急性肾损伤预后生物标志物的临床研究进展

急性肾损伤（AKI）是一种发病率高、自然病程多样、预后不一的临床急危重症[1]。2017年急性疾病质量倡议（Acute disease quality initiative，ADQI）提出的急性肾脏病（Acute kidney disease，AKD）新定义将AKI、AKD、慢性肾脏病（Chronic kidney disease，CKD）视为同一疾病的不同阶段[2]，但发生AKI 后及早进行干预可逆转其自然病程。识别和筛查AKI 不良预后的高危患者可能为临床决策和早期实施支持措施提供有用的信息，减少肾脏替代治疗（Renal replacement therapy，RRT）并降低死亡率。AKI 一直是全球性公共卫生难题，其生物标志物的研究也一直是全球热点，AKI 生物标志物在其早期诊断以及提示AKI 预后方面的价值值得关注。目前国内外对AKI 生物标志物的综述多集中于AKI的早期诊断方面，但近年来研究表明这些生物标志物对AKI 预后同样具有一定预测价值[3]。现将AKI预后主要生物标志物的临床研究进展综述如下。

1 常用肾功能检测生物标志物

1.1 血肌酐（Serum creatinine，Scr）内源性Scr 来自自身的肌肉代谢，经肾小球滤过后不由肾小管重吸收，但被肾小管排泌，在外源性肌酐摄入恒定的情况下，Scr 的水平维持稳定，若Scr 水平升高即反映肾小球滤过功能有损害。肾脏对内源性肌酐的清除率（Ccr）目前仍是临床上评估肾功能的主要指标。2012年KDIGO 指南中AKI 分期是根据峰值Scr 界定的，而峰值Scr 水平与中AKI 患者肾脏损伤程度呈正相关[4]。研究表明，AKI 患者Scr 水平以及基于Scr 定义的AKI 分期、肾小球滤过率（Glomerular filtration rate，eGFR）均与其预后相关[2，3]。加拿大一项研究开发并验证了AKI 进展为晚期CKD（定义为在出院后30d 至1年内，门诊eGFR 值持续低于30ml·min-1·1.73m-2）的风险预测模型，发现基线Scr 水平（即入院前7d 至1年内的最近一次门诊Scr值）和AKI 分期以及出院Scr 水平是晚期CKD 的有效预测因子，同时联合年龄、性别、蛋白尿的多变量模型在预测AKI 患者是否会发展为晚期CKD 方面效果最佳[5]。梁璐璐等[6]在一项前瞻性研究中共纳入254 例AKI 患者，结果表明确诊AKI 后7d内峰值Scr 以及蛋白尿、iPTH 升高是AKI 进展为AKD 的独立危险因素，而峰值Scr 预测AKI 进展为AKD 的AUC 值最大（AUC=0.798），最佳截断值为355.95μmol/L，提 示 对Scr＞355.95μmol/L 的AKI 患者，7d 后仍需随访肾功能，在AKD 阶段积极治疗，以防止其进展为CKD。Cheng 等[7]对288 例造影后AKI（PC-AKI）住院患者的回顾性研究表明，AKI分期≥2 期的PC-AKI 患者30d 内死亡率是AKI 1期患者的7.027 倍，基线eGFR＜60ml·min-1·1.73m-2是90d 或1年预后不良的独立危险因素。可见，作为目前肾功能评估的主要检验指标，Scr 对AKI 的诊断虽有滞后性，但在AKI 预后方面仍有一定预测价值。

