莊蘇園綜述，聶時南審校

0 引 言

膿毒癥是指因感染引起的宿主反應失調導致的危及生命的器官功能障礙，存在或可疑感染合并器官序列灌注評分SOFA評分≥2為診斷膿毒癥的主要標準[1]。而膿毒性休克則是膿毒癥合并嚴重的循環(huán)、細胞和代謝紊亂，其死亡風險較單純膿毒癥更高。2012年改善全球腎臟病預后組織(KDIGO)根據(jù)肌酐和尿量對急性腎損傷(acute kidney injury, AKI)作出了新的定義：48 h內血肌酐升高大于0.3 mg/dL(26.5 μmol/L),或7 d內血肌酐升高達基線值的1.5倍，或者每小時尿量小于0.5 mL/kg,持續(xù)6～12 h。

膿毒癥相關急性腎損傷(sepsis associated acute kidney injury, S-AKI)在理論上應是同時滿足以上兩個定義特征的臨床綜合征。目前盡管抗感染治療和基礎生命支持手段不斷進步，膿毒癥患者仍存在高發(fā)病率、高病死率，且多數(shù)膿毒癥患者可進展為AKI，早期識別及及時干預尤為重要。美國一項多中心納入192 980名膿毒癥患者研究中表明，22%患者進展為AKI，病死率為38.2%[2]。另外， Wen等[3]開展了一項納入1255例患者的多中心前瞻性研究，發(fā)現(xiàn)ICU中AKI發(fā)病率為31.6%，其中膿毒癥患者占44.9%，90 d病死率為41.9%。多項非隨機對照研究顯示使用腎臟替代治療對提高生存率有顯著的趨勢[4-5]，早期診斷和及時干預治療能改善S-AKI患者預后。KDIGO更加精細地定義了AKI的診斷，診斷主要依靠血清肌酐增加或尿量減少，然而這兩項指標都存在其局限性，因此有必要探究更加早期有效的生物標記物來檢測S-AKI的發(fā)生。本文就膿毒癥相關急性腎損傷的早期生物標記物的研究進展作一綜述。

1 血清肌酐和尿量的局限性

血清肌酐分子量較小，在血液中不與蛋白結合，可通過腎小球濾過膜，極少數(shù)在腎小管被重吸收。血清肌酐由外源性肌酐和內源性肌酐組成，內源性肌酐是肌酸和磷酸肌酸代謝的產物，其水平升高能反映腎功能損傷。因其簡單易測且經濟實惠，血清肌酐仍是目前診斷急性腎損傷及其損傷程度的主流生物標記物。然而，血清肌酐對于早期診斷急性腎損傷存在一定的局限性：其一，肌酐由外源性肌酐和內源性肌酐組成，前者易受肉類食物攝入的影響，后者可受年齡、性別、種族、運動、體重、肌肉含量、機體炎性反應等影響。其二，腎臟代償功能強大，單側腎功能發(fā)揮作用時即可保持血清肌酐正常值水平，早期、輕度腎損傷時血清肌酐可維持在正常范圍[6]。此外，尿量對于急性腎損傷的診斷不敏感且不易在監(jiān)護室以外的條件下測的，尿量的測量易受主觀影響。因此，臨床上需要更加有效早期診斷急性腎損傷的生物標記物。

