鸢尾素与急性肾损伤的相关性研究*

毛 楠，周琬秋，任思冲，马 欣，阮晓依，樊均明,2△

1.成都医学院第一附属医院 肾脏内科(成都 610500)；2.成都医学院(成都 610500)；3.成都市青白江区人民医院 内分泌及肾病内科(成都 610300)

急性肾损伤(acute kidney injury,AKI)是一种高发的临床综合征，主要表现为尿量减少或无尿，或血肌酐(Scr)水平快速升高，或两种症状同时发生，病程可达数天至数周，但<3个月，具有发病率高、病死率高和预后差等特点，已成为一项全球性的公共卫生问题。鸢尾素(Irisin)是由Ⅲ型纤连蛋白组件包含蛋白5(fibronectin type Ⅲ domain-containing protein 5,FNDC5)被切割、分泌、修饰后释放入血而产生的多肽片段，促进白色脂肪组织棕色化[1]，提高机体能量代谢，从而减轻心肌肥厚、心肌纤维化[2]，抑制氧化应激及炎症反应[3]。Wen等[4]研究发现,慢性肾脏病(chronic kidney diseases,CKD)患者的血清Irisin水平较正常人降低，并随着CKD分期的升高呈逐渐降低趋势。Ebert等[5]发现，血清Irisin与估算肾小球滤过率(estimated glomerular filtration rate,eGFR)独立相关。随着血清Irisin水平升高，CKD的发病风险逐渐降低[6]。动物研究[7]发现，Irisin主要通过改善CKD小鼠肾小管上皮细胞线粒体的呼吸和能量代谢从而发挥肾脏保护作用。在急性缺血再灌注肺损伤的模型中[8]观察发现，血清Irisin水平在急性肺损伤时降低，外源性给予Irisin可抑制活性氧的产生，保护线粒体功能，减少细胞凋亡。而在AKI小鼠的研究[9]中发现，用Irisin处理后的AKI小鼠的Scr水平、组织损伤、肾小管细胞凋亡及炎症有所改善。目前Irisin与AKI的临床相关性研究尚未见相关报道。因此，本研究旨在通过观察血清、尿液Irisin水平在AKI患者中的变化，分析Irisin与AKI的相关性及其影响因素，为AKI的诊断和治疗提供理论依据。

1 资料与方法

1.1 临床资料

选取2019年12月至2020年12月在成都医学院第一附属医院住院的AKI患者30例为研究对象纳入试验组，纳入标准：1)年龄18～75岁;2)符合2012年KDIGO[10]的AKI临床实践指南中AKI的诊断标准;3)自愿参加试验，并签署知情同意书。排除标准：1)拒绝签署知情同意书；2)挤压伤所致AKI患者；3)横纹肌溶解所致AKI患者；4)急性冠脉综合征、急性失代偿性心力衰竭等心血管疾病所致AKI患者；5)1个月内经常进行运动或剧烈运动的患者。其中男14例，女16例。AKI分类：肾前性21例,肾性5例,肾后性4例。选取同期30例健康体检者纳入对照组，年龄18～75(47.20±13.87)岁，其中男17例，女13例。本研究经成都医学院第一附属医院伦理委员会批准，并获得所有患者的书面知情同意(伦理审批编号：2020CYFYIRB-BA-111-F01)。

1.2 方法

1.2.1 一般资料收集 记录受试者性别、年龄、吸烟史、饮酒史、既往史(包括糖尿病病史、高血压病史、冠心病病史等)、现病史、治疗情况，测量身高、体重，计算体重指数(body mass index,BMI)，BMI=体重(kg)/身高(m2)。

