黃雪蓮(綜述), 張 國(guó)(審校)

肝硬化是由不同的肝損傷機(jī)制導(dǎo)致壞死性炎癥和纖維化的結(jié)果,組織學(xué)上表現(xiàn)為彌漫性結(jié)節(jié)再生及周?chē)旅芾w維化間隔,隨后實(shí)質(zhì)消失和肝組織結(jié)構(gòu)塌陷,最終導(dǎo)致門(mén)脈高壓、終末期肝病[1]。肝硬化自然病程的特點(diǎn)是從無(wú)癥狀到門(mén)靜脈壓力增加和肝功能惡化產(chǎn)生臨床表現(xiàn),其1年病死率差異較大,從1%至57%不等,主要取決于臨床失代償事件的發(fā)生[2]。急性腎損傷(acute kidney injury,AKI)是失代償期肝硬化患者嚴(yán)重的并發(fā)癥之一,其特征是由于血流動(dòng)力學(xué)改變或結(jié)構(gòu)損傷導(dǎo)致腎功能迅速下降。AKI病死率高,預(yù)后極差。腎前氮質(zhì)血癥(prerenal azotemia,PRA)、肝腎綜合征(hepatorenal syndrome,HRS)和急性腎小管壞死(acute tubular necrosis,ATN)是肝硬化AKI的主要原因[3]。腎功能評(píng)估和AKI病因鑒別是治療決策的關(guān)鍵。目前肝硬化AKI的診斷是基于血清肌酐(serum creatinine,Scr)水平相對(duì)于基線值的變化。Scr主要反映腎臟過(guò)濾而非損傷的標(biāo)志物,在AKI病因鑒別中的作用有限。能夠精確評(píng)估腎功能和區(qū)分肝硬化AKI病因及預(yù)測(cè)預(yù)后的可靠生物標(biāo)志物十分重要。近年研究表明,新型腎臟生物標(biāo)志物,如血清胱抑素C(cystatin C,Cys-C)和尿中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運(yùn)載蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin,NGAL)已在肝硬化AKI中廣泛研究,以提高AKI的診斷、病因鑒別及預(yù)后評(píng)估。本文針對(duì)目前的腎臟生物標(biāo)志物在評(píng)估腎功能、預(yù)測(cè)預(yù)后和肝硬化AKI病因鑒別作用綜述如下。

1 肝硬化AKI定義與分型

AKI是一種臨床綜合征,包括各種誘發(fā)因素所致腎臟直接損傷(結(jié)構(gòu)性損傷)或急性功能障礙(功能性損傷),是指48 h內(nèi)Scr升高≥0.3 mg/dl(26.5 μmol/L),或7 d內(nèi)Scr增加至基線的1.5倍以上,常繼發(fā)于各種原因引起的急性腎臟低灌注,若腎臟低灌注急性加劇,嚴(yán)重時(shí)可進(jìn)展為HRS-AKI[4]。研究表明,肝硬化住院患者AKI發(fā)生率高達(dá)20%～80%[5]。AKI患者約68%為功能性,32%為器質(zhì)性[6]。器質(zhì)性AKI主要是多種原因如藥物、毒物所致的ATN,而腎后性(梗阻性)原因相對(duì)少見(jiàn)[7-8]。

2 肝硬化患者腎臟評(píng)估生物標(biāo)志物

隨著蛋白質(zhì)組學(xué)發(fā)展,近年來(lái)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多種新型AKI生物標(biāo)志物應(yīng)用于肝硬化患者腎功能評(píng)估,主要涉及早期診斷、預(yù)測(cè)預(yù)后,甚至AKI病因鑒別,減少對(duì)液體無(wú)反應(yīng)性AKI患者不必要的容量管理。肝硬化患者的腎臟標(biāo)志物可分為腎功能不全標(biāo)志物、腎小管損傷標(biāo)志物及反應(yīng)細(xì)胞應(yīng)激的細(xì)胞周期阻滯生物標(biāo)志物3組[9]。

