肝肾综合征肾脏生物标志物的研究进展

孙榕， 姜利

首都医科大学宣武医院重症医学科， 北京 100053

肝肾综合征（hepatorenal syndrome，HRS）是肝硬化患者肾功能受损的严重表现，临床表现为血清肌酐升高、肾小球滤过率降低，并出现少尿或无尿［1］。肝硬化中有3种常见的急性肾损伤（acute kidney injury，AKI）类型：肾前性AKI、HRS和急性肾小管坏死（acute tubular necrosis，ATN），分别占肝硬化患者所有AKI病例的60%、10%、30%左右。与其他类型相比，HRS通常合并严重门静脉高压症和循环功能障碍，预后最差。根据病情进展缓急［2］，HRS又被细分为具有急性表现的1型HRS（HRS-AKI）和具有慢性肾脏病（chronic kidney disease，CKD）表现的2型HRS，其中位生存期分别为1个月左右和4 ～ 6个月［3］。然而，肝移植或使用血管收缩药物进行治疗后，HRS病情可逆转，因此及早明确诊断并予以治疗对改善患者预后具有重要意义。

国际腹水俱乐部在2015年对HRS诊断标准进行了更新［4］，包括：（1）肝硬化合并腹水；（2）无休克；（3）SCr水平升高超过基线水平的50%以上或SCr＞1.5 mg/dL（133 μmol/L）；（4）至少停用2 d利尿剂（如使用利尿剂）并且使用人血白蛋白1 g·kg-1·d-1，直到最大100 g/d扩容后肾功能无持续性改善（SCr＜133 μmol/L）；（5）近期无肾毒性药物使用史；（6）无肾实质疾病。但是符合上述标准的患者仍可能存在器质性损伤，例如肾小管损伤。其次，SCr在估计肾小球滤过率（GFR）方面存在局限性，特别是在肝硬化患者中［5］。并且，由于SCr是反映肾脏滤过而不是损伤的标志物，在区分AKI方面存在一定的局限性。目前研究［6］表明，结合肾脏生物标志物的较新诊断模式，例如肝硬化的Cr-CystatinC GFR方程似乎可以更准确地估计测得的GFR。因此，使用生物标志物不仅有助于区分不同类型的AKI，并且为临床早期治疗提供更精准的指导策略。

1 HRS的发病机制

HRS是肝硬化继发门静脉高压引起的全身血流动力学改变导致的肾功能不全表现［7］。肝硬化早期门静脉高压和门静脉血管上的切应力增加导致内皮细胞产生多种血管扩张介质如一氧化氮、前列环素、肾上腺髓质素等，这些血管扩张介质局部作用于内脏血管引起强烈的血管扩张，此时机体通过以增加心率和心脏输出量为特征的高动力循环发展来维持循环稳态［8］。随着病情进展患者血管扩张更为明显，全身平均动脉压下降，继而引起全身血管收缩系统（肾素-血管紧张素-醛固酮系统、交感神经系统和精氨酸加压素）的激活［9］。这些系统的激活通过多种机制引起肾动脉血管收缩以维持肾脏血流，但随之而来的是肾脏血管收缩导致肾血流量的减少、钠水潴留导致的腹水。在终末期肝硬化阶段，肾脏血管强烈收缩，肾脏灌注下降，最终导致HRS的发生。

此外，研究［10］表明随着肝硬化进展后负荷的下降并不伴随心输出量的增加，心脏功能受损可能在严重肝硬化患者的肾功能不全发展中也起着关键作用，有研究［11］表明心脏舒张功能障碍与肝衰竭的发生有关。其原因可能与心肌细胞自身的损害有关，可能与心肌细胞表面的β1受体下调导致的传导功能异常有关。当心脏舒张功能障碍时，充足的器官灌注不足以被维持，将进一步导致肾小球滤过率降低以及水钠排泄障碍。

导致HRS的其他机制还包括肠道通透性破坏、细菌易位增加和全身炎症介质上调等方面［12-13］。越来越多的证据［14］表明炎症在肝硬化相关急性肾损伤中的作用，且炎症反应与肝病和门静脉高压症的严重程度有关。

2 HRS生物标志物

肝硬化患者发生HRS预示着预后不良，早期诊断HRS对治疗肝硬化患者至关重要。一直以来，SCr是测量GFR最常用的实验室指标。然而，SCr受到很多非肾脏因素影响，如年龄、性别、肝功能和肠道菌群等［15］。特别在肝硬化患者中还存在以下问题：（1）由于肌肉萎缩，肌肉中肌酸肌酐形成减少；（2）肾小管肌酐分泌增加；（3）肝硬化分布体积增加可能稀释SCr；（4）胆红素升高对SCr测定的干扰。受限于这些因素，SCr可能无法及时评估AKI/HRS严重程度和类型。其他用于鉴别诊断的指标：尿钠、钠排泄分数、尿渗透压等在肝硬化患者中也受到利尿剂治疗的影响，因此需要新的生物标志物来帮助鉴别诊断HRS［16］。

