早期糖尿病肾病诊断生物标志物研究进展

刘玉华 宋玲玲 吕玉芹

天津医科大学静海临床学院检验科，天津市 301600

长期糖尿病可引起微血管受损为主的大量并发症，糖尿病肾病(DN)是其中最重要的并发症之一。DN患者极易发展成终末期肾衰竭。肾衰竭不仅会给患者及其家庭造成沉重的精神和经济压力，也会变成社会繁重的负担。DN初期就着手治疗不仅可以减慢其发展，甚至能够完全治愈。因此，早期诊断DN是减少危害的核心策略。尿微量白蛋白含量长期以来被认为是DN发展的标志。但人们发现许多早期肾损伤发生在微量白蛋白尿出现之前，且运动、发热、感染等因素也可影响其变化。近些年陆续发现新的DN早期标志物，包括肾小球损伤指标、肾小管损伤指标、炎性因子，蛋白组学及微小RNA等多种类型。本文就各种生物标志物预测诊断DN的可能性和可靠性进行如下综述。

1 反应肾小球损伤的生物标志物

DN时肾脏的损坏以肾小球滤过功能发生改变和肾小球结构破坏为主要特点，造成肾小球通透性改变，导致健康情况下不存在尿里的物质出现。其中一些物质随着损害的严重程度,而增加。

1.1 足细胞相关的损伤 足细胞在DN早期即可发生结构以及功能的改变，表现为形态变化及凋亡或脱落以致在尿中可检测到足细胞。但足细胞尿的检测太过耗时费力，且对检测者水平要求较高。更方便快捷的是足细胞特异蛋白产物的检测。尿足细胞标记物nephrin广泛存在于正常尿白蛋白排泄率的糖尿病患者中，既可明确DN早期肾小球已有损伤，也说明足细胞损伤比尿中可检测出白蛋白更早，但nephrin在DN预后当中所起的作用仍待研究。另外，足萼糖蛋白(PCX)作为特异性标志蛋白参与维持肾小球的正常结构并构成滤过屏障。足细胞出现轻微损坏时，尿中便可以检测到PCX，随着肾小球的损害程度加重，PCX的水平也升高，故有研究认为PCX可预测早期DN[1]。但尿中RNA酶易造成mRNA降解，尿PCX mRNA检测敏感性差，目前不适于临床应用。

1.2 Ⅳ型胶原 DN的另一个重要特征是细胞外基质和GBM出现增厚。早期DN患者GBM增厚优先于白蛋白尿的出现。Ⅳ型胶原是细胞外基质和GBM的主要组成成分。一般情况，Ⅳ型胶原难以透过肾小球屏障出现在尿中，所以尿液Ⅳ型胶原可反应GBM的损伤。但由于目前纵向的研究还有待深入，其作为DN早期诊断和预后判断的生物标志物还需进一步证实。

1.3 触珠蛋白(Hp) Hp最早以急性时相反应蛋白被发现，主要功能是可结合血浆中的游离血红蛋白(Hb)。游离Hb穿过肾小球滤过屏障后会造成氧化性的肾脏损伤。血浆中Hp可快速与游离Hb结合，以阻止游离Hb透过肾小球滤过屏障造成肾小管出现损伤[2]。肾脏损伤时，肾小球游离Hb增加，刺激Hp合成增加，血Hp升高。糖尿病患者肾小球滤过屏障结构功能不稳定，可能发生Hp及Hb-Hp结合物穿过屏障,以致尿中Hp增高。尿Hp结合尿微量白蛋白共同诊断DN比单独使用微量白蛋白诊断的准确性更好。但也有研究结果表明尿Hp一部分来源可能是肾近曲小管上皮细胞的自身合成和分泌[3]。Hp在肾脏代谢的机制尚不明确。因此，关于尿Hp能够预测DN进展的相关原理和机制的研究目前尚无统一结论[4]。

1.4 胱抑素C(Cys-c) Cys-c是一种由体内几乎所有有核细胞分泌的小分子蛋白，能够自由穿过肾小球滤过屏障，不被肾小管上皮细胞制造，并在近曲小管被全吸收。Cys-c产生速度稳定，年龄、性别、内分泌、免疫状态、营养情况等不会对其产生影响，因此，肾小球滤过率(GFR)才是调节其浓度的主要方式。DN早期GFR减低，血清Cys-c浓度相应升高。Cys-c作为内源性标志物可直观地反映GFR变化，对早预测早诊断早治疗DN及检测病情进展意义较大[5]。

2 反应肾小管损伤的生物标志物

DN早期已发现肾小管间质病变现象，且病变严重程度与DN进展及预后关系密切。最近研究发现，DN患者的肾小球损伤虽更被关注，但肾小管相关损伤其实比之肾小球要更早。

2.1 中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白(NGAL) NGAL是主要由肾小管细胞产生的一种生长因子，可诱导肾小管中性粒细胞的凋亡。血、尿NGAL水平与GFR呈独立的、密切的负相关，可独立于GFR和年龄等其他变量预测DN的进展。DN患者尿中NGAL水平显著提高，且随着尿中白蛋白增加而逐渐增加。另外,有分析认为，血清NGAL升高出现在DN早期微量白蛋白尿出现之前，可用作DN的早期诊断、程度分期和监测进展的非侵入性工具[6]。但这一结论仍需大量前瞻性研究的支持。

