生物学标志物在糖尿病肾病早期诊断中的研究进展

纪 超 宋玉玲 刘长梅▲

1.滨州医学院临床医学院，山东滨州 256603；2.滨州医学院附属医院内分泌与代谢病科，山东滨州 256603

据统计，2000年全世界糖尿病（diabetes mellitus，DM）患者约达到1.71 亿人（2.8%），估计至2030年，全世界将达3.66 亿人（4.4%）[1]。在我国糖尿病肾病（diabetic nephropathy，DN）是慢性肾脏疾病常见的发病原因之一，也是常见的可以导致肾脏衰竭的病因。以往认为微量白蛋白尿（microalbuminuria，MA）和肾小球滤过率（glomerular filtration rate，GFR）是DN 危险分级和检测疾病进展的重要检测标准，然而许多研究对其早期预测价值提出质疑。随访10年的前瞻性研究显示起初以MA 预测有80%的1 型DM 患者可能患有DN，最终只有30%的患者患有DN[2]。有研究表明当临床发现MA 时，肾小球基底膜的高级结构可能已经发生改变[3]。DN 早期诊断治疗可以明显改变患者预后，然而晚期则发展为终末期肾脏病（end-stage renal disease，ESRD）。因此寻找能预测DN 早期诊断的生物学标志物有重要意义。本文对近些年来发现的可以早期诊断DN 的生物学标志物进行综述。

1 与肾小球功能障碍有关的标志物

肾小球滤过屏障的受损可影响肾小球的滤过功能，导致某些蛋白可在肾小球滤过屏障滤出。尽管MA的排泄仍然是临床诊断肾小球损伤的金标准，最近研究发现许多其他尿蛋白可在检测出MA 之前出现。

1.1 GFR

GFR 是反映肾脏排泄功能的最佳指标，反映GFR的金标准是菊粉和51Cr-EDTA 的血浆清除率，然而二者检测耗时耗力，因此目前使用血清肌酐清除率来反映GFR，但是其在肾功能改变的早期敏感性较差。胱抑素C（CysC）是一种低分子量蛋白质，能从滤过屏障完全自由滤过，并可被肾小管全部重吸收或分解，不能完全返回血液[4]。研究表明，CysC 的水平与GFR和血清肌酐有良好的相关性，比血清肌酐更加敏感和特异地反映滤过率微小的变化[5]。

1.2 尿转铁蛋白（transferrin，TER）

TER 是一个分子量比白蛋白分子量略大的蛋白，其所含的电荷量比糖化白蛋白低，因此不易被肾小球滤过膜排斥[6]。研究显示，DM 患者与健康对照组相比，在可以检测到尿蛋白之前，DM 患者TER 升高，且TER 升高水平与尿白蛋白排泄率（urinary albumin excretion rate，UAER）相平行[7]，这提示TER 可以作为预测MA 发生的指标。

1.3 Ⅳ型胶原蛋白

Ⅳ型胶原蛋白是系膜基质以及肾小管和肾小球基底膜的正常组成部分。Araki 等[8]研究发现在无蛋白尿患者和早期糖耐量受损的患者中都有尿Ⅳ型胶原蛋白升高的现象，这表明尿Ⅳ型胶原蛋白可以预测早期肾损害，且尿Ⅳ型胶原排泄与UAER 的程度、DM的持续时间、血压和血清肌酐水平密切相关。

1.4 铜蓝蛋白

铜蓝蛋白的分子量较小，在铜和铁的代谢中发挥重要作用。研究发现在铜蓝蛋白排泄增加的DM 患者中，进展为MA 的发生率明显上升，铜蓝蛋白排泄的增加对于MA 有预测作用[9]。该研究也表明，与健康对照组相比，糖耐量受损和DM 患者铜蓝蛋白的排泄量都有所增加。

2 与肾小管功能障碍有关的标志物

前些年关于DN 的研究主要集中于肾小球，近些年来发现近端肾小管是DN 发生发展的一个关键环节，提出“糖尿病性肾小管病变”的相关概念[10]。最近发现，抑制近端小管（PT）葡萄糖转运（通过SGLT2）对DM 患者具有肾保护作用，提示肾小管在DN 中的潜在作用[11]。以下对肾小管损伤的早期生物学标志物进行阐述。

2.1 中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白（neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL）

NGAL 主要存在于中性粒细胞的颗粒中，由于其低分子量，NGAL 大部分能通过肾小球滤过屏障，并在肾小管的近端处被重新吸收； 当肾小管功能改变时，其在肾小管重吸收减少并且上皮细胞分泌增多，DM 患者与健康对照者相比，DM 患者的尿NGAL 排泄明显升高，且升高水平与UAER 和GFR 水平及肾损伤程度有相关性[12]。

2.2 N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶（N-acetyl-b-dglucosaminidase，NAG）

N 乙酰氨基葡萄糖苷酶为存在于肾小管的溶酶体酶[13]。在无蛋白尿的DM 患者，就可检测到尿NAG水平的异常，尿NAG 水平与肌酐清除率呈负相关，ROC 曲线显示尿NAG 在反映肾损伤方面比血清肌酐具有更高的敏感性[14]。

