急性肾损伤早期诊断的新进展.doc

钟发展,广州医学院在读硕士研究生,主攻方向:儿童肾内科通信作者。肾科主任,主任医师;电话: E-mai:lgzhphp 163. com诊疗新进展急性肾损伤早期诊断的新进展钟发展,高岩广东省广州市妇女儿童医疗中心、广州医学院附属广州市儿童医院肾内科(广州510120)急性肾功能衰竭(acute renal failure,ARF)可见于临床各科,如同其他器官一样,肾脏的损伤也是一个连续的从亚临床演变到完全衰竭的过程。在亚临床损伤中,患者的血肌酐(Scr)变化微小,而肾脏为了维持血流量和电解质平衡以及排泄代谢产物而逐渐地损伤整个肾脏。近年来,国际肾脏病和急救医学界提出了急性肾损伤(acute renal injury,AKI)这一概念,其基本出发点是对这一综合征的临床诊断提前,要在肾小球滤过率(GFR)开始下降的阶段,甚至在肾脏有组织学、生物标志物改变而GFR尚正常的阶段,将之识别,及早干预。1急性肾损伤概念及诊断标准AKI是指发生急性肾功能异常,它概括了从肾功能微小改变到最终肾衰竭整个过程。2002年,急性透析质量指导组(acute dialysis quality initiative group,ADQI)制定了AKI的“RIFLE”分层诊断标准1,将AKI分为5期: 1期,风险期(risk of renal dysfunction,R); 2期,损伤期( injury to the kid-ney, I); 3期,衰竭期(failure ofkidney function, F); 4期,失功能期( loss ofkidney function,L); 5期,终末期(end-stage kid-ney disease,ESKD)。2005年,急性肾损伤网络(acute kidneyinjury network,AKIN)于荷兰阿姆斯特丹制定了新的急性肾损伤共识。AKIN将AKI定义为:肾脏功能或结构方面的异常,包括血、尿、组织检测或影像学方面的肾损伤标志物异常,时限不超过3个月。AKIN的AKI分期诊断标准见表1。表1AKIN的AKI分期诊断标准分期 血清肌酐标准 尿量标准期 绝对值升高26. 4mol/L或相对升高50% 200% 300% 300%,或在353. 6mol/L基础上再急性升高44. 2mol/L0. 3mL/(kgh)持续超过24 h或无尿超过12 h2急性肾损伤流行病学人们认识ARF已有较长时间,HOU等21983年报道了ARF的发病率为5%,该研究中,ARF与肾灌注减少(42% )、大手术(18% )、放射性暴露(12% )及氨基糖苷类药物(7% )相关。RIFLE标准评估AKI比传统ARF更敏感, RIFLE标准定义的AKI发生率比ARF发生率高210倍。AKI的诱发因素包括脓毒症休克、大手术、心源性休克、低血容量和药物。儿童和青少年中AKI最常见原因是缺血、肾毒性药物、脓毒血症和原发肾病,需要ICU治疗的患者病死率高达40%, 1岁以内病死率高于1岁以上者3。一项多国多中心研究报道显示4,在16个月的观察期间,北美、南美、欧洲、亚洲和澳大利亚23个国家的54个中心内共收治的29 000例重症患者中, AKI的发生率为57% (14% 259% )。BRESOLIN等52008年的研究显示,儿童PICU中诊断AKI-的占71%,AKI-928%,死亡占336%,死亡病例均为AKI-。国内暂鲜见关于AKI流行病学报道。3新检测指标的必要性Scr是目前临床最常用的AKI的诊断指标,但它并不是一个可靠的指标。首先, Scr受肌肉代谢、蛋白摄入、药物、容量负荷、年龄、性别、体重等非肾性因素的影响;其次,在GFR低下时,肾小管分泌肌酐增多;再者,AKI时Scr必须要达到稳态才能反映肾功能,而肾脏有强大的储备和代偿能力,当Scr变化时,肾脏已出现较严重损伤,而且往往已是在AKI发生后4872 h。由此可见, Scr不能早期、准确地反映肾功能损害。因此,寻找新的敏感特异的标记物尤为重要。4生物学标志物4. 1肾小球和肾小管损伤标志物4. 1. 1中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白(neutrophil gelatinase-associatedlipocalin,NGAL)是lipocalin家族的成员,存在于中性粒细胞中的过氧化物酶阴性颗粒中。