2.1Scr Scr和基于Scr的方程是評(píng)估肝硬化患者腎功能廣泛使用的工具。血清Scr并不是肝硬化腎功能不全的準(zhǔn)確標(biāo)志物[10]。首先,Scr受飲食、年齡、性別、種族、個(gè)體肌量、腎小管主動(dòng)分泌肌酐、腎小球分泌或重吸收肌酐等多種因素影響。其次,在肝硬化患者這一特殊人群中,往往存在營(yíng)養(yǎng)不良、神經(jīng)肌肉萎縮導(dǎo)致Scr生成減少。最后,肝硬化患者容量分布增加可能稀釋Scr以及高膽紅素對(duì)Scr檢測(cè)會(huì)產(chǎn)生影響,導(dǎo)致腎臟發(fā)生明顯的腎臟損害時(shí)Scr才會(huì)出現(xiàn)升高,腎損害程度可能被低估而不能真實(shí)反映,故Scr增加與腎損傷相比是延遲的[11]。因此,Scr在AKI病因鑒別中的作用十分有限。

2.2血清Cys-C 血清Cys-C是一種13 kDa內(nèi)源性半胱氨酸蛋白酶抑制劑,由所有有核細(xì)胞以恒定速率產(chǎn)生。血清Cys-C主要通過(guò)腎小球?yàn)V過(guò)消除,并且在腎小管中幾乎完全被重吸收和分解代謝。相較于Scr,血清Cys-C具有不受性別、肝功能或肌肉質(zhì)量影響的優(yōu)點(diǎn)[12]。血清Cys-C的動(dòng)力學(xué)與Scr相似,血清濃度在AKI發(fā)作后12～24 h增加[13]。相較于Scr計(jì)算腎小球?yàn)V過(guò)率(glomerular filtration rate,GFR)方式,基于血清Cys-C計(jì)算GFR的準(zhǔn)確性、預(yù)測(cè)預(yù)后價(jià)值方面均展現(xiàn)出更優(yōu)性能。研究表明相較于腎臟病飲食改良(modification of diet in renal disease,MDRD)計(jì)算GFR方法,基于血清Cys-C計(jì)算GFR準(zhǔn)確性更好[14]。無(wú)論肝硬化患者是否合并腹水,Scr聯(lián)合血清Cys-C GFR公式比單獨(dú)基于Scr GFR公式能更準(zhǔn)確地計(jì)算肝硬化患者GFR,尤其是當(dāng)GFR<60 ml/(min·1.73 m2)時(shí)[15]。此外,血清Cys-C計(jì)算GFR的基線值[閾值<55 ml/(min·1.73 m2)]有助于早期識(shí)別AKI。同時(shí),基于血清Cys-C計(jì)算GFR在預(yù)測(cè)AKI發(fā)生及總生存期方面優(yōu)于MDRD計(jì)算GFR。研究表明,血清Cys-C水平是肝硬化患者AKI(包括HRS)發(fā)展的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子,終末期肝病模型(model for end-stage liver disease,MELD)-血清Cys-C評(píng)分準(zhǔn)確預(yù)測(cè)AKI發(fā)展和死亡,而非Scr生物標(biāo)志物[16]。血清Cys-C在預(yù)測(cè)肝硬化結(jié)局方面比Scr更準(zhǔn)確。此外,針對(duì)Cys-C閾值預(yù)測(cè)肝硬化AKI的發(fā)生及預(yù)后進(jìn)一步研究結(jié)果顯示,血清Cys-C預(yù)測(cè)AKI發(fā)展的最佳閾值為1.1～1.4 mg/L,同時(shí)血漿Cys-C≥1.25 mg/L是AKI患者90 d病死率的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子[12,17-18]。