1.2 胱抑素C（Cystatin C，CysC）CysC 是人体所有有核细胞以几乎恒定的速率产生的一种内源性小分子蛋白，血清CysC（sCysC）通过肾小球滤过排泄，并被近端小管完全重吸收和代谢，不由肾小管分泌。研究证明，CysC 对肾功能及GRF 的评估优于Scr，较Scr 提前24～48h 升高[8]。目前临床已将sCysC 纳入生化检验，明确将其用于AKI 的早期诊断。同时有研究显示，sCysC 在肾脏恢复过程中早于Scr 下降[9]，若以sCysC 评估AKI 患者肾功能恢复情况，可减少住院时间和住院费用。在AKI 预后方面，Jiang 等[10]对ICU 病房脑卒中并发AKI 患者的研究结果表明，sCysC≥0.93mg/L 是脑卒中合并AKI 患者28d 死亡率的独立预测因子，sCysC≥0.93mg/L 时28d 死亡风险提高1.844 倍，这可能为临床支持措施的及早启动提供有用信息，以降低死亡风险。一项前瞻性研究显示，sCysC 较Scr能更好地预测脓毒症AKI 患者的预后，确诊时的sCysC 水平能较好地识别可能发展为严重肾功能损害（RIFLE-F）的患者（AUC=0.82），而Scr 预测的AUC 值仅为0.76，同时发现任意时间点的高sCysC水平均与低生存率相关[11]。Maiwall 等[12]报道，在随访1年的531 例肝硬化患者中，sCysC 可作为肾脏储备和未来AKI 风险的标志物，近期其团队又报道了对肝硬化并AKI 患者的前瞻性队列研究结果，几乎2/3 的肝硬化患者发生AKI 并且eGFR 降低，1/3 进展为CKD，而sCysC 水平以及AKI 发作次数可预测肝硬化患者CKD 的发展[13]。以上研究均证明sCysC 与不同病因AKI 患者的预后均相关，但尚缺乏其在RRT 启动时机方面的研究。

2 炎症相关生物标志物

2.1 中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白（neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL）NGAL 属脂质运载蛋白超家族，生理状态下低表达于肾脏以及支气管、胃肠道等人体组织，当肾小管受损时滤过的NGAL 重吸收受阻，可以在近端肾小管上皮细胞检测到[14]。NGAL 作为研究最广泛的AKI 生物标志物，已被认为是AKI 早期诊断的指标，能使AKI在RIFLE 标准诊断前48h 被诊断[15]。荟萃分析结果显示，NGAL 在AKI 患者预后及是否启动RRT 方面也有一定的预测价值[16]。研究证实AKI 向CKD转变过程中NGAL 水平持续升高，提示NGAL 水平与AKI 进展相关[17]。一项对1 677 例AKI 患者的多中心队列研究表明[18]，尿液中NGAL（uNGAL）水平还可以区分肾前性和肾性AKI（AUC=0.87），uNGAL ＞104ng/ml 则可能是肾性AKI；如果uNGAL水平＜47ng/ml 有助于排除肾性AKI；该项研究还显示，uNGAL 水平与AKI 患者不良预后（包括RIFLE分级递增、RRT 启动及死亡率）相关，uNGAL 预测综合不良预后的AUC 为0.71；uNGAL 和RIFLE 分级是持续性AKI（定义为持续3d 以上的FIFLEAKI）的独立预测因子。另外两项前瞻性研究结果均表明，uNGAL 在AKI 患者RRT 启动方面的预测效果较好（两项研究AUC 分别为0.775 和0.839），当uNGAL（诊断AKI 后24h 内最高值）＞449ng/ml时启动RRT 可能有助于改善AKI 预后[19，20]。而另一项研究表明，uNGAL 水平为2 000ng/ml 和血浆NGAL 水平为1 000ng/ml 可以预测AKI 需要RRT，AUC 均为0.81[21]。目前RRT 的启动依赖于临床判断，临床实践中存在较大的变异性，NGAL 表达缺乏对AKI 的特异性，以及市场上检测试剂盒的多样性等原因使其最佳预测值尚不明确。

