急性肾损伤后慢性肾小管间质受损的生物学标志物的研究进展*

刘红赛 杨燕青 张 强 李兴武

蚌埠医学院第一附属医院医学检验科，安徽省蚌埠市 233000

急性肾损伤(Acute kidney injury,AKI)是肾小球滤过率降低和尿量减少的综合征。过去AKI被认为是短期并发症，不存在长期后遗症。现有研究表明，AKI使慢性肾脏病(Chronic kidney disease，CKD)的风险增加了近8倍，已成为加重CKD进展的主要危险因素之一，且与CKD的严重程度显著相关[1]。AKI不完全恢复可导致进展性CKD，这是由于不完全的肾小管修复与持续的肾小管间质损伤、成纤维细胞增殖和细胞外基质过度沉积有关，肾小管间质的受损在进展过程中起重要作用。CKD的发展和预后更是与肾小管间质的病变程度密切相关，常进展至肾间质纤维化，并最终导致终末期肾病(ESRD)[2]。肾脏间质纤维化是一个极其复杂的动态过程，其病理机制尚未被完全阐明。近期研究发现，肾小管上皮细胞损伤导致肾脏间质纤维化，最重要的原因是肾小管上皮细胞损伤后，可以合成和分泌多种生物活性因子，导致间质性炎症和纤维化，但不同纤维化途径导致的肾间质损害仍待进一步研究[3]。现在临床上主要以血清肌酐和尿量AKI进行诊断分期[4]，这种诊断依据局限性明显，主要因为其无法明确肾脏损伤的具体部位，从而不能进一步指导临床治疗，因此早期成功检测到AKI肾小管间质受损的生物标志物，对于减少肾脏损害、改善长期预后和预防进展为CKD具有重要意义。该文主要对AKI后慢性肾小管间质受损的生物标志物的研究进展予以综述。

1 生物标志物

1.1 中性粒细胞明胶酶相关性载脂蛋白(Neutrophil gelatinase-associated lipocalin, NGAL) NGAL是一种最初被鉴定为与中性粒细胞明胶酶共价结合的25kD小分子糖蛋白，NGAL在一些组织器官中低表达，但在包括肾脏在内的受损上皮细胞中可显著诱导表达。术后AKI的早期检测中NGAL表现优异，被认为是“肾脏的肌钙蛋白”，肾损伤后尿NGAL主要通过肾小管的髓袢粗升支和集合管表达，也可通过上皮细胞表达[5-7]。Sinna等对86例肾脏患者的血清肌酐、尿NGAL分别进行检测，并与健康对照组进行AKI和CKD分类，结果表明，与CKD组相比，AKI组在48h内血清肌酐水平升高2倍，但CKD组没有升高，AKI组血清NGAL水平显著降低7.1倍，而CKD组从入院至出院时无明显变化，同时ROC曲线显示NGAL较血清肌酐有较高的预测价值(P<0.009)。此项研究显示NGAL的敏感性和特异性可以为AKI和CKD的鉴别提供有力的工具[8]。另外有研究表明NGAL可能通过与基质金属蛋白酶-9(MMP-9)结合成异源二聚体，调节其活性，参与肾脏间质纤维化，但NGAL 在其中发挥的具体作用还需进一步探究，同时Bolignano等人指出，NGAL可以预测CKD的进展，独立于其他潜在的危险因素[9]。

1.2 半胱氨酸蛋白酶抑制剂C(Cysteine proteinase inhibitors C,Cys C) Cys C由所有有核细胞合成的分子量约13kD的蛋白质，以相对恒定的速率合成并释放到血液中，被肾小球自由滤过，完全被肾小管吸收，但肾小管不分泌Cys C。它的半衰期是肌酐的1/3，因此更容易受到肾功能急性变化的影响，在AKI的早期诊断上Cys C检测AKI的时间比肌酐早24～48h。近年来，Cys C已被证实是AKI潜在的新的早期检测标志物和独立的死亡率预测因子[10]。已有一项前瞻性研究比较了血清Cys C和NGAL对心脏手术后AKI的预测能力。129例患者中，41例在1～3d内发生AKI。术后发生AKI者2h后血清NGAL开始升高，Cys C在12h后升高，表明了NGAL和Cys C在术后12h时都是AKI的独立预测因子，但NGAL在较早的时间点的表现优于Cys C。另一方面，Cys C已常规用于临床生化检测中，但很少有研究将其用于诊断并评估其对于AKI患者的预后价值[11]。

1.3 N-乙酰-β-D-基葡萄糖苷酶(N-acetyl-β-D-glocosaminidase，NAG) NAG是一种分子量约140kD的溶酶体水解酶，主要分布在肾小管上皮细胞溶酶体内，少量存在于线粒体中。因为NAG分子量较大，肾小球滤过受到阻碍，所以尿NAG可作为肾小管细胞损伤情况下溶酶体活性的相对特异性指标。在成人心脏手术后急性肾损伤的评估性研究发现，分别在行心脏手术患者术前0h，术后4h、12h检测尿NAG，结果术后发生AKI患者尿NAG明显升高。陈江等检测90例接受经皮肾镜碎石术治疗的肾结石患者，结果90例患者术后尿NAG水平有不同程度的升高，其中有11例发生AKI，在术后24h内，术后发生AKI患者NAG水平显著高于非AKI患者组。ROC曲线评估术后24h尿NAG的升高对预测AKI的价值，其敏感性和特异性分别为81.8%和91.9%[12]。因此尿NAG水平升高可用于AKI的早期监测。

