评估肾移植术后移植肾质量的指标

Indicators for Assessing the Quality of the Transplanted Kidney after Renal Transplantation

摘要: 肾移植是终末期肾衰竭的首选治疗方法，在器官移植过程中，器官在获取、保存和再灌注后都会受到缺氧缺血性损伤(ischemia-reperfusion injury, IRI)。IRI是器官血流短暂减少或停止，血流再灌注引发炎症产生的结果。肾脏对IRI敏感，IRI与一系列肾移植术后并发症有关，包括移植肾功能延迟恢复(delayed graft function, DGF)、移植物排斥、慢性移植物功能障碍以及严重的急性肾损伤(acute kindey injury, AKI)，可增加住院患者死亡率。IRI引起肾脏损伤的主要原因之一是它可引起肾脏微循环发生障碍，在移植肾恢复灌注时可导致循环灌注不足，而器官灌注的质量和充分性是至关重要的，并且与围手术期管理、治疗策略和移植物结果相关。本综述主要是总结临床中可以用于评价肾移植术后移植肾功能的各项指标。

Abstract: Kidney transplantation is the treatment of choice for end-stage renal failure, and during organ transplantation, organs are subjected to hypoxic-ischemic injury (IRI) after acquisition, preserva-tion and reperfusion (ischemia-reperfusion injury, IRI). IRI is the result of transient reduction or cessation of blood flow to an organ, with reperfusion triggering the production of inflammation. The kidneys are sensitive to IRI, and IRI is associated with a range of post-transplant complications, in-cluding delayed graft function (DGF), graft rejection, chronic graft dysfunction, and severe acute kindey injury AKI, which increases inpatient mortality. IRI is the main cause of kidney injury. One of the main causes of renal injury is the impairment of renal microcirculation, which can lead to in-adequate circulatory perfusion when perfusion is restored to the transplanted kidney, whereas the quality and adequacy of organ perfusion is critical and correlates with perioperative management, therapeutic strategies and graft outcome. The present review focuses on a summary of clinical indi-cators that can be used to evaluate renal function of kidney transplant recipients after renal trans-plantation.

1. 引言

IRI是死亡供体和亲体供体移植后不可避免的事件，可严重影响移植肾的功能。缺血再灌注引起移植肾损伤的病理生理学很复杂，主要与冷热缺血持续时间引起肾脏缺氧程度，以及血液再灌注对肾小管上皮细胞和内皮细胞的有害影响相关。2013年Barba Jet等人通过对378例肾移植患者的研究表明冷缺血每发生一小时，移植功能延迟(DGF)的风险增加10%，并且还导致急性排斥反应的发生率较高[1]。肾缺血/再灌注损伤(IRI)是AKI发生的常见原因，肾细胞的氧供及营养应用障碍及清除代谢物障碍即局部组织氧供需不匹配和代谢废物积累。作为这种不平衡的结果，肾小管上皮细胞受到损伤，并且如果严重的话，则通过细胞凋亡而死亡[2]。不可否认的是，术中IRI的程度与肾移植术后移植肾功能的好坏密切相关，研究发现有很多方法可以避免或者减轻I/R造成的肾移植损伤，准确有效评价肾功能可以及早地对肾脏进行分级然后采取有效措施及时进行干预；另一方面，有限的肾脏结局终点对于实验的准确性也是非常必要的。移植肾功能的预后在一定程度上可反映出肾脏IRI的程度，换句话来说术中IRI损伤程度可以预测移植肾短期预后，与移植肾存活率密切相关。因此，准确地对移植肾功能做出评估对于评价IRI程度至关重要。在本文中，我们回顾和评估了当前传统诊断方法和一系列新的潜在工具在移植肾质量评估方面的局限性和优势。

2. 肾小球滤过率(GFR)

1) 肾小球滤过率(GFR)的评估是医疗实践、研究和公共卫生中肾功能评估的核心[3]。GFR是肾小球过滤血浆以产生超滤液的速率，并且可以从过滤标志物的清除率或血清水平进行评估，通常被认为是评价肾功能的金标准。过滤标志物又可根据来源分为内源性过滤标志物和外源性过滤标志物。在常规临床实践中难以使用外源性滤过标志物进行清除率测量，因此GFR更常通过基于内源性滤过标志物(最常见为肌酐)血清浓度的公式进行估计，即我们熟知的eGFR (Estimated GFR)。eGFR相当准确，但对患者的最佳治疗可能需要一个更准确的GFR评估的确认性测试。目前可用的确认性试验包括基于胱抑素C的方程、外源性滤过标志物的尿液或血浆清除率或肌酐的尿液清除率。外源性滤过标志物的尿液或血浆清除率得来的肾小球滤过率称之为mGFR [4]。

