生物标记记在急性肾衰竭早期诊断中的研究现状.pdf
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参见附件(195kb)。
·综述·
生物标记在急性肾衰竭早期诊断中的研究现状
张彤 梅长林
作者单位:200003上海,第二军医大学附属上海长征医院
肾内科
通讯作者:梅长林,E 2mail :chlmei @publicl . sta. net . cn
急性肾衰竭(acute renal failure , ARF)是临床常见的危重
症 ,在综合性医院住院患者中占 5 % ,在重症监护室则高达
25 %。过去50年间 ,虽然支持疗法不断进步 ,但是需要透析
的重症ARF患者的病死率没有明显下降[1 ]
,诊断不够及时
从而延误治疗可能是其中一个重要的原因。如何早期诊断
ARF成为亟需解决的问题 ,近年来在动物模型和人体研究中
发现了许多蛋白生物标记 ,其升高早于血肌酐 ,部分还有助
于鉴别ARF的病因。
1 肾损伤分子 - 1
肾损伤分子 - 1(kidney injury molecule 1 ,KIM - 1)是 1 型
膜转运蛋白 ,在正常肾组织中很难检测到。缺血或肾毒性损
伤时 ,在肾脏近端小管去分化的上皮细胞高水平表达 ,可溶
性外功能区断裂 ,因此可以在尿液中用 ELISA 方法进行检
测。Han等[2 ]
发现 ,KIM - 1 在缺血性 ATN 患者的近端小管
上皮细胞广泛表达 ,且尿液中的水平显著高于其他病因的
ARF或慢性肾脏病患者。进一步研究显示人类缺血性肾损
伤12 h内便可在尿液中发现 KIM- 1外功能区 ,在管型出现
之前 ,且持续到上皮修复阶段。在顺铂导致的小鼠肾毒性损
伤模型 ,血肌酐升高前 1～2 d 便可在尿液中检测到 KIM -
1
[3 ]。使用尿中 KIM- 1 发现早期亚临床肾损伤的研究正在
深入开展。
2 富半胱氨酸肝素结合蛋白 61
近年来 ,人们应用功能基因组学分析一些复杂的病理生
理过程如缺血性ARF ,并鉴定了几种肾缺血早期诱导上调的
基因 ,包括酸肝素结合蛋白 61 (cysteine2rich protein 61 ,Cyr61)
和NGAL ,它们编码的蛋白可能是早期诊断ARF新的生物标
记。富半胱氨是一种分泌性的肝素结合蛋白 ,在多种体内和
体外模型中与创伤愈合和组织重构有关[4 ]。Muramatsu等[5 ]
证明:肾缺血后 Cyr61 在近端小管直部快速诱导表达 ,使用
肝素琼脂糖磁珠纯化和Western blot分析 ,3～6 h后可在尿液
中检测到 Cyr61 ,6～9 h 达到高峰。这种快速上调和在尿液
中出现证明它可以是缺血性 ARF极早期的生物标记 ,但是
在尿液中消失较快可能会限制其应用。
3 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
gelatinase2associated lipocalin ,NGAL)是脂质运载蛋白超家族的
一员 ,分子量为25 ku ,共价结合于中性粒细胞明胶酶。在小
鼠和大鼠ARF模型中 ,缺血后早期 ,NGAL 即在核抗原阳性
的增殖的近端小管细胞显著上调表达 ,3 h内可以在尿液中
检测到 ,早于尿液中的其他标记如尿N2乙酰(2D氨基葡萄糖
苷酶(NAG)和β 22微球蛋白[6 ]。Mishra 等[7 ]
进一步研究了顺
铂导致的小鼠肾毒性损伤模型中 NGAL 的表达和在尿液中
的分泌情况 ,Western blot 分析显示 ,使用高剂量顺铂 3 h 内
NGAL蛋白在肾脏即诱导表达 ,并可在尿液中检测到 NGAL ,且有顺铂剂量和持续时间依赖性;相比而言 ,给药后 96 h尿
NAG或血肌酐才明显改变。因此 ,NGAL 可能成为缺血或肾
毒性损伤后早期、敏感、非侵入性的诊断指标 ,但在人类还需
要进一步研究。
4 钠2氢交换蛋白 3
钠2氢交换蛋白 3 ( sodiumP hydrogen exchanger isoform 3 ,NHE3)是肾小管最丰富的顶端钠离子转运体 ,定位于肾脏近
端小管顶膜和髓袢升肢粗段的细胞 ,在正常人尿液中无法检
测到。在肾前性氮质血症、肾后性 ARF及 ATN患者尿液中
都可用免疫印记方法检测到 NHE3 ,且 ATN 患者尿液中的
NHE3明显高于肾前性氮质血症 ,二者间没有重叠 ,但是在其
他原因导致的实质性肾损伤如移植排斥、原发性肾小球肾
