对比剂肾病中肾小管功能损伤生物标志物的研究现状

[摘要] 随着介入技术的发展，对比剂在临床上被广泛应用，对比剂肾病（CIN）的发生率呈现上升趋势。早期检测到应用对比剂后肾小管功能的改变对预防及治疗CIN具有重要意义。近年来，许多敏感性好、特异性高的肾小管损伤标志物已在实验研究和临床观察中得到了验证。现就近年来关于CIN早期诊断肾小管功能损伤的生物标志物的研究进展进行综述。

[关键词] 对比剂肾病；肾小管损伤；生物标志物；早期诊断

[中图分类号] R692.6 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2016）04（b）-0016-04

[Abstract] With the development of interventional technique，contrast agents are widely used in clinical practice，and incidence rate of contrast-induced nephropathy （CIN） is on the rise.Early detection of functional change of renal tubule after using contrast agents plays a important significance on prevention and treatment of CIN.In recent years，many biomarkers of renal tubular damage with good sensitivity and high specificity have been testified in experimental research and clinical observation.The research progress of functional damage of biomarkers on renal tubule on early diagnosis of CIN in recent years is going to be reviewed.

[Key words] Contrast-induced nephropathy；Renal tubular damage；Biomarker；Early diagnosis

随着医学影像技术的快速发展，对比剂在冠状动脉粥样硬化性心脏病介入诊疗术中得到了广泛应用，但是其导致的对比剂肾病（contrast-induced nephropathy，CIN）也成为低灌注性急性肾损伤、药物性急性肾损伤后获得性急性肾损伤（acute kidney injury，AKI）常见原因的第三位[1]，且其发生与冠心病介入患者长期的不良事件密切相关[2]。CIN临床危害很大，不仅能够延长患者的住院时间，增加医疗费用，还可造成不可逆性肾功能衰竭，甚至导致患者的死亡风险显著增加[3]。然而其发病多无明显的临床特征及体征，因此很容易被临床医师忽视。

目前，国际上对CIN的定义主要是采用欧洲泌尿生殖放射协会对比剂安全委员会在2011的对比剂应用新指南中定义的标准，即在除外其他原因的情况下，血管内注射对比剂3 d之内血清肌酐值较基础值升高>25%或增加44 μmol/L[4]。而2012年《改善全球肾脏病预后指南》将对比剂引发的急性肾损伤（acute kidney injury，AKI）定义为在应用对比剂48 h以内血清肌酐值较基础值增加26.5 μmol/L或升高至基线值的1.5倍以上（当基线已知或推测该项改变发生在过去1周以内）或尿量

CIN的发生机制较为复杂，目前认为是多种机制协调所致，可能与对比剂的直接或间接作用有关[6]，具体如下。①对比剂具有直接肾毒性：注射对比剂后可直接引起肾细胞的毒性反应，表现为肾脏近曲小管细胞和皮质内带细胞质空泡化及溶酶体变化，抗氧化酶和超氧化物歧化酶活性降低及脂质过氧化反应标记物丙二醛水平上升；②对比剂的渗透压作用：高于血浆渗透压5～8倍的离子型对比剂可导致肾脏血管收缩，血管内皮损伤，红细胞变形及血流动力学的改变，而全身血管扩张、体液平衡失调可引起间接的肾小管毒性作用；③对比剂黏度的作用：血管内血流阻力与黏度成正比，高黏度的对比剂使血液中红细胞聚集、变形能力差，同时增加了肾小管内液体的黏度，使液体流动阻力增大而滞留于肾小管内，导致肾小管损伤、肾小球囊内压增高、肾间质水肿，进而使肾髓质血流量减少，延长管-球反馈，导致血清肌酐水平增高。

传统意义上的血清肌酐主要用于评价肾小球滤过功能，然而其水平受很多因素如体重、年龄、性别、体液量、药物、肌肉代谢水平、蛋白摄入水平及肾小管分泌的影响；肾脏作为排泄器官，其自身的代偿能力非常强大，血清肌酐升高常在肾损伤后24～48 h，此时肾脏已出现较大的损伤；因此，在AKI中，血清肌酐水平往往滞后于肾功能的损伤，不能及时反映肾损伤的真实情况。CIN导致的肾脏损伤，早期并未明显影响肾小球的滤过功能，而是主要表现在肾小管功能的损伤，因此不会引起血清肌酐的明显改变。探求更为早期、灵敏、特异的肾小管损伤标志物对临床诊断CIN有着极为重要的意义，近年来，研究人员已从多种角度发现了多种具有预测价值的生物标志物。本文就CIN早期诊断中讨论较多的几种肾小管损伤标志物的研究进展进行综述。

