糖尿病肾脏病发病机制的探讨

     DKD早期诊断对于改善预后和延缓DKD进展的管理至关重要［7］。近年来应用蛋白质组学和代谢组学方法提高了对DKD病理生理学和发病机制的认识。新生物标志物不但具有很高的诊断和鉴别诊断价值，而且还具有很好的敏感性和特异性，能够检测肾脏结构和功能的微小变化。新生物标志物作为一种补充能更早的认识疾病的风险因素，早期预防和干预能使伴有DKD风险因素的人群获益［8］。

3.1  肾小球损伤的生物标志物

     蛋白尿和eGFR是常规临床实践中常用的肾功能下降的遗留标志物，尽管它们在预测糖尿病患者DKD进展方面缺乏特异性和敏感性。在DKD早期肾小管损伤先于肾小球，作为诊断和DKD进展分层生物标志物，eGFR估计也有一些缺点，因为使用血清肌酐计算会受患者肌肉质量和肉类饮食的干扰。

     血清组织蛋白酶-S（Cat-S）是一种蛋白水解酶，在酸性和中性环境中都保持活性，T2DM患者血清Cat-S水平与DKD严重程度密切相关，Cat-S诊断DKD的敏感性为85%，特异性为80%，研究表明胱抑素C（CysC）水平与eGFR降低和DKD进展相关，血清CysC诊断肾功能下降的敏感性为88%，特异性为93%［9］。血清CysC与Cat-S联合诊断肾功能下降较单纯血清Cat-S诊断有更高的价值，AUC提高至0.945，敏感性提高至90%，特异性提高至85%［9］。甘油三酯（TG）/CysC比值预测的DKD曲线下面积为0.816，相应的敏感性为84%，特异性为67.6%，临界值为2.43。当2型糖尿病合并蛋白尿患者TG/CysC比值低于2.43时，提示诊断DKD的可能性更大。当TG/CysC比值大于2.43时，应警惕合并非糖尿病肾脏病（NDKD）的可能［10］。

3.2  肾小管损伤的生物标志物

     肾小管间质损害的程度与糖尿病患者肾功能下降的程度密切相关，因此，肾小管损伤的指标对衡量DKD患者长期肾损害程度具有关键作用。

     中性粒细胞明胶酶相关脂质转运蛋白(NGAL)研究还发现糖尿病患者肾小管损伤可能发生在肾小球损伤之前，NGAL升高比蛋白尿能更早预测肾脏病的发生，已证实为急性肾损伤(AKI)生物标志物。He等［11］观察到从正常微量蛋白尿-大量蛋白尿的T2DM患者血清NGAL和尿NGAL显著升高。正常蛋白尿的糖尿病患者血清NGAL敏感性90%和特异性97%而尿NGAL敏感性94%、特异性90%均显著相关，尿NGAL与肌酐可用于区分DKD与NDKD，特异性高达(90.5%)［12］。NGAL与蛋白尿和其他肾小管标志物［包括视黄醇结合蛋白(RBP4)、CysC和肾损伤分子-1(KIM-1)］呈正相关，而与eGFR呈负相关，表明NGAL参与了DKD的进展［13］。

3.3  氧化应激的生物标志物

     氧化应激在介导DKD进展和并发症中起关键作用。活性氧产生相关的标记物可用于DKD分期。

    尿酸是由嘌呤代谢产生的，Zhu等发现血尿酸浓度为420 μmol/L的患者发生DKD进展可能性是尿酸浓度为300 μmol/L患者的9倍，血尿酸水平与从微量蛋白尿到大量蛋白尿进展呈正相关。Swaminathan等［14］发现高尿酸血症是疾病进展的独立危险因素，也是eGFR下降的强有力预测因素，证据表明血尿酸可能是T1DM和T2DM患者后期大量蛋白尿发展的独立预测因子。

3.4  炎症生物标志物

     最近研究人员报道了局部和全身炎症途径在慢性炎症和随后的细胞外基质增生的DKD进展中的潜在作用。

     肿瘤坏死因子（TNF）-α受体（TNF-αR）是肾小球和肾小管细胞中富含半胱氨酸基序的1型跨膜蛋白。它们有两种类型，TNF-αR1(55 kDa)和TNF-αR2(75 kDa)。血清TNF-αR1水平可能比血清Cu/Zn比值更早预示DKD的开始。血清Cu/Zn比值升高可加速血清TNF-αR1水平升高下DKD的进展。TNF-αR1水平的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值分别为60.0%、84.0%、65.7%、80.4%，Cu/Zn比值的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值分别为为60.5%、57.1%、41.8%、73.9%［15］，多项研究报道TNF-αR与肾功能下降和ESKD独立相关。

     近年来报告称通过炎症、肥大、自噬、内质网应激、氧化应激、胰岛素抵抗和足细胞损伤等途径参与了DKD的进展。3.5  治疗反应的生物标志物

     在DKD患者治疗和风险管理中，寻找能够预测个体对治疗反应的生物标志物以及评估风险至关重要。个别患者对药物或治疗干预的临床反应可能存在很大差异［3］。根据患者对治疗的反应，使用生物标志物对患者进行分层是一个更细的方法。在患者接受干预之前测量这些生物标志物，并根据生物标志物水平确定是否需要治疗，是一种在DKD管理中取得的进展。然后利用生物标志物短期变化来预测药物的长期疗效［16］。

