糖尿病肾脏疾病的早期预测指标研究进展

胡晔，袁明霞

糖尿病肾脏疾病（DKD）是糖尿病最常见的微血管并发症之一，是引起终末期肾病的主要原因，也是糖尿病患者主要死亡原因之一，严重影响患者的生命健康和生存质量［1］。DKD发生发展具有隐匿性，导致临床早期诊断困难。很多患者被诊断为DKD时，其肾损伤已经进展至一定程度甚至不可逆转。DKD的早期发现和诊断对预防或延缓肾损伤的进展至关重要，成为临床关注的重要问题。目前常用于评估糖尿病患者早期肾脏损害的指标如尿微量白蛋白（MAU），具有一定的局限性，其疾病诊断、预测价值也受到质疑［2］。近年不断提出新的反应肾损伤的生物标志物，如肾小球和肾小管损伤相关指标、氧化应激与炎性因子、尿蛋白组学等［3］。本文就DKD的早期预测因子的研究进展进行综述，以期为DKD的早期诊断提供依据。

本文价值：

长久以来，尿微量白蛋白（MAU）检测一直被作为糖尿病肾脏疾病（DKD）诊断的金标准，但随着对早期诊断及预测疾病的要求不断提高，其局限性逐渐被人们所认知，越来越多的科研人员与临床医生开始寻找更适合临床工作、具备早期发现与诊断价值的生物标志物。本文收集归纳近年被提出的诊断和预测DKD的热点生物标志物，对不同的标志物进行分类及优缺点比较，并对其在疾病发生发展中所起的作用进行阐述。通过本文，可以了解DKD早期预测因子的研究进展，为各位科研人员和临床医生提供研究的思路和参考。

1 目前评估早期DKD的常用指标及其局限性

目前临床常用评估早期DKD患者肾功能的指标主要包括MAU及肾小球滤过率（GFR）等，近年来其早期诊断、预测肾损伤的价值受到质疑［2］。其中MAU检测结果容易受感染、运动、检测方法等因素影响，很多DKD患者在出现MAU前便已有不同程度的肾损伤［4］，且出现MAU的患者再次复查转阴的现象很常见；另外，约1/3的1型糖尿病患者在检出MAU后不久即发展为终末期肾病［5］，提示MAU可能不是早期预测DKD最理想的指标。关于GFR，我国推荐使用血肌酐（Scr）等指标评估肾功能的改良MDRD公式［6］。需要注意的是：首先，Scr受多种肾外因素影响，且早期肾功能受损时Scr水平仍可处于参考范围；其次，年龄、血糖、糖尿病病程及蛋白质摄入［7］等因素均会影响DKD患者的GFR估算结果；最后，有研究认为，改良MDRD公式会系统性低估肾功能接近正常或肾功能轻度受损患者的肾功能［8］。

2 与DKD相关的肾小球损伤生物标志物

肾小球滤过屏障包括肾小球基底膜、足细胞和肾小球毛细血管内皮细胞，这些结构受损会造成肾小球通透性发生变化，导致正常状态下不会出现在尿中的物质增加，而对这些生物标志物的检测有助于判断有无肾小球损伤。与DKD相关的肾小球损伤生物标志物包括触珠蛋白（Hp）、转铁蛋白（TRF）、铜蓝蛋白、足细胞相关蛋白等。

2.1 Hp Hp是1938年由POLONOVSKI和JAYLE在血清中首次发现的一种急性期时相蛋白，主要功能是与游离血红蛋白结合形成稳定复合物，阻止游离血红蛋白从肾小球滤过、对肾小管造成损害，从而保护肾脏组织［9］。当患者肾功能改变时，肾小球游离血红蛋白滤过增加，可刺激Hp合成及分泌，血Hp水平升高，形成稳定复合物。糖尿病患者肾小球滤过屏障不稳定，在尿中亦可检测到这种Hp-血红蛋白复合物［10］。在尿常规检查示尿蛋白无异常的2型糖尿病患者中，BHENSDADIA等［11］研究发现Hp是最好的可以预测患者早期肾功能降低的标志物；Hp结合MAU共同诊断比MAU单独诊断有更好的准确性［12］。

