早期急性肾损伤标志物肾损伤分子1研究进展肾损伤分子1（Kim-1）是一种Ⅰ型跨膜糖蛋白，在正常肾脏中不能检测出，但在肾脏缺血或者毒性损伤后在近端小管细胞的细胞膜顶端表达增强，能够促进损伤的上皮细胞修复。

目前越来越多的研究表明Kim-1可能是代表急性肾损伤早期、无创的近端小管生物标志物。

标签：急性肾损伤；肾损伤分子1；生物学标志急性肾损伤（acute kidney injury，AKI）是一个常见而又严重的临床问题，最新的调查显示，每年近200万人死于AKI，就算有幸存活其发生慢性肾脏疾病的风险将增大[1]。

AKI的病死率一直居高不下，部分原因可能是到目前为止仍缺乏一个可靠的早期损伤生物标志物，以至于不能进行早期诊断和治疗。

肾损伤分子1（kidney injury molecule-1，Kim-1）是早期发现AKI的一种近端小管损伤生物标志物。

越来越多的证据表明Kim-1分子在早期检测AKI比其他分子更有优势，尤其是在24 h内血清肌酐增加之前。

本文将对Kim-1的研究进展作一综述。

1 AKI及其生物标志物AKI是指肾功能突然或者持续下降，导致含氮废物与非含氮物质在体内潴留以及水电解质平衡调节失调。

尽管AKI在病因和发病机制方面的研究进展迅速，但其临床的早期检测和诊断仍存在争议。

目前AKI的诊断主要根据RIFLE标准[2]，即主要依靠肾小球滤过率下降，血肌酐升高以及有无少尿，分为5个等级：风险期（risk）、损伤期（iniury）、衰竭期（failure）、丧失期（loss）、终末期（end-stage）。

但是由于血肌酐升高缺乏敏感性和特异性，常常在肾损害48～72 h后才升高，因此其不能全面早期准确地反映肾损伤。

而且，血肌酐升高与否及其升高的幅度还受其他一些因素，如患者的年龄、营养状况以及是否合并慢性肾衰竭等多种因素的影响，所以寻找更为准确、有效的临床早期诊断指标，及时早期治疗，已成为改善患者预后的关键之一[3]。

由于急性腎小管坏死代表了AKI主要的病理变化，所以AKI可以通过检测不同的指标来确定。

第一，可以检测尿中近端小管损伤后分泌增加的蛋白，如结构蛋白（肾小管上皮细胞抗原、肌动蛋白）和近端小管中的酶（N-乙酰氨基糖苷酶、碱性磷酸酶、γ-谷氨酰转移酶）[4]。

其次，由于近端肾小管上皮的重吸收功能障碍，使其对自由滤过的小分子（比如β2微球蛋白、溶菌酶和胱抑素C）重吸收减少导致尿中上述分子增加。

第三，作为对损伤的反应，AKI时一些小管基因和蛋白表达可立即上调而在尿中可检测出来，这作为早期诊断AKI的指标受到了至今最大的关注，其中最主要的代表包括Kim-1、中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白（neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL）以及肝型脂肪酸结合蛋白（liver-type fatty acid-binding protein，L-FABP）[5-7]。

