注意！血浆中的35种生物标志物与特定肾脏病变相关，未来或避免患者接受肾活检

导读

肾活检是诊断慢性肾脏病（CKD）和其他肾脏疾病的“金标准”。肾活检结果可以明确CKD患者的肾脏病理情况，如间质纤维化、肾小管萎缩（IFTA）、肾小球硬化等。肾脏病理情况对预测CKD患者的预后和指导临床治疗非常重要。然而，肾活检作为一种有创诊断方式，可能对患者造成伤害，并且部分患者存在肾活检禁忌症（如凝血功能障碍等），无法接受肾活检。

目前，肾功能的血液标志物，如肌酐和胱抑素C，可以用于估算肾小球滤过率（eGFR）并明确CKD的进展风险，但不能提示患者的肾脏组织存在哪些病理学改变。以往的临床前研究发现，动物模型的肾脏如果发生了病理学改变，血液中的蛋白质会发生变化。那么，在人体中，是否也存在类似的情况呢？

2024年5月刊的JASN发布了一项来自美国的研究1，该研究发现，35种血浆中的蛋白质与肾脏病理病变（≥1种病变）相关，其中20种蛋白质与IFTA相关，8种与肾小球硬化相关，1种与动脉硬化相关。除了报道上述研究的具体情况，本文还摘选了来自第三方专家（非研究者）的相关评述2，讨论了该研究的临床意义。

研究设计

本研究是基于波士顿肾活检队列（BKBC）的蛋白质组学分析。BKBC是一项前瞻性队列研究，纳入了来自波士顿地区的成年肾病患者，所有患者都接受了肾活检。排除标准包括无法提供书面同意、严重贫血、妊娠和纳入其他竞争性研究。本研究仅纳入了BKBC中接受蛋白质组学检查的受试者。

该研究的主要目标是肾活检结果，包括IFTA、肾小球硬化和小动脉硬化，并对病变的严重程度进行了评分。

受试者在进行肾活检的当天进行了血液检查，其血浆样本接受了SOMA-Scan蛋白质组学平台（版本：4.1）的分析（这是本研究的亮点之一，详见第三方评述）。研究人员还对初步确定与肾活检结果相关的蛋白质进行了探索性评估，包括这些蛋白质与肾动脉和肾静脉蛋白质水平之间是否存在差异，以及与单细胞RNA测序的相关关系。

研究结果

总计434例患者入组，平均年龄54（标准差：16）岁、206例（48%）为女性。平均肌酐为2.2 （1.9）mg/dl，平均eGFR为51 （33） ml/min/1.73 ㎡。肾活检时，患者的中位尿蛋白肌酐比为1.0（0.2~3.0）g/g。经肾活检检查，68例（16%）为糖尿病肾病（DKD）、61例（14%）为IgA肾病、39例（9%）为膜性肾病（MN）、34例为继发性局灶节段性肾小球硬化（FSGS）、34例（8%）血管硬化和29例（7%）晚期慢性病变。

肾活检方面，IFTA、肾小球硬化和小动脉硬化评分（图1 A）和两两关系图（图1 B）如下所示。

图1 肾活检结果

备注：图1 A为IFTA、肾小球硬化和小动脉硬化评分的分布情况；图1 B为 IFTA与肾小球硬化、小动脉硬化和IFTA以及肾小球硬化和小动脉硬化评分之间的关系图。

1.蛋白质与肾脏病理变化之间的关系

研究人员通过火山图（图2）展现了哪些蛋白质与IFTA、肾小球硬化以及小动脉硬化相关，并基于此建立了血浆蛋白质与肾脏病理病变的关系图（图3）。

图2 蛋白质与肾脏病理改变关系的火山图

图3 血浆蛋白质与肾脏病理病变的关系图

值得注意的是，大部分蛋白质的水平与蛋白尿水平呈正相关关系，与eGFR呈负相关关系（图4）。

图4 蛋白质水平与蛋白尿和eGFR之间的关系

2.肾动静脉梯度

研究人员观察到大多数蛋白质的肾动静脉梯度没有显著改变，即血液通过肾脏前后的蛋白质水平没有明显变化。然而，他们发现Testican-2和NELL1的动脉/静脉（V/A）比值显著增加。具体而言，Testican-2的V/A值为1.42，P = 2.3*10-8，NELL1的V/A值为1.04，P = 0.041（图5）。值得注意的是，其他一些蛋白质，如胱抑素C，其V/A值＜1，为0.89。总之，血液经过肾脏后，Testican-2和NELL1蛋白质的水平上升，而部分蛋白质，如胱抑素C的水平下降，部分蛋白质无显著变化。这说明Testican-2和NELL1蛋白质是由肾脏细胞分泌的，而水平下降的蛋白质可能被肾脏排泄或吸收。