2 膿毒癥相關急性腎損傷新型生物標記物

2.1 腎小球損傷的生物標記物

2.1.1 血清胱抑素C(serum Cystatin C，sCys C)sCys C是人體有核細胞合成并分泌的一種低分子量堿性非糖基化蛋白質，也是一種半胱氨酸蛋白酶抑制劑，通常以恒量存在于各種體液中，主要經腎臟分解代謝，較少受肌肉含量影響，許多研究表明sCys C是提示腎小管受損及腎小球濾過率(glomerular filtration rate, GFR)下降良好的生物標記物[7]。Delanaye等[8]比較了47例SOFA評分為5分的膿毒癥患者，分別通過sCys C和血清肌酐計算其GFR，SCr和sCys C的GFR閾值為60 mL/min的ROC曲線下面積分別為0.700和0.942，提示sCys C在檢測膿毒癥患者GFR受損方面明顯優(yōu)于血清肌酐，能較早地檢測出AKI，這一結論在Asada Leelahavanichkul的動物實驗中也被證實[9]。此外，Ortuno-Anderiz等[10]在一項納入50例膿毒癥患者的前瞻性研究中發(fā)現(xiàn)，sCys C水平較肌酐和尿素水平升高更早，且初始sCys C水平與患者30 d的死亡率有關(OR=1.16；95%CI：0.3～1.85)，為sCys C作為AKI早期診斷的生物標記物提供有力的證據(jù)。由此可見，sCys C在早期診斷膿毒癥患者急性腎損傷方面具有巨大潛力，但遺憾的是，目前市面上檢測sCys C的方法眾多，缺乏一定標準化，仍有待進一步解決。

2.1.2中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白(neutrophil gelatinase associated lipocalin,NGAL)NGAL相對分子質量25 kDa，由178個氨基酸殘基組成的糖蛋白，是脂質載體蛋白超家族成員之一，可在中性粒細胞表面表達[16]，也可在腎臟細胞、肝細胞、上皮細胞等多種細胞中以較低的恒低速率表達。正常情況下，循環(huán)中可檢測到低濃度NGAL，NGAL可通過腎小球濾過膜，在近端腎小管中被重吸收[17]。因此血中NGAL濃度升高或者近端腎小管損傷均可導致血NGAL以及尿液NGAL水平升高。臨床研究表明，血漿和尿液NGAL水平升高，對膿毒癥相關AKI的發(fā)生均有預測價值。Khawaja等[16]通過測定48例膿毒癥患者早期血漿NGAL濃度，發(fā)現(xiàn)早期NGAL濃度能有效得預測AKI發(fā)生，其AUC為0.82(95% CI:0.68～0.96),敏感性為70.8%，特異性為90.9%，同時發(fā)現(xiàn)NGAL濃度與ICU住院時間呈正相關。一項薈萃分析表明，發(fā)生AKI的患者血清NGAL水平明顯高于不患AKI患者，敏感性為0.881(95%CI:0.819～0.923)，特異性為0.474(95%CI:0.367～0.582)，陽性預測值0.216(95%CI:0.177～0.261)，陰性預測值0.0.965(95%CI:0.945～0.977)[18]，該項研究指出尿NGAL水平無顯著差異。然而在一項135例成人膿毒癥患者的前瞻性觀察研究[19]發(fā)現(xiàn)尿液NGAL水平也能早期預測膿毒癥患者AKI的發(fā)生,其AUC為0.70(95%CI:0.60～0.79)，最佳截斷值102.5 ng/mL，敏感性為95%，特異性為76%。該結論與Monari等[20]的動物實驗以及Jung等[21]、Park等[22]的前瞻性隨機對照試驗的結論一致。此外，聯(lián)合血清NGAL、尿NGAL和SOFA評分預測住院死亡率曲線下面積AUC可達0.911[23]。由此可見，無論血清還是尿液NGAL是預測膿毒癥相關急性腎損傷的良好生物標記物，遺憾的是該指標的特異性受全身炎癥的影響，在膿毒癥患者中特異性不高。