2.2 白细胞介素-18（Interleukin-18，IL-18）IL-18是一种在近曲小管诱导和裂解的促炎细胞因子，当肾小管上皮细胞受到缺血等刺激后，炎症细胞（如巨噬细胞或中性粒细胞）大量释放IL-18，参与肾损伤和修复过程，很容易在尿液中检测到。临床研究已证实IL-18 对AKI 的早期诊断价值[22]，但对AKI 进展、预后的研究较少。Huo 等[23]对30 例ICU 病房且行持续肾脏替代治疗（CRRT）的AKI 患者的前瞻性研究结果显示，AKI 3 期组较AKI 2 期组尿肾损伤分子1（KIM-1）水平明显升高，而尿IL-18 与AKI 分期无显著差异；尿IL-18 对AKI 患者行CRRT 后28d 病死率的预测价值较小，而尿KIM-1 有一定的预测价值，二者联合有较高的预测价值（AUC=0.786，敏感性为50%，特异性为100%）。而另一项关于ICU 中新发AKI 患者的研究结果也提示IL-18 单独预测AKI、RRT 或90d 死亡率的能力较差至中等，其AUC 仅分别为0.586、0.655 和0.536[24]。但一项纳入8 项前瞻性研究包含1 129 例肝硬化患者的系统综述结果表明了尿IL-18 在肝硬化患者发生AKI 的诊断和预后中的预测能力，其预测肝硬化患者发生急性肾小管坏死（Aacute tubular necrosis，ATN）的AUC 值为0.88，预测90d内死亡的AUC 值为0.76[25]。可见，目前关于IL-18对AKI 预后的预测价值尚有争议，多数研究表明IL-18 在单独预测AKI 预后及RRT 启动方面的价值有待进一步研究，联合其它生物标志物及临床模型则可提高其预测价值。

3 细胞损伤分子标志物

3.1 肾损伤分子1（Kidney injury molecule，KIM-1）KIM-1 是I 型跨膜糖蛋白，在正常肾组织仅有很低的表达，在缺血/再灌注损伤和肾毒性暴露后，KIM-1 在损伤的近端肾小管上皮中明显上调，KIM-1 的细胞外成分从细胞膜脱落到管腔。研究表明KIM-1 表达水平与AKI 预后相关，适当表达可减轻肾脏损伤，可能有助于改善AKI 预后，但KIM-1 在血液中的持续高表达意味着肾小管损伤，可促进炎症和纤维化的发生，参与AKI-AKD-CKD的进展[26，27]。目前只有少数研究探讨了KIM-1 在预测长期肾脏结局或死亡率中的作用。对55 例创伤后AKI 患者的研究结果显示[28]，尿KIM-1 及尿NGAL 水平与AKI 呈明显线性关系，28d 内死亡者尿NGAL 和尿KIM-1 含量明显高于存活者，且与生存期呈负相关；尿NGAL 和尿KIM-1 对创伤后AKI患者28d 死亡率预测的AUC 分别为0.830 和0.879，若联合SOFA 评分和APACHE Ⅱ评分其预测能力更佳，但SOFA 评分和APACHE Ⅱ评分系统复杂，限制了其临床普遍应用。有研究对肾移植患者随访长达6年，发现肾功能下降速度与尿KIM-1 水平升高速度相关，尿KIM-1 可作为肾移植患者预后的独立预测因子[29]。KIM-1 作为肾小管损伤的一个特定和敏感的生物标志物，持续存在于损伤肾组织中，动态监测其变化可协助判断AKI 预后，故对AKI 患者规律随访尿KIM-1 水平同时及早干预可能有助于阻止其慢性化转归。