图5 35种蛋白质的肾脏动静脉梯度

备注：图5 A 35种蛋白质的肾脏动静脉梯度情况；图5 B Testican-2、NELL1和胱抑素C的肾脏动静脉梯度具体情况。

3.35种蛋白与单细胞RNA测序

使用来自KPMP研究的单细胞RNA表达数据，评估了35种蛋白的同源基因是否在特定肾脏细胞中存在富集（图6）。

图6 35种蛋白与肾脏细胞的基因富集情况

备注：部分蛋白相关的基因在肾脏细胞中存在富集，颜色越红说明富集程度越高，白色则说明没有富集。

第三方评述

来自美国哥伦比亚大学的Krzysztof Kiryluk教授和Andrew Beenken教授对上述研究进行了精彩点评，总计4个部分，分别为研究创新亮点、值得关注的重点蛋白、研究不足和展望未来。

研究创新亮点

多年来医学界一直希望对肾脏疾病进行无创诊断，从而推迟或避免肾活检。本研究通过蛋白质组学和肾活检结果的互相印证可以揭示哪些血浆中的蛋白质与肾脏病理病变相关，并提示35种蛋白质与至少1种特定的肾脏病变相关，这也是本研究的最大亮点。

关于为什么没有选择液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）作为蛋白质组学的研究方法，学者们可能会产生疑惑（特别是熟悉检验的学者）。虽然LC-MS/MS是一种成熟的检验手段，可以识别蛋白质和其结构域或片段，以及相关的修饰片段，但是血浆中蛋白质的浓度范围很广，跨越了10多个数量级。一些水平较高的蛋白质（如白蛋白和免疫球蛋白）可能会掩盖水平较低的蛋白质，导致其无法检测到。因此，对于蛋白质水平差异较大的样本，如血浆，LC-MS/MS的灵敏度会显著降低。此外，LC-MS/MS在测量血浆样本时需要复杂且繁琐的前处理步骤，不太适用于临床实践。

因此，一些新型的蛋白质检测方法，如SOMA-Scan和Olink，值得关注。SOMA-Scan利用单链DNA寡核苷酸（SOMAmers）识别7000种靶蛋白，并通过荧光标记快速定量每种蛋白的丰度。Olink则利用互补的单链DNA寡核苷酸抗体，靶向超过5400种蛋白，并能够快速标记不同蛋白质的丰度。这些方法的前处理相对简单，更适用于临床实践。然而，对于这两种方法的可靠性，还需要进行更多的研究来加以证实。

2. 值得关注的重点蛋白

根据研究结果，NELL1和Testican-2蛋白与肾脏病理病变IFTA和肾小球硬化呈负相关，这使得它们成为值得关注的重要蛋白质。此外，这两种蛋白在肾动静脉梯度中的水平也有显著变化，提示它们由肾细胞分泌到血液中。既往基因数据和临床研究数据也支持了这一发现。因此，循环中的NELL1和Testican-2水平可能成为代表肾小管和足细胞健康的新生物标志物。

3.研究不足

本研究存在4个不足：

①虽然35种蛋白与肾脏病理病变相关，但这些关系不一定完全反映其因果关系。我们不并清楚上述蛋白是保护/伤害肾脏的原因，还是因为肾脏病变后，导致上述蛋白水平出现波动。明确因果关系后，或可就此开发靶向治疗药物。

②eGFR并不是完美的肾功能评估指标，许多情况可能影响其结果，未来或可选用更精准的GFR进行评估。

③该研究尚未经过独立验证。

④队列样本量应进一步扩大。

上述不足，需要更多同道进行相关研究，对本研究的结果进行验证和进一步探索。

4.展望未来

事实上，目前已经有生物标志物运用于临床，并成功避免患者接受肾活检。2021年KDIGO指南明确建议，对于抗M 型磷脂酶 A2 受体（PLA2R）抗体检测阳性的患者，可以直接确诊为膜性肾病，无需肾活检。虽然，本研究并未达到这一水平的特异性，但可能是一个重要的开始。我们应该在更多的血浆/血液/尿液样本中寻找独特的肾脏疾病生物标志物。如果有生物标志物，在初始活检中证实了与组织病理学病变存在强相关性，则该生物标志物的纵向测量有可能为临床决策提供重要信息，从而避免患者接受重复肾活检。

简而言之，近期，随着研究的深入，我们可能会找到独特的生物标志物，它与肾活检结果相关，而该生物标志物水平的变化，可能反映了肾脏病变的情况，从而避免患者重复肾活检；远期，随着临床证据的增加，我们可能找到无需肾活检的生物标志物，直接确诊患者是否存在肾小球硬化、IFTA等。

参考文献

1.Kim T, Surapaneni AL, Schmidt IM, et al. Plasma Proteins Associated with Chronic Histopathologic Lesions on Kidney Biopsy. J Am Soc Nephrol. 2024 Apr 24.

2.Beenken A, Kiryluk K. Blood Proteomics for Biomarkers of Kidney Pathology. J Am Soc Nephrol. 2024 May 31.