近期研究认为在成熟肾脏,NGAL主要在近端小管表达,损伤的肾小管上皮细胞表达的NGAL可诱导肾小管间质中浸润的中性粒细胞发生凋亡以保护肾组织免受炎细胞的侵害。MISHRA等6发现,在移植术后,尸体移植肾的NGAL表达明显高于活体移植肾,这说明肾脏的缺血-再灌注损伤可能与NGAL表达相关。ZAPPITELLI等7发现AKI患者尿NGAL在发生AKI前、后48 h浓度升高6倍,峰尿NGAL浓度与RIFLE最高等级(pRIFLEmax)相关,发生AKI前2448 h的尿NGAL浓度可以预测该患者将会发生AKI,提示尿NGAL是独立的AKI生物标志物。PRASAD等8总结了NGAL出现时间和AKI发生时间的关系,NGAL在AKI发生前23 d就升高,在心脏手术术后2 h、造影后24 h、移植后1224 h出现升高。国内孙骅等9从体外马兜铃酸诱导实验证实NGAL是马兜铃酸损伤肾小管早期一过性表达和分泌的分子。张建国等10也证实NGAL与急性和慢性肾小管间质损伤相关。但是,NGAL也受一些因素影响,如肾前性疾病、全身或泌尿系感染等。4. 1. 2肾损伤分子-1肾损伤分子-1(kidney injurymol-ecule-1,KIM-1)是一种跨膜蛋白,在正常的肾组织中几乎不表达,但是在缺血及肾毒性损伤后的人和啮齿动物的去分化肾近曲小管上皮细胞中呈高表达状态。HAN等11对40例病例进行前瞻性研究发现,在缺血性肾损伤后12 h内可在尿中测得KIM-1,而且缺血性AKI患者的KIM-1值远高于其他形式的肾损伤。因此,作为预测缺血性AKI的指标,无论特异性还是敏感性, KIM-1都远优于及其他标志物,且它对区分近端小管损伤有较高的特异性。TAKAHARU等12对四氟基左旋半胱氨酸、叶酸、顺铂3种不同肾毒物诱导的动物模型进行研究,能在3组动物模型肾损伤早期检测到KIM-1。其中,在顺铂诱导后12 d可在尿液中检测到KIM-1,并且KIM-1在近曲小管直段的细胞上广泛表达,而此时的Scr水平并没有明显变化。国内何楠等13也证实AKI发生时,检测尿中KIM-1有助于AKI的早期临床诊断。KIM-1单独作为AKI的早期诊断指标并没有相关报道,它能否代替肌酐成为一种快速敏感地监测早期肾损伤的标志物,仍需要大量的临床验证。4. 1. 3白介素18白介素18(IL-18)是炎症介质之一,在许多器官炎症及缺血性损伤中起中介作用。有实验证明,在缺血性肾损伤中,在Scr值尚未明显增高前就能在近端小管大量检测到IL-18,其特异性和敏感度超过90%。因此,尿IL-18水平对于AKI的鉴别诊断可能是一个很有价值的工具。WASHURN等14研究表明,尿IL-18在非感染性危重患儿中能比Scr更好地预测AKI的严重性,并且是一个独立的病死率预测因子。尿IL-18峰浓度随pRIFLEmax的加重而升高,并且与病死率、儿童死亡风险评分(PRISM)分数相关。国内有关IL-18研究主要在炎症因子及全身炎症反应等方面。但也有学者提出不同观点,MICHAEL等15研究成人心脏手术后IL-18的水平,认为成人尿IL-18不是心脏手术后AKI的评价指标,而是心脏手术后全身炎症的非特异性指标,可能是肾小管损伤释放的细胞因子。4. 1. 4Na+/H+交换体亚型3Na+/H+交换体亚型3(So-dium /hydrogen exchanger isoform 3,NHE3)是一个膜蛋白,分布于近端小管细胞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,负责近端小管60% 70%钠和碳酸氢盐的重吸收。DU等16对68例危重症患者的前瞻性研究发现,对照组和肾实质性AKI患者的尿NHE3没有升高,而肾前性氮质血症及急性肾小管坏死(ATN)患者的尿NHE3明显升高,且后者浓度是前者的6倍。于是有学者提出可以将尿NHE3作为区别肾前性氮质血症、ATN和其他原因的AKI的指标,同时也作为肾小管严重损伤的特异性标志物。但因研究例数有限,目前尚不清楚尿NHE3在不同病因的AKI患者中的阈值,所以还需要进一步研究来检验其效用性。而且血管活性药物多巴胺有抑制NHE3排泌作用,并增加尿钠排泄,这可能会影响NHE3的临床应用。