1.2.2 生化指标测量 所有受试者于清晨空腹(禁食、水12 h后)、安静状态下，由本院操作熟练的护士抽取外周静脉血4～5 mL，于清晨7点排空膀胱后,留取清洁中段尿液(尿液由无菌尿液标本盒留取)。采用日立7600全自动生化分析仪(日本)检测高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、甘油三酯(TG)、总胆固醇(CHOL)、血尿素(BUN)、Scr、血尿酸(UA)、血清白蛋白(ALB)。采用迈瑞南京有限公司全自动血液分析仪(迈瑞BC-6800)检测血红蛋白(HGB)。使用美国Omnimabs公司Human Irisin(IS)ELISA试剂盒进行血清及尿液Irisin的检测，采用南京卡米洛公司的人尿总蛋白(urinary total protein, UP)ELISA试剂盒进行UP的检测，南京卡米洛公司的人中性粒细胞明胶酶关联脂质运载蛋白(neutrophil gelatinase associated lipocalin, NGAL)ELISA试剂盒进行血清及尿液NGAL的检测。

1.2.3 eGFR计算公式 eGFR的评估均采用2009年开发的基于Scr的CKD-EPI公式估算：

eGFR=a×(Scr/b)c×(0.993)年龄

a值根据性别与人种分别采用如下数值：黑人(女性=166，男性=163)；白人及其他人种(女性=144，男性=141)；b值根据性别不同分别采用如下数值：女性=0.7，男性=0.9；c值根据年龄与Scr值大小分别采用如下数值：女性Scr≤62 μmol/L，使用数值-0.329，Scr>62 μmol/L，使用数值-1.209；男性Scr≤80 μmol/L，使用数值-0.411，Scr>80 μmol/L，使用数值-1.209。

1.3 统计学方法

2 结果

2.1 两组临床资料及生化指标比较

两组性别、吸烟史、饮酒史、LDL-C、尿Irisin、血清NGAL比较，差异无统计学意义(P>0.05)。试验组年龄、BMI、UA、Scr、BUN、TG、UP、尿NGAL、血清Irisin水平高于对照组(P<0.05)，而HGB、ALB、eGFR、CHOL、HDL-C低于对照组(P<0.05)(表1)。

表1 两组临床资料及生化指标比较

2.2 试验组Irisin与各指标的相关性分析

2.2.1 血清Irisin与各指标的相关性分析 Pearson相关及点二列相关分析结果显示，血清Irisin与Scr呈正相关(P<0.05);与eGFR、ALB呈负相关(P<0.05)，而与年龄、性别、吸烟史、饮酒史、BMI、BUN、UA、HGB、TG、CHOL、LDL-C、HDL-C、血清NGAL、尿Irisin、UP和尿NGAL无相关性(P>0.05)(表2)。

表2 血清、尿Irisin与各指标的相关性分析

2.2.2 尿Irisin与各指标的相关性分析 Pearson相关及点二列相关分析结果显示，尿Irisin与Scr呈正相关(P<0.05)，与eGFR、HGB呈负相关(P<0.05)，而与其余实验室及临床指标无相关性(P>0.05)(表2)。将血清、尿液Irisin及肾脏早期损伤标记物NGAL分别与肾功能进行相关性分析，结果显示血清Irisin、尿液Irisin、尿NGAL均与Scr呈正相关(P<0.05)，尿Irisin与Scr的相关系数在4个指标中最高，血清Irisin、尿NGAL均与eGFR呈负相关(P<0.05)，尿NGAL与eGFR的相关性强于血清Irisin(表3)。

表3 Irisin和NGAL分别与肾功能相关性比较

2.3 试验组Irisin与各指标的直线回归分析

2.3.1 血清Irisin与相关因素的回归分析 以血清Irisin为因变量y，将年龄、性别、吸烟史、饮酒史、BMI、SCr、UA、BUN、ALB、eGFR、HGB、TG、CHOL、LDL-C、HDL-C、血清NGAL、尿Irisin、UP、尿NGAL纳入自变量x，进行多元逐步线性回归分析，结果显示,eGFR、ALB和血清NGAL为影响血清Irisin水平的独立影响因素，回归方程y=-0.002x1-0.009x2-0.124x3+1.247(y=血清Irisin；x1=eGFR，x2=ALB，x3=血清NGAL)(表4)。

表4 血清Irisin与各指标的逐步线性回归分析

2.3.2 尿Irisin与相关因素的回归分析 以尿Irisin为因变量y，将年龄、性别、吸烟史、饮酒史、BMI、Scr、UA、BUN、eGFR、ALB、HGB、TG、CHOL、LDL-C、HDL-C、血清NGAL、血清Irisin、UP、尿NGAL纳入自变量x，进行多元逐步线性回归分析，结果显示，HGB为影响尿Irisin水平的独立影响因素，回归方程y=-0.001x+0.633(y=尿Irisin；x=HGB)(表5)。