2.3 肾损伤分子1（kidney injury molecule 1，KIM1）

KIM1 是在近端肾小管顶端膜上表达的跨膜蛋白，当肾小管受损时，其外功能区解离并释放至肾小管，与肾小管萎缩和间质纤维化相关。在正常细胞中无法检测出，但在急性和慢性肾损伤的患者中其表达明显上调[15]。Nielsen 等[16]进行的3年前瞻性干预试验发现，尿KIM-1 和NGAL水平高的1 型DM 患者GFR 下降更快。

2.4 肝型脂肪酸结合蛋白（liver-type fatty acid binding protein，L-FABP）

L-FABP 是细胞内载体蛋白，参与游离脂肪酸代谢，可反映慢性肾脏病的预后。不同程度蛋白尿水平的1 型DM 患者和健康对照组的研究中，尿L-FABP排泄量明显的高于对照组，且其增高水平与UAER 水平一致[17]。

2.5 视黄醇结合蛋白（retinol binding protein，RBP）

目前认为尿RBP 是近端肾小管功能障碍的一个敏感的生物标志物。已有研究表明，与对照组相比，DM 患者的尿RBP 含量以及血清RBP 水平均有增高，DM 患者尿RBP 排泄水平升高与DM 患者蛋白尿的严重程度相关，尿RBP 排泄率与尿白蛋白与肌酐比值、DM 病程、尿NGAL 量呈正相关[18]。

2.6 FE-Mg

FE-Mg 是肾小管细胞损伤过程中高能ATP（镁结合）分解释放的镁，与肾小管间质的纤维化和肾小管周围毛细血管血流量的减少有关。FE-Mg 与DN 的临床严重程度相关，还被证明与肾小管周围毛细血管血流量减少程度呈负相关[19]，因此可以反映肾脏损伤程度。

2.7 水通道蛋白5（AQP5）

水通道家族成员主要在泌尿道浓缩机制和腺液分泌中发挥作用，在正常的肾脏组织表达很少或不表达。尿AQP5/肌酐与GFR 呈负相关，在没有出现MA时，尿AQP5 就已升高。因此可以和其他标志物联合预测DN 及其预后[20]。

3 与氧化应激及炎症反应有关的标志物

近年来有研究表明，氧化应激和炎症反应也在DN 的病理生理过程中有影响，而不是作为疾病发生的结果[21]。

3.1 8-羟基脱氧-鸟苷（8-oxo-7，8-dihydro-2′-deoxyguanosine，8-OHdG）

8-OHdG 是ROS 诱导核和线粒体DNA 中鸟嘌呤碱8-羟基化后由特异性酶切导致的DNA 损伤的产物。由于8-OHdG 在没有进一步改变结构的情况下被排泄到尿液中，其尿液浓度可作为氧化应激的指标。在DM 患者中尿8-OHdG 的水平与DN 的严重程度有关[22]。

3.2 高级糖基化终产物（AGEs）

AGEs 与DM 并发症的发病有关。戊糖苷是AGEs形成和积累的标志。研究发现DM 患者组的尿戊糖苷量明显高于对照组，并与血糖控制程度相关；与对照组相比，微量及大量白蛋白尿组尿戊糖苷排泄明显升高[23]。

3.3 α-1-酸性糖蛋白（orosomucoid，or α-1-acid glycoprotein，AGA）

AGA 是一种主要由肝脏产生的单链多肽，在某些细胞因子的刺激下释放。数据表明在DN 早期尿AGA 升高，与正常组相比，MA 组患者的血清AGA 水平明显增高，并且与UAER 相关[24]。

3.4 谷胱甘肽转移酶（glutathione s-transferase，GST）

GST 是一种参与细胞解毒的酶，通过将有毒疏水化合物与谷胱甘肽结合，促进毒素的灭活和排泄。Jiang 等[25]研究结果表明，链脲佐菌素诱导的DM 大鼠GST 表达水平明显高于对照组。研究表明2 型DM 伴和不伴肾病患者GST 活性均显著高于对照组，且与DN 分期密切相关，提示GST 可能是早期DN 的潜在生物标志物[26]。

4 蛋白质组学

蛋白质组学是对蛋白质组的研究，反映基因组中的蛋白质含量。近年来，这些方法作为疾病早期诊断的潜在重要工具引起人们的注意，因为它们允许同时检测多种尿蛋白和血浆蛋白的模式。鉴于2 型DM 的复杂发病机制，期望单一的生物标志物能为疾病的预测提供足够的敏感性和特异性。触珠蛋白的主要作用是与游离血红蛋白结合，结合后可被单核-巨噬细胞系统清除，使机体得到保护从而不会出现亚铁血红素驱动的氧化应激反应。研究表明出现增生性糖尿病视网膜病变（proliferative diabetic retinopathy，PDR）的DM 患者出现的尿触珠蛋白可作为MA 的补充，可以辅助判断2 型DM 患者的肾功能[27]。

5 总结

在我国DN 是慢性肾脏疾病常见的发病病因之一，也是肾衰竭较为常见的原因之一。目前研究集中在生物标志物上，这些标志物可以提供更高的敏感性和更早的检测，有利于早期干预，进一步延缓DN 的发展进程。虽然生物标志物研究正在推进，但上述生物学标志物是否可用于临床工作中，需要更进一步大规模的临床观察研究。