很多研究表明尿NGAL、L-FABP、白介素-8、胱抑素C、Kim-1等其他分子都是诊断AKI的潜在标志[8-9]，但至今尚没有一个能代替血肌酐。

2 Kim-12.1 Kim-1的分子结构、表达及生物学功能Kim-1分子是在人或大鼠肾脏缺血-再灌注损伤后修复研究中发现的一种Ⅰ型跨膜糖蛋白，在非洲绿猴中称为甲型肝炎病毒受体1（HA VCR-1）。

Kim-1随后在T细胞中又被称作T细胞免疫球蛋白黏蛋白域蛋白-1（TIM-1）。

Kim-1是由T细胞免疫球蛋白黏蛋白（TIM）基因家族成员之一的Tim-1基因编码。

大鼠的TIM基因家族包括位于11号染色体上的8个成员组成（TIM-1～TIM-8），而其中只有4个编码功能蛋白（TIM-1～TIM-4）。

人类TIM基因家族只包括3个成员（TIM-1/Kim-1、TIM-3和TIM-4）位于5号染色体上，此染色体区域多次研究均显示与过敏、哮喘及自身免疫有关。

通过表达、结构及功能研究表明大鼠的TIM-1、TIM-3和TIM-4基因分别是人类TIM-1/Kim-1、TIM-3和TIM-4的同源基因。

Kim-1胞外域中包含6个半胱氨酸免疫球蛋白样的结构域和黏蛋白域。

Kim-1胞内域相对较短同时含有一个潜在的磷酸化位点，表明Kim-1可通过磷酸化酪氨酸残基进行信号转导而成为一个信号分子，它的胞外域能被金属基质蛋白酶裂解[10]。

Kim-1有两种剪接异构体，一种为在肝脏中的主要表现形式Kim-1a，包含334个氨基酸，因其首先发现是在非洲绿猴中作为细胞表面受体与甲型肝炎病毒结合而也被称为甲型肝炎病毒受体1（HA VCR-1），另一种为肾脏中的主要表现形式Kim-1b，包含359个氨基酸。

两种异构体都有相同的细胞外域，但它们的细胞内域却不一样[11]，肝脏的肾损伤分子1a细胞内域缺少酪氨酸激酶磷酸化区。

Kim-1在正常肾脏中不能检测到，但在肾脏缺血或者毒性损伤后Kim-1 mRNA迅速强烈表达，其表达比其他基因更明显，从而在去分化的近端小管细胞的细胞膜的顶端产生高水平的Kim-1蛋白。

原位杂交和免疫组织化学染色显示Kim-1可在增殖和再生的近端小管中表达。

在患有急性肾小管坏死（ATN）的患者的肾脏活体组织切片中的近曲小管上皮细胞中也发现Kim-1有强阳性表达。

在细胞表面（成熟的）的Kim-1是以104 kDa的多肽形式存在，肾损伤后Kim-1的胞外域在金属基质蛋白酶的作用下形成90 kDa可溶性蛋白（可溶性Kim-1）从肾近端小管上皮脱落到尿液中[12-13]。

在体内和体外实验研究都证实，当大鼠肾近端小管上皮损伤后，Kim-1的胞外域可从细胞上脱落下来[11]。

这种可溶性的Kim-1可以在急性肾小管坏死的患者尿中检测到，从而可能成为近端肾小管损伤的一个有用的生物标志物[13]。

在动物和人类体内，绝大部分Kim-1表达在近端小管上皮细胞的细胞膜顶端。

Kim-1的表达和不同小管节段对不同种类的特定的肾损伤易感性有关。

在啮齿动物模型的肾脏缺血和再灌注损伤实验中，Kim-1主要分布在皮质延髓区域近端小管S3节段，而在蛋白尿诱导的肾损伤、叶酸诱导的AKI和多囊肾实验中Kim-1表达在中央皮质和表浅小管上。

损伤的近端小管上皮细胞诱导Kim-1显著表达及释放，但是调节Kim-1释放的准确机制还远不清楚。

目前普遍认为Kim-1释放过程涉及的胞外域脱落是由金属蛋白酶介导。

12-豆蔻酸-13-乙酸佛波醇（PMA）增强了Kim-1从人类肾细胞腺癌细胞系（769-P）中释放，这是胞外域脱落过程的标志性特征。

同样，Kim-1从769-P 细胞中的释放被巴马司他（BB-94）和伊洛马司他（GM6001）这两种广谱的金属蛋白酶抑制剂抑制，进一步证明了可溶性Kim-1的释放过程是由金属蛋白酶介导的。

尽管缺少Kim-1脱落相关信号通路的资料，一项体外实验研究显示Kim-1从769-P细胞中释放是通过激活胞外信号调节激酶（ERK）和p38丝裂原活化蛋白激酶类（MAPKs）介导[14]。

突变研究表明膜旁的二级结构而不是氨基酸的序列对Kim-1的切割至关重要，尤其是维护Kim-1近膜区的螺旋结构，可能是为了让Kim-1能够被金属蛋白酶识别和接近[14]。