1 肾损伤因子-1（KIM-1）

KIM-1是1998年Ichimura等[7]在研究大鼠缺血/再灌注肾损伤再生修复的基因时发现的一种Ⅰ型跨膜糖蛋白，其表达具有极高的组织特异性，在肾功能正常时其表达甚微，在发生缺血或中毒性肾脏损伤时，其在近端肾小管上皮细胞中高表达。缺血性肾损害患者的KIM-1表达最高，而随着肾小管上皮细胞的完全再生修复，这种过高的表达现象也会随之消失[8]，并且能够在尿液中检测出与肾组织中表达基本相同的该蛋白的可溶性片段[9]，因此，肾脏特别是肾小管的损伤情况可通过检测尿液中的KIM-1水平来进行评价。有学者对大鼠进行静脉注射对比剂后，监测不同时段的肾脏组织病理改变及尿KIM-1浓度，结果显示，早期肾功能无明显异常时，在肾脏病理上已出现近曲小管损伤，尿中KIM-1含量已明显升高[10-11]。临床研究也证实，尿KIM-1是一种敏感性和特异性都较高的早期诊断肾小管损伤的标志物，KIM-1可在检出管型之前即发现异常，并且一直持续到肾功能恢复。Han等[12]对50例实施心脏手术的患儿进行研究，结果显示，在发生AKI的患儿中，尿中KIM-1浓度在术后6～12 h已经明显升高，其比血清肌酐提前约12 h出现改变，而且在AKI每个时段的变化较其他常用指标敏感。有研究[13]显示，尿KIM-1浓度可早期预测AKI，而ROC曲线分析显示，尿KIM-1浓度对AKI的早期诊断具有更强的敏感性和特异性。相对于血尿素氮（BUN）和血清肌酐而言，KIM-1的优越性除能够早期诊断缺血性或肾毒性导致的肾小管损伤外，还不易受慢性肾脏疾病和尿路感染等肾脏疾病及尿液理化性质改变的影响，因此，美国食品药品监督局和欧洲医药评价署宣布可将其用于检测药物的肾毒性[14]。

2 中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白（NGAL）

NGAL是1993年Kjeldsen等[15]在中性粒细胞胞质中的过氧化物酶阴性颗粒中发现的脂质运载蛋白超家族中的一员，是一个25 kD的小分子，具有调控肾脏细胞修复、再生及凋亡的功能，在肾脏组织尤其是近端肾小管中可部分表达，但当肾小管上皮细胞受到刺激或者肾脏缺血/再灌注损伤后，其可显著高表达[16]。有研究显示，在顺铂或者肾缺血/再灌注诱导的动物模型中，出现AKI 2～3 h后便能在尿液中检测到NGAL[17]，而检测出血清肌酐明显升高要在3～4 d后，提示NGAL在肾组织及尿液中都是发生AKI后最先表达的蛋白质之一。在一项对75例血清肌酐正常患者择期进行增强CT检查的研究中发现[18]，CIN的发生率为8.5%；血清NGAL在行增强CT后6 h即可显著升高，而血清肌酐则在24～48 h后才开始升高。若以血清NGAL 200 ng/ml为临界值，其灵敏度和特异性均可达100%，提示NGAL是CIN很好的独立预测指标。相关研究显示，肾小管上皮细胞表达的NGAL具有良好的肾脏保护功能，一方面可诱导肾小管间质中浸润的中性粒细胞发生凋亡，以减少其对肾小管上皮细胞的损伤；另一方面也可诱导肾间质细胞向肾小管上皮细胞转化，从而促进肾功能的恢复。虽然尿NGAL可能受到白细胞尿和血尿的影响[19]，但是其仍然可作为敏感的生物标志物，为CIN的早期诊断及临床干预提供线索和指导。