1.4 肾损伤分子1(KIM-1) KIM-1是一种334个氨基酸残基组成的Ⅰ型跨膜糖蛋白，大量表达于多种原因所致的急性肾损伤后再生的肾近曲小管顶膜，目前已被认为是检测肾小管上皮细胞损伤程度的潜在的生物学标志物。已有研究表明KIM-1的表达与肾脏间质损伤程度有关。Khreba等[13]检测心脏直视手术术后发生AKI的患者尿液中KIM-1的水平发现，患者术后3h尿KIM-1明显升高(P<0.09),同时术后AKI组和非AKI组患者血清肌酐水平无明显差异。与血清肌酐相比，KIM-1是较好的预测糖尿病急性肾损伤的指标。在小鼠CKD模型中，KIM-1轻度过表达可减少肾纤维化和终末期肾病的发生，然而血液中KIM-1明显升高表明了肾小管的持续损伤，说明了持续的KIM-1升高可以预测CKD的进展。另外，虽然其他系统疾病很少影响KIM-1的表达，但KIM-1也受某些肾毒性药物如顺铂、环孢素、庆大霉素等诱导而表达。

1.5 肝性脂肪酸结合蛋白(Liver-type fatty acid binding protein,L-FABP) L-FABP是一种分子量约为14kD的脂肪酸结合蛋白，一般被认为是一种肾脏保护蛋白。它与肾脏中的游离脂肪酸结合并促进脂肪酸的代谢，具有抗氧化特性。已有文献报道尿L-FABP水平升高与AKI严重程度之间存在相关性[14]。在发生AKI时，因为肾小管细胞内游离脂肪酸水平升高，造成脂质过氧化物和活性氧簇增多，导致细胞容易发生氧化应激反应，进一步加重肾小管间质损害。有研究显示，发生AKI后尿L-FABP水平几乎立即升高，并在6h内达到峰值，这与肾缺血时间密切相关[15]。在没有明显肾脏损害的前提下，如患有高血压和糖尿病这些基础疾病的患者，因可能存在加重肾脏疾病的风险，其L-FABP水平也会升高，进一步提高了其识别肾损害患者的能力。

1.6 白介素18(Interleukin-18, IL-18) IL-18是一种由活化的单核—巨噬细胞分泌的分子量约18.3kD的促炎症因子。已有研究显示，IL-18参与肾间质纤维化的各个不同环节，尤其已知IL-18是目前发现最强烈的IFN-γ的诱生因子，可促进多种炎症细胞分泌单核细胞炎症蛋白Ⅰ(MIP1)、单核细胞趋化蛋白(MCP)等趋化因子介导炎症反应，有力地证明其参与肾间质纤维化的过程中，但其在肾间质纤维化过程中的具体作用有待进一步探究[16]。有报道称IL-18具有促纤维化作用，单侧尿路梗阻模型和醛固酮/盐模型中IL-18水平也被证明与肾间质纤维化的严重程度直接相关[17]。另外Washburn等人[18]对需要机械通气的危重儿童进行了IL-18的研究，他们在横断面分析中发现，发生AKI病情恶化的患者尿IL-18峰值水平更高。但在前瞻性分析中IL-18没有显示出预测AKI后续进展的能力(ROC-AUC 0.54)，可能因为IL-18作为一种在脓毒症中发挥重要作用的促炎症因子，脓毒症患者尿IL-18水平明显高于非脓毒症患者，限制了其在早期识别AKI的诊断能力。

1.7 血管紧张素原(Angiotensinogen, AGT) 肾内肾素—血管紧张素系统(Renin-angiotensin System, RAS)的激活在CKD的发展中起着关键作用，RAS驱动肾脏纤维化的主要活性物质是血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)。近年来研究发现，肾脏局部存在独立的RAS，其与血液循环的RAS无明显相关性。大量证据表明，AngⅡ在肾脏组织中主要是由血液AGT生成并传递至肾脏，所以肾脏局部环境中AngⅡ的活性可由尿AGT直接反映。并且靶器官局部的AngⅡ导致靶器官损伤可能是通过诱导非感染性炎症反应发挥作用[19]。因此，RAS的激活，尤其是肾内的激活，可导致AKI的进展，使其由AKI向CKD方向转化。Yang等人已经证明尿AGT能够预测AKI。另外据研究显示AKI患者病情的进一步加重若伴随尿AGT的升高，死亡率会更高[20]。所以尿AGT可以有效鉴别早期肾小管间质有无炎症细胞浸润，并对AKI患者的预后评估起重要作用。

综上所述，NGAL、Cys C、NAG、KIM-1、L-FABP、IL-18、AGT单个检测或联合检测能够反映AKI后慢性肾小管间质的受损，这些生物标志物可能在以后的临床实践中，指导临床医生及早发现肾小管间质损害及其严重程度，使AKI患者得以接受快速有效的治疗，同时为AKI的发展和预后提供更准确的预测。不同的生物标志物表达定位有望互补检测肾小管间质的损伤，但哪几种生物标志物之间的组合检测能更好地反映肾间质损伤尚未明确。一个理想反映AKI后慢性肾小管间质受损的生物学标志物应该不仅能够明确损伤的部位、对患者的预后有良好的评估，而且能够启动和监测治疗过程[21]。在临床实践中广泛应用反映肾间质损伤标志物已迫在眉睫，在当今崇尚精准医疗的时代，需要未来进一步的临床研究来解决这些问题。