糖尿病肾病标志物的研究进展

方星星

（青阳县人民医院，安徽池州 242800）

0.引言

全球大约有7亿多慢性肾脏病患者，并且呈逐步增多的趋势，而糖尿病肾病则是终末期肾病（ESRD）的主要病因之一，每年因其进展为ESRD而产生大量医疗费用。早期发现糖尿病肾病并进行干预可减少或延缓ESRD的发生，目前主要依据估算肾小球滤过率（eGFR）及尿微量白蛋白对DKD进行诊断与分期。因此，尿微量白蛋白和eGFR是临床实践中预测糖尿病肾病（DKD）进展的传统标志物。然而，所谓的“非白蛋白性肾损害”在临床上并不少见，这使得传统标志物在DKD诊断和进展的可靠性降低。另外，在一些研究中，大量白蛋白尿始终伴随DKD而非能够预测其进展为晚期慢性肾病，持续性微量白蛋白尿患者仍可进展至慢性肾脏病3～5期。因此，寻找其他具有特异性和敏感性更高的标记物，有助于早期识别糖尿病的慢性肾损害以及未来制定新的分期标准，从而更好地预防DKD进展。在过去的10年中，已经从血浆或尿液样本中鉴定出许多物质，这些物质逐渐在研究中被用来评估糖尿病肾损伤。依据这些标志物的特点，可分为三大类：炎症标志物、细胞损伤标志物和细胞增殖调节标志物。下面分别对这些标志物进行简单的综述。

1.炎症标志物

DKD的发生与发展与炎症有着密切关系，以往的研究中，很多炎症物质可以早期在DKD早期被检测出来，并有一定的特异性和敏感性。这里介绍比较有代表性和新型的炎症标志物。

1.1 中性粒细胞明胶酶相关脂质沉积蛋白（NGAL）

NGAL是一种属于脂质沉积蛋白家族的分子量为25kDa大小的蛋白质，主要由中性粒细胞和上皮细胞（如肾小管细胞）释放。在正常人组织及血液中处于较低水平，当肾功能衰竭时其在体内迅速增加。在调整影响DKD的危险因素如空腹血糖、高血压、高脂血症和尿毒症等后，NGAL与DKD患者的eGFR和尿白蛋白独立相关。NGAL会随着尿白蛋白排泄的增加而增加，并与eGFR呈负相关。此外，在多元线性回归分析中，以尿肌酐白蛋白比作为因变量对尿NGAL进行分析，在调整DKD和eGFR的混杂因素后，显示与尿肌酐白蛋白比呈正相关。一定程度提示NGAL随着肾损害的严重程度而升高，在进行性糖尿病肾损害中表达及排泄更多。Veiga G等通过收集91名糖尿病患者及健康人群的血液及尿液进行生化测量，结果表明NGAL在早期糖尿病肾病的外周血及尿液标本中水平较健康人群更高，因此认为NGAL是DKD的早期生物标志物之一。而Sisman P等研究表明，糖尿病患者的尿 NGAL排泄量明显增加，但与尿白蛋白排泄量无关。这些研究提示NGAL仅代表肾小管损伤，而与肾小球损害关系不密切，可以作为糖尿病早期肾小管损害的证据，而不推荐将NGAL作为微量白蛋白尿检测糖尿病肾病的替代方法。