炎、间质性和血管炎性患者的尿液中检测不到[8 ]。因此 ,NHE3可能有助于区分ARF的病因及严重程度;但还需要进
一步明确在ARF进程中 NHE3 在尿液中可以检测到的最早
时间 ,并验证在多种临床情况下的实用性。
5 尿液中的细胞因子
在缺血、败血症以及多种肾毒性相关的 ARF中 ,炎症都
起了重要的作用。ARF伴有一系列促炎和抗炎因子产生的
增加 ,其中白介素6 ( IL26)是肾脏中主要的细胞因子之一 ,在
肿瘤坏死因子2 α(TNF 2 α)刺激下 ,可以被 T和B 淋巴细胞、巨
噬细胞、成纤维细胞、内皮细胞、上皮细胞、系膜细胞、小管上
皮细胞释放。它参与细胞生长和分化 ,包括小管细胞的再
生[9 ]。IL28是一种分子量8 ku的趋化因子 ,在 IL21 或 TNF 2 α
刺激下由多种细胞表达 ,它的产生涉及多种小球疾病和急性
肾盂肾炎的病理生理过程。Kwon 等[10 ]
提出肾移植当天用
ELISA方法检测尿中 IL26、 IL28 的分泌情况可以预测持续存
在的肾衰竭。
IL218在多种器官中参与介导炎症 ,在缺血性 ATN和移
植肾功能延迟恢复者 20 h内的尿液中 IL218 显著升高 ,ROC
曲线分析显示二者区域面积为 0195
[11 ]
,说明尿 IL218 对于诊
断ATN和移植肾功能延迟恢复可靠、廉价且易于操作 ,是极
好的诊断试验。
6 尿肌动蛋白
肌动蛋白是最丰富的细胞骨架蛋白 ,缺血或 ATP 耗竭
时 ,在多种动物和组织培养基中都存在肌动蛋白细胞骨架的
破坏。Kwon等[10 ]
证明在移植后注定要发生持续肾衰竭的病
人 ,尿中肌动蛋白在移植后很短时间内上升 ,尿中肌动蛋白
含量升高反映了肾脏中所有细胞的损伤 ,有助于早期诊断。
7 尿谷胱甘肽 S 转移酶
尿谷胱甘肽 S转移酶(glutathione2S 2transferases , GSTs)是
可溶性胞浆酶 ,存在于近端小管(α亚型 ,51 ku)和远端小管
( π亚型 ,47 ku) ,参与多种化合物的解毒。肾移植急性排斥
患者尿中π 2GST显著升高 ,而α 2GST在环孢素导致的肾损害
时升高 ,目前主要用 ELISA 方法检测这两种标记物[12 ] ......
生物标记在急性肾衰竭早期诊断中的研究现状
张彤 梅长林
作者单位:200003上海,第二军医大学附属上海长征医院
肾内科
通讯作者:梅长林,E 2mail :chlmei @publicl . sta. net . cn
急性肾衰竭(acute renal failure , ARF)是临床常见的危重
症 ,在综合性医院住院患者中占 5 % ,在重症监护室则高达
25 %。过去50年间 ,虽然支持疗法不断进步 ,但是需要透析
的重症ARF患者的病死率没有明显下降[1 ]
,诊断不够及时
从而延误治疗可能是其中一个重要的原因。如何早期诊断
ARF成为亟需解决的问题 ,近年来在动物模型和人体研究中
发现了许多蛋白生物标记 ,其升高早于血肌酐 ,部分还有助
于鉴别ARF的病因。
1 肾损伤分子 - 1
肾损伤分子 - 1(kidney injury molecule 1 ,KIM - 1)是 1 型
膜转运蛋白 ,在正常肾组织中很难检测到。缺血或肾毒性损
伤时 ,在肾脏近端小管去分化的上皮细胞高水平表达 ,可溶
性外功能区断裂 ,因此可以在尿液中用 ELISA 方法进行检
测。Han等[2 ]
发现 ,KIM - 1 在缺血性 ATN 患者的近端小管
上皮细胞广泛表达 ,且尿液中的水平显著高于其他病因的
ARF或慢性肾脏病患者。进一步研究显示人类缺血性肾损
伤12 h内便可在尿液中发现 KIM- 1外功能区 ,在管型出现
之前 ,且持续到上皮修复阶段。在顺铂导致的小鼠肾毒性损
伤模型 ,血肌酐升高前 1～2 d 便可在尿液中检测到 KIM -
1
[3 ]。使用尿中 KIM- 1 发现早期亚临床肾损伤的研究正在
深入开展。
2 富半胱氨酸肝素结合蛋白 61
近年来 ,人们应用功能基因组学分析一些复杂的病理生
理过程如缺血性ARF ,并鉴定了几种肾缺血早期诱导上调的
基因 ,包括酸肝素结合蛋白 61 (cysteine2rich protein 61 ,Cyr61)
和NGAL ,它们编码的蛋白可能是早期诊断ARF新的生物标
记。富半胱氨是一种分泌性的肝素结合蛋白 ,在多种体内和