表5 尿Irisin与各指标的逐步线性回归分析

2.4 AKI患者不同分期间Irisin水平差异

按照2012年KDIGO[10]建议对AKI患者进行分期，其中AKI 1期患者11例，2期患者1例，3期患者18例，由于AKI分期中2期患者不足3例无法统计，因此在分析不同分期之间Irisin水平的差异时不纳入2期患者，仅比较AKI 1期和AKI 3期患者。结果显示，AKI 3期的患者尿Irisin水平较AKI 1期增加，差异有统计学意义(P<0.05);两期患者血清Irisin比较差异无统计学意义(P>0.05)(表6)。

表6 AKI患者不同分期间Irisin水平差异

2.5 Irisin水平对AKI发生的影响及诊断价值

根据临床数据， AKI患者中绝大多数伴有一种或多种慢性基础病(糖尿病患者7例，高血压患者18例，冠心病患者11例)，住院期间经血液透析治疗患者7例(所有透析患者均在透析前抽血、留取尿液标本)。血Irisin和AKI的发生相关，在未经过年龄、性别调整时，血清Irisin每增加0.01个单位，发生AKI的风险升高0.609倍(表7)。在经过年龄、性别调整后，血清Irisin每增加0.01个单位，发生AKI的风险升高0.549倍(表8)。在经过性别、年龄、糖尿病、高血压、冠心病调整后，血清Irisin每增加0.01个单位，发生AKI的风险升高0.680倍(表9)。通过ROC曲线评估血清、尿液Irisin和血清、尿液NGAL对AKI的诊断价值，血清Irisin的最佳诊断界点值为0.536 μg/L，灵敏度为83.3%，特异性为90.0%，曲线下面积为0.899(95%CI：0.813～0.986，P<0.05);尿液NGAL对AKI的最佳诊断界点值为2.409 ng/L，灵敏度为73.3%，特异性为96.7%，曲线下面积为0.853(95%CI：0.746～0.961，P<0.05);尿液Irisin及血液NGAL对AKI的诊断差异无统计学意义(P>0.05)(图1)。

表7 Irisin水平与AKI的Logistic回归分析

表8 Irisin水平与AKI的Logistic回归分析(经年龄、性别调整后)

表9 Irisin水平与AKI的Logistic回归分析(经年龄、性别、糖尿病、高血压、冠心病调整后)

图1 血清、尿液Irisin和血清、尿液NGAL 的ROC曲线

3 讨论

AKI是值得全球关注的可由多种病因引起的疾病，可导致一系列的临床并发症，每年造成大约200万人死亡[11]。研究[12-13]显示，AKI的非识别率为74.2%，且目前没有特效药物治疗，早期诊断、治疗AKI，对减轻患者症状、降低病死率及改善预后具有重大意义。Irisin是在小鼠肌肉中发现的一种肌动蛋白，是FNDC5裂解分泌的有112个氨基酸的片段。Boström 等[1]研究发现，增加小鼠体内Irisin的水平，可以增加脂肪组织线粒体基因的表达，改善能量代谢。