2.1 肾功能标志物

2.1.1 胱抑素C 胱抑素C是一种低分子量（13 kD）半胱氨酸蛋白酶抑制剂，可被肾小球自由滤过，在近端肾小管重吸收和分解代谢，但不会被排泄［17］。当肾血管处于持续收缩状态时，肾血流量减少，肾小球滤过率降低，肾功能受损，血浆清除率降低，导致胱抑素C不能被肾小球滤过且不能被肾小管分解代谢，进而导致血胱抑素C水平迅速升高。胱抑素C的动力学曲线与SCr相似，在AKI发作后12 ～ 24 h迅速增加［18］。血清胱抑素C水平不受年龄、性别、肌肉质量、炎症、恶性肿瘤或高水平血清胆红素的影响［19］，其值的升高往往先于SCr 24 ～ 48 h，并且已被应用于评估肝硬化患者GFR和预测HRS的预后［20］。近期一项就血清胱抑素C在HRS早期诊断的研究［21］表明，肝肾综合征组血清胱抑素C水平高于肝硬化失代偿组，差异有统计学意义（P＜0.05）。同时研究表明，考虑肝硬化失代偿期在无腹水情况下无肾功能损伤，而在出现腹水后出现肾小管功能损伤，因此HRS患者血液中血清胱抑素C升高可早期反映HRS。此外，Gharaibeh等［22］研究证实，血清胱抑素C水平在HRS早期升高较SCr异常早，而在HRS恢复期，其水平降低亦早于SCr，这表明血清胱抑素C不仅可作为HRS的早期监测指标，也可作为HRS治疗有效的早期监测指标。目前，SCr-胱抑素C联合指标测量优于SCr单独指标，但尚无充分证据证明血清胱抑素C单独指标是否优于SCr［23］。然而，与SCr相比，获取血清胱抑素C价格更为昂贵，并且测量血清胱抑素C水平需要更长的时间。

2.2 肾小管损伤标志物

2.2.1 中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白（neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL） NGAL是一种在肾、胃、结肠和肺表达的低分子量蛋白质（25 kD），其由激活的中性粒细胞和上皮细胞（包括肾小管上皮细胞）分泌，在肾小管损伤时其在尿液和血浆中的水平均会明显升高，对预测AKI、接受肾脏替代治疗及住院死亡均有较高的敏感性。2003年，Mishra等［24］在动物模型中验证了NGAL在肾前性AKI和ATN中升高，在肾损伤2 h内检测到尿NGAL升高。Lee等［25］发现ATN患者的尿NGAL水平显著高于HRS和肾前性氮质血症（prerenal azotemia，PRA）患者，PRA、HRS和ATN组的中位尿NGAL水平分别为37、134、2 625 ng/mL，这表明了尿NGAL可以用于鉴别ATN和其他病因所致AKI。此外，该研究还发现尿NGAL水平是AKI患者死亡的独立危险因素。随后，Haase等［26］的研究表明，血浆/血清NGAL在预测AKI患者肾脏替代治疗开始时间和住院死亡率方面的准确性与尿NGAL相似。该研究还提出年龄是尿NGAL的有效调节因子，因为与成人相比，儿童尿NGAL水平具有更好的预测能力。但值得提出的是，血清NGAL目前没有得到广泛的研究。最近的一项包括213例住院失代偿期肝硬化患者（161例AKI和52例无AKI对照患者）的前瞻性队列研究［27］表明，尿NGAL水平可以区分肝硬化患者中不同的AKI类型，即在入组时，尿NGAL水平在ATN中最高［344（132 ～ 1 429） μg/g］，在肾前性AKI中最低［45（0 ～ 154） μg/g］，在HRS中为［110（50 ～ 393） μg/g］（P＜0.001）。在244 μg/g的最佳临界点，尿NGAL区分ATN和非ATN肾损伤的C统计量为0.762（95%CI：0.682 ～ 0.842），敏感度71%，特异度76%。并可能提高对死亡率的预测。此外，一项关于320例肝硬化AKI患者的研究［28］显示，持续高水平尿NGAL是AKI进展的独立预测因素，并且更高的NGAL结合终末期肝病模型（MELD）评分预示着28天死亡风险增加。目前，尿NGAL在肝硬化AKI/HRS的诊断、预测或预后中没有明确的作用，但已经证明，尿NGAL升高可反映肾损伤程度，是乙型肝炎肝硬化AKI患者扩容治疗无效的独立危险因素［29］。在未来，更为深入的研究有助于实现对NGAL的临床运用。