目前研究发现，Hp基因多态性与包括DKD在内的糖尿病血管病变关系密切［13］。Hp是由2条α链、2条β链组成的四聚体，α链由一对等位基因决定，包含α1和α2两种，可形成常见的3种基因型，分别是1-1、2-1及2-2。Hp基因型的不同结构使得其在生理功能上存在一定差异。携带Hp2-2基因的糖尿病患者似乎更容易患肾脏疾病［13］，并且Hp2-2基因与DKD发病的高危因素如糖尿病患者高血压、冠心病、血脂异常及动脉粥样硬化等疾病密切相关［14］；而携带Hp2-1基因可能是DKD患者预后良好的预测因素［15］。

2.2 TRF TRF多由肝脏合成，主要通过肾脏进行排泄，其分子量为76.5 KDa，与白蛋白接近，带电荷量较白蛋白少，更易从肾小球滤过，考虑其可能是较MAU更为敏感的指标［3］。有研究显示，在MAU正常的糖尿病患者中即可检测到TRF的排泄增加，且基线水平较高的组可能较正常组发展为MAU的风险更大［16］。TRF水平升高预示着糖尿病患者包括DKD在内的血管并发症风险增高，但是在很多非糖尿病引起的肾小球损伤患者中也观察到TRF排泄增加，因此其对DKD的预测并不特异。

2.3 铜蓝蛋白 铜蓝蛋白是肝脏合成的含铜糖蛋白，所带负电荷多，尿中含量很少，其也是一种急性期反应蛋白，可诱导氧自由基形成以及低密度脂蛋白氧化，反映机体的急性炎症和慢性炎症状态。尿常规检查示尿蛋白正常的2型糖尿病患者中，铜蓝蛋白甚至较MAU更有利于预测早期DKD患者的肾损伤［3］。而DKD患者铜蓝蛋白水平增高，且随着肾脏疾病进展其排泄率增加，研究提示铜蓝蛋白可以用来评价DKD的发生以及预测疾病进展［17］。

2.4 足细胞相关蛋白 足细胞参与构成肾小球滤过屏障，其在肾小球基底膜上的稳定附着和功能发挥依赖于足细胞相关蛋白，包括相关的结构蛋白及功能蛋白等。在DKD早期即可出现足细胞相关蛋白损伤及表达异常。足细胞的相关结构蛋白根据其在足细胞的分布，可分为裂孔膜蛋白、顶膜区蛋白、基底膜区蛋白、细胞骨架蛋白。其中裂孔膜蛋白包括肾病蛋白（Nephrin）等，是裂孔膜的关键组分；顶膜区蛋白包括足细胞标记蛋白（PCX）等，富含负电荷，参与构成电荷屏障；基底膜区蛋白是足细胞锚定的关键蛋白；细胞骨架蛋白起桥梁作用，连接基底膜和裂孔膜蛋白，对维持足细胞正常形态功能起重要作用，主要包括肌动蛋白、抗α辅肌动蛋白4抗体和突触连接蛋白（Synaptopodin）等；而足细胞功能的发挥依赖于Wilms Tumor-1（WT-1）及尿血管内皮生长因子（uVEGF）等蛋白的参与。

2.4.1 Nephrin Nephrin是一种位于足细胞裂孔膜上的关键结构蛋白，对维持肾小球滤过屏障的完整性起关键作用。近年来围绕Nephrin进行了大量研究，在DKD动物模型中，尿Nephrin的检出早于MAU，可作为早期诊断DKD的生物学指标［18］。临床研究发现，在有微量蛋白尿和大量蛋白尿的糖尿病患者中均能检测出Nephrin，54%的MAU正常的糖尿病患者也可检出Nephrin［19］，提示Nephrin有助于肾小球疾病的早期诊断。

2.4.2 PCX PCX作为特异性标志蛋白参与维持肾小球的正常结构以及构成滤过屏障。当足细胞受损时，能够在尿液中检测到PCX。尿PCX水平与尿白蛋白水平相关，其在糖尿病合并MAU患者中的水平较蛋白尿正常患者高，并可能是治疗中的一个靶点［20］，且PCX水平越高肾小球的损害越严重，考虑其可以作为预测DKD的生物标志物［21］。

