糖尿病肾病早期诊断生物标志物的研究进展

兴芝博，孙亚东

(1.长春中医药大学，吉林 长春 130117；2.吉林省人民医院内分泌代谢科，吉林 长春 130021)

社会经济的飞速发展使人们生活方式发生转变，伴随而来是糖尿病(DM)在全球的发病率逐年上升。据国际DM联盟估计，在2045年全球DM患者的数量可能达到惊人的6.93亿[1]。相比于发达国家，中国、印度等发展中国家DM患病率增幅则更大[2]。糖尿病肾病(DKD)作为DM严重的慢性微血管并发症，已成为导致终末期肾病(ESRD)的主要原因之一，严重威胁着患者的生命健康。据相关研究统计，约有三分之一的DM患者可进展为DKD[3]。中国DKD防治指南提出[4]，将尿白蛋白/肌酐比值(UACR)≥30 mg/g和(或)估算肾小球滤过率(eGFR)<60 ml/(min·1.73 m2)，且持续时间大于3个月作为DKD临床诊断的主要标准。但其在DKD早期的灵敏性及特异性均不足。DKD损伤累及肾小球、肾小管、肾间质和肾血管[5-6]。肾活检组织病理虽是诊断DKD的金标准，但属于有创操作，难以广泛普及。因此，为早期诊断和积极干预治疗DKD，寻找灵敏性强、特异性高、相对无创、操作简便、可重复性佳的DKD生物标志物具有极高的临床价值。本文对DKD早期诊断生物标志物的研究进展作一综述。

1 肾小球损伤生物标志物

1.1尿转铁蛋白(UTRF)：TRF主要由肝脏合成，是血液中运载铁的蛋白质。其分子量为76 500 D，分子半径为4.0 mm，均与白蛋白相近。但TRF所带的负电荷比白蛋白少，UTRF等电点较高。肾小球滤过膜具有电荷选择性和滤过屏障作用。DKD患者肾脏功能受损，导致滤过膜的孔径变大和膜上的负电荷减少，呈高滤状态，TRF滤出增多，最终导致UTRF升高。Hellemons等在对5种预测DKD的早期生物标志物的研究[7]结果显示，UTRF与DKD的发生显著相关，可用于评估DM患者肾小球早期损伤，并能有效预测早期DKD的发生。

1.2铜蓝蛋白(CP)：CP是一种由肝脏合成的单链α2球蛋白。其相对分子质量132 000，大于尿微量白蛋白(Alb)。在DKD早期，肾小球基底膜的电荷选择性发生改变，基底膜上的阴性电荷减少，从而使带有阴性电荷的蛋白分子开始漏出。CP的等电位为4.4，低于Alb的4.8～5.2，因此CP出现漏出更早[8]。Narita等在研究[9-10]中发现，2型糖尿病(T2DM)患者尿CP与尿白蛋白保持着相同的增高趋势，尿CP/肌酐(Cr)与尿Alb/Cr呈显著正相关，而且尿CP的排泄率比尿Alb的排泄率更高。秦立新等对T2DM患者血清与尿CP水平变化的研究[11]结果显示，T2DM患者血清CP显著高于健康患者；血糖控制不良的T2DM患者血清CP水平显著高于血糖控制良好的T2DM患者；DKD患者尿CP/Cr显著高于无肾病DM患者，尿CP/Cr对DKD的诊断敏感性高(91.4%)、特异性强(61.4%)，可用于DKD的早期诊断。

1.3胱抑素C(Cys C)：Cys C是一种由有核细胞代谢分泌的蛋白质。其分子量小，在循环代谢过程中的产生速率恒定。Cys C能通过肾小球滤过膜，并在近曲小管处完全重吸收不返回血液循环[12-13]。除肾脏代谢途径外，Cys C不能通过其他代谢途径进行分解清除，炎症、感染等因素也无法改变Cys C的表达水平[14]。因此，当DKD患者肾脏结构或功能出现损伤时，人体Cys C水平将发生改变。 相关研究结果显示，Cys C对早期肾脏功能的下降极为敏感[15]。Vijay等将126例T2DM患者分为有微量Alb尿组和无Alb尿组[16]，并与30例无肾病的健康患者进行对照试验，与无Alb尿的T2DM患者和没有肾病的健康患者相比，患有早期DKD的T2DM患者的尿Cys C水平升高，且Cys C水平与T2DM患者的微量Alb尿(尿Alb/Cr比)呈正相关。

2 肾小管损伤生物标志物

2.1α1-微球蛋白(α1-MG)：α1-MG是一种由肝脏和淋巴细胞合成分泌的糖蛋白。其分子量小，在体液中以游离态和结合态存在。游离态的α1-MG可自由通过肾小球滤过膜，几乎全部在近曲小管重吸收；而结合态的α1-MG不能通过肾小球滤过膜，因而无法随尿液排出。当肾小管功受损，近曲小管重吸收障碍，α1-MG排泄增加，尿α1-MG浓度增加。隋艳斐等的研究[17]结果显示，α1-MG在DKD早期可出现增高，可作为患者肾脏早期受损的重要指标。