利用体外跨膜培养系统显示Kim-1在人类近端小管上皮细胞中顶端表达及胞外域的脱落[15]，通过培养近端小管上皮细胞进一步发现了人类血浆白蛋白（HSA）和促炎细胞因子肿瘤坏死因子α（TNF-α）两个生理刺激上调Kim-1脱落。

刺激作用后Kim-1的释放涉及紧密调节基质金属蛋白（MMP）-3分泌和激活。

另外，在啮齿动物模型的肾脏缺血及再灌注损伤的实验中，近端小管中Kim-1的表达上调，同时发现MMP-3和Kim-1共定位在近端小管S3节段[16]。

在损伤的肾小管上皮细胞上高表达的Kim-1作为一种磷脂酰丝氨酸受体，可以通过识别凋亡细胞、磷脂酰丝氨酸和氧化的脂蛋白发挥吞噬作用，从而将普通的小管上皮细胞转变为吞噬细胞。

因此，Kim-1参与小管腔中凋亡碎片清除，同时因其对凋亡小体的吞噬作用而限制促炎反应，表明Kim-1可能在自身免疫反应中发挥限制肾小管上皮细胞损伤的重要作用[17]。

然而，在Kim-1长期表达的大鼠模型中发现AKI发生后Kim-1在近端小管上皮细胞上持续表达可以促进炎症导致肾脏间质纤维化最终发生慢性肾衰竭[18]。

同样的Kim-1在人类慢性肾脏病中也有表达[12，19]。

因此，Kim-1持续表达促进肾脏纤维化而将急性和反复发生的肾损伤与慢性肾脏病联系起来，高度提示Kim-1可能成为慢性肾脏病的一个治疗靶点。

此外，Kim-1可能还在免疫系统中发挥作用，研究发现，HA VCR-1（即Kim-1a）主要表达在激活的CD4+T细胞表面，尤其在Th2型细胞表面的有高水平的表达，调节Th2细胞的增值、分化和分泌细胞因子，因此HA VCR-1分子在过敏性疾病的发生发展中起重要作用[20]。

大鼠的Kim-1基因是实验性过敏性哮喘的易感性位點，人类HA VCR-1分子结合甲肝病毒后，可以降低哮喘的发病，可能与其抑制Th2细胞分化有关[21]。

2.2 Kim-1与AKIKim-1首次被用作AKI的生物标志物是在2002年。

在AKI（叶酸及顺铂）毒性模型中研究发现，肾组织及尿中Kim-1表达上调均先于血清肌酐的上升，表明该蛋白可作为肾小管损伤的早期生物学标志[22]。

而且，研究还发现，确诊为AKI的患者尿中Kim-1水平与其不良预后（需要透析或死亡）显著相关[23]。

在一项40例儿科患者心肺旁路手术后24～48 h伴有或不伴有AKI的病例对照研究中，发现合并AKI的患者在术后12 h其尿肌酐标准化的Kim-1和尿N-乙酰β-D 氨基葡萄糖苷酶（NAG）水平即明显升高，且预测AKI发生的尿Kim-1曲线下面积达0.83优于尿NAG[24]。

类似地，在一项90例成人心脏手术患者中进行的前瞻性研究中发现其中36例发展为AKI，其预测AKI术后0 h及3 h的尿Kim-1曲线下面积分别是0.68和0.65[25]。

在Liangos等[26]进行的前瞻性研究中，包括103例接受心肺转流术的患者，调查了6种尿中生物标志物早期诊断AKI的能力，结果，尿Kim-1在心肺旁路术后2 h就显示出了很好的预测AKI的能力（曲线下面积：0.78）。

这些研究表明尿Kim-1可作为肾早期损伤的有用的标志物。

与患有其他原因引起的AKI或慢性肾脏衰竭的患者尿样相比较，尿Kim-1蛋白水平在最初的肾脏缺血损伤12 h内急速升高[13]。

近来大量研究均表明在肾损伤的几小时内，尿Kim-1水平确实会明显升高[16，27-28]，尽管在最初的临床研究表明当与其他新的生物标志物相比，尿中的Kim-1升高有些推迟。