2.4.3 Synaptopodin Synaptopodin在机体内可表达于肾小球分化的足细胞，对维持足细胞正常结构和功能具有重要意义。韩国一项研究显示，DKD患者中Synaptopodin水平与Scr水平相关，而与尿白蛋白无关，认为Synaptopodin可以独立于尿白蛋白的排泄而用于预测肾小球损伤［22］。LIOUDAKI等［23］指出，无蛋白尿的糖尿病患者较健康人群有更高的Synaptopodin检出率，尿Synaptopodin可以反映早期足细胞损伤，可能成为早期DKD诊断的有利预测指标。

2.4.4 WT-1 WT-1是一种锌指结构转录因子，在足突细胞成熟中起重要作用，是足细胞的特定标志。1999年KUBO等［24］首先提出DKD患者的尿液中可检测到内源性WT-1 mRNA，而在正常人群中几乎检测不到；约一半的合并蛋白尿的糖尿病患者可以检测到WT-1，且其水平与MAU、Scr水平显著相关。FUNK等［25］提出WT-1、PCX、Synaptopodin均是肾损伤的预测因子。WT-1可预测某些类型的肾脏疾病，但是是非特异性的［26］。

2.4.5 uVEGF uVEGF是1989年分离得到的一种足细胞产生的物质，该系统机制复杂、种类繁多［27］。DKD早期足细胞即出现损伤，释放大量胞内储存的血管内皮生长因子（VEGF），尿液中可检测到VEGF水平异常。MAU正常的2型糖尿病患者uVEGF水平较健康人群高，随着MAU水平增加uVEGF水平也增加，DKD肾功能异常者uVEGF水平亦明显高于肾功能正常者［28］。考虑uVEGF可预测DKD病情的进展。

3 与DKD相关的肾小管损伤生物标志物

以往认为，在DKD发展中肾小球病变占首要地位，肾小管病变继发于肾小球病变；但是近期研究发现，肾小管间质病变也出现在早期DKD患者中，且病变严重程度与DKD进展及预后关系密切［29］。与DKD相关的肾小管损伤生物标志物包括肾损伤因子1（KIM-1）、中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白（NGAL）、肝型脂肪酸结合蛋白（L-FABP）等。

3.1 KIM-1 KIM-1由肾近曲小管上皮细胞表达，正常情况下表达较少，但在DKD患者肾损伤时被大量释放到尿液中，是反应肾损伤的一个敏感性指标。在DKD最早阶段即可发生肾小球及肾小管损伤，无蛋白尿或有MAU的2型糖尿病患者中可检测到尿KIM-1水平增加［30］，考虑KIM-1可以预测肾损伤。但是，PANDURU等［31］提出，KIM-1水平的增加与GFR的下降之间虽然存在联系，却不能独立于MAU来预测肾脏疾病的进展。

3.2 NGAL NGAL是由中性粒细胞和某些上皮细胞如肾小管上皮细胞所表达的微量蛋白，当出现肾损伤时其在肾脏大量表达，并释放到血浆和尿液中。近年来NGAL成为早期且敏感的肾损伤生物标志物，甚至超越MAU及GFR等经典指标成为评估肾脏疾病的新方向［32］。MAHFOUZ等［33］发现，DKD患者NGAL水平较MAU正常的患者高，并提出这种早期的肾小管损伤可能较MAU排泄增多更早出现。另一项为期12个月的研究提示，尿NGAL有益于评估肾功能进展［34］。2016欧洲心脏病学会（ESC）指南强调了NGAL的潜在好处，其除了可以预测肾脏疾病，亦可能有助于改善心血管风险［35］。但是仍然有一些研究得出了相反结论，其在部分MAU患者中并未检测到NGAL水平增高，且台湾学者提出，尿NGAL可能不是肾功能下降的预测因子，仅发现血清NGAL水平变化存在统计学意义，对此仍需进行深入研究［36］。