2) eGFR (Estimated GFR)即为估计肾小球滤过率，取决于内源性生物标志物水平。在人体肾小球处形成的滤液体积的测量必然是间接的，并且涉及一些合适物质的清除率的估计，即，每单位血浆浓度的物质去除率。显然，如果发现任何既不被肾小管吸收也不被肾小管分泌的物质，清除率将等于肾小球滤过率[5]。常见的内源性生物标志物有血清肌酐、胱抑素C等，其中又以血清肌酐最为常见。因为测量GFR的方法昂贵且费力，故现在临床实践指南中大多推荐基于肌酐的eGFR (eGFRcr)作为肾脏疾病评估的指标，在2017年KDIGO关于开展肾脏病学临床试验的挑战一项会议上指出对于多种因素(高血压、糖尿病等)评估最好使用eGFR作为肾脏特异性结局指标[5]。使用eGFR作为评价指标时也考虑其局限性，了解这些局限性以及如何进行适当的确证性试验是GFR最佳评估的核心[5]。比如在肾移植人群中，使用MDRD和CKD-EPI等公式计算eGFR会受到移植后身体组成差异(由皮质类固醇或水肿的蛋白质分解作用引起)和甲氧苄啶抑制肾小管肌酐分泌的影响。所以在需要更高准确度时推荐基于胱抑素C的eGFR (eGFRcys)或测量GFR (mGFR)。胱抑素C是一种替代内源性滤过标志物，在门诊患者中，其受非GFR决定因素的影响似乎小于肌酐。无论具体的胱抑素C或肌酸酐/胱抑素C方程如何，研究表明eGFRcys并不比eGFRcr更准确，但eGFRcr-cys比单独的任一者更准确。除了用于估计的生物标志物以下，eGFR的适用人群也与eGFR的计算公式密切相关。在过去的65年中，已经建立了70多个基于肌酐和/或胱抑素C水平的公式来计算eGFR，如MDRD公式(Modification of Diet in Renal Disease：肾脏疾病的饮食调整：肌酐、血尿素氮、血清白蛋白、性别、种群) [5]-[7]和C&G公式(Cockroft和Gault年龄、体重、血清肌酐、性别) [8]与CKD-EPI Cr公式(Scr-CysC)公式：性别、年龄、肌酐、胱抑素C值等信息[9] [10]。一些研究表明CKD-EPI Cr适用于肾移植受者和晚期慢性肾脏病(CKD)患者，CKD-EPI CysC适用于普通肾移植供者的肾功能评估。最重要的是，CKD-EPI Cr + CysC适用于所有人群。梅奥诊所曾经对MDRD公式、CKD-EPI公式与mGFR之间的关系进行了研究。结果发现，对于CKD和肾移植受者而言，在40~60岁时，MDRD公式更贴近mGFR，80~90岁时，CKD-EPI公式更贴近mGFR；对肾移植供者和切除单个肾脏的患者而言，CKD-EPI更贴近mGFR。另外有研究的统计学分析主要疗效变量是随机化后第12个月的eGFR，基于Nankivell [11]公式在大型糖尿病GFR估计的队列中，观察到MDRD公式的偏倚最小，准确度最高。总之，没有任何一个eGFR计算公式适用于所有人群，但在许多试验中，eGFR随时间的变化仍然是评估肾脏疾病进展的更实用和可接受的方法，所以医师在解读eGFR时需注意这一点，对于担心eGFRcr可能不太准确的临床情况，建议进行二线或确证性检测，即上文提到的eGFRcys或eGFRcr-cys。必要时通过肾动态显像来计算GFR来评价肾功能。此外，有研究表明应考虑将eGFR下降百分比用作肾移植试验中的替代结局。因为与CKD的情况一样，2年内eGFR下降30%与肾移植受者的死亡和移植物丢失密切相关，支持将其作为肾移植试验的新替代终点。例如Coresh et al.探索了使用eGFR百分比降低作为硬结局的替代[11]。与传统终点相比，研究者报告称，在1、2或3年的典型试验持续时间内，eGFR下降30%的频率明显更高，但也强烈预测了长期随访时的ESRD和死亡。在2015年的一项估计肾小球滤过率下降与终末期肾病和死亡率的后续风险的实验中得出了eGFR下降小于血清肌酐两倍的情况更常见，并且与ESRD风险和死亡率密切相关，支持考虑eGFR下降较小，例如2年内下降30%，作为CKD进展的替代终点这一结论[11]。此外术后12个月移植后GFR低于60 mL/min/1.73m³与更差的临床结果(如急性排斥反应和死亡)高度相关。