目前国内NHE3的研究主要在肿瘤等方面,暂鲜见AKI方面研究报道。4. 1. 5角质化细胞衍生趋化因子角质化细胞衍生趋化因子(keratinocyte-derived chemokine,KC)及它的人类同构体Gro-(growth-related oncegene)也被认为是一种检测早期缺血性AKI的标志物。MOLLS等17在对肾缺血小鼠模型的研究中发现KC是肾缺血损伤后尿液中最早测得的标志物,缺血后3 h,尿KC水平升高913倍, 24 h恢复至基础水平,而Scr在24 h后才升高。一项对肾移植患者的前瞻性研究亦证实,Gro-水平升高与移植肾发生ATN损伤程度相关。KC和Gro-可能参与了肾缺血损伤的病理生理过程,它们有可能成为治疗肾损伤的方法,不过仍需大量研究证实。国内暂鲜见KC、Gro-用于AKI检测的相关报道。4. 1. 6尿酶尿酶主要来源于小管细胞溶酶体、刷状缘膜和胞浆。碱性磷酸酶(AP)、-谷氨酰转移酶(-GT)和丙氨酸-亮氨酸-甘氨酸-氨肽酶是尿酶的主要成分,其分泌增加预示着刷状缘损伤。它们不但对造影剂诱发的肾小管损伤非常敏感,在正常肾脏灌注的内毒素血症大鼠的尿液中也增加。此外,-GT尚有助于危重症和肾移植患者AKI的预测。谷胱甘肽硫转移酶(GSTs)是一类在近曲和远曲肾小管中表达的可溶解性细胞溶质酶,在各类肾脏损伤患者的尿液中都可以先于Scr升高检测到。-GST和-GST不仅对肾小管损伤有高度特异性,而且对预测AKI和是否需要肾移植亦有高度敏感性。尿N-乙酰-D-氨基葡萄糖苷酶(N-acetyl-beta-D-glucosaminidase,NAG)主要分布于近端小管,是近曲肾小管损伤的标志物。HERGET等18对AKI患者的研究发现,高NAG水平与AKI病死率呈正相关。尿NAG能帮助分辨AKI和慢性肾脏病,尤其在评估已发生的AKI时,有较好的敏感性和特异性。NAG的缺点在于过度敏感,且在糖尿病肾病等肾小球疾病也分泌增加,因此限制了其在预测AKI上的应用。4. 1. 7尿低分子蛋白尿低分子蛋白来源于不同组织,一般经肾小球自由滤过后被肾小管重吸收而不被分泌,在近端小管细胞负荷过重或损伤时其重吸收减少,可出现在尿中。国内已有较多相关研究,并已应用于临床。1-微球蛋白(1-MG)由肝脏合成,易与血清IgA结合。仅游离型可由肾小球滤过并被近端肾小管细胞重吸收。HERGET等18对73例非少尿型AKI患者进行前瞻性研究发现,发生AKI4 d后,1-MG比-GST和NAG等尿酶能更准确地预测是否需行肾移植治疗。2-微球蛋白(2-MG)表达于有核细胞表面,在毒素作用、心脏手术或移植诱发的肾损伤后其在尿中浓度增加,在肾小球疾病时也会升高,可预测肾功能减退。视黄醇结合蛋白部分结合于前白蛋白,主要转运维生素A,在小管功能轻度减退时,尿中该蛋白浓度立即升高,同时肾移植术后排泌增多,可独立预测近端小管损伤18。4. 1. 8胎球蛋白-A胎球蛋白-A( fetuin-A)在肝脏合成,可经肾小球滤出,不能被肾小管重吸收,因此成为尿中可溶性非外来物的一部分。PISITKUN等19发现在ICU患者中,AKI患者尿中fetuin-A比非AKI患者明显升高,而在正常健康志愿者中检测不到。ZHOU等20发现fetuin-A在顺铂诱导的AKI和缺血再灌注AKI患者中,比Scr早2 d升高。在肾的形态学改变前1 d,尿fetuin-A已升高,并维持直至肾的形态学恢复正常。由于fetuin-A在顺铂诱导后延迟出现改变,而不像其他标志物一样立刻出现变化,提示它可能用来检测结构性改变。王开等21证实fetuin-A水平是ESKD患者预后的一个重要独立因素。目前国内fetuin-A多用于肿瘤研究,暂鲜见AKI相关的研究报道。4. 1. 9激活转录因子激活转录因子(activating tranScrip-tion factor3,ATF3)存在于胞浆和胞核中,而且浓度非常低,常规的方法难以检测。ZHOU等22在缺血-再灌注以及顺铂诱导后224 h尿中检测到ATF3,而在正常对照和CKD患者尿中未能检测到。提示尿ATF3可能是早期AKI肾小管细胞损伤的标志物。目前国内尚鲜见有关ATF3用于AKI的相关研究报道。4. 1. 