肾小管生物标志物在糖尿病肾病心血管并发症中的研究进展#

任莹莹 周菁 李涵1, 沈艺佳1, 顾玥1,.Δ

（1.河南大学人民医院，河南省人民医院肾内科，河南 郑州 450003；2.河南省肾脏病免疫重点实验室，河南省肾病临床医学研究中心，河南 郑州 450003）

糖尿病肾病（Diabetic kidney disease，DKD）是糖尿病（Diabetes mellitus，DM）常见的微血管并发症之一，约有30%～40%的DM患者会发生DKD[1]。DKD是心血管疾病公认的危险因素，既往有关DKD心血管并发症研究表明，尿白蛋白的存在及估计肾小球滤过率（Estimated glomerular filtration rate，eGFR）的下降增加了DKD患者心血管疾病的风险[2]。在临床工作中，尿白蛋白及eGFR等肾功能相关指标多用于评估DKD患者肾小球损伤，并未对肾小管改变进行评估。有关DKD肾小管间质改变的研究发现，肾小管结构损伤早于肾小球改变，即DKD早期已发生肾小管结构与功能的变化[3]。在DKD早期测量肾小管生物标志物对肾小管损伤进行量化，通过量化的肾小管损伤对心血管并发症发病风险进行评估，并给予适当的干预，延缓DKD心血管并发症的进展，改善DKD患者预后。本文将进一步就DKD心血管并发症相关的肾小管生物标志物的最新研究进展做如下综述。

1 肾小管功能障碍和损伤导致心血管疾病的相关机制

目前有关肾小管功能障碍和损伤与心血管疾病的发展之间的关系有以下几种解释，一种是肾功能下降时，钙、钾、尿素和各种有害蛋白质积累，有害物质的积累反过来可能导致动脉粥样硬化加速，从而导致心血管疾病[4]。此外，小管损伤可能导致近端小管中钠和水的重吸收增加[5]，这可能导致高血压，促进心血管疾病发生。另一种可能是，肾小管与心血管疾病没有因果关系，而是作为血管损伤或其他导致心血管疾病风险增加的敏感标记。肾小管功能障碍和损伤可能反映环境毒素和其他来源有害物质对肾小管和其他血管系统造成的累积损害。因此，肾小管的功能障碍和损伤可能是血管受损的标志，而传统的心血管危险因素无法捕捉到这一点[6]。

2 DKD的心血管并发症相关的肾小管生物标志物

2.1 肾小管损伤相关的生物标志物

2.1.1 肝型脂肪酸结合蛋白（Liver type fatty acid binding protein，L-FABP）

肝型脂肪酸结合蛋白（Liver-type fatty acid binding protein，L-FABP）是肾脏近端小管表达的蛋白。L-FABP通过结合脂肪酸将脂肪酸转运到线粒体或过氧化物酶体，在线粒体中脂肪酸通过β过氧化代谢为管状上皮细胞提供能量。在许多肾脏疾病状态，包括缺血再灌注损伤、造影剂肾病、肾小球肾炎等，特别是在慢性肾脏疾病中含量升高[7]。Duong等[8]在关于L-FABP与DKD的研究中发现，尿L-FABP水平在DKD患者中显著升高，不同阶段蛋白尿差异显著，并与eGFR呈负相关。此外，尿L-FABP测量被认为有助于识别急性冠状动脉综合征后未来心血管事件的高危患者[9]。在一项针对DKD及心血管事件的研究，Araki等[10]人发现，尿L-FABP水平与心血管事件发生率呈正相关，尿L-FABP水平可能是DKD患者肾脏和心血管预后的预测指标。另一项关于DKD和心脏标志物及心电图异常的研究中发现，高尿L-FABP、尿微量白蛋白/肌酐比值（Urinary albumin/creatinine ratio，UACR）水平与高水平的N末端前体脑利钠肽和超敏肌钙蛋白以及心电图异常高发生率相关，即同时测定尿L-FABP和UACR可反映T2DM伴慢性肾脏病（Chronic kidney diseases，CKD）患者心脏标志物的升高和心电图异常，有助于评估心血管损害[11]。

2.1.2 中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白（Neutrophil glutenase-associated lipocalponin，NGAL）

