急性肾损伤的生物标志物

检验医师

急性肾损伤（acute kidney injury, AKI）是指病程在3 个月以内的肾脏结构与功能的异常（包括血、尿、组织学及影像学检查异常），它以肾小球滤过率迅速下降为特征，是由不同病因导至的、具有不同临床表现的临床综合征。

随着人口的老龄化，糖尿病、心血管疾病、造影剂肾病发病率的增加，近年来AKI的发生率明显增加。尽管对AKI的认识不断深入，支持和辅助的治疗措施也有不断进展，但AKI的预后仍差，死亡率居高不下。改善AKI预后的关键是早期诊断，早期干预。

目前AKI 的诊断标准为：肾功能在48 h 内突然减退，表现为至少两次血清肌酐升高的绝对值≥26.5 μmol/L；或血清肌酐较基础值升高≥50%；或尿量< 0.5 ml/(kg ? h)，时间超过6 h（排除梗阻性肾病或脱水状态）。

由此可见，目前对AKI的诊断仍基于血清肌酐和尿量的测定，但它们并不能在早期反映肾小球滤过率（glomerular filtration rate, GFR）的下降，且影响因素多。因此以肌酐测定为基础的肾功能评价体系阻碍了AKI治疗的进展，需要用更加敏感、特异的方法测定肾功能的下降。

近年来，在临床和实验室研究中人们发现了一些新的、更加敏感的AKI生物标志物，不仅能在血清肌酐升高之前诊断AKI，而且能为AKI的病因诊断提供帮助。

理想的AKI 生物标志物最好具备如下特点：（1）检测标本容易获得，无创，易于在床边或临床标准实验室进行，快速、方便、测定费用低廉；（2）对AKI 高度敏感，能早期发现和诊断AKI；（3）具有较宽的动态范围和诊断阈值，便于统计学分析；（4）能鉴别损伤部位（近端肾小管、远端肾小管、肾间质或肾血管）；（5）能评价肾脏损伤的持续时间（AKI、慢性肾脏病或慢性肾衰急性加重）；（6）能鉴别AKI 的病因（缺血、中毒、混合型）；（7）能定义AKI 的病程以及监测对AKI 干预的临床效果；（8）在探索新药治疗AKI 方面发挥关键作用。目前尚无任何单一的生物标志物符合这些标准，需要多种生物标志物联合检测。

随着功能性基因组学和蛋白质组学的发展，研究人员从血液或尿液样本中逐渐筛选出一些有临床应用前景的AKI 新型生物标志物，如中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白（neutrophilgelatinase-associated lipocalin, NGAL）、白介素-18（interleukin-18,IL-18）、肾损伤分子-1（kidneyinjury molecule-1, KIM-1）、钠氢交换子-3（hydrogenexchanger-3,NHE-3）、肝脏型尿脂肪酸结合蛋白（liver fatty acid binding protein, L-FABP）、尿富半胱氨酸蛋白61（cysteine-richprotein 61, cyr 61）、尿N- 乙酰-β-D- 氨基葡萄糖苷酶（尿N-acetyl-beta-Dglucosaminidase,NAG）、尿胎球蛋白A（fetuin-A）等。

1. NGAL：

NGAL是小分子蛋白质，为脂质运载蛋白超家族成员，表达于肾小管上皮细胞、肝细胞、免疫细胞等。在肾缺血或肾毒性损害时NGAL显著上调，高表达于受损肾小管上皮细胞，特别是近端肾小管上皮细胞，促进上皮细胞再生，是一种缺血或肾毒性AKI的早期敏感并特异的生物标志物。

NGAL 可以自由通过肾小球滤过膜，因而可以在尿液中检测，在肾损伤发生后不久，血液和尿液标本中均检测出来。研究表明，肾脏缺血再灌注损伤后早期NGAL 就开始升高，在再灌注后2 h尿中就能检测到NGAL。

许多临床研究也表明，NGAL 能在早期预测AKI，AKI时其上升比血清肌酐上升早24 ~ 48 h。在ICU患者，NGAL 的升高提示患者将发生AKI；在肝移植的患者，NGAL 的升高与术后发生AKI呈正相关。