3.2 肝型脂肪酸结合蛋白（Liver-type fatty acid binding protein，L-FABP）L-FABP 属脂质结合蛋白超家族，主要存在于近曲小管中，正常人体尿液中的L-FABP 浓度仅为16ng/ml，组织缺血缺氧可刺激其表达，有利于减轻氧化应激反应，目前认为是一种肾脏保护因子，能提早预测AKI 的发生。有研究对1 527 例AKI 患者7d 肾脏结局（包括损伤进展、RRT 启动或死亡情况）的研究结果显示，尿L-FABP预测7d 不良预后的AUC 为0.79，加入临床模型后AUC 可提高到0.82，而尿NGAL、IL-18、KIM-1的AUC 值分别为0.65、0.64、0.62，并未显著提高临床模型的分辨力[30]。另一项有关梗阻性肾病所致AKI 的研究结果表明[31]，AKI 组的尿L-FABP 水平明显高于非AKI 组，随访1年内任意时间点肾功能未恢复组尿L-FABP 水平均明显高于肾功能恢复组，术前、术后72h 尿L-FABP 对肾脏预后判断的AUC 分别为0.948 和0.935，最佳截断值分别为366.57μg/g·Cr和233.60μg/g·Cr。McMahon 等[32]对ICU 中AKI 患者的研究发现，联合使用尿NGAL、白蛋白和临床协变量（APACHE Ⅱ评分、性别、Scr、每小时尿量和尿素氮）预测入院后30d 死亡率或启动RRT 的AUC 值为0.83，比单独使用临床模型（AUC=0.79）有所改善。以上研究均表明，尿L-FABP 与AKI 预后相关，但目前研究较少且样本量较小，尿L-FABP 对AKI 预后的预测价值有待进一步研究。

4 细胞周期阻滞生物标志物

细胞周期阻滞生物标志物主要有胰岛素样生长因子结合蛋白7（Insulin like growth factor binding protein7，IGFBP7）和金属蛋白酶组织抑制剂2（Tissue inhibitor of metalloproteinase-2，TIMP-2）。在肾组织中，IGFBP7 主要表达于近端小管上皮细胞，而TIMP-2 主要由远端小管上皮细胞表达及分泌，二者均参与G1 期细胞阻滞，当肾脏受到缺血等损伤时，肾小管上皮细胞阻滞于G1 期，IGFBP7和TIMP-2 表达上调。研究已证实尿TIMP-2 和IGFBP7 对不同病因AKI 的早期预测作用，并已获得美国食品药品管理局（FDA）批准[33，34]。在AKI预后方面，Maizel 等[35]对112 例感染性休克合并AKI 患者的一项前瞻性多中心观察性研究结果表明，基线（确诊6h 内）尿[TIMP-2]·[IGFBP7]是感染性休克合并AKI 患者24 h 内由AKI 1 期（KDIGO标准）进展为AKI 3 期的独立预测因子，[TIMP-2]·[IGFBP7]＞2.0（ng/ml）2/1000 时，进展为AKI 3 期的风险增加4倍。Cho 等[36]对124 例AKI 患 者的研究结果显示，尿TIMP-2、IGFBP7 可作为预测AKI 不良结局、肾脏恢复或CKD 发生发展的生物标志物。AKI 诊断时尿TIMP-2、IGFBP7 水平对AKI复发有较好的预测作用（AUC=0.730），与尿NGAL相近（AUC=0.725），优于尿KIM-1（AUC=0.618）；以1.61 为临界值，尿TIMP-2、IGFBP7 预测RRT 启动的敏感度和特异度分别为0.813 和0.574；通过90d随访发现初始尿TIMP-2、IGFBP7 水平也可用于预测CKD 的新发病或进展。一项共纳入4 项前瞻性队列研究、评估277 例患者的荟萃分析[37]显示，尿[TIMP-2]·[IGFBP7]在对AKI 患者RRT 需求和死亡率方面具有良好的预测价值，其预测AKI 患者RRT 需求的AUC 为0.915，敏感性和特异性分别为0.69 和0.81；对于死亡率，不同的死亡事件其临界值不同。上述研究均表明TIMP-2 和IGFBP7 在AKI患者预后及RRT 启动方面的预测价值。

综上所述，AKI 诊断的生物标志物对AKI 患者的预后（包括AKI 进展、死亡风险）以及RRT 启动均有一定的预测价值，但目前尚无一种既特异又敏感的生物标志物能够准确预测AKI 预后。单一生物标志物在预测AKI 预后方面仍有一定缺陷[38]，使其临床应用价值受限，因此需要联合检测多项生物标志物进行大规模、多中心临床研究，为AKI 生物标志物药物治疗的开发提供临床数据基础。