3 腎功能不全標(biāo)志物對(duì)肝硬化AKI病因鑒別作用

病因鑒別對(duì)于肝硬化AKI制定治療策略和預(yù)后評(píng)估至關(guān)重要。早期經(jīng)驗(yàn)性擴(kuò)容治療可能會(huì)延遲HRS患者血管收縮劑啟動(dòng)或?qū)е翧TN患者容量超負(fù)荷,從而影響患者預(yù)后。對(duì)潛在原因的治療是肝硬化AKI的主要治療策略,特別是ATN患者。Scr值及其變化不能區(qū)分功能性和結(jié)構(gòu)性腎損傷[19]。雖有研究顯示ATN患者尿Cys-C水平明顯高于AKI其他病因,但Cys-C反映GFR,并不能很好鑒別AKI病因[20]。濾過(guò)鈉排泄分?jǐn)?shù)(fractional excretion of filtrated sodium,FENa)可用于鑒別AKI病因[21],其特征是PRA中FENa<1%,利尿劑應(yīng)用、糖尿或慢性適應(yīng)可以增加FENa。由于肝硬化患者通常存在水鈉潴留,在除PRA以外的AKI亞型仍觀察到FENa降低[22]。蛋白尿作為腎小球損傷的標(biāo)志物,但由于肝硬化患者往往合并肝功能受損和營(yíng)養(yǎng)不良,血清蛋白濃度會(huì)降低,從而導(dǎo)致蛋白尿量減少,因而其在肝硬化AKI病因鑒別中應(yīng)用受限。目前腎臟生物標(biāo)志物與腎臟組織學(xué)之間的相關(guān)性較差,已發(fā)現(xiàn)的腎臟生物標(biāo)志物鑒別HRS、ATN和其他腎臟疾病仍存在一定局限性。因此,仍需發(fā)掘識(shí)別實(shí)質(zhì)性腎損傷特異性標(biāo)志物以評(píng)估腎功能及區(qū)分功能性損傷和結(jié)構(gòu)性損傷。

4 肝硬化患者腎小管損傷生物標(biāo)志物

腎臟近端小管暴露于缺氧環(huán)境中,導(dǎo)致近端小管功能障礙,增加低分子量蛋白質(zhì)排泄進(jìn)入尿液。腎小管損傷標(biāo)志物是研究最多的腎臟生物標(biāo)志物亞組。由于缺血或腎毒性腎小管損傷,它們通常在尿液或血清中表達(dá),并且在腎臟損傷后僅數(shù)小時(shí)就會(huì)上調(diào)[23]。研究表明腎小管損傷標(biāo)志物在AKI不同病因中表達(dá)水平顯著差異:在PRA中水平最低,HRS中表現(xiàn)出中等水平,ATN最為顯著[24]。

4.1NGAL NGAL是一種來(lái)自脂蛋白家族的25 kDa糖蛋白,由腎臟髓袢、集合管細(xì)胞以及肝臟、肺和胃腸道的細(xì)胞產(chǎn)生,可以通過(guò)腎小球自由過(guò)濾,被重吸收到近端小管,最終由尿液排出。腎臟發(fā)生缺血或腎毒性損傷后,尿液NGAL迅速顯著增加,這有助于肝硬化AKI病因鑒別及檢測(cè)早期AKI[18]。

4.2白細(xì)胞介素-18(interleukin-18,IL-18) IL-18是一種18 kDa的促炎細(xì)胞因子,在許多細(xì)胞中表達(dá),包括急性缺血的近端腎小管細(xì)胞。與其他尿液生物標(biāo)志物不同,其表達(dá)不受尿路感染或慢性腎臟病(chronic kidney disease,CKD)的影響,已有研究評(píng)估IL-18在肝硬化AKI中的潛在作用[25]。

4.3腎損傷分子-1(kidney injury molecule-1,KIM-1)

KIM-1是一種跨膜蛋白,對(duì)缺血性腎損傷的反應(yīng)上調(diào),在近端小管中表達(dá)。由于尿液KIM-1受腎外混雜因素的影響較小,因而其在ATN與非腎小管腎損傷鑒別中顯示出良好的效能[26]。

