翻译：王征娴编辑：杨靖

摘要

急性肾损伤（AKI）是一种危及生命的疾病，根据基础疾病的不同，AKI患者院内死亡率在20％至50％甚至更高的范围内。但是在过去25年中，其死亡率仅略有下降。之前的权威出版物已经指出，由于缺乏有效的AKI生物标志物，限制了该疾病预后的改善。本文的目的是回顾最近与AKI早期检测有关的生物标志物，以及未能确定新的AKI生物标志物的主要原因。到目前为止，已经发现并验证了几种新的AKI生物标志物以改善早期诊断，严重程度，病理生理学，鉴别诊断，预测主要的肾脏不良事件（MAKE、进行性肾衰竭的危险人群、需肾脏替代疗法[RRT]，或死亡）。这些生物标志物可以分为功能性、损伤阶段和损伤前阶段的生物标志物。然而所研究的生物标志物在AKI预测中的临床应用仍不明确，因为大型的前瞻性多中心试验未能证明像肌钙蛋白一样的诊断性能。未能识别出AKI生物标志物的原因有：AKI本身的异质性、生物标志物的局限性以及新的AKI生物标志物候选物的验证过程很长。为了克服这些障碍来确定新的AKI生物标志物，应在AKI人群中获得并评估肾脏活检标本。该领域的研究应该以一种全社会的方式进行，而不是仅由少数医疗机构进行。

介绍

AKI患者的住院死亡率达20％至50％或更高，具体取决于基础疾病，并且在过去25年里仅略有下降。之前的权威出版物已经指出，缺乏有效的AKI生物标志物限制了该疾病预后的改善。到目前为止，已经发现并验证了几种新的AKI生物标志物，以改善早期诊断，严重程度，病理生理，鉴别诊断，预测主要的肾脏不良事件（MAKE、进行性肾衰竭的危险人群、需要肾脏替代疗法[RRT]，或死亡）。然而，这些实验中的生物标志物在AKI预测中的临床应用仍不明确，因为单个甚至组合的生物标志物对鉴定AKI的作用十分有限。此外，虽然已经在动物模型中确定了特定的治疗方法，但其功效尚未在后续的人类临床试验中得到证实，部分原因是AKI难以在器官功能丧失开始之前就确定，而到那时损害则可能是不可逆的。因此，人们对开发能在AKI早期识别的生物标志物物越来越感兴趣，因为在此时进行干预可能会更加成功。过去的十年中，在发现和开发新的AKI生物标志物方面取得了长足的进步。本文的目的是回顾与AKI早期检测有关的最新生物标志物，以及未能确认新的AKI生物标志物的主要原因。

传统生物标志物

尿量

AKI的尿量（UO）可以从少尿状态（mL/24h）到无尿状态（mL/24h）到极度多尿不等。尽管UO正常，但仍可能存在严重的AKI，UO的改变可在任何生物化学变化之前发生。因此，UO是定义AKI的标准之一。UO通常在血清肌酐（SCr）浓度增加之前就降低，使其成为肾小球滤过率（GFR）更具时间敏感性的标志。但是，UO对于GFR的特异性不高。的确，如果在没有梗阻的情况下没有UO，那么就不会有GFR，也并非所有的UO减少代表着AKI。此外，尽管持续性少尿总是与AKI相关，但在这种情况下UO也失去了作为早期指标的及时性。

尿试纸和镜检

尿试纸和尿液镜检通常有助于确定AKI的原因。急性肾小管坏死（ATN）尿液中的颗粒状或上皮状管型会增加，但它们缺乏足够的敏感性、特异性和常规临床应用的预测能力。

管状酶

传统的尿液生物标志物包括低分子量和高分子量蛋白（α1-微球蛋白、β2-微球蛋白、视黄醇结合蛋白等），刷状缘抗原（Na+/H+交换异构体-3），尿酶（α-谷胱甘肽S-转移酶、γ-谷氨酰转肽酶、N-乙酰基-β-D-氨基葡萄糖苷酶等）和Tamm-Horsfall蛋白，但是由于缺乏足够的验证和标准化的测定方法，以及尿标志物排泄模式的特异性改变和进展的肾功能不全，这些标志物尚未在临床AKI患者中运用。

功能性生物标志物

血清肌酐

目前，AKI检测的标准诊断工具是SCr浓度和UO，它们都是肾脏功能的标志物，但不是肾损伤的标志物。SCr是各种肾内和肾外功能的整合剂，其浓度表明肌酐的产生和排泄之间的平衡。不幸的是，由于GFR和sCr之间存在非线性关系，肌酐的增加可能在AKI早期的参考范围内，并且可能被忽略。在AKI中达到稳定状态之前，SCr不会指示伤害的严重程度。因此，SCr是肾脏功能变化延迟且不敏感的生物标志物。此外，它的浓度不能区分结构性肾脏损害和功能性血流动力学触发因素，且可能受到许多因素的影响。特别是在重症监护室患者中，基于肌酐定义的AKI可能会受到基线肌酐估值、容量超负荷、营养不良和肌肉消耗的影响。将来的研究应着重评估SCr的真实价值以及使用肾功能储备（RFR）作为筛查和预测肾功能恢复或进展为CKD的重要支持工具。