2.2腎小管損傷的生物標記物

2.2.1 腎損傷因子-1(kidney injury molecule-1，KIM-1)KIM-1是1型跨膜糖蛋白，也是免疫球蛋白基因超家族成員，包含一個半胱氨酸免疫球蛋白樣結構域和一個粘蛋白結構域。正常狀態(tài)下腎臟組織中恒微量表達KIM-1mRNA及其蛋白，然而動物實驗已證實當腎臟缺血或腎毒性誘發(fā)AKI時，KIM-1在近端腎小管細胞中表達上調，且能檢測到KIM-1mRNA的破壞與重建[24]，并在基質蛋白酶的作用下被釋放到胞外，然后進入尿液中，可在尿液中檢測到其成分，因此有研究推測KIM-1可作為早期急性腎損傷的敏感生物標記物。為此，國內有學者早期檢測150例膿毒癥患者血清肌酐及尿液KIM-1水平，發(fā)現(xiàn)膿毒癥AKI 患者入住ICU 24 h后血肌酐開始升高，而KIM-1在6 h就開始顯著增加，其AUC為0.864(95%CI：0.822～0.906)，敏感性為94%，特異性為61%；KIM-1在24 h達到峰值，AUC為0.916(95%CI：0.91～0.906)，敏感性為91%，特異性為78%，并保持顯著升高達48 h，認為尿KIM-1水平可作為診斷膿毒癥AKI的早期生物標記物[25]，遺憾的是該研究樣本量較小，且測定了尿KIM-1水平，對于血KIM-1水平缺乏對比。此外，一項Meta分析表明，尿液KIM-1對膿毒癥相關AKI有很大的預測價值，其AUC可達0.86(95%CI：0.83～0.89)，敏感性為74.0%(95%CI：61.0%～84.0%)，特異性為86.0%(95%CI：74.0%～93.0%)[26]。 總而言之，尿KIM-1作為預測膿毒癥患者AKI的早期診斷的生物標記物具有巨大的潛力，但目前缺乏膿毒癥相關AKI患者與其它原因導致AKI患者的分層研究。

2.2.2軸突生長誘導因子(netrin-1)netrin-1是層粘連蛋白相關的神經元導向因子，在正常腎小管上皮細胞中很少表達或不表達，在損傷的腎臟中卻能高度表達。早期動物實驗發(fā)現(xiàn)，在急性腎損傷的小鼠尿液中可檢測到Netrin-1蛋白。Ramesh等[27]發(fā)現(xiàn)Netrin-1在急性腎損傷的患者尿液中也可被檢測出。netrin-1水平在多種AKI患者中升高，被認為可能是AKI的通用生物標記物，其中在膿毒癥相關AKI患者中表現(xiàn)更為明顯。國內已有學者發(fā)現(xiàn)新生兒出生后12 h內尿液netrin-1水平可預測窒息后導致的AKI，其AUC為0.878(95%CI: 0.775～0.981)[28]。而在膿毒癥相關AKI方面，一項前瞻性隊列研究表明，150名膿毒癥患者入院24 h后血肌酐水平開始升高，而Netrin-1早在入院1 h就顯著升高，3～6 h達到峰值，并在48 h內仍保持升高，為臨床早期診斷膿毒癥相關AKI提供更多選擇[25]。但是Netrin-1是一種多功能的層粘連蛋白相關的神經元指導蛋白，在包括腎臟在的各種組織中廣泛表達其在腎臟病理生理中的作用尚未完全闡明。

2.2.3髓樣細胞觸發(fā)受體-1(the triggering receptor expressed on myeloid cells-1，TREM-1)TREM-1是免疫球蛋白超家族受體成員，是一種免疫受體，能放大Toll樣和NOD樣受體的結合介導的炎癥反應，在感染過程中可被上調。sTREM-1是TREM的可溶形式，可伴隨TREM-1的上調釋放到體液中，目前認為膿毒癥是出現(xiàn)全身炎癥因子誘導的免疫反應，大量炎癥因子的釋放可引起局部炎癥反應和氧化應激增強，在急性腎損傷的形成和發(fā)展中起到了極其重要的作用。當發(fā)生AKI 時，患者尿液中可檢測到sTREM-1，然而，sTREM-1的水平與其血清含量無關，提示sTREM-1在急性腎損傷具有潛在作用。Su等[29]動態(tài)監(jiān)測了104例膿毒癥患者尿液sTREM-1變化，發(fā)現(xiàn)尿液sTREM-1對48 h內發(fā)生AKI有很大預測價值，其AUC為0.922(95%CI:0.850～0.995)，最佳截斷值為69.04 ng/L，敏感度為0.94，特異度為0.76。與此同時，該文章通過Logistic回歸分析，表明了尿sTREM-1是膿毒癥患者發(fā)生AKI的獨立危險因素，這一結論也在一項前瞻性研究被證實[30]。正常尿液中幾乎無法檢測到sTREM-1水平，由此可見，尿液sTREM-1水平對膿毒癥相關急性腎損傷有較好的早期預測價值。最新研究顯示TREM-1上表達的先天免疫受體觸發(fā)受體可能與線粒體代謝及腎小管上皮細胞衰老有關[31]。