1.2 肿瘤坏死因子受体（TNFR-1/2）

肿瘤坏死因子（TNF）-α是重要炎症介质，TNF-α的信号转导通过TNF受体（TNFR-1和TNFR-2）开始，TNFR-1和TNFR-2在血清中以膜结合形式和可溶性形式存在。慢性炎症被认为与糖尿病ESRD的发生有关，来自促炎性肿瘤坏死因子（TNF）超家族的17种蛋白质，尤其是TNFR-1和TNFR-2，被发现与糖尿病ESKD的10年风险密切相关，可作为新的治疗靶点，糖尿病ESRD高风险的预后检测指标，以及干预期间，其水平变化可反映试验治疗效果的替代结果指标。对文献的系统回顾表明，DKD肾功能转归与TNFR-1和TNFR-2之间的相关性具有高度一致性，TNFR-1和TNFR-2与早期或晚期DKD患者eGFR下降的高风险独立相关，进展期DKD TNFR-1和TNFR-2水平约为早期DKD的两倍。荟萃分析包括来自11个TNFR-1测量队列的6526名参与者和来自10个TNFR-2测量前瞻性研究的5385名参与者，结果表明，与最低水平组相比，TNFR-1或 TNFR-2水平最高的糖尿病患者发生DKD进展的风险更高。进一步支持了TNFR-1和TNFR-2是DKD进展的可靠预测因子的假设。尽管如此，TNFR-1/2在预测DKD进展方面是否优于尿微量白蛋白有待进一步研究。

1.3 中性粒细胞与淋巴细胞比率（NLR）、红细胞分布宽度（RDW）

NLR是一种新的、简单且廉价的亚临床炎症标志物。最近已被用作慢性病的全身炎症标志物以及心血管疾病、恶性肿瘤和代谢综合征的预后预测因子。有研究表明，健康受试者NLR升高可能表明潜在的糖代谢受损。而且，在糖尿病受试者中，随着糖化血红蛋白水平的恶化，NLR进一步增加，二者的一致相关性提示，除糖化血红蛋白外，NLR还可作为糖尿病控制水平的标志物。回顾性研究表明，NLR、糖化血红蛋白、血清肌酐和收缩压的高水平与糖尿病持续时间之间存在正相关，结论是NLR是一种高效、廉价的治疗方法，并且是炎症的现成标志物，被认为是糖尿病患者存在微血管并发症的重要预测因子。此外，NLR已被指定为DKD不同阶段的全身炎症指标，有研究表明，RDW可能是评估DKD或糖尿病相关并发症的有效预测指标。Zhang等人进行了一项回顾性分析，扩展了之前的发现，即RDW与大量欧洲老年门诊患者的HbA1c显著相关。还有人认为RDW与糖尿病酮症酸中毒相关，对预测糖尿病酮症酸中毒有价值。因为RDW是一个简单且廉价的参数，它可能被认为是一个潜在的创新性生物标志物，用于改善糖尿病风险评估和糖尿病并发症的预测，NLR和RDW对糖尿病患者的微量白蛋白尿具有阳性预测价值。然而，也有研究认为NLR在预测DKD方面的价值尚未阐明。假设未来的研究证明这些参数在临床实践中有用，则使用这些参数可能有利于患者的随访以及对DKD的预测。

2.细胞损伤标志物

在糖尿病肾病的发病过程中，由于免疫及炎症损伤可引起肾脏自身细胞的破坏，因此可以出现一系列的细胞损伤标志物。

2.1 肾损伤分子1（KIM-1）

KIM-1是一种1型上皮跨膜糖蛋白，在肾近端小管缺血或中毒后表达，先前的荟萃分析表明，尿KIM-1是早期检测急性肾损伤可能的生物标志物。此外，据报道，即使当所有其他参数如尿素氮或肌酐水平保持在正常范围内时，KIM-1水平也随着肾脏疾病的进展而升高。这一发现提示随着肾脏损害的进展，更多的KIM-1被分泌。因此，KIM-1水平可用于DKD的早期检测，同时有正常或微量白蛋白尿的糖尿病患者的KIM-1值轻度升高，在随访期间逐渐升高。KIM-1在糖尿病肾病的早期甚至在病理性蛋白尿出现之前就开始增加，这表明在糖尿病的初始阶段肾小管受损。相关分析结果表明，KIM-1与尿肌酐白蛋白比（糖尿病肾损害的可测量标志）具有统计学上显著的正相关，KIM-1也与eGFR（肾功能恶化的指标）呈显著负相关。并且通过受试者工作特征曲线的荟萃分析显示，肾小管生物标记尿KIM-1可用于评估早期糖尿病肾损害。KIM-1不仅是糖尿病肾损伤的早期生物标志物，而且是发生急性肾损伤风险的预测因子。