10人肝型脂肪酸结合蛋白人肝型脂肪酸结合蛋白(human liver-type fatty acid-binding protein, hL-FABP)在人类近曲小管表达,参与游离脂肪酸代谢。ATSUKO等23发现在肾病患者中,尿hL-FABP与尿蛋白以及肾小管间质损伤严重性相关,提示尿中hL-FABP反应了近曲小管的压力。后来他们又证实,在单侧输尿管梗阻模型中, hL-FABP在近端肾小管表达上调,并且抑制了肾间质的损伤,提示hL-FABP可能成为肾小管损伤的标志物。4. 1. 11富半胱氨酸蛋白61富半胱氨酸蛋白61(cysteinerich protein 61,Cyr61)是一种分泌性蛋白,在肾损伤后很快表达于髓旁近端小管,由于生成迅速,可作为肾损伤的早期标志。MURAMATSU等24对肾缺血小鼠模型的研究发现,在肾缺血后36 h即可检测到Cyr61,高峰期是肾缺血后69 h,但它的迅速消失也是其目前难以在临床应用的重要原因。沈学飞等25通过体外实验证实,过度表达的Cyr61参与常染色体显性多囊肾病囊肿的形成和发展。国内目前暂鲜见报道Cyr61与AKI相关的研究。4. 2GFR降低4. 2. 1Cystatin CCystatin C是一种非糖基化碱性蛋白,有核细胞均可合成,经肾小球自由滤过,不从肾小管分泌,仅被重吸收和分解。HERGET等26认为Cystatin C对危重症患者GFR降低和AKI具有一定的早期标记作用, AKI患者Cystatin C在Scr升高前2448 h就已升高,是反应GFR的指标。Cystatin C生成速度稳定,一般不受性别、年龄、肌肉容积和炎症状况等因素影响。近年,国内已把Cystatin C作为检测肾小球功能的常规项目。但Cystatin C和其他循环物质一样,它的血浆水平不仅依赖清除率,还依赖于产生的速度以及分布容积的改变;同时,有研究指出,激素增加了Cys-tatin C基因转录,甲状腺素也能使其水平升高,而动脉粥样硬化和主动脉瘤则降低其水平27。4. 2. 2前心房利钠肽(1-98)前心房利钠肽(1-98)是心房利钠肽激素原裂解后的2个组分之一,高度依赖于肾清除。MAZUL SUNKO等28对29例脓毒症患者的研究证实,前心房利钠肽(1-98)比Cystatin C能更准确地预测AKI的发生,且其在死亡患者中的水平比生存患者高4倍,说明它反映了肾脏清除功能严重损伤。目前认为,它对预测ICU危重症患者AKI预后有良好的前景。国内暂鲜见相关报道。4. 2. 3中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白(NGAL)MITSNEFES等29在45例继发于肾发育不良、上尿路梗阻和肾小球囊性变疾病的CKD患者中,发现血NGAL浓度与GRF成反比,肾小球肾炎患者尿NGAL浓度也和GFR相关。5总结了解这些生物学指标,我们可以更早地监测肾损害的发生,识别亚临床状态的肾损伤,提供预测肾脏损伤的信息,区分受损伤的肾脏部分,指导适当的治疗方法,评估治疗的效果,减少并发症和病死率。上述标志物在作为AKI的诊断指标时各有特点,比如尿NGAL特异性不及KIM-l和IL-18,但敏感性却优于KIM-1和IL-18。综合近年来的资料可发现,血Cystatin C和尿NGAL、IL-18、GST和-GT可用于诊断早期AKI,血Cystatin C、尿IL-18和尿KIM -1是AKI鉴别诊断的指标,尿NAG、KIM-1和IL-18可以预测AKI的病死率风险。由于AKI的复杂性,临床上多种病理生理机制相互作用,目前任何单一的指标都不足以成为AKI的标记物。或许我们需要把不同的指标联合起来,根据不同标志物在AKI不同时期的浓度变化和出现顺序,序列测定几个标志物,用以监测肾损伤的不同阶段、区分肾损伤的不同部位、鉴别肾损伤的不同病因,就如同心肌炎时心肌酶序列测定一样。另外,我们可以进一步研究这些标志物在肾损伤过程中的病理生理机制,找出针对性的治疗方法,最终真正做到早期干预,最佳治疗,有效地逆转肾损伤。参考文献1BELLOMO R, RONCO C, KELLUM, JA, et a.l AcuteDialysisQuality Initiativeworkgroup. 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