膿毒癥急性腎損傷早期預警指標的研究進展

奚希相+李文放

[摘要] 隨著醫療技術的發展，膿毒癥作為一種危重病，其發病機制及發病特征逐漸被人們認識。在積極抗炎治療的同時，預防各種并發癥的發生對降低膿毒癥患者病死率及改善預后意義重大。其中急性腎損傷（AKI）是膿毒癥常見的嚴重并發癥。如不能夠早期診斷，及時采取保護措施，腎功能將可能急劇惡化，使腎替代治療使用率明顯上升，進而顯著增加住院時間、醫療費用以及病死率。近年來動物實驗及臨床研究發現，有多種生物標志物在AKI早期診斷方面較血肌酐、尿量變化等傳統指標存在優勢，表現出更高的敏感性和特異性。本研究通過對腎小球、腎小管損傷以及其他與膿毒癥AKI診斷相關的生物標志物進行綜述，為膿毒癥AKI的早期預警提供方向。

[關鍵詞] 膿毒癥；急性腎損傷；生物標志物；早期預警

[中圖分類號] R631 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2017）01（a）-0044-04

[Abstract] With the development of medical technology， sepsis as a kind of critical illness， which pathogenesis and characteristics are gradually recognized. At the same time of active anti inflammation treatment， prevention of various complications is significant to reduce mortality and improve the prognosis of patients with sepsis. Acute kidney injury （AKI） is a common and severe complication of sepsis. If it could not be diagnosed as early as possible and take protective measures in time， renal function will be dramatically worse， the use of renal replacement therapy will be significantly increased， and the length of hospital stay， medical expenses and mortality will be significantly increased. In recent years， animal experiment and clinical study find that a variety of biomarkers have advantages than traditional indicators such as serum creatinine， urine volume changes in the early diagnosis of AKI， showing higher sensitivity and specificity. In this study， we review the biological markers related to the diagnosis of AKI in patients with glomerular and tubular injury， as well as other biomarkers， to provide direction for early warning of sepsis AKI.

[Key words] Sepsis； Acute kidney injury； Biomarker； Early warning

膿毒癥（Sepsis）是急診科重癥監護室常見的危重病，病死率一直偏高，當并發急性腎損傷（acute kidney injury，AKI）后，預后更差，病死率明顯高于膿毒癥非AKI患者。早期判斷膿毒癥AKI的發生，盡早采取有效的、針對性的措施，有利于改善膿毒癥患者預后，降低病死率[1]。傳統的肌酐、尿量監測由于其滯后性，無法足夠敏感地對膿毒癥AKI的發生進行早期預警。隨著對膿毒癥所致AKI病理生理機制及蛋白組學的深入研究，一些潛在的生物學標志物不斷被發現。這些生物標志物在血液及尿液中表達和積累，升高時間早于血肌酐和尿量的變化，理論上可用于AKI早期診斷，預警膿毒癥AKI的發生。

1 膿毒癥AKI發病機制及診斷現狀

膿毒癥所致AKI的機制尚不完全清楚，但相關實驗表明[2-3]，膿毒癥AKI的發病特點在于腎小球濾過下降后，腎小管不斷損傷、直至永久性腎損傷的連續過程，在此過程中腎臟低灌注起到了始動作用，同時氧化應激、炎性反應、腎臟微循環的改變也起到了重要的作用。有越來越多的證據表明[4]，膿毒癥所致AKI主要是缺血所致，進而導致腎臟炎性反應和功能障礙，臨床特點往往是少尿，隨著病情加重，血肌酐逐漸升高。2002年急性透析質量倡議（ADQI）提出了RIFLE分級診斷標準，2005年AKI網絡工作組（AKIN）又在RIFLE基礎上修改制訂了新的標準。2012年KDIGO發布了AKI臨床實踐指南，兼顧了RIFLE和AKIN標準，在AKI的診治方面更加全面。梅長林等[5]認為不斷出現新的AKI定義和分期，其核心并沒有本質上的進步，診斷仍然依賴血肌酐和尿量這兩個不太可靠的功能指標。由于腎臟強大的代償能力，血肌酐常常要等到腎損傷已達到50%以上才會開始升高，而尿量的變化也可以受到尿路梗阻、脫水以及利尿劑應用等多種臨床因素的影響[6]。要想更好地對AKI進行定義和分期、實現早期診斷，就要研究出更好的腎臟結構損傷標志物。

2 膿毒癥AKI早期預警指標

腎小球、腎小管的損傷和修復的過程伴隨著膿毒癥AKI的發生、發展，在此過程中常有其他炎癥因子、免疫因子等參與其中，現將這些在膿毒癥AKI早期即有表達的生物標志物歸納如下：