2.2.4細胞周期停滯蛋白目前細胞周期停滯蛋白主要有金屬蛋白酶2組織抑制劑(tissue inhibitor metallo proteinase-2,TIMP-2)和胰島素樣生長因子結合蛋白7(insulin like growth factor binding protein 7,IGFBP7),TIMP-2是相對分子質量為21 000的小分子蛋白，屬于金屬蛋白酶組織抑制劑家族，其中包含194個氨基酸殘基，可調節(jié)細胞生長和凋亡及抑制金屬蛋白酶的活性。IGFBP7則是相對分子質量為29 000的分泌蛋白，能結合和抑制胰島素生長因子(insulin-like growth factor 1,IGF-1)受體。TIMP-2和IGFBP7在腎小管細胞中表達，均為細胞周期組織的生物標記物。廣泛認為，TIMP-2可刺激腎小管上皮細胞p27的表達，IGFBP7可直接增加腎小管上皮細胞p53和p21的表達，而這些p蛋白反過來會阻止細胞周期蛋白依賴性蛋白激酶復合物對細胞周期促進的作用，從而導致G1細胞周期在短時間內停滯[32],因此有學者認為TIMP-2和IGFBP7可早期預測急性腎小管損傷的發(fā)生。

在膿毒癥造模的大鼠模型中，當腎小管上皮細胞進入短暫的G1期，TIMP-2和IGFBP7在腎小管上皮細胞中表達上調[33]，而在盲腸和和穿刺造模的小鼠腎組織中以及脂多糖造模的人腎(HK-2)細胞中，TIMP-2表達也顯著上調[34-35]。而在臨床試驗中，Sapphire分析了728例重癥患者，驗證了尿液TIMP-2和IGFBP7是AKI發(fā)生的有效早期標記物，兩者的AUC分別為0.79和0.76[32]。此外，為評估IGFBP7在敗血性AKI早期診斷中的作用，研究者開展了一項前瞻性隊列研究，入院尿IGFBP7水平預測膿毒癥相關AKI的發(fā)生，其AUC曲線下面積為0.79(95%CI：0.70～0.88)，最佳截斷值為2.5 ng/mL，敏感性為72%，特異性為70%，且不受膿毒癥本身影響的結論[36-37]。TIMP-2和IGFBP7分別為可能預測膿毒癥發(fā)生AKI的新型有效生物標記物。法國一項多中心前瞻性觀察性研究表明，膿毒性休克早期尿液[TIMP-2]·[IGFBP7]是預測24 h內AKI程度演變的獨立因素[38]。薈萃分析表明，尿液[TIMP-2]·[IGFBP7]對AKI表現(xiàn)出相當?shù)臏蚀_性，AUC曲線先面積為0.86(95%CI：0.82～0.96)，靈敏性為0.83(95%CI：0.75～0.89)，特異性為0.72(95%CI：0.56～0.84)[39]。[TIMP-2]·[IGFBP7]是近年來研究膿毒癥相關急性腎損傷早期生物標記物的熱門指標，在早期診斷膿毒癥患者急性腎損傷方面具有巨大潛力，但仍有待更多的臨床驗證。

3 結 語

膿毒癥發(fā)病率及死亡率高，是急診及危重癥監(jiān)護病房時常面臨的問題，易合并急性腎損傷，甚至進展為慢性腎病，終末期腎病[40-41]。目前大量的動物實驗及臨床研究表明，新型生物標記物，尤其是尿液生物標記物可有效早期預測膿毒癥相關急性腎損傷的發(fā)生，但目前關于損傷生物標記物的數(shù)據(jù)尚不足以支持其用于AKI分期，還需要進行嚴格的驗證研究，以測量新型生物標記物與臨床相關結局之間的聯(lián)系。這些新型生物標記物能否指導腎臟替代治療以及腎替代治的時機選擇，也有待進一步的臨床研究。臨床工作中，應該理性地認識新型生物標記的價值才能更好地服務于臨床。