2.2 肝脂肪酸结合蛋白（L-FABP）

L-FABP是脂肪酸结合蛋白的家族成员，主要表达于肝脏和肾脏的细胞内脂肪酸载体蛋白，其功能为介导脂质的吸收和转运，并在减少细胞氧化应激、调节脂肪酸氧化、影响细胞生长等发面发挥重要作用。肾小管损害后L-FABP与游离脂肪酸结合减少，尿L-FABP的测定被报道为可早期诊断由各种因素引起急性肾损伤的潜在生物标记物。Kare等人的一项研究也证实了糖尿病患者尿L-FABP水平与eGFR呈强负相关，尿L-FABP水平高的患者可以更快地进展到晚期DKD。糖尿病肾功能损害时，尿L-FABP水平的变化早于尿白蛋白，并随蛋白尿严重程度增加而增加。在无临床蛋白尿的情况下，尿L-FABP的敏感性和特异性分别为100%和86.67%。这些结果支持尿L-FABP水平可作为比尿肌酐白蛋白比更好的早期检测DKD的指标，从而可以延迟或阻止肾损害的进展。

2.3 视黄醇结合蛋白（RBP）

RBP是一种低分子量血浆蛋白，因此可通过肾小球自由过滤，肾小管细胞重新吸收RBP的比例很大。然而，在肾功能受损的状态下，重吸收机制的故障导致尿RBP水平升高，在大量白蛋白尿患者中，尿RBP 和DKD进展的风险独立相关。此外，有研究指出，尿液中的 RBP能够高度预测微量白蛋白尿，与进行性肾小球/肾小管结构和功能损害呈正相关，在调整DKD的危险因素后，仍与eGFR和蛋白尿相关。RBP预测尿微量白蛋白尿的诊断准确率为0.80±0.02，敏感性为80.18%，特异性为64.03%，尿RBP可作为预测糖尿病肾损害的早期指标。尿中RBP浓度与尿肌酐白蛋白比的相关性比血清中RBP浓度与微量白蛋白尿和微量及大量白蛋白尿的相关性更强。

2.4 尿胎球蛋白A

胎球蛋白-A主要作为肾脏异位钙沉积的抑制剂进行研究，也是胰岛素抵抗的重要促进剂。胎球蛋白-A是一种具有64 kDa的肝脏分泌糖蛋白，已被证明是游离脂肪酸的载体，它们是类Tolllike受体的内在配体，诱导脂肪组织炎症和胰岛素抵抗。据报道，尿液中胎球蛋白A的排泄量增加反映了肥胖和糖尿病患者的胰岛素抵抗和炎症反应。尿中胎球蛋白A的浓度可能取决于肝脏的产生、毛细血管损伤引起的肾小球基膜通透性的改变以及肾小管重吸收的变化。最近的研究表明，DKD患者血清胎球蛋白-A水平显著降低，微量白蛋白尿患者的血清胎球蛋白-A低于正常微白蛋白尿患者，提示血清胎球蛋白-A因肾小球损伤漏出过多。血清胎蛋白A和促炎标志物可能在DKD的病理生理和炎症过程中发挥重要作用。Zhou等人还报告，在接受顺铂注射治疗的大鼠和患有急性肾损伤的重症监护室患者中，尿胎球蛋白-A增加。因此，糖尿病肾病尿胎球蛋白排泄增加的另一种解释可能是肾小管损伤，导致重吸收减少。多元回归分析表明，尿胎球蛋白-A排泄量越高，发生微量白蛋白尿和肾功能减退的风险越高。通过凝集素微阵列分析了处于DKD不同阶段的糖尿病患者的尿液样本，表明尿中胎球蛋白A的排泄是预测DKD进展的生物标志物的候选指标。