4.4N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖酶(N-acetyl-β-D-glucosaminidase,NAG) NAG是一種主要來(lái)源于近端小管的溶酶體酶,具有較大的分子量(140 kDa),并且不被腎小球?yàn)V過(guò)。高水平尿液NAG概率較小為腎外來(lái)源,被普遍認(rèn)為是腎小管細(xì)胞功能和(或)結(jié)構(gòu)損傷的標(biāo)志[27]。

4.5肝型脂肪酸結(jié)合蛋白(liver-type fatty-acid binding protein,L-FABP) L-FABP是一種來(lái)自14 kDa的游離脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,其主要分布在近端小管。在應(yīng)激狀態(tài)如尿蛋白超載、腎缺血、高血糖和毒素等導(dǎo)致的腎小管間質(zhì)的損傷下,L-FABP基因在腎臟中的表達(dá)明顯上調(diào),表達(dá)釋放入尿液,但其在肝臟、腸、胰腺、胃、肺和腎臟中亦有表達(dá)[28]。

5 腎小管損傷標(biāo)志物的診斷及預(yù)后預(yù)測(cè)作用

雖然不同研究表明眾多生物標(biāo)志物如血清Cys-C、IL-18、尿液NAG、尿液NGAL水平預(yù)測(cè)肝硬化AKI發(fā)生及發(fā)展尚存在爭(zhēng)議[9,29-30],但是眾多研究表明血清和尿液NGAL水平均可用于肝硬化AKI的早期診斷,并且尿液NGAL水平高于非AKI患者,NGAL在診斷、治療及預(yù)后預(yù)測(cè)方面顯示出可觀前景[31]。有研究顯示ATN診斷閾值220 ng/ml,靈敏度為89%,特異度為78%,曲線下面積為0.854[32],這與西班牙巴塞羅那(閾值220 μg/g肌酐,AUC 0.87)和波士頓(閾值244 μg/g肌酐,AUC 0.762)的兩項(xiàng)單中心研究非常相似[33-34]。不同研究結(jié)果的一致性表明,NGAL在不同肝硬化人群中具有可靠的診斷效能。然而在炎癥性疾病、膿毒癥、尿路感染或CKD等其他情況下,NGAL水平也會(huì)升高,從而限制了NGAL的診斷性能[35]。在多種腎臟生物標(biāo)志物性能比較預(yù)測(cè)病死率的研究中,與尿液IL-18、KIM-1、L-FABP及血清Cys-C水平相比,尿液NGAL水平在預(yù)測(cè)病死率方面最佳[32]。一項(xiàng)前瞻性研究(包括失代償性肝硬化患者)表明,尿液NGAL水平并不是病死率的重要預(yù)測(cè)指標(biāo);相反,血清Cys-C或MELD-血清Cys-C評(píng)分與生存結(jié)果相關(guān)[18]。不同臨床特征的研究對(duì)象可能導(dǎo)致研究結(jié)果差異,但是另一個(gè)不能忽視的問(wèn)題是這些腎臟生物標(biāo)志物的增加并非完全來(lái)自腎臟。感染是增加肝硬化AKI病死率的另一個(gè)關(guān)鍵因素,也會(huì)增加腎臟生物標(biāo)志物的水平,尤其是NGAL和L-FABP。目前關(guān)于腎小管標(biāo)志物與肝硬化AKI死亡風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系的研究仍存在矛盾的結(jié)論。