2.1膿毒癥AKI腎小球損傷的生物標志物

2.1.1 胱抑素C（CysC） CysC屬于半胱氨酸蛋白酶抑制劑家族。它可由所有的有核細胞合成并以恒定的速率釋放到血漿中，可自由通過腎小球的過濾，由于其分子量低（13 kD），體積小，正電荷，完全重吸收和降解而不被腎小管分泌，而且不受肌肉質量、年齡、性別、飲食、感染、炎癥和腫瘤等因素影響，被公認為腎小球濾過率的理想指標。一些研究已經證實[7]，在診斷AKI方面，血CysC可比血肌酐提前1～2 d檢出，其敏感性（分別為82.8%及68.2%）也顯著高于血肌酐。一個單中心前瞻性研究表明[8]，與非AKI組比較，AKI患兒血CysC水平早期即顯著升高。在對入住ICU的50例膿毒性體克患者前瞻性研究中同樣發現[9]，膿毒癥AKI患者的血CysC水平在經典的腎損傷標志物之前升高。由此可見，血CysC能反映腎功能的早期改變，具有較高的敏感性和特異性，可作為早期診斷AKI良好的生物標志物，在膿毒癥AKI方面仍需進一步研究。

2.1.2 基質金屬蛋白酶9（MMP-9） MMP-9是糖蛋白，可表達于腎血管內皮細胞、腎小囊臟層足細胞、腎小管上皮細胞、間質細胞以及中性粒細胞、單核細胞等多種細胞，在炎癥、傷口愈合、血管形成、組織再生等病理生理過程中表達量升高。膿毒癥導致的AKI的首要發病機制是腎小球濾過減少，而MMP-9則被公認為腎小球損傷標志物。Han等[10]研究發現膿毒癥患者與對照組相比，MMP-9水平有明顯升高，在6 h和12 h達到峰值，提示MMP-9可能在AKI早期階段發揮作用。但由于其較為敏感，容易受到尿路感染等因素影響，從而限制了它的應用。

2.2 膿毒癥AKI腎小管損傷的生物標志物

2.2.1 中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白（NGAL） NGAL是一種小分子分泌性蛋白，廣泛分布于包括氣管、肺、胃、肝、結腸、腎在內的免疫細胞和各種組織和器官，正常情況下很少表達，病理狀態下腎小管上皮細胞NGAL的表達明顯增加，在腎臟損傷3 h后的尿液中即可檢測出，不容易受腎外因素、機體、藥物等影響。比傳統指標更能迅速、準確反映腎功能狀態，被譽為“腎臟的肌鈣蛋白”。近些年NGAL在AKI早期診斷方面的研究多集中在NGAL對藥物（造影劑、順鉑等）或手術（心臟手術、腎移植術等）造成AKI的早期診斷。有研究表明[11]，NGAL參與炎性反應，可通過阻斷細菌獲取鐵離子的途徑以干擾細菌的能量代謝，抑制細菌生長，由此認為其診斷特異性欠佳，并認為NGAL可能不適用于膿毒癥合并AKI患者的早期診斷。然而，隨著對NGAL研究的逐步深入，也有一些學者提出不同的觀點。他們認為尿NGAL與血NGAL聯合監測能夠明顯提升膿毒癥合并AKI患者的早期診斷[12]。Fan等[13]研究發現尿NGAL的峰值可以反映膿毒癥AKI的嚴重程度，且其達峰時間早于血肌酐、尿素氮，臨床上部分膿毒癥患者在未滿足AKI診斷標準時，尿NGAL已經升高，提示可能存在腎小管損傷。此外在AKI的各種標志物中，只有NGAL和CysC可以由全自動生化分析儀進行可靠的檢測，比較適合臨床大規模應用于AKI的早期診斷。

2.2.2 腎損傷分子1（KIM-1） KIM-1是一種100 kD的Ⅰ型跨膜糖蛋白，正常腎組織表達可低至檢測不到，但在腎近曲小管上皮細胞發生缺血性或毒性損傷早期即可明顯表達。Kim-1作為近端小管損傷的標志物，在急性腎小管壞死（ATN）的腎活檢標本中其表達顯著升高，同時尿Kim-1在缺血性AKI升高得比其他原因引起的AKI（如造影劑誘導的腎?。┗蛘呗阅I功能不全（CKD）更明顯[14]。孟廣蕊等[15]在176例膿毒癥患者的研究表明，AKI組KIM-1陽性較非AKI組高約2倍，并認為KIM-1是較血肌酐更敏感的生物學標志物。柴成國等[16]研究發現感染患者在AKI發生16 h后，KIM-1水平即明顯高于非感染患者。Vaidya等[17]國外學者在大鼠腎毒性模型試驗中發現，在各種腎損害導致腎小管病理損傷的預測方面，KIM-1均優于血肌酐及血尿素氮；由于尿KIM-1在室溫下也能穩定存在，即使尿凍融4次依然穩定，不受尿的理化性質影響，因此，它可以作為一個敏感、無創，對診斷腎損傷定量檢測的生物標志物[18]。盡管KIM-1在AKI方面預測優勢明顯，但其表達程度根據AKI的病因表現各異，而且易受到腎毒性藥物及炎癥等因素影響，因此，結合其他敏感指標如NGAL，可提高其診斷的特異性。

