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【行業快訊】急性腎損傷生物標志物研究進展
發布日期:2018-02-27 09:28:25

 

 

【摘要】 

目前用于診斷急性腎損傷的方法都是反應腎功能而非腎臟損傷的標志物,并不足以及時、準確的診斷AKI以及預測預后。因此發現新型可靠、可早期識別急性腎損傷的生物標志物尤為重要,其中NGALKIM-1IL-18L-FABP、鈣網蛋白等生物標志物的發現為早期診斷AKI帶來了希望。

 

 

 

 

 

【關鍵詞】 腎;生物學標志

 

 

        急性腎損傷(acute kidney injuryAKI)是臨床常見危重病之一,在普通住院患者中發病率為3%~5%,在重癥監護病房(ICU)則高達30%一50%。許多原因可導致AKI,按照解剖定位,分為腎前性、腎性和腎后性。按病理生理及臨床表現可分為起始期、進展期、維持期和恢復期。遠期預后研究發現,與未發生AKI患者相比,發生AKI進展為慢性腎臟病(chronic kidney disease,CKD)及終末期腎病(endstagerenaldisease,ESRD)風險明顯增高。AKI的預后與原發病因、腎臟損傷程度及并發癥嚴重程度相關,因此在尚未導致腎功能下降時早期識別對腎臟的微小損傷并早期干預,可顯著改善預后。目前用于診斷AKI的方法都是反應腎功能而非腎臟損傷的標志物,并不足以及時、準確的診斷AKI以及預測預后。因此發現新型可靠的早期識別AKI的生物標志物尤為重要。過去幾年逐漸發現了一些可在AKI患者尿液或者血液樣本中檢測到的新型生物標志物,包括NGALKIM-1IL-18L-FABP、鈣網蛋白等,以下將概述這些新型標志物的相關研究。

 

 

 

 

 

01

 

 

 

NGAL

 

 

 

 

中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白(neutrophil gelati. nase associatedlipocalin,NGAL)屬于脂質運載蛋白家族(分子量25 kDa),人NGAL可以單體形式存在,二聚體以及與白明膠酶結合的多聚體形式是中性粒細胞所特有的。單體形式是一種基因產物,當上皮細胞受到刺激或損傷時可快速分泌。正常情況下NGAL持續低水平表達于不同種類細胞中,在新生兒、兒童和成人出現缺血性或腎毒性損傷3 h即可檢測到NGAL異常升高,且根據損傷嚴重程度在612 h達高峰,如損傷嚴重,異常升高水平可持續至損傷后5 d。體內研究已證實髓襻升支粗段和集合管的閏細胞是產生NGAL的主要部位,且AKI后異常升高的NGAL來源于受損腎臟,而非其他組織1。有研究證實尿NGAL聯合Scr可預測急診室時患者死亡率或需要透析的概率:NGAL>104 nsmL以及Scr>14 mgdl的患者在就診7 d內死亡或者透析概率為15%。NGALScr僅一項升高,死亡或者需要透析的概率是5%。以上數據同樣適用于KIM-1,而不適用于其他生物標志物2。NGAL是被研究的最廣泛、更透徹的AKI生物標志物,已被證實可用于預測多種情況下的AKI,例如兒童和成人心臟手術患者、病情危重患者、急診室患者,以及腎移植患者【3。其表達量與腎病嚴重程度相關,并在患者就診時已升高,例如急診室2。并且尿液NGAL可有效區分容量消耗性和腎臟本質損傷所導致AKI,有助于對不同情況下的AKI進行準確評估。正常人群的尿NGAL范圍已明確,且會隨著年齡增加而增加,女性高于男性4,5。在此需要提出的是泌尿系感染(UTI)也可能會升高尿液NGAL水平,因此建議監測血漿NGAL水平。

 

 

 

 

 

 

 

02

 

 

KIM-1

 

 

 