体外模型中与创伤愈合和组织重构有关[4 ]。Muramatsu等[5 ]
证明:肾缺血后 Cyr61 在近端小管直部快速诱导表达 ,使用
肝素琼脂糖磁珠纯化和Western blot分析 ,3～6 h后可在尿液
中检测到 Cyr61 ,6～9 h 达到高峰。这种快速上调和在尿液
中出现证明它可以是缺血性 ARF极早期的生物标记 ,但是
在尿液中消失较快可能会限制其应用。
3 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
gelatinase2associated lipocalin ,NGAL)是脂质运载蛋白超家族的
一员 ,分子量为25 ku ,共价结合于中性粒细胞明胶酶。在小
鼠和大鼠ARF模型中 ,缺血后早期 ,NGAL 即在核抗原阳性
的增殖的近端小管细胞显著上调表达 ,3 h内可以在尿液中
检测到 ,早于尿液中的其他标记如尿N2乙酰(2D氨基葡萄糖
苷酶(NAG)和β 22微球蛋白[6 ]。Mishra 等[7 ]
进一步研究了顺
铂导致的小鼠肾毒性损伤模型中 NGAL 的表达和在尿液中
的分泌情况 ,Western blot 分析显示 ,使用高剂量顺铂 3 h 内
NGAL蛋白在肾脏即诱导表达 ,并可在尿液中检测到 NGAL ,且有顺铂剂量和持续时间依赖性;相比而言 ,给药后 96 h尿
NAG或血肌酐才明显改变。因此 ,NGAL 可能成为缺血或肾
毒性损伤后早期、敏感、非侵入性的诊断指标 ,但在人类还需
要进一步研究。
4 钠2氢交换蛋白 3
钠2氢交换蛋白 3 ( sodiumP hydrogen exchanger isoform 3 ,NHE3)是肾小管最丰富的顶端钠离子转运体 ,定位于肾脏近
端小管顶膜和髓袢升肢粗段的细胞 ,在正常人尿液中无法检
测到。在肾前性氮质血症、肾后性 ARF及 ATN患者尿液中
都可用免疫印记方法检测到 NHE3 ,且 ATN 患者尿液中的
NHE3明显高于肾前性氮质血症 ,二者间没有重叠 ,但是在其
他原因导致的实质性肾损伤如移植排斥、原发性肾小球肾
炎、间质性和血管炎性患者的尿液中检测不到[8 ]。因此 ,NHE3可能有助于区分ARF的病因及严重程度;但还需要进
一步明确在ARF进程中 NHE3 在尿液中可以检测到的最早
时间 ,并验证在多种临床情况下的实用性。
5 尿液中的细胞因子
在缺血、败血症以及多种肾毒性相关的 ARF中 ,炎症都
起了重要的作用。ARF伴有一系列促炎和抗炎因子产生的
增加 ,其中白介素6 ( IL26)是肾脏中主要的细胞因子之一 ,在
肿瘤坏死因子2 α(TNF 2 α)刺激下 ,可以被 T和B 淋巴细胞、巨
噬细胞、成纤维细胞、内皮细胞、上皮细胞、系膜细胞、小管上
皮细胞释放。它参与细胞生长和分化 ,包括小管细胞的再
生[9 ]。IL28是一种分子量8 ku的趋化因子 ,在 IL21 或 TNF 2 α
刺激下由多种细胞表达 ,它的产生涉及多种小球疾病和急性
肾盂肾炎的病理生理过程。Kwon 等[10 ]
提出肾移植当天用
ELISA方法检测尿中 IL26、 IL28 的分泌情况可以预测持续存
在的肾衰竭。
IL218在多种器官中参与介导炎症 ,在缺血性 ATN和移
植肾功能延迟恢复者 20 h内的尿液中 IL218 显著升高 ,ROC
曲线分析显示二者区域面积为 0195
[11 ]
,说明尿 IL218 对于诊
断ATN和移植肾功能延迟恢复可靠、廉价且易于操作 ,是极
好的诊断试验。
6 尿肌动蛋白
肌动蛋白是最丰富的细胞骨架蛋白 ,缺血或 ATP 耗竭
时 ,在多种动物和组织培养基中都存在肌动蛋白细胞骨架的
破坏。Kwon等[10 ]
证明在移植后注定要发生持续肾衰竭的病
人 ,尿中肌动蛋白在移植后很短时间内上升 ,尿中肌动蛋白
含量升高反映了肾脏中所有细胞的损伤 ,有助于早期诊断。
7 尿谷胱甘肽 S 转移酶
尿谷胱甘肽 S转移酶(glutathione2S 2transferases , GSTs)是
可溶性胞浆酶 ,存在于近端小管(α亚型 ,51 ku)和远端小管
( π亚型 ,47 ku) ,参与多种化合物的解毒。肾移植急性排斥
患者尿中π 2GST显著升高 ,而α 2GST在环孢素导致的肾损害
时升高 ,目前主要用 ELISA 方法检测这两种标记物[12 ] ......
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