2.2β2-微球蛋白(β2-MG)：β2-MG是一种由淋巴细胞合成分泌的小分子蛋白，其性质与α1-MG相似，也可以自由通过肾小球滤过膜，并在近曲小管几乎被完全重吸收。若肾小管上皮细胞受损，β2-MG在近曲小管的重吸收发生障碍，β2-MG排出增多，尿液中β2-MG浓度增高。有学者研究发现，β2-MG水平与DKD患者早期肾损伤有显著相关性[18]。李思敏等对1 030例T2DM患者尿β2-MG与尿Alb/Cr和肾功能相关性的研究结果[19]也显示，尿β2-MG在UACR和eGFR出现异常之前就可出现异常。

2.3肝型脂肪酸结合蛋白(L-FABP)：L-FABP是一种小分子脂质结合蛋白，具有2个脂肪酸结合位点。主要表达于近端小管，并参与脂肪酸代谢。当肾小管上皮细胞受损时，因L-FABP的分子量较小，故可发生迅速溢出，导致尿L-FABP浓度增高。同时，肾脏缺血、肾毒性物质、高血糖等都可以引起肾间质损伤，从而刺激L-FABP的基因表达，使肾小管细胞分泌到尿液中L-FABP的增加。目前，国内外相关研究结果均显示，尿L-FABP可作为急性肾损伤的早期敏感标志物[20-22]。

2.4中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白(NGAL)：NGAL是一种脂质运载蛋白，最早发现于中性粒细胞内，由体内多种组织细胞进行表达。肾脏缺血、肾毒性物质等会刺激其基因表达，使肾小管细胞大量分泌NGAL，并随尿液排出。DKD患者肾小管损伤，NGAL在近曲小管的重吸收发生障碍，导致尿NGAL浓度增加[23]。梁雅灵等对118例T2DM患者的研究[24]中发现，尿NGAL在DKD早期显著增高，可以作为DKD早期肾小管损伤的敏感生物标志物。

2.5视黄醇结合蛋白(RBP)：RBP是一种在肝脏内合成的小分子蛋白，是血浆中视黄醇的转运蛋白。RBP结构上含有一个视黄醇结合位点，在血浆中可与一个视黄醇分子结合形成蛋白复合物。当视黄醇-RBP蛋白复合物转运至靶细胞时，视黄醇与RBP发生解离。游离的RBP经过肾小球滤过后，被肾小管重吸收[25-26]。因此，当肾小球的滤过功能和肾小管的重吸收功能发生障碍时，将导致血液和尿液中的RBP浓度增高[27-28]。并且有学者研究发现，在DKD的早期，当患者处于正常蛋白尿时，尿RBP浓度便可升高[29]。

3 炎性标志物

3.1肿瘤坏死因子(TNF)受体(TNFR)：TNF-α是一种主要由单核巨噬细胞分泌的、与DKD进展相关的炎性细胞因子。TNFR-1和TNFR-2可与TNF-α结合，在被裂解酶裂解后可成为可溶性的TNFR[30]。相关研究[31-32]结果显示，TNFR-1和TNFR-2与DM肾功能障碍的进展相关。Niewczas等对410例T2DM患者进行了为期12年的追踪随访，其结果显示，TNFR-1和TNFR-2与ESRD风险显著相关，并可有力地预测ESRD[33]。Gohda等对628名肾功能正常且没有蛋白尿的1型糖尿病(T1DM)患者进行了12年的随访，其结果显示无蛋白尿的T1DM患者eGFR的下降与TNFR水平密切相关，但与TNF-α水平不相关[34]。

3.2单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)：MCP-1是趋化因子的一种，能够趋化和激活单核巨噬细胞等在炎症部位聚集，从而诱导炎症反应[35]。MCP-1可由多种细胞分泌，肾小球内皮细胞和系膜细胞、肾小管上皮细胞等也可分泌少量MCP-1。肾脏功能受损时将伴有肾脏细胞的异常增殖与凋亡，这将使MCP-1的基因表达上调，肾脏细胞将分泌更多的MCP-1。大量MCP-1聚集在细胞外基质中，从而趋化炎性细胞聚集浸润。同时，单核巨噬细胞在MCP-1的诱导刺激下大量分泌溶酶体，进一步加剧了细胞外基质的堆积与肾小球基底膜增厚，最终向肾间质纤维化和肾小球硬化发展[36-37]。大量研究证实，MCP-1水平随着DKD病情加重逐渐升高，早期检测MCP-1水平对DKD的早期诊断具有重要意义[38-39]。

3.3成纤维细胞生长因子23(FGF-23)：FGF-23是成纤维细胞生长因子家族中的一种，主要由成骨细胞和骨细胞合成分泌[40]。FGF-23经血液循环抵达肾脏，并通过肾组织上的 FGFRs及Klotho，调节钙磷代谢[41]。在肾脏损伤的早期，出现磷代谢异常，人体通过代偿机制分泌更多的FGF-23促进尿磷的排泄，以此维持血磷稳定[42]。并有研究结果显示，在DKD患者中，FGF-23的上升早于血磷的变化[43]。因此，FGF-23可作为DKD患者早期诊断的生物标志物之一。

4 总结与展望

DKD对于患者本人及其家庭无疑是一场灾难。尽管临床中关于DKD早期诊断的生物标志物研究较多，但仍未发现最理想的生物标志物，尿微量Alb值仍是目前DKD最可靠的预测指标。但我们坚信，随着蛋白组学、代谢组学、基因组学等多组学的迅速发展与生物信息技术的不断进步，将为开发新的理想的DKD生物标志物提供了无限可能。