近期的一项Meta 分析总结了12 项成人和7 项儿童研究，结果显示，血浆和尿的NGAL 水平是心脏手术、造影剂肾病和重症患者是否发生AKI及判断预后的重要指标[3]。而且NGAL 的水平随AKI的严重程度而升高。

需要注意的是，血、尿NGAL 的测定有各自的优缺点。血NGAL 测定的优点是标本容易获得，缺点是需要抽血，因而是有创性检查，而且一些肾外疾病可能影响其浓度，因而使其特异性降低。

尿NGAL 测定的优点是无创的，且受到的影响因素比较少，缺点是对于无尿的患者无法测定，且利尿剂等可能影响其测定的准确性。因此，选择何种标本测定NGAL 要根据具体的临床情况确定。

2. IL-18：

IL-18 是一种炎症因子，除了在免疫反应中起作用外，它还介导了心、脑、肾的缺血性损伤。最初在动物实验中证实了IL-18 在缺血性AKI中发挥重要作用。之后人们发现在人类的AKI中，IL-18 可能也是一种重要的生物标志物。

2004年，人们首次发现AKI患者尿中的IL-18 水平明显增高，其升高较血清肌酐升高提前2 d，是预测AKI的早期敏感指标，且与AKI的严重程度及病死率密切相关。

AKI患者尿中的IL-18 水平增高是提示患者预后不良，而且是死亡的独立危险因素。近期关于心脏手术之后AKI 的研究测定了接受心脏手术的儿童患者术前、术后的尿IL-18 和NGAL 水平，结果显示，17%的患者达到主要终点事件（血清肌酐翻倍或达到透析水平），尿IL-18 与发生AKI的风险呈高度正相关，其水平与住ICU时间、住院时间及需要药物干预的时间呈正相关。

3. KIM-1：

KIM-1属I 型跨膜糖蛋白，在正常肾脏不表达，但是在缺血性或肾毒性AKI的近端肾小管细胞中表达。AKI患者肾组织活检中，近端肾小管的KIM-1表达明显增高。尿KIM-1与尿NAG 联合检测，具有预测临床结局的作用。

Koyner JL等研究了KIM-1在人类各种肾脏疾病中的表达，并分析了尿液中KIM-1浓度是否与肾脏KIM-1的表达、肾脏组织损伤、肾功能和蛋白尿有相关性。

结果除极微小改变的肾病外，KIM-1表达在所有肾脏疾病中均升高，与血清肌酐呈正相关，与肌酐清除率呈负相关，与尿蛋白之间无相关性。

研究表明，心脏手术前KIM-1的水平能预测术后发生AKI的风险。研究显示，在术后当时和3 h 后KIM-1 预测AKI的曲线下面积分别为0.68和0.65，而联合应用KIM-1、NAG 和NGAL 则可达到0.75 和0.78。

4. NHE-3：

NHE-3是近端小管含量最丰富的顶端膜钠转运子。主要集中在近端肾小管的顶端膜和近顶端内涵体以及髓襻升支粗段和细段细胞的顶端膜。

负责近端肾小管60% ~ 70%钠和碳酸氢盐的重吸收。在健康人尿液中检测不到，当肾小管损伤时NHE-3 可通过胞吐形式进入尿液中，因此可以作为AKI的生物标志物。

NHE-3 可以鉴别AKI 的不同病因，如肾前性氮质血症、肾后性AKI和急性肾小管坏死等。在肾前性氮质血症中各段尿的NHE-3 上升，而在急性肾小管坏死中，NHE-3 上升的幅度是肾前性氮质血症的6 倍，且两者没有重叠。在肾后性AKI时，尿NHE-3 检测不出。

NHE-3 是缺血或中毒性AKI肾小管损害的特异标志物，缺点是NHE3受到许多生物因子的调节，如体内甲状腺激素水平的影响。血管活性药物多巴胺对NHE3 的排泌有抑制作用，可能影响其对AKI的诊断。由于检测方法复杂，限制其在临床的应用。