6 腎小管損傷標(biāo)志物對(duì)肝硬化AKI病因鑒別作用

目前,腎小管損傷生物標(biāo)志物在肝硬化AKI病因鑒別方面顯示出前景。大多數(shù)研究都集中在準(zhǔn)確識(shí)別AKI病因上,其中尿液NGAL表現(xiàn)最好并且擁有可靠的數(shù)據(jù)證實(shí)。多項(xiàng)研究表明NGAL和IL-18、L-FABP、KIM-1有助于確定肝硬化AKI的病因,ATN患者的尿液中這幾種標(biāo)志物的含量均顯著高于其他原因(包括HRS和PRA)[36-39]。研究表明尿NGAL能很好區(qū)別ATN(1 162 ng/ml)和非ATN(PRA 87 ng/ml,HRS 111 ng/mg,重疊AKI 109 ng/ml,P<0.001)[32]。然而,在肝硬化HRS和ATN之間仍然觀察到尿液NGAL、IL-18和KIM-1水平顯著重疊現(xiàn)象[40]。如前所述,部分腎小管生物標(biāo)志物已在肝硬化AKI病因鑒別方面顯示出前景,但個(gè)別尚存在爭(zhēng)議。值得注意的是,既往多數(shù)研究是根據(jù)臨床特點(diǎn)區(qū)分AKI病因、ATN和非ATN,缺乏腎臟組織學(xué)證實(shí),這可能導(dǎo)致AKI病因的錯(cuò)誤分類。這些腎臟生物標(biāo)志物都并非腎臟唯一產(chǎn)生,且出現(xiàn)少尿或無(wú)尿使收集尿液不符合實(shí)際,從而影響尿液生物標(biāo)志物的檢測(cè)。因此,應(yīng)謹(jǐn)慎解讀這些腎臟標(biāo)志物在病因鑒別中的作用。

7 細(xì)胞周期阻滯生物標(biāo)志物

胰島素樣生長(zhǎng)因子結(jié)合蛋白-7和金屬蛋白酶組織抑制劑-2(tissue inhibitor of metalloproteinase-2 and insulin-like growth factor-binding protein-7,[TIMP-2]·[IGFBP-7])是一種細(xì)胞周期阻滯蛋白,細(xì)胞應(yīng)激或損傷時(shí)在腎小管細(xì)胞中表達(dá),已被提出作為AKI生物標(biāo)志物。美國(guó)食品和藥物管理局批準(zhǔn)TIMP-2和IGFBP-7作為預(yù)測(cè)AKI患者臨床結(jié)局生物標(biāo)志物[41],目前關(guān)于其在肝硬化AKI中的研究仍較少。一項(xiàng)針對(duì)45例乙型肝炎相關(guān)失代償性肝硬化患者的研究表明,尿液IGFBP-7對(duì)肝硬化AKI的早期診斷具有重要價(jià)值,可能對(duì)AKI的發(fā)生具有預(yù)測(cè)作用[42]。與之相反,研究表明[TIMP-2]·[IGFBP-7]并非早期預(yù)測(cè)的獨(dú)立因子,也不適用于HRS的診斷和治療反應(yīng)的預(yù)測(cè)[43],但卻認(rèn)為[TIMP-2]·[IGFBP-7]對(duì)肝硬化AKI預(yù)后具有重要預(yù)測(cè)價(jià)值。

8 結(jié)語(yǔ)

AKI在肝硬化患者中具有重要的預(yù)后意義,腎功能的準(zhǔn)確評(píng)估和AKI病因的確定是管理的關(guān)鍵所在。近年來(lái)大量證據(jù)支持腎臟生物標(biāo)志物在肝硬化AKI領(lǐng)域迅速擴(kuò)展,大多數(shù)研究提供可靠的數(shù)據(jù)支持尿液NGAL水平準(zhǔn)確識(shí)別AKI病因最佳。盡管各種腎臟標(biāo)志物已被證明可以提高診斷、病因鑒別、預(yù)后預(yù)測(cè),但單一生物標(biāo)志物對(duì)臨床實(shí)踐影響較小。腎活檢對(duì)于確定AKI的病因至關(guān)重要。腎臟標(biāo)志物的正常范圍尚未確定,亦限制其臨床應(yīng)用。因此,仍然需要探索其他新的腎臟生物標(biāo)志物,并在未來(lái)的研究中評(píng)估各類腎臟生物標(biāo)志物的作用。