胱抑素C

胱抑素C由有核细胞以恒定的速率产生，从肾小球细胞滤过，几乎完全在近端小管中被重新吸收和分解代谢（但不分泌）。在过去的十年中，胱抑素C（CyC）是血清中一种检测肾功能的物质，比肌酐更能预测老年人中死亡和心血管事件的风险。Koyner等人证明在成人心脏手术后急性肾损伤的早期诊断中，尿CyC优于SCr和血浆CyC。Roos等人进行了系统回顾比较了心脏手术患者中血浆和尿液CyC与SCr的诊断准确性。他们得出结论，尿液CyC对肾功能受损的诊断更准确。尽管Cys-C比SCr浓度更能准确地指示肾功能，但它似乎受老年、大剂量皮质类固醇、甲状腺功能亢进、炎症、肿瘤、吸烟和饮酒的影响。目前，尚不清楚Cys-C值是否可推广到所有形式的AKI或特定人群。

损伤性生物标志物

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（NGAL）是脂质运载蛋白家族中一种广泛表达的25kDa蛋白。缺血性或肾毒性肾脏损伤后，肾脏内的NGAL在转录和蛋白质水平显著上调。在受伤后3小时，尿液中即可检测到NGAL升高，尽管在体外实验中，ATP消耗使得近端肾小管细胞分泌NGAL，但体内数据表明髓袢升支粗短和集合管是肾脏内NGAL产生的部位。因为肝生成增加，血浆NGAL在AKI中也会升高，NGAL在肾小球滤过并在近端小管以megalin依赖的形式吸收。一项针对进行心肺分流术（CPB）的儿科患者的前瞻性研究发现，尿NGAL是AKI的早期有力标志[受试者工作特性（ROC）水平0.99]，早于SCr浓度升高1–3天。

肾损伤分子1肾损伤分子1（KIM-1）

是一种38.7kDa大小的跨膜蛋白，包含了胞外粘蛋白和免疫球蛋白结构域。正常肾脏中KIM-1的基础表达值较低。然而，它在缺血再灌注损伤（IRI）后表达上调，并且可以在损伤后48h定位于增殖的近端小管去分化上皮细胞中。一些报告显示，KIM-1似乎是非心脏外科手术和心脏外科手术患者中AKI的高度敏感指标。Han等人证明KIM-1水平升高与发生ATN的风险升高12倍有关。此外，Liangos等人对例已确诊AKI患者的尿KIM-1和NAG进行了研究，发现即使调整了疾病的严重程度或合并症，尿KIM-1和NAG的升高也与死亡或需要透析的临床复合终点事件显著相关。

白介素18

白介素18（IL-18）是一种22kDa的促炎细胞因子，在IRI后以caspase-1依赖性的形式在肾脏中升高。与其他情况（健康对照患者，患有肾前性氮质血症、尿路感染、CKD和肾病综合症的患者）相比，ATN患者尿液中IL-18的浓度中位数明显更高。接受尸体肾移植后出现移植肾功能延迟恢复的患者中，肾移植后前24小时测得的尿IL-18浓度中位数高于接受尸体肾移植和活体肾移植后即刻肾功能恢复的患者。然而，在AKI前1天测得的尿IL-18浓度不高（ROC=0.73）。

肝型脂肪酸结合蛋白

肝型脂肪酸结合蛋白（L-FABP）是脂质结合蛋白超家族中一种大小为14kDa的蛋白。14kDL-FABP蛋白主要定位在近端小管中。Noiri等人证明，在缺血后1小时尿L-FABP升高，即使在5分钟IRI组，L-FABP在早期准确检测不同AKI动物模型中急性肾小管坏死方面也优于BUN和NAG。Susantitaphong等人对诊断性试验研究评估尿L-FABP在AKI中的表现进行了meta分析，确定了尿L-FABP水平对AKI诊断的评估敏感性为74.5％，特异性为77.6％。随后，Ho等人对接受心脏手术的成年患者进行了系统性回顾和荟meta分析，报告中表明，在术后24小时内，尿生物标志物NGAL（16个研究），KIM-1（6个研究）和L-FABP（6个研究）的复合AUROCs从0.69升至0.72。尽管尿液中的L-FABP可能是AKI早期检测以及需要透析和院内死亡率预测的有效生物标志物，但先前的论文表明，L-FABP的潜在价值还需要在大型研究和更广泛的临床研究中进行验证。

