipocalin (NGAL) and other indexes of model rats with contrast agent induced nephropathy and evaluate their value in diagnosis of early renal damage in the model rats. Methods 60 adult male SD rats were randomly divided into experiment group (group A) and control group (group B) and received the same pretreatment. Before the contrast agent was applied, inner canthus vein blood was collected to determine the serum creatinine, and IL-18, NGAL; After 2 h, 4 h, 6 h, 12 h, and 24 h since the contrast agent was applied, inner canthus vein blood was collected again to determine the above indexes, and the renal pathological changes of rats were observed at the said time points. ResultsAfter the contrast agent was applied, the serum creatinine of rats increased obviously from the 12th hour (P<0.05) and reached to the peak at the 24th hour; serum NGAL increased obviously from the 2nd hour (P<0.05) and reached to the peaks at the 6th hour, and then decreased gradually; serum IL-18 increased obviously from the 6th hour (P<0.05) and reached to the peaks at the 12th hour, and then decreased gradually. Pathological changes occurred in kidneys of rats in group A from the 2nd hour and were the most obvious between the 6th hour and the 12th hour. Conclusion Serum NGAL and IL-18 reflect the renal changes earlier than the traditional serum creatinine, and they have high value in early diagnosis of contrast agent induced nephropathy.

[Key words]NGAL; IL-18; early stage; renal damage; contrast agent induced nephropathy; diagnosis

(收稿日期:2015-01-27)

文章编号1004-0188(2015)04-0349-03

doi:10.3969/j.issn.1004-0188.2015.04.001

中图分类号R 692

文献标识码A

通讯作者:李田昌，电话：010-66951511

基金项目:海军总医院创新培育基金资助项目(CX201210)
作者单位:100048 北京,海军总医院心脏中心一病区