3) mGFR (测量肾小球滤过率)：取决于外源性生物标志水平。通常使用外源性标志物如菊粉、同位素标志物(125 I-碘酞酸盐、51 Cr-EDTA或99 TcDTPA)或非同位素“冷”标志物(碘海醇或碘酞酸盐)的尿或血浆清除率的金标准方法来测量。理想的滤过标记物应通过肾脏排泄，不与蛋白质结合，并且不在肾小管中分泌或重吸收。菊粉的尿清除率由Homer Smith在1935年描述，并且它仍然是GFR测量的金标准。菊粉被认为是唯一真正理想的过滤标志物，但由于基于菊粉的协议的复杂性，它没有被广泛使用。在美国，使用的2种最常见的替代方法是碘酞酸盐的尿液清除率和碘海醇的血浆清除率，因为这两种标志物均符合外源性滤过标志物的标准，具有可靠的测定方法，与菊粉清除率高度相关，并且是可用的。为了准确评估个体在给定时间点的肾功能，mGFR无疑是最好的可用方法，测量血浆清除率的优点在于其不需要尿液收集，这在膀胱排空可能受损的人群中是关键的，例如患有尿路异常的老年人或儿童。mGFR最大的限制是在临床研究中难以进行。在临床试验环境中比较队列时，可能不需要个体的精确值：在研究组比较中，平均eGFR值与平均mGFR值表现一样好。EMA/CHMP建议在预先指定的患者子集中进行mGFR检查以确认eGFR，基于肌酐的eGFR估计值目前优于胱抑素C的估计值，因为前者具有更好的特征[12]。无论eGFR使用何种方法，均应考虑混杂因素对数据解释的影响。mGFR评估的一个主要缺点是不可能计算随时间变化的斜率。mGFR具有潜在的局限性，例如评估大型试验的复杂性因为mGFR检查花费时间长，费用多，可及性较低。但因为血清肌酐水平在很大程度上取决于肌肉质量，胱抑素C浓度受肥胖、甲状腺功能和心血管危险因素等因素的影响。故John Lieske称对于配型完美，但eGFR异常的肾移植受者最好通过mGFR评价肾功能。

4) 肾小球滤过率无疑是健康和疾病状态下反应肾功能的最佳指标，同时肾小球滤过率下降可能与其他病理及生理结果相关，但同时也存在着一些缺陷比如eGFR对肾功的评价不够准确，mGFR又难以测量，并且GFR对于早期肾脏疾病的检测和监测进展可能相对不敏感。所以在临床工作中，可以通过尿量、蛋白尿、生物标志物等其它检测方法对肾功能进行综合评价。

3. 蛋白尿

蛋白尿通常为在指定的时间段(例如，24小时)的点样本中或在尿分析期间收集的尿液中测量出的白蛋白或总蛋白浓度；在后一种情况下，可以计算白蛋白或蛋白质的排泄率。因此，EMA/CHMP指南指出，应使用定时或不定时(点)尿液采集定量评估蛋白尿。当在点样中测量白蛋白或蛋白质浓度时，重要的是通过同时测量肌酸酐浓度来校正尿液浓度。因此，测量值表示为尿白蛋白：肌酸比率(UACR)或尿蛋白质：肌酸比率(UPCR)。在临床工作中，定时采集尿液较为困难，所以点样测量容易实现。因此，在肾移植受者中也推荐点采样。另外尿白蛋白：肌酐UACR优于尿蛋白：肌酐比值(UPCR)，因为UACR特异性检测白蛋白，白蛋白与临床结局有更强的相关性，并且根据KDIGO 2012 CKD指南需要适当分期CKD。UPCR可以测量非白蛋白，可能是表征肾脏损伤的最佳指标，但在较低的检测范围内对白蛋白可能不太敏感，特别对于检测临床上重要的白蛋白尿，如在30~300 mg/g范围内的白蛋白尿，灵敏度较低。如果可行，应在ACR/PCR结果阳性后进行定时尿样检查，以确认结果[3]。或者，定时尿样可以用重复ACR/PCR代替。EMA/CHMP指南还指出，在临床研究期间，有必要进行定时尿液样本检测以评估疗效。定时尿样是研究期间用于评估治疗疗效的首选方法[13]。

4. 血肌酐(SCr)