      腎損傷分子(kidney injury molecule-1KIM-1)是一種I型跨膜糖蛋白,在正常腎臟和其他臟器中表達很少,但當大鼠出現腎臟缺血/再灌注損傷時以及嚙齒類動物出現藥物誘導性AKI時,KIM-1的表達可快速上調,且主要位于腎臟近段小管細胞中。有文獻提出KIM-1在腎臟恢復和小管再生中發揮重要作用,因為其是磷酯酰絲氨酸受體,可以調控凋亡小體和細胞碎片被吞噬入腎臟上皮細胞中[6]。KIM-1黏蛋白區域突變的小鼠在順鉑誘導的AKI和缺血再灌注損傷后出現更嚴重的腎功能損傷和更強烈的炎癥反應7。雖然KIM-1AKI時有保護作用,但在CKD時作用相反。KIM-1在小鼠腎臟上皮細胞的條件性表達會導致自發和進展性的腎間質炎癥和纖維化8CKD時,KIM-1定位在炎癥和纖維化部位,且在腎移植再灌注前與腎間質纖維化程度直接相關9。已有研究得出正常人群尿液KIM-1參考范圍,并且隨著年齡增加而直線增加,男性高于女性【4】

 

 

 

 

 

 

 

03

 

 

 

 L-FABP

 

 

 

 

        肝脂肪酸結合蛋白(1iver fattyacid binding protein,L-FABP)來自于脂質結合蛋白超級大家族(分子量14 kDa),該家族包括9個成員,根據組織分布特異性命名,包括:肝(L)、腸(I)、肌肉和心臟(H)、脂肪細胞(A)、表皮組織(E)、回腸(IL)、腦(B)、睪丸(T)和髓磷脂(M),該家族的主要作用是調節脂肪酸的攝取和胞內轉運。L-FABP不僅表達于肝臟,還在腸道、胃、肺和腎臟中表達,可與脂肪酸結合,轉運至線粒體和過氧化物酶體,發生B一氧化反應,為小管細胞供能10。除了轉運功能,其還可以保護細胞免受H202誘導的氧化應激損害【11】。因人L-FABP基因存在一種缺氧誘導因子1a反應元素,因此低氧可刺激其表達[12,13],這樣就解釋了其表達水平與腎移植受者缺血時間直接相關的現象[12]。進入ICU的患者如LFABP異常升高,其在一周內出現AKI的風險明顯升高14,提示L-FABP可用于識別易出現腎臟應激的高風險患者。而LFABP對長期死亡率或ESRD的預測價值尚無相關數據。

 

 

 

 

 

 

 

04

 

 

 

IL-18

 

 

 

        白介素-18,也被稱為白介素-gama誘導因子,是一種24 kDa細胞因子。IL-18首次合成被認為是一種無活性的前驅因子,在被Caspase-1裂解前,其位于細胞內,隨后被單核細胞、巨噬細胞分泌。細胞凋亡蛋白酶是炎性體的組成部分,炎性體是一種胞漿蛋白復合物,調控白介素針對內源性刺激的裂解和釋放15。正常情況下IL-18也可由位于腎臟集合管的閏細胞產生,但是在受損小管上皮細胞中產生的更多【16】IL-18敲除小鼠可免受缺血再灌注導致的AKI17。同樣,細胞凋亡蛋白酶缺乏的小鼠不能裂解IL-18,缺血再灌注后所致AKI程度稍輕18。只有較少的臨床研究檢測IL-18作為AKI生物標志物的作用19。結果顯示在兒童心臟手術后AKI預測作用尚可,而不能可靠預測普通的ICU20或者急診患者舊2。一項研究檢測了不同生物標志物對移植腎功能延遲恢復的預測作用,移植術后4 h尿液IL-18是最有價值的標志物舊21。除此以外,一些動物模型也證實了IL-28AKI中的應用17,18,22。雖然IL18的預測和診斷價值仍受限,但抗IL-18治療可能是未來治療AKI的一種選擇,那么尿液IL-18將會是一項重要的輔助標志物,那么尿液IL-18升高的AKI患者在接受抗IL-18治療的療效會顯著優于尿液IL-18低水平的患者