5. L-FABP：

FABP 是一种小分子蛋白质，广泛存在于脂肪代谢活跃的各种组织。肾脏中有两种类型，肝脏型（L-FABP，表达于近端肾小管）和心脏型（H-FABP，表达于远端肾小管），在近端肾小管游离脂肪酸与上皮细胞胞浆FABP 结合，进而转运到线粒体或过氧化物酶体进行β- 氧化代谢。

尿L-FABP 是预测心脏手术后AKI 的敏感、特异、早期和独立的生物学标志物。在顺铂诱导的AKI中，尿中L-FABP 在顺铂使用后24 h 明显增高，而血清肌酐直到72 h 才增高。在心脏手术的患者，L-FABP 能预测患者发生AKI的可能性。

在儿童心肺分流术后，尿中L-FABP于术后4 h 内升高，是儿童发生AKI 的预测因素。在已发生AKI的患者，尿中L-FABP 的升高提示患者预后不良。其缺点是，在CKD患者，尿中L-FABP 的水平也可以增高；目前对尿L-FABP 的测定尚缺乏标准化的方法。

6. Cyr 61：

Cyr 61 是一种富含半胱氨酸的肝素结合蛋白，为整合素的配体，参与构成细胞膜和细胞外基质，促进创伤愈合及组织重塑。动物实验和临床研究显示，肾缺血损害后3 ~ 6 h近端肾小管直部即可迅速诱导Cyr61，尿Cyr61 排出增多，在6 ~9 h 达到高峰，然后降低。

而肾前性氮质血症不增高。但目前有两个限制因素限制了其临床应用：实验性缺血再灌注模型中发现即使肾损伤继续并加重，尿Cyr 61 随后很快下降；尿Cyr 61 检测方法学的敏感性和效率仍不高。

7. 尿NAG：

NAG 是近端肾小管溶酶体酶，是肾小管损害敏感和持久的指标，在肾毒性物质损伤、移植肾功能延迟恢复、慢性肾小球疾病、糖尿病肾病以及心肺分流术后都观察到尿NAG 增高。尿NAG 增高是危重患者AKI的敏感指标，可早于血清肌酐升高12 ~ 96 h。

AKI的患者尿NAG 越高，预后越差。NAG 作为AKI的生物学标志物具有敏感和可定量两大优点，来自刷状缘的尿NAG 与近端肾小管损伤程度直接相关。

已有简捷而重复性好的酶学比色检测方法进行测定。缺点是尿NAG 活性可能被内源性尿素以及许多肾毒性物质、重金属等抑制；类风湿关节炎、糖耐量受损、甲状腺功能亢进等病理情况在没有AKI的情况下也可出现尿NAG增高，特异性较差，在临床应用中应注意。

8. Fetuin-A：

Fetuin-A 是肝脏合成并释放入循环的急性期蛋白。动物实验中予大鼠顺铂造成肾损害后，Fetuin-A 第2 天就显著增高，早于血清肌酐和肾小管病理损害至少1 d，并持续至肾小管损害最严重的第5 天。

在缺血再灌注肾损害中也发现尿Fetuin-A 增高，而肾前性氮质血症无改变。Fetuin-A 在AKI中的病理意义尚不清楚，可能在小管细胞凋亡中发挥作用。缺点是尿Fetuin-A 的分离与检测的敏感性、效率和量化目前在方法学上还有缺陷，进而限制了其临床应用。

综上所述，目前许多动物和临床研究已经发现了一些具有应用前景的AKI生物标志物，这些生物标志物还需要进一步在实践中评价和验证它们的敏感性和特异性、肾脏损害之后它们出现的时限、与肾小管损伤的相关性、对长期和短期预后的作用。

另外，在方法学方面，尚需要寻找更加敏感、特异、简便的方法测定这些AKI的生物标志物，以便开发出能早期发现、并能判断预后的床边测定方法。

作者：李荣山 来源：中华肾病研究电子杂志2013年6月第2卷第3期