3 白细胞介素-18（IL-18）

IL-18是一种由单核巨噬细胞产生的在多种脏器的炎症及缺血性损伤中起中介作用的促炎症细胞因子。发生AKI后，IL-18在近曲小管上皮内的表达上调，胞内半胱氨酸蛋白酶capsase-1可将其由无活性的前体形式转化为活化形式后进入小管液中[20]，因此可作为AKI的早期诊断指标而被检测出。Ling等[21]对180例接受冠状动脉介入治疗患者的资料进行了整理分析，结果发现应用造影剂后，患者尿IL-18水平较造影前显著升高，而血清肌酐水平则无明显变化；与非CIN组比较，CIN组造影后的尿IL-18水平较造影前亦显著升高。Parikh等[22]对85例肾脏疾病患者尿中的IL-18水平进行了测定，发现急性肾小管坏死患者的IL-18水平明显高于肾病综合征、尿道感染、肾前性氮质血症及慢性肾功不全等其他肾脏疾病患者，因此其提出可将IL-18作为鉴别急性肾小管坏死的标志物。Bulent Gul等[23]对187例PCI患者进行研究，结果显示，造影前、后以及CIN组与非CIN组的尿液IL-18水平并没有明显差异，因此，对于IL-18是否可作为诊断AKI有效的生物标志物仍需进行大量大样本、多中心的深入临床研究予以证实。

4 肝脏型脂肪酸结合蛋白（L-FABP）

L-FABP是主要表达在肝脏、肾脏、小肠等脏器中的、与遗传有关的脂肪酸结合蛋白家族的一个成员，肾脏中的L-FABP主要表达于近曲小管中。在缺血性肾损伤、内毒素血症及梗阻性肾损伤中，肾小管上皮细胞内的游离脂肪酸、胆固醇及三酰甘油水平均明显升高，这种现象被称为肾小管上皮细胞的“应激反应”[24]。L-FABP作为参与转运FFA的关键蛋白之一，其在肾小管上皮细胞损伤、膜通透性发生改变时，可作为一个有效的、对肾小管上皮细胞起到一定的保护作用的内源性抗氧化剂而迅速溢出，同时可反映肾小管损伤情况，被认为是反映肾组织损伤的敏感、特异性指标[25]。Nakamura[26]等的研究结果显示，CIN的发生率为19.7%，造影前CIN组的尿L-FABP明显高于非CIN组及对照组；造影后第2、3天，CIN组明显升高。Kato等[27]分别监测了98例心导管术后患者的尿L-FABP、NAG、α1-MG及β2-MG水平，结果显示，只有尿L-FABP能及时反映急性肾小管损伤情况。Bachorzewska-Gajewska等[28]对肾功能正常的45例PCI术患者进行研究结果显示，尿L-FABP与NGAL都是早期反映肾小管损伤的良好的生物标志物。另外有国外报道称，其不受白细胞尿和血尿的影响[29]，因此作为一个新的慢性肾小管间质缺血的生物标志物，尿L-FABP可用于糖尿病肾病早期诊断的临床检查[30]。

5 N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶（NAG）

NAG是溶酶体中分子质量为140 kD的一种酸性水解酶，因为其不能通过肾小球的三层滤过膜，且在血浆中的半衰期仅为5 min，因此尿中NAG基本由肾小管上皮细胞溶酶体的裂解产生，是反映肾小管损伤的敏感指标。有研究[31]显示，在庆大霉素肾损害、重金属肾损害、糖尿病肾病的动物模型中，尿NAG均有所升高。在临床研究中发现，尿路感染、高血压肾损害、糖尿病肾病、肾移植、狼疮性肾炎、慢性肾衰竭患者的尿液NAG也有不同程度上升。需要注意的是，由于NAG仅在酸性尿液中较为稳定，在一定环境下其活性可被抑制，而且在一些未出现AKI病理生理的状态下也会出现尿中NAG升高，因此其特异性相对较差[32]。

6 小结

上述五种生物标志物均不同程度地优于传统的肾功能评价指标（如血清肌酐、BUN等），能够较为敏感、特异地提示CIN早期肾功能的改变，特别是肾小管功能的改变，但是关于肾小管损伤标志物的研究仍有欠缺之处，具体表现为：①目前的研究主要集中在早期的肾小管功能损伤指标，而对其损伤后恢复情况的研究较少。如药物源性AIK主要是近端小管的损伤，各种标志物研究较多，而近端小管细胞急性坏死是一个可逆过程，可由邻近细胞再生修复，但修复指标的研究却少之又少。②大多数评价肾小管损伤标志物为尿液指标，缺乏特异且敏感的血清学指标。

综上所述，对于CIN尤其是肾小管功能损伤的生物标志物仍需要大量的大样本、多中心临床试验，以便更好地应用于临床检测中。

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（收稿日期：2016-01-08 本文编辑：祁海文）