2.2 肝脂肪酸结合蛋白(L-FABP) L-FABP主要由肾近端小管和肝细胞产生，是机体氧化应激反应时产生的内源性抗氧化剂。1型糖尿病中，尿L-FABP浓度随DN的不断加重逐渐增加，但应用肾保护剂治疗后其尿L-FABP浓度明显减少。说明尿L-FABP在预测和监测DN病程方面有应用价值。但目前很少有研究调查L-FABP在DN中的特异性，故还需要大量的临床试验和分析报告来证明其具体临床意义和预测DN发生的可靠性。

2.3 视黄醇结合蛋白(RBP) RBP是由肝脏分泌入血的一种低分子维生素转运蛋白。血液中的RBP经肾小球滤过后，在肾近曲小管重吸收，因此，正常人尿中RBP排出量极少。当肾近曲小管发生损害时尿RBP排出量上升，且排出量跟肾脏的损伤程度正相关。另外，尿中RBP几乎不受肾外因素的干扰，体外尿检RBP也不受尿理化因素的影响。因此尿液RBP可作为DN早期预测、监测病程以及预后判断的一个可靠的生物标志物。

2.4 肾脏损伤分子-1(KIM-1) KIM-1是一种跨膜管状蛋白，正常情况下肾脏不表达，只特异地表达于受损的近端小管上皮细胞。DM患者无蛋白尿期即开始升高，在微量蛋白尿期显著升高。糖尿病患者随着蛋白尿加重KIM-1水平逐渐增加，并且男性显著高于女性，给予相关治疗后KIM-1水平显著下降。这种相关性独立于各种其他监测指标，且尿KIM-1的检测几乎不被尿液理化因素影响，在早期诊断DN方面，具有快速、可重复、敏感性高等优点。

3 肾脏炎症的生物标志物

DN的另外一个典型特征是慢性微炎症状态。DN发展的进程伴随着大量炎症细胞的浸润，多种炎性因子、趋化因子及其受体、黏附分子及转录因子等构成复杂的分子网络，参与DN的病理过程。一些关键的炎症因子可作为DN的早期预测和病情监测标志物。这些炎症分子中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)及其受体尤其引起临床注意。TNF-α作为一种促炎细胞因子，主要通过加快细胞的凋亡和细胞外基质的积累等损害肾脏，以降低肾脏功能，增加尿蛋白含量。因此，有研究发现，患者随着尿蛋白排泄增加和DN的进展，尿TNF-α排泄显著增加[7]。TNF受体不仅在肾功能已经下降的肾病患者中水平增高，在无肾功能改变的糖尿病患者中亦可作为预测早期DN的因子。

4 自噬

自噬是一种机体实现细胞自我更新的过程。自噬可以分解代谢受损的蛋白质和细胞器甚至重新利用大分子物质，因此在维持细胞内稳态方面发挥着关键作用。最近，有证据表明自噬缺乏参与了DN的发病机制以自噬途径为靶点激活自噬活性可能具有肾脏保护作用效果，见图1[8]。

图1 糖尿病条件下肾脏固有细胞自噬活性通路

5 蛋白组学

蛋白质组学是在大规模水平上对一个基因组或一个基因体系所表达翻译甚至修饰的极大部分蛋白质进行准确的定性和定量科学。这种同时检测多种蛋白生物标志物的方式用于机制复杂的DN的早期诊断及进展预测方面，优势尤为突出[9]。蛋白质组学为基础的CKD273分类评分模型可用于监测糖尿病肾病进程。CKD273是蛋白质组学技术检出的尿液中273种低分子量蛋白质和小分子多肽片段。CKD273分类评分可提前5年预测大量白蛋白尿事件的发生。研究发现，CKD273能够预测DN疾病进展[10]，最有可能从实验室科研阶段转化到临床应用。目前，CKD273的检测过程较复杂，对实验室及技术操作人员的要求高，还需要简化流程降低成本以便于在临床中推广[11]。总之，蛋白质组学虽然已在探索DN发病机制以及寻找早期DN标志物方面取得一些成就，但几乎所有研究结果均还处于基础研究阶段，还需要大量实验研究和分析比对才能真正应用于临床。

6 微小RNA

miRNA是一种内源性的单链非编码小RNA分子，能够影响靶mRNA的转录和翻译以控制细胞的生长、分化、增生和凋亡。糖尿病所导致的持续高糖高渗环境刺激体液中miRNA的表达发生改变，而且这些改变出现在蛋白尿前[12]。miRNA可以作为诊断DN发生和发展的生物标志物[13]。有研究表明， 2型糖尿病发展成的DN患者血中可检测到高水平的miR-320C和miR-6088。有望成为2型糖尿病肾病患者早期预测和预后监测的生物标志物[14]。另有文献报道，下调miRNA-21可减少DN炎性反应和足细胞的凋亡[15]。深刻研究miRNA调节基因转录和翻译的过程可利于明确DN的病理机制，可以成为治疗DN的潜在新方法。

综上所述，尿微量白蛋白虽然有局限性，但目前为止还没有更理想的替代指标。新发现的标志物虽各有优点，但还需临床深入验证。由于DN的复杂机制，仅依赖一个生物标志物无法达到诊断的最佳灵敏度和特异度。联合多种标志物有利于DN的检测，但考虑到方法的成本和可操作性，联合检测方案有待探讨。