 

 

 

 

 

 

05

 

 

 

鈣網蛋白

 

 

 

       鈣網蛋白由兩個單聚體S100A8S100A9構成,分子量為24 kDa。胞漿內鈣網蛋白的主要功能是與細胞骨架作用,當被活化的免疫細胞分泌出來后則扮演了危險相關分子蛋白【23】,S100A8S100A9單體是Toll樣受體4的內源性激活劑24】

 

 

 

  鈣網蛋白參與了腎臟的病理生理過程,在單側輸尿管梗阻(UUO)導致腎損傷模型中,腎臟集合管上皮細胞可產生S100A8S100A9單體25,誘導炎癥單核細胞進入腎臟,加重腎臟上皮細胞的損傷和炎癥。小鼠缺血再灌注損傷可誘導產生S100A8S100A926Ebbing27對因腎臟腫瘤接受保留腎手術的患者進行鈣網蛋白水平隨時間變化的研究,該手術會因短暫夾閉腎臟動脈導致醫源性腎臟缺血再灌注損傷。手術末(大約缺血后2 h)鈣網蛋白水平開始顯著升高,術后48 h達到最高值,比基礎值升高69倍,而在術后5 d鈣網蛋白仍顯著升高。鈣網蛋白也可在其他疾病中升高,例如風濕性關節炎28,炎癥性腸病29、心肌梗死30、腫瘤31等。因鈣網蛋白主要來源于中性粒細胞和單核細胞,因此除了AKI,膿尿和泌尿道上皮細胞癌也可出現尿液鈣網蛋白水平升高32

 

 

 

 

 

 

 

06

 

 

 

總結

 

 

 

       理想的生物標志物是無創的、在疾病早期可檢測到,且具組織特異性,與疾病的病理生理過程密切相關,同時可以預測預后。雖然以上介紹了許多AKI的新型生物標志物,仍元理想的AKI標志物,“腎臟肌鈣蛋白”尚未發現。以上介紹的每種標志物并非AKI所特有,例如NGALIL-18和鈣網蛋白來源于免疫細胞,也可與泌尿道感染和敗血癥相關。慢性腎臟疾病(CKD)患者的NGAL、ⅪM-1IL-18也會升高。因此對已發現的標志物進行更深人研究或積極尋找其他特異性和敏感性更高的新型標志物仍是早期診治AKI的重要方向。

 

 

 

 

結語:本文轉自專業學術期刊,旨傳播學術知訊,幫助讀者對近年發現的新型AKI標志物有更好的了解。文中介紹的AKI標志物有的已應用于臨床,有的尚處于研究階段,其中NGAL是目前已臨床廣泛應用且研究最多的標志物值得重點關注。同時也期待,通過學者的努力能發現“腎臟肌鈣蛋白”用于AKI診斷。

 

 

 

 

作者:卓慧 綜述    彭佑銘 審校  轉自:國際泌尿系統雜志2017年1月第37卷第1期

 

 

 

[1]Paragas NQiu AZhang Qeta1The Ngal reporter mouse detects the response of the kidney to injury in real time[J]Nat Med201117(2):216—222DOI:101038nm2290

 

 

 

 

[2]Nickolas TLSchmidt—Ott KMCanetta Pet a1Diagnostic and prognostic stratification in the emergency department using urinarybiomarkets of nephron damage:a muhieenter prospective cohort study[J]J Am Coil Cardiol201259(3):246—255DOI:101016j.jacc201110854

 

 

 

 

[3]Ho JTan NKomenda Pet a1UrinaryPlasmaand Serum Biomarkem’UfihW for Predicting Acute Kidney Injury Associated With Cardiac Surgery in AdaltsA Meta—analysis[J]Am J Kidney Dis201566(6)993—1005.DOI101053jAjkd201506.018. (其他的參考文獻省略......)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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