中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白（Neutrophil glutenase-associated lipocalponin，NGAL）是一种25 kDa的蛋白，属于脂蛋白超家族，由损伤的肾小管上皮细胞分泌[12]。最近一项针对DKD的研究发现，表现为蛋白尿的DM患者血清中NGAL水平明显高于单纯DM组及健康对照组。随着DKD患者尿微量白蛋白的增加，NGAL水平持续上升。DKD患者尿NGAL水平与eGFR呈负相关，随着NAGL水平的增加肾功能进一步恶化[13-14]。这些研究提示NAGL水平是DKD肾小管损伤的理想指标，可预测DKD的进展。一些研究评估了DKD患者中NGAL水平与心血管事件之间的关系。在91名老年2型糖尿病（Type 2 diabetes mellitus，T2DM）男性患者中，尿NGAL水平与受试者的心血管死亡率无关[4]。在对200例T2DM和持续微量白蛋白尿的DKD患者进行前瞻性研究中发现，较高的尿NGAL水平对eGFR下降、心血管事件的发生以及全因死亡率没有明显的预测作用[15]。但另一项评估DKD肾小管损伤与心血管并发症的前瞻性研究，尿NGAL水平与肌酐比值高于中位数时与心血管并发症相关，独立于经典危险因素和DM病程。尿NGAL水平与肌酐比值被认为是所研究人群中心血管事件风险增加的独立预测因子[16]。

2.1.3 肾损伤分子-1（Kidney injury molecule-1，KIM-1）

肾损伤分子-1（Kidney injury molecule-1，KIM-1）也被称为甲型肝炎病毒细胞受体1或T细胞免疫球蛋白粘蛋白1，主要在人类肾脏组织细胞中表达的跨膜糖蛋白，生理状态下呈低表达甚至不表达。肾脏出现毒性或局部组织缺血损伤时，受损的近曲小管上皮细胞炎性区域内大量合成KIM-1，并在金属基质蛋白酶作用下裂解为可溶性片段，血液中KIM-1水平在肾功能损伤后稳定存在,是评估肾功能损伤的重要生物学标志物[17]。Kapoula等[18]检索了相关数据库，进行了KIM-1对DKD患者早期诊断的荟萃分析，结果显示尿KIM-1可以被认为是T2DM患者早期检测DKD的一个有价值的生物标志物。Satirapoj等[19]研究发现，基线时较高水平KIM-1与肾功能下降呈正相关，并且随访时ESRD的发生率随之升高。KIM-1不仅可作为DKD的早期诊断指标，也可作为DKD进展的潜在标志物。已有的研究表明KIM-1水平是识别DKD与心血管事件之间关联的很有潜力生物标志物。在一项针对5380名T2DM和近期急性冠脉综合征患者的大规模前瞻性研究中，血液及尿液KIM-1水平可独立于eGFR预测非致死性心肌梗死、非致死性卒中和心血管死亡的复合终点[20]。Tonkonogi等[4]进行了一项针对老年T2DM男性患者的研究，随访8.7 y后发现，较高的尿KIM-1/肌酐比值与心血管死亡的长期风险增加相关，并得出结论，尿KIM-1水平可以独立预测患者心血管死亡率。Ferreira等[21]将受试者分为T2DM组和近期发生急性冠脉综合征组，通过前瞻性研究尿KIM-1对DKD患者心血管疾病预后的影响得出结论，较高的尿KIM-1水平与肾功能下降呈正相关，并与心血管事件和死亡率的较高风险独立相关。

2.2 肾小管损伤后修复相关的生物标志物

几丁质酶3样蛋白1（Chitinase 3-like 1，CHI3L1/YKL-40）是肾小管损伤严重程度的指标,在急性肾损伤修复阶段对管状细胞的凋亡起到了限制作用[22]。Luo等[23]关于YKL-40与DM及DKD的相关性荟萃分析显示，DM患者的YKL-40水平明显高于健康对照者。不同程度蛋白尿的DM患者的YKL-40浓度高于健康对照组，并随着蛋白尿严重程度的增加而升高。研究表明YKL-40对DKD患者心血管并发症有预测作用。Lin等[24]在评估血浆YKL-40浓度与T2DM患者心血管死亡率的研究中发现，在调整混杂因素后血浆YKL-40浓度显著增加了不同模型中心血管死亡率的预测能力，并得出结论血浆YKL-40浓度是T2DM患者心血管死亡率的独立预测因子。