2.2.3 肝型脂肪酸結合蛋白（L-FABP） L-FABP屬于脂肪酸結合蛋白超家族（FABPs）；在哺乳動物的肝臟中高度表達，但在胰腺、腎臟和小腸低表達。腎組織中L-FABP主要在近曲小管表達，在正常生理情況下，尿中L-FABP含量極低，幾乎不能被檢測到。Meta分析[19]在多個AKI的動物模型及臨床研究中均發現L-FABP在早期即可明顯升高，并且早于傳統指標（如血肌酐、血尿素氮等）的變化。許建寧等[20]發現尿L-FABP水平在診斷AKI前48 h即出現顯著升高，隨著疾病的進展進行性升高，并根據ROC曲線分析發現，診斷前24 h，L-FABP水平在診斷膿毒癥AKI時具有較高的敏感性及特異性。由此可見，對于膿毒癥AKI來說，L-FABP也有希望成為早期預警指標之一，但還需要進一步研究證實。

2.2.4 白細胞介素-18（IL-18） IL-18屬于IL-1超家族的一種促炎因子。它首先以未激活的形式由巨噬細胞和近端腎小管上皮細胞合成。腎小管上皮細胞是IL-18的重要來源。參與多種腎臟病理過程，包括缺血再灌注、感染、自身免疫性疾病及惡性腫瘤。有研究發現IL-18水平在診斷膿毒癥后10 h達到峰值水平[21]。預測發生AKI的靈敏度為82.7%，特異度為75.0%，較血肌酐在早期診斷方面具有優勢。而作為一種前炎癥細胞因子，IL-18在膿毒癥病程中也起著重要的作用，不僅是危重患者發展AKI的早期預測的敏感指標，也可以有效地預測病死率[22]。IL-18可通過ELISA方法檢測，檢測快速、可靠、價格便宜，具有很好的前景。然而，IL-18的水平易受到內毒素、炎癥及免疫等因素等干擾，在關節炎、肝炎等炎癥性疾病中存在增量調節及促炎作用，因此對膿毒癥AKI早期診斷的敏感性和特異性方面仍可能存在一定影響，需要進一步研究。

2.3 膿毒癥AKI相關其他生物標志物

2.3.1 可溶性髓系細胞觸發受體-1（sTREM-1） sTREM-1是免疫球蛋白超家族的一個受體成員，主要表達于血液中性粒細胞、單核細胞表面。感染發生時，激活sTREM-1表達，并釋放入體液，而在非感染性炎性反應中表達則無明顯變化，提示sTREM-1是區分感染性和非感染性疾病的指標。有研究[23]發現尿sTREM-1水平在膿毒癥AKI確診后8 h即顯著上升，此后持續維持在高濃度水平，而血肌酐在24 h時才較基線值有明顯增高，其診斷時間遠早于血肌酐。同時該研究檢測了血sTREM-1水平發現AKI和非AKI組無顯著性差異，提示尿sTREM-1是膿毒癥AKI發生的危險因素。然而，sTREM-1介入AKI的機制尚不能完全清楚。除了全身炎性反應，在腎臟局部的炎性反應也有助于增加尿sTREM-1分泌。為了進一步探討sTREM-1在這一過程中的作用，Su等[24]進行了大規模多中心隊列研究，旨在揭示sTREM-1在膿毒癥AKI中的診斷價值。該研究目前正在進行中，如果成功，尿sTREM-1將是膿毒癥相關AKI良好的標志物，可能有助于臨床無創性診斷和監測。

2.3.2 神經生長因子-1（Netrin-1） Netrin-1是一種層粘連蛋白相關的分泌分子，最初被發現廣泛表達于神經系統，后來發現在各種組織和器官（肺、胰腺、乳腺、腎臟和血管）也有表達，調節他們的生長、分化和遷移。正常腎小管上皮細胞，小鼠沒有或低表達，在受損的腎臟中高度表達。Tu等[25]研究發現，尿Netrin-1在膿毒癥AKI患者入住ICU后1 h明顯升高，3～6 h達到高峰，48 h后仍可維持高水平狀態，而血肌酐在24 h才開始升高。但相關的研究不多，還需更多研究來確定Netrin-1在膿毒癥AKI早期診斷方面的價值。

3 小結

以上可以作為膿毒癥AKI預警指標的生物標志物均在早期診斷方面較血肌酐等傳統指標存在優勢，各個生物標志物有其自身的優缺點，在不同的病理生理狀態下表達情況各有不同，相關研究仍有待進一步開展。同時也需要發現其他更加適用于膿毒癥AKI的早期預警指標。通過對它們的研究，膿毒癥AKI將會在這些生物標志物的早期預警下，得以早期干預，及時采取腎臟保護措施，從而降低病死率，改善預后。

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（收稿日期：2016-10-16 本文編輯：張瑜杰）