多项研究[14-16]发现，脂肪组织、唾液腺、汗腺、皮脂腺、心肌、肾脏等组织器官也能分泌Irisin，但目前Irisin在肾脏疾病的研究较少。既往研究[17-18]显示，2型糖尿病患者体内血清Irisin水平低于非糖尿病患者，而糖尿病肾病患者体内循环Irisin的水平低于2型糖尿病患者。非糖尿病的5期CKD患者与正常人相比，CKD 5期的患者体内循环Irisin水平较低[4]。本研究发现，AKI患者的血清Irisin水平明显高于对照组，推测其可能的原因如下：1)与CKD患者体内代谢产物的长期作用有关。CKD患者由于肾功能减退，在肾功能恶化过程中体内的毒性物质不能通过肾脏有效排出，导致毒性物质在体内蓄积，而硫酸吲哚酚则是主要肠源性尿毒症毒素之一[19]。Wen 等[4]发现，硫酸吲哚氧基处理后，FNDC5在骨骼肌细胞中的表达水平呈剂量依赖性降低，同时Irisin表达也同样降低，硫酸吲哚氧基可能通过调控PGC1-α-FNDC5-Irisin轴负性调节血清Irisin水平。2)Irisin可以由运动诱导产生[1]，FNDC5 mRNA在骨骼肌相对高表达[20]，而CKD患者长期处于蛋白营养不良状态，导致Irisin水平较低。3)对于合并糖尿病的CKD患者，Irisin水平降低可能与糖尿病患者存在胰岛素抵抗有关[1,21]。4)血清Irisin水平在AKI可能是一个动态变化的过程。研究[8]发现，经肢体远端缺血预处理(remote ischemic preconditioning,RIRC)肺缺血再灌注(ischemia/reperfution,I/R)损伤小鼠，血清Irisin水平在疾病早期升高，并随着疾病的进展呈逐渐下降趋势。而在急性心肌梗死(acute myocardial iInfarction,AMI)大鼠中，血清Irisin水平在AMI发病第1小时开始下降，第2小时最低，随后呈时间依赖性升高[22]。5)AKI时肾小管Irisin分泌增多。研究[23]显示，经过寡霉素(O)和抗霉素(A)诱导的AKI小鼠近端小管肾小管细胞FNDC5/Irisin表达增加。6)AKI时，Irisin入血增多。I/R损伤后，Irisin可能从血清转移到损伤的肺[8]。因此，AKI患者是否存在分泌的Irisin入血转运导致血清Irisin水平增高仍需进一步研究探索。

对AKI患者血清Irisin和尿Irisin水平进行探索性研究发现，血清Irisin和尿Irisin均与Scr呈正相关，与eGFR呈负相关，eGFR为血清Irisin水平的独立影响因素。既往研究[17-18]结果表明，糖尿病肾病的患者循环Irisin水平降低与肾功能降低的程度有关，并且血清Irisin与Scr呈负相关，与eGFR呈独立相关。本研究对于AKI患者血清Irisin的研究与对糖尿病肾病患者的研究结果相似，这可能与本研究样本量较少、观察时间较短有关，后续团队将进一步扩大样本量，收集AKI患者不同时间点的血、尿标本进行检测，深入观察其变化趋势及两者间的相关性。此外本研究还发现，AKI 3期患者的血清及尿液Irisin水平均高于AKI 1期患者，但两期患者的血清Irisin水平比较差异无统计学意义(P>0.05)，考虑可能与研究样本量小或血清Irisin水平与AKI严重程度无相关性有关，后续研究将增加样本量进一步研究验证。

既往研究[24]认为，NGAL对于早期预测AKI比eGFR更有优势，因此本研究将NGAL作为对照，2012年KDIGO指南[10]对AKI的定义作为诊断金标准,将血清、尿Irisin与肾脏早期损伤标记物NGAL分别与Scr、eGFR进行相关性分析，结果发现血清Irisin、尿Irisin、尿NGAL均与Scr呈正相关，血清Irisin、尿NGAL与eGFR呈负相关。而二元Logistic回归分析发现，血清Irisin水平与AKI的风险呈正相关。进一步通过ROC曲线评估血清Irisin对AKI的诊断价值，结果发现，血清Irisin比尿液NGAL灵敏度更高，而特异性与诊断的准确性也较好。因此，推测血清Irisin有望成为AKI诊断的潜在生物学标志物。Ebert等[5]在对CKD患者进行研究后，认为Irisin也许并不能从肾脏排出。但Liu等[23]研究发现，Irisin可在小鼠肾小管上皮细胞被诱导产生。针对上述问题，后续将深入探索Irisin排泄、代谢及转移等相关机制。

综上所述，Irisin的发现对改善AKI的诊断及预后提供了一个重要的思路，血清Irisin有望成为AKI潜在的诊断标志物，为Irisin在临床的应用提供了理论依据，也为AKI的诊疗提供了研究思路和参考。