肌酐是肌肉代谢的产物，经过肾小球滤过但不经过肾小管重吸收，因此在临床上广泛应用于评估肾功能。但SCr浓度的增加通常发生在GFR大幅下降之后，肾小管上皮细胞是大多数AKI的主要损伤部位，SCr并不能直接捕获肾小管间质损伤，并且在诊断结构性肾损伤方面缺乏准确性。此外，肾储备、肾小管损伤程度、血管内容量状态、患者肌肉质量和营养、血流动力学改变和液体转移均会影响SCr水平。因为肌酸酐随时间在体内积累，所以肾损伤后GFR的急性改变不会导致SCr的快速变化。损伤后，通常需要24~36小时才能达到稳态。在GFR降低和相关液体超负荷的患者中，SCr的升高减慢。同样，当GFR改善时，SCr不会立即下降。因此，血肌酐在评价肾功能方面缺乏特异性、灵敏性和准确性。在一些研究中，使用肌酐作为诊断AKI的标准，如Moataz Maher Emara.et [14]在研究中使用早期AKI的发生率作为主要结局，定义为术后48小时血清肌酐升高0.3 mg/dl。

5. 尿量(UO)

尿量也是KDIGO标准中评价肾功能的一个标准，早期尿量可预测肾移植后移植物的存活率[15]，其与肾小球的功能密切相关，但尿量也受饮水量、血压等影响。尿液检测适用于临床应用，因为必要的样本很容易获得。它们涉及测量尿液中的特定物质，例如肾损伤分子−1或测量尿量。在肾移植的早期阶段，尿液产生被认为是吻合术后成功再灌注的标志。围手术期利尿剂增加尿量的使用因中心类型和剂量而异。一些报告表明，肾移植后的尿量可以预测长期预后[16]。Aigner等报道，术后初始尿量是延迟移植物功能(DGF)的准确预测指标[17]。此外，尿量(UO)可能是肾小球滤过率(GFR)的时间敏感性标志物，因为在血清肌酐浓度升高之前，尿量往往会降低。另外，有研究表明尿液微量元素是早期检测急性肾损伤的生物标志物，比如尿Cd、Cu和Zn是早期检测急性肾损伤的新型生物标志物。然而，在没有导管的情况下，UO难以量化，并且可能受到低血容量状况和利尿剂的显著影响。尽管有标准尿量，但仍可能发生AKI。特别是对于非少尿型AKI，尿量往往无法准确地预测肾脏损伤的程度。此外，有研究将移植后24小时(UO)的尿量和1周后的血清肌酐(Cr7)作为解释变量建立了移植物存活率的Kaplan-Meier (K-M)估计值。K-M生存估计表明UO和Cr7的阈值效应，这可以剖析移植物失败的风险。涉及第2个五分位数的阈值对应于UO > 630 ml和Cr7 < 2.5 mg/dl，并且分别与0.52 (95%CI: 0.33~0.84)和0.34 (95%CI: 0.18~0.65)的比例风险比相关。根据0.21的风险比(95%CI: 0.09~0.46)，结合这两个参数预测5年移植物存活概率 > 90%。尿量是急性肾损伤和相关死亡率的早期强预测指标[18]。而使用UO标准更常与AKI发生率增加(36%)相关，而不是应用SC标准(21%)，这在进行的亚组分析中是一致的。此外，使用UO标准与AKI的早期诊断(2.4~46.0 h)相关。两种诊断方式都准确预测了AKI相关死亡的风险。尿量(UO)可以比SCr更早检测到AKI，这被认为是AKI的晚期生物标志物，例如一项研究表明，UO可以比SCr早11小时检测到AKI [19]。总体而言，肾移植术后UO减少与DCGL、DGF风险增加和住院时间延长有关[20]。另外，UO和sCr的急性变化以及肾小管CCAB (细胞周期停滞生物标志物，例如2型金属蛋白酶组织抑制剂(TIMP-2)和胰岛素样生长因子结合蛋白7型(IGFBP-7))的评估可能有助于改善AKI的早期检测。特别是，它们的组合可能被证明特别有用，并有助于设计旨在预防AKI的干预措施[21]。

6. 结论

肾移植是肾衰竭患者的有效治疗方法，缺血再灌注损伤是肾移植患者不可避免的过程。IRI是引起移植肾延长功能恢复(DGF)的重要原因，移植肾术后功能的评估对于反映IRI的严重程度至关重要。临床上常用的评估方法有肾小球滤过率(MDRD-GFR, CKD-GFR)，尿量(UO)，肌酐等，它们可以定量地评估肾功能的变化；但随着科技的进步，超声造影、放射性核素显像、生物标记物等也可用来评估移植肾的功能。随着研究的加深，未来也会出现更有效准确的指标用来评估移植肾的功能指标来帮助临床医生更好地评估。

NOTES

^*通讯作者。