     不同研究中常用临床反应指标包括蛋白尿、血压、血糖或胆固醇水平的降低。在评估新药钠-葡萄糖共转运蛋白2抑制剂(SGLT2i)已证明是创新药物并在DKD患者中具有良好的临床效果［17］。

     在CANTATASU研究中，使用卡格列净可降低KIM-1，中度降低TNF-αR1和TNF-αR2［18］。另一种SGLT2i达格列净的研究对尿液代谢组学的影响，并发现它可以增加尿中支链氨基酸、乳酸和酮体的浓度，这有助于肾保护。使用达格列净可显著减少DKD患者的蛋白尿［19］。

     PREDIAN研究发现，在肾素-血管紧张素系统(RAS)阻断剂加己酮可可碱治疗慢性肾病3～4期患者尿中TNF-α排泄减少与eGFR呈负相关。表明TNF-α可能作为监测CKD患者对己酮可可碱治疗反应的生物标志物。DKD期间病理生理机制的研究，特别是炎症已经确定了治疗靶点和预后标志物，给患者增加了治疗选择的机会［4］。

3.6  监测和预后生物标志物

     我们可以先讨论肾小管损伤的生物标志物，如KIM-1、NGAL、α-1微球蛋白、N-乙酰-β-D氨基葡萄糖苷酶（NAG）、CysC和肝型脂肪酸结合蛋白（L-FABP）。KIM-1是研究最多的标志物之一，研究结果表明，KIM-1是早期和晚期DKD患者肾小球滤过率下降的强有力的预测因子。L-FABP是肾小管损伤和DKD进展的标志物。尿中L-FABP水平升高已证明与DKD的进展相关。研究发现，无论患者的临床分期如何，L-FABP水平升高是DKD进展的一个独立因素。

     已经确定炎性标志物如TNF-α和白细胞介素（IL）-1β可以预测DKD进展。TNF-α结合TNF-αR1和TNF-αR2。后者可以在循环中以可溶性形式被识别。另一方面，TNF-α对肾小球和系膜细胞具有细胞毒性作用，因此是肾损伤进展的决定因素［4］。此外，一系列组织病理学研究表明，TNF-αR1和TNF-αR2水平升高与T2DM患者ESKD的发展密切相关，并与DKD早期临床病程的表现有关。

     血浆炎症和纤维化标志物［如TNF-αR1、TNF-αR2和甲壳质酶蛋白40(YKL-40)］以及肾小管损伤标志物与成人糖尿病患者eGFR＜60 ml·min-1·（1.73 m2）-1需要肾脏替代治疗ESKD风险增加相关。每升高2倍的生物标志物浓度肾衰竭替代治疗的风险增加，KIM-1风险比为1.52(95% CI, 1.25～1.84)，TNF-αR1风险比为1.54(95% CI, 1.08～2.21)，TNF-αR2风险比为1.91(95% CI, 1.16～3.14)，YKL-40风险比为1.39(95% CI, 1.05～1.84)［20］。这些生物标志物在鉴别疾病进展和高风险需要肾脏替代治疗的人群显示着非常重要的作用。

     随着对DKD临床过程中涉及的病理生理机制的了解不断增加，提高了认识代谢控制和血流动力学改变之外的其他病理途径。除了与炎症相关的生物标志物外，还将对来自氧化应激的生物标志物进行讨论。其中一个生物标志物是8-羟基脱氧鸟苷（8-OHdG），这是一种氧化DNA损伤的产物，可以在血浆中发现，并在DNA修复后通过核酸酶活性从尿液中排出。这表明8-OHdG可能是糖尿病患者氧化DNA损伤的生物标志物，与健康人群相比，糖尿病患者的8-OHdG水平更高。

     值得注意的是虽然一些研究显示8-OHdG作为DKD预后生物标志物，但其他的研究报告了其使用的局限性［6,21］。例如，一项研究发现在尿中监测8-OHdG的指标使判断DKD预后成为可能。因此，需要进一步的研究来更好地了解氧化应激生物标志物，包括8-OHdG在预测DKD不良结局和进展中的作用。

     认识肾小管损伤、炎症、纤维化和氧化应激相关的生物标志物，有望早期识别DKD高危人群，并制定有效的干预和预防策略。需要进一步研究来确定这些生物标志物的临床相关性，并监测新生物标志物在糖尿病治疗中的作用。

     DKD诊断的生物标志物：肌酐、尿白蛋白、CysC、NGAL、KIM-1。治疗反应的生物标志物：尿白蛋白、糖化血红蛋白、肾尿蛋白组学、中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)。预后及随访生物标志物：肌酐、尿白蛋白、KIM-1、L-FABP、TNF-α、 TNF-αR1/TNF-αR2、8-OHdG、NGAL、CysC。