2.2.2 IL-18 IL-18是一种在近端肾小管中表达的促炎细胞因子，由AKI受损细胞诱导释放进入尿液［30］。HRS发生炎症反应时，炎症因子通过与免疫细胞、内皮细胞、肾小管上皮细胞表面的模式识别受体相结合，启动下游级联信号，引发大量促炎因子释放。有研究［31］表明，IL-18可用于HRS病因的鉴别，并为预后提供有效参考。在AKI患者，尤其是肾移植缺血再灌注损伤（ischemia-reperfusion，IRI）期间，肾脏IL-18水平显著升高。IRI小鼠模型研究［32］表明，遭受IRI后与野生型小鼠相比，植入IL-18缺陷基因的小鼠极少发生肾小管损伤，且该组小鼠中性粒细胞和巨噬细胞的积累减少，以及IL-18下游的促炎性分子的表达减少。近期Solé等［33］在肝硬化失代偿患者中发现，HRS-AKI患者较无AKI失代偿期肝硬化患者和低血容量诱发AKI患者的全身炎症反应明显，体内IL-18等炎症因子的水平明显升高。Tsai等［34］发现，ATN患者的尿IL-18水平显著高于无实质性肾损伤的AKI患者，但无法区分ATN和HRS-AKI。这意味着IL-18对AKI/HRS的诊断或预测价值可能低于NGAL。

2.2.3 肝型脂肪酸结合蛋白（liver-type fatty acidbinding protein，L-FABP） L-FABP是一种在近端肾小管中发现的小分子蛋白，其在缺氧造成的组织损伤过程中结合不饱和脂肪酸和脂质过氧化产物。其水平与尿IL-18相似，尿L-FABP水平在IRI期间也显著升高［35］。在实验研究［36］中，观察到L-FABP在存在肾小管间质性损伤的情况下升高并释放到尿液中，同时研究表明其水平明显升高与肾功能分级、肾损伤程度显著相关，但是其水平可能受到感染或肝脏疾病的影响。此外，CKD患者的尿L-FABP水平也升高，表现出抗氧化和肾脏保护的作用［37］。除了肝硬化AKI/HRS外，L-FABP在急性肝功能衰竭和慢性肝病中也得到研究。比如，对乙酰氨基酚诱导的急性肝功能衰竭患者血清L-FABP水平显著高于存活患者［38］。此外，与慢性肝炎患者相比，肝硬化和肝细胞癌患者血清L-FABP明显升高［39］。这些结果提示，L-FABP在包括肝硬化AKI/HRS在内的急性和慢性肝病中可能具有诊断和预测价值，但同时也说明LFABP可能不利于肝硬化AKI/HRS和其他慢性肝病的鉴别。

2.2.4 肾损伤分子-1（KIM-1） KIM-1作为一种跨膜蛋白，在缺血性损伤后在近端肾小管中升高，可以区分肾前性AKI、ATN和CKD［40］。尿液中KIM-1的排泄增强对于肾损伤引起的疾病具有高度特异性，因为由于KIM-1属于生物大分子，从肾外来源进入血液的游离KIM-1不会通过肾小球屏障过滤［41］。此外，身体组织产生的其他物质不能对尿液中KIM-1含量产生本质影响，因此与肌酐清除率或蛋白尿的降低相比，尿液中KIM-1水平的升高是诊断AKI更敏感的指标。通过评估血清和尿液生物标志物的使用预测HRS的研究［42］表明，基线尿NGAL、尿KIM-1与HRS的发展相关，尿NGAL和KIM-1联合检测有助于早期识别晚期肝硬化患者的HRS。然而，目前并无其他充分证据显示这些标志物在肝硬化AKI/HRS中的潜在作用。

2.3 细胞周期停滞标志物 上述生物标志物在很大程度上仅限于研究领域，美国食品药品监督管理局均未批准。TIMP-2和IGFBP-7的尿浓度组合是细胞周期停滞标志物［43］。（TIMP-2）×（IGFBP-7）是目前证据最强的AKI早期诊断生物标志物，已被美国食品药品监督管理局批准上市用于评估发生中重度AKI的风险，但并无更多研究讨论该标志物在肝硬化AKI/HRS中的作用［44-45］。

3 观点与展望

目前HRS的定义仍然基于SCr水平的相对变化，但SCr的诸多局限性给临床AKI分型和进展的评估造成了困扰。且目前根据HRS最新诊断标准，仍然无法排除肾小管坏死等其他失代偿期肝硬化所致AKI。早期区分HRS-AKI和非HRS-AKI以及准确评估AKI进展对于临床终末期肝硬化患者治疗具有重大意义。众多证据表明，新型生物标志物不仅在不同程度上优于SCr，同时有助于鉴别诊断终末期肝硬化AKI/HRS和预测结局。此外，在终末期肝硬化患者接受肝移植手术后，新型生物标志物可能具有预测肾脏恢复程度的临床价值。但根据目前对新型生物标志物的广泛研究表明，不同病因导致的肾功能和结构损伤，以上新型生物标志物都有不同程度升高，所以未来将HRS新型肝脏生物标志物以及其他临床辅助检查与新型肾脏标志物联合用于对HRS的诊断有望获得更好实施。根据目前所有的研究结果，以NGAL为代表的肾小管损伤标志物有必要进行深入研究，在未来的国际腹水俱乐部HRS指南中，这类标志物或许有希望被正式归纳并得到数值定义。

利益冲突声明：本文不存在任何利益冲突。

作者贡献声明：孙榕负责课题设计，资料分析，撰写论文；姜利参与修改论文，拟定写作思路，指导撰写文章并最后定稿。