3.3 L-FABP L-FABP是表达于肝及近端肾小管细胞内游离脂肪酸的载体蛋白，DKD患者肾小管受损时其水平增加。ARAKI等［37］发现，在2型糖尿病患者中，尿L-FABP可能是肾脏疾病和心血管疾病的预测因子，并且即使在MAU正常的2型糖尿病患者中，其亦与肾功能恶化相关。SUH等［38］通过对1型糖尿病合并早期DKD患者研究发现，尿L-FABP在MAU正常阶段亦能反应肾损伤。因此尿L-FABP可能是临床上早期识别糖尿病的有效指标。但是亦有研究指出，L-FABP水平与肾功能无关［39］。

4 与DKD相关的氧化应激与炎性因子

炎性反应及氧化应激是公认的重要诱发DKD的因素［40］，包括白介素、肿瘤坏死因子（TNF）-α、转化生长因子β、α-酸性糖蛋白及8羟基脱氧鸟苷（8-OHdG）等生物标志物。其中，TNF是由单核细胞、巨噬细胞等多种细胞产生的主要促炎因子，通常说的TNF多指TNF-α，其可通过促进细胞凋亡和细胞外基质积累等参与肾损伤，增加尿中蛋白排泄。尿TNF-α作为肾脏炎性反应的生物标志物，在糖尿病患者中可以预测早期肾损伤［41］。TNF受体分为可溶性TNF受体1和可溶性TNF受体2，其水平除了在肾功能下降、肾脏疾病进展的患者中升高外，即使在无肾脏疾病的糖尿病患者中亦可作为早期预测肾损伤的因子［42］。有趣的是，与年龄和MAU相比，TNF受体水平似乎与GFR的联系更密切［43］。

5 微小RNA（miRNA）与蛋白组学

除了上述生物标志物外，更新的预测早期DKD的指标或方法也在不断研究中，包括成纤维细胞生长因子、miRNA、蛋白组学及维生素D结合蛋白等［40］。

miRNA是一种小分子非编码RNA，其通过抑制或降解靶基因mRNA参与生物体的多种生理及病理过程。在某些疾病状态下，体液中miRNA表达水平可发生特异性改变。miRNA可以作为一种诊断DKD发生和发展的生物标志物［44］。EISSA等［45］提出，miR-133b、miR-342、miR-30A等在MAU出现之前即可预测肾功能。我国亦有学者提出，血miR-150-5p和miR-155-5p有望成为DKD早期诊断及预后判断的潜在分子标志物［46］。LEE等［47］研究结果表明，miR-146a可预防糖尿病患者肾小球损伤和足细胞损伤，其缺失会增加糖尿病患者的肾小球疾病风险。另外，对miRNA基因调控的深入了解使得明确其致病机制成为可能，可能成为治疗肾脏疾病的新靶点［44］。

蛋白组学由澳大利亚科学家WILKINS于1995年首次提出，其最具吸引力的特性是通过同时检测多种蛋白生物标志物共同评估DKD［48］。考虑DKD复杂的机制，仅依赖一个生物标志物最终可能无法达到最佳的诊断DKD的灵敏度和特异度，蛋白组学在DKD的早期诊断及进展预测方面的优势便体现在此［49-50］。CKD273是由GOOD等［51］提出的一组由273个尿肽和蛋白质组成的敏感及特异识别慢性肾脏病（CKD）的指标。随后多项研究验证发现，CKD273能够预测肾脏疾病进展［52-53］。

6 小结及展望

笔者将目前研究中提到的部分可预测糖尿病患者早期肾损伤的生物标志物总结如图1。作为临床常用的早期诊断DKD的指标，MAU虽然具有一定局限性，但是目前尚无更理想的指标替代MAU。近年来关于这些新发现的生物标志物的研究仍有限，且很多机制未明，需要进一步的临床验证。统观全文，新兴生物标志物的研究尚不成熟、深入，评价和预测效果不确切，针对糖尿病所致肾损伤的特异性有待考察的缺点不可忽视。发现和验证更具有早期诊断、预测DKD价值的生物标志物，可能为疾病的早期干预提供新的靶点，对临床有重要意义。

作者贡献：袁明霞进行文章的构思与设计，论文、英文的修订，质量控制及审校，对文章整体负责，监督管理；胡晔进行文献/资料收集、整理，撰写论文。

本文无利益冲突。

图1 部分评估早期DKD的生物标志物Figure 1 A selection of biomarkers used for the assessment of early diabetic kidney disease