3.细胞增殖调节标志物

肾脏细胞增殖调节标志物是参与调节肾脏细胞坏死与增殖的物质，其失衡可导致肾损伤进一步加重。

3.1 基质金属蛋白酶（MMPs）及金属蛋白酶组织抑制剂（TIMP）

DKD病理改变是细胞外基质积累增加，导致肾小球和肾小管基底膜增厚，随后出现系膜扩张、硬化和肾小管间质纤维化。细胞外基质水平由细胞外基质组件沉积和降解之间的稳态平衡调节。MMPs家族由参与降解的锌依赖性酶组成。维持肾功能正常需要MMPs水平及其抑制剂TIMP之间的平衡。这些基质金属蛋白酶的增加在蛋白尿患者中尤其常见，并且与已确定的肾损伤相关。而有的正常白蛋白尿患者的MMPs增加，这可能表明在蛋白尿发生之前早期肾脏受累。一项研究表明NGAL的尿排泄与MMP-9的尿排泄之间存在关系：当肾血管损伤时，在肾足细胞中发现NGAL抑制MMP-9的降解。NGAL表达的增加有助于MMP-9蛋白水解活性的增加，蛋白水解活性的增加将导致肾脏结构蛋白的降解。在一些研究中，与非糖尿病肾脏病或单纯糖尿病患者相比，糖尿病肾病患者的TIMP-2循环浓度降低。基质金属蛋白酶的主要功能是降解细胞外基质成分，因此，肾脏中基质金属蛋白酶的激活或基质金属蛋白酶抑制剂的减少似乎是有益的，但这种关系并不那么简单。一些研究支持肾内MMPs活性的下调或TIMPs的上调可能导致纤维化。相反，一些报告表明，MMP的上调促进纤维化，可能是由于与过度表达的TIMP相互作用。

Garcia-Fernandez N等人指出在DKD中MMPs的表达和活性可能不同，但基质金属蛋白酶及其抑制剂在DKD的特征中起着重要作用，其病理生物学系统仍然非常复杂。能否作为早期糖尿病肾损伤标志物有待于进一步研究和阐明。

3.2 胰岛素样生长因子结合蛋白7（IGFBP-7）

IGFBP-7是胰岛素样生长因子结合蛋白家族的成员，能够调节多种细胞的细胞增殖、分化、血管生成、细胞粘附和细胞衰老。IGFBP-7是AKI发病机制中细胞周期停滞的尿液标志物，同时被证实在氮质血症期和少尿期之前就已经存在。然而，在AKI发生后，IGFBP-7似乎不会在尿液中持续很长时间，因此根据功能标准（如血肌酐）已经表现出AKI的患者的尿液中该标记物可能是正常的。研究结果表明，转化生长因子（TGF）-β1通过Smad2和Smad4以剂量和时间依赖的方式上调人肾近端上皮细胞中IGFBP7 mRNA和蛋白的表达，从而导致肾小管损害。同时尿IGFBP7水平在大量蛋白尿患者中显著升高。以前的研究表明，足细胞损伤在DKD的发病机制中起着重要作用，被认为是诱发蛋白尿和肾小球硬化的关键因素，足细胞脱落和凋亡发生在蛋白尿之前。而IGFBP-7沉默可减少足细胞凋亡，因此IGFBP-7可作为糖尿病肾病治疗的潜在靶点。

4.结语

目前被发现的DKD的损伤标志物有很多，部分生物标志物对DKD早期诊断的确切性有待于进一步研究。随着研究的深入，部分生物标志物可能优于目前运用于临床的尿微量白蛋白和eGFR，或者作为其补充为DKD早期诊断和分期提供可靠依据。有些标志物虽然不能对DKD进行早期诊断，但在DKD的进展与随访中起到不可忽视的作用。另外，在寻找新的标志物的同时，可能会发现新的治疗靶点，这就为DKD的治疗带来更多选择。