损伤生物标志物在特定临床背景中的初步成功

大多数早期AKI生物标志物的有效性研究都是在CPB患者身上进行的，其中急性肾功能不全发生在高达40%的成人心脏手术后或肾移植患者中，肾损伤的时机众所周知，病理生理机制也很明显。在患有先天性心脏病的婴儿和儿童中，急性肾衰竭（ARF）使心脏外科手术的复杂性升高10％。此外，这些儿童的独特之处在于通常不存在诸如高龄、CKD、糖尿病、慢性炎症性疾病、动脉粥样硬化性疾病等合并症，使它们成为预测早期缺血性肾损伤生物标志物的理想研究人群。因此，许多早期试验在儿童中评估AKI生物标志物。最初的尿NGAL前瞻性人类研究即在儿童CPB患者中进行。随后，多项研究证实了儿科CPB背景下NGAL的预测能力。除NGAL外，还在CPB背景下研究了IL-18、KIM-1和LFABP。

失败的TRIBE-AKI试验

AKI生物标志物终点的转化研究（TRIBE-AKI）评估了尿γ-谷氨酰转肽酶（γ-GTP）、碱性磷酸酶、NGAL、Cys-C、KIM-1和IL-18在AKI中的诊断性能。进入ICU后，在诊断或预测AKI方面没有一个生物标志物的ROC高于0.7。类似地，对于轻度AKI，术后最初的尿IL-18、尿NGAL和血浆NGAL的水平都不高，并且考虑到成人心脏手术后的临床变量，尿NGAL与AKI并不独立相关。当在临床AKI诊断当天进行测量时，所有新型生物标志物中只有成人尿IL-18和血浆NGAL有助于预测AKI的进展。发现成人中两个不同时间点的三种生物标志物组合以及儿童中两个时间点的两种生物标志物组合能够使AKI的ROC升高至0.78。综上所述，临床应用单一损伤生物标志物对AKI的预测尚不明确，因为大型前瞻性多中心研究，如TRIBE-AKI研究（n=），未能证明类似肌钙蛋白一样的诊断性能。

基于功能、损伤和应激的各种AKI临床情况

在过去的十年中，已经评估了许多新型的损伤生物标志物用于检测肾脏损伤和预测AKI的发展。但是，功能下降和损伤增加之间的关系并不像所假设的那样直截了当（图1）。在AKI的某些情况下，可以看到损伤先于功能丧失的特征模式（A），并有机会在功能开始下降前检测到“亚临床”AKI的机会。不幸的是，其他模式也可发生。例如，功能下降可能与损伤一起开始发生（B），并且在某些病例中，功能甚至可能在损害发生之前就已开始下降（C），当然这种情况在CKD中更可能出现，在AKI中则不太常见。这使得难以用损伤标志物来预测AKI。但是，其他生物标志物可能测量损伤和功能丧失之前在细胞水平发生的“应激”。

转向损伤前阶段的生物标志物

这些生物标志物在损伤前阶段由肾细胞随着可能导致AKI的途径释放。AKS被定义为导致AKI的风险增加的阶段（损伤前阶段）。该“AKS”可能会或不会导致损伤和功能下降。但这可能是最早可以检测到AKI的过程。因此，可能是时候修改AKI早期诊断的概念框架了（图2）。

损伤前阶段的生物标志物

应激标志物

3年，Kashani等人报道了异质性危重患者组中金属蛋白酶2（TIMP-2）和胰岛素样生长因子结合蛋白7（IGFBP7）的组织抑制剂的国际前瞻性观察性研究（Sapphire研究）的结果（图3）。IGFBP7和TIMP-2一起的ROC为0.80（分别为0.76和0.79）。[TIMP-2]·[IGFBP7]显著优于所有之前描述的AKI标志物（p0.），包括NGAL和KIM-1，没有一个标志物的曲线下面积（AUC）大于0.72。接下来，OpalandTopaz的研究显示了使用尿液[TIMP-2]·[IGFBP7]的临界值和风险评估。尿液[IGFBP7]·[TIMP2]生物标志物已经获得FDA批准，并且可以在美国（NephroCheck?）购得。但是，FDA的评估摘要阐明[TIMP-2]·[IGFBP7]不是独立测试。假阳性结果很常见，如果在低风险患者中不当使用该测试，则会将其放大。并且对已确诊KDIGO2期或3期的AKI患者无益。[TIMP-2]·[IGFBP7]测试的成本获益未知。目前，尚无数据可以支持以下前提：使用[TIMP-2]·[IGFBP7]测试或其他AKI生物标志物及早识别出肾脏损伤会阻止AKI的进展或与患者或机构的成本获益相关。

（未完待续）