2.3 肾小管重吸收相关的生物标志物

β2微球蛋白（beta-2 microglobulin，β2-MG）是一种低分子量的蛋白质，被肾小球过滤，然后几乎完全被近端小管重吸收和分解[25]。β2-MG在小管间质疾病患者的尿液中大量排出，是早期发现小管功能障碍的敏感标记物[26]。研究表明DKD患者的β2-MG水平高于T2DM但无肾脏损害的患者，并且在DKD亚组中β2-MG水平随UACR升高而逐渐升高。初步数据表明，DKD患者的β2-MG水平与动脉粥样硬化之间存在关系。在一项针对β2-MG水平与亚临床动脉粥样硬化标志物颈动脉内中膜厚度的研究[27]发现，在没有肾功能损害的T2DM患者中，血清β2-MG水平和血管僵硬度之间存在显著的相关性。较高的β2-MG水平是亚临床动脉粥样硬化的独立危险因素。在另一项有关社区动脉粥样硬化风险研究[28]中，在风险预测模型中加入β2-MG后显著提高了DM患者主要并发症10 y风险预测的特异性和准确性，有助于区分长期主要并发症的低风险与高风险人群。

2.4 肾小管代谢相关的生物标志物

成纤维细胞生长因子-23（Fibroblast growth factor-23，FGF-23）是骨细胞分泌的一种激素，通过控制肾脏中维生素D代谢关键酶的表达，在维生素D和磷酸盐稳态中发挥重要作用[29]。在T2DM和慢性肾脏病2-4期的患者中，FGF-23水平与UACR呈正相关[30]。近来越来越多的研究表明，FGF-23水平与DKD患者心血管事件发生风险增加相关。最近一项基于246例T2DM和肾功能正常或轻度受损的患者的横断面研究，血清FGF-23水平的升高与心脏舒张功能障碍和心肌灌注储备的减少相关[31]。荷兰一项前瞻性队列研究，在310例T2DM患者合并正常或轻度肾功能受损（eGFR≥60 mL·min-1·（1.73 m2）-1）患者随访5.8年得出结论，血浆FGF-23水平的升高与心血管疾病发病率和死亡率的风险增加相关[32]。一项针对轻、中度慢性肾脏病的DM患者随访72 m的前瞻性、观察性研究中，高FGF-23水平是二尖瓣钙化和颈动脉粥样硬化的独立预测因子，也是该人群中心血管疾病死亡的危险因素[33]。

2.5 肾小管保护作用相关的生物标志物

尿调节素（Uromodulin，UMOD）是一种由肾小管合成的糖蛋白，是健康成人尿液中最常见的蛋白。尽管UMOD的性质普遍存在，但其功能仍不清楚，已经提出了几种机制，包括通过激活Na+-K+-2CL-共转运体、NKCC2和钾通道ROMK调节钠转运，控制血压，防止尿路感染和肾结石[34]。较高的UMOD水平与较高的eGFR相关，并可能作为肾小管储备的替代物[35]。研究发现[36]，1型糖尿病（Type 1 diabetes mellitus，T1DM）患者的UMOD血清水平低于健康受试者，还发现血清UMOD水平与T1DM患者UACR升高呈负相关。Bjornstad等[37]在CACTI研究中发现，与没有DM的同龄人相比，T1DM患者的UMOD的血清水平较低，在DM人群中，较高的血清UMOD浓度预示12 y内冠状动脉粥样硬化的进展和DKD发生率较低。此外，在美国糖尿病协会ABC危险因素中加入UMOD血清水平，改善了冠状动脉钙化进展和DKD事件的预测指标。这些数据表明，SUMOD有望帮助DM患者预测心血管疾病和DKD的进展。

3 总结

DKD是心血管疾病的一个重要危险因素，越来越多的研究表明肾小球损伤前已发生肾间质改变。在DKD患者中，高水平KIM-1、NGAL、LFABP等均与心血管并发症相关，表明肾小管生物标志物是DKD的心血管并发症的危险因素。但由于DKD并发心血管疾病是一个复杂病理生理过程，单一的生物标志物在鉴别心血管疾病风险中有一定的局限性，未来研究更多的关注点将聚焦于多种肾小管生物标志物联合，进一步提高肾小管生物标志物对DKD心血管并发症早期评估的准确性，给予及时有效的干预措施，改善DKD患者预后。