背景：急性肾损伤(acute kidney injury, AKI)是心脏手术后常见、严重的并发症,是增加患者术后重症监护时间、住院时间、死亡率的独立危险因素,文献报道其发生率为5%-47%。心脏外科心肺转流术相关急性肾损伤(cardiopulmonary bypass-acute kidney injury, CPB-AKI)的可能机制：低灌注及非搏动性灌注；血液与体外循环管道界面直接接触,炎性反应介质激活；人工心肺机的机械作用引起红细胞破坏溶解,手术致肌组织创伤缺血,游离血红蛋白、肌红蛋白增多介导肾小管功能失调；其他可能机制尚包括：血液稀释、微血栓形成、肾毒性损伤等。心脏术后急性肾损伤早期监测现状：血肌酐和尿量是目前临床最常用的监测心脏术后急性肾损伤指标。然而以血肌酐(SCr)来估测肾损伤程度有如下局限：首先,血肌酐水平受性别、年龄、体重、进食、肌肉量、肌代谢及药物等因素的影响；其次,血肌酐仅与肾小球滤过率(glomerular filtration rate, GFR)相关,不能反映肾小管损伤及程度；再次,心脏手术过程中,机体处于非稳态。处于非稳态的血肌酐水平不能如实反应肾小球滤过功能,而尿量的评估需排除容量不足、利尿剂的使用等影响因素。因此,探寻敏感又特异的用于早期监测CPB-AKI的标记物意义重大。血清胱抑素(cystatin C, cys-C)是一种非糖基化的碱性小蛋白分子,可以由人类所有有核细胞以相对恒定的速度合成并释放入血。Cystatin C几乎完全被肾小球滤过,由近端小管完全重吸收。因其基本不受年龄、性别、种族、肌容量、感染,肝脏疾病和免疫系统疾病的影响,理论上成为反映肾小球滤过功能的理想指标。然而到目前为止,关于肌酐和血清胱抑素在监测CPB-AKI中的价值孰优孰劣,相关领域的研究并未给出明确答案。因此,血肌酐与胱抑素对CPB-AKI早期监测的意义有待进一步明确。随着基因组学和蛋白质组学技术的应用,一些新的AKI早期诊断标志物已成为本领域研究热点,受到最多关注的生物学标志物包括：1、中性粒细胞明胶酶相关性脂质运载蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin, NGAL):NGAL被认为是一种在肾小管上皮细胞受损后早期即表达上调的活性蛋白。作为AKI标记,其特点是具有较高的诊断效能,高度敏感性及特异性。有研究发现,NGAL对于缺血-再灌注伤的肾脏具有保护效应。当肾脏因为缺血再灌注、毒性物质、重症脓毒症而发生损伤时,肾小管上皮细胞会大量上调表达NGAL蛋白,这一现象在实验大鼠、儿童肾损伤过程中已经被证实。在一项前瞻性儿童体外循环术后肾损伤的研究中,有28%的患者发生Ⅰ-Ⅲ期肾损伤(按AKIN诊断标准,即：Ⅰ期：SCr绝对值升高≥26.5μmol/L或增加≥50%基线值；Ⅱ期：SCr升高≥200%-300%基线值；Ⅲ期：SCr增加≥300%或>354μmol/L或急性升高>44μmol/L)。研究发现,AKI患儿血术后2-6小时,尿液及血液中NGAL表达上调10倍以上。最近的一项针对NGAL对AKI诊断价值的荟萃分析显示,其接受者工作曲线下面积(area under the receiver operating characteristic curve, AUC-ROC)为0.78。(该研究共纳入10个研究中心的1024例心脏手术患儿)。2、肝型脂肪酸结合蛋白(Fatty acid-binding proteins, FABP):是一种细胞内的载体蛋白,在肾脏有不同程度的表达。目前为止,共有2种类型的脂肪酸结合蛋白从肾脏组织分离出来。肝型脂肪酸结合蛋白是一种脂蛋白超家族成员,通过配体依赖的内吞作用,肝型脂肪酸结合蛋白由近端小管上皮细胞重吸收后储存于细胞胞浆。Portilla等报道,对于儿童体外循环手术后急性肾损伤的发生,肝型脂肪酸结合蛋白具有预测作用。研究发现,术后4小时FABP水平对于预测急性肾损伤发生的准确性可达0.81。Katsuomi Matsui MD等研究发现,尿标本中肝型脂肪酸结合蛋白浓度对于成人体外循环术后急性肾损伤的发生具有良好的预测效能,其报道的结果为：术后即刻,FABP预测AKI的接受者工作特征曲线下面积为0.86,术后3小时为0.85。该研究还发现,术前患者尿肝型脂肪酸结合蛋白浓度是术后AKI发生的独立危险因素,其相对危险度(OR)值为3.74。3、人肾损伤因子(Human KIM-1):人肾损伤因子是一种带有免疫球蛋白和粘蛋白功能区域的模型糖蛋白,其在正常人肾脏及尿液中无法测得。然而,在缺血性肾损伤大鼠的近端肾小管上皮细胞,却发现KIM-1的显著表达现象。Han等人发现,在急性肾小管坏死患者的尿液中可见分泌型KIM-1的浓度异常升高,并推断KIM-1可以作为一种诊断肾损伤的生物标记。Liangos等研究发现,尿中KIM-1的高浓度,与AKI患者的不良临床终点事件密切相关。尽管正常肾脏组织KIM-1基因表达无法监测,但相关研究证实,肾脏损伤后近端肾小管上皮细胞的顶端膜有异常活跃的KIM-1表达。进一步的研究发现这种继发于损伤的KIM-1异常表达,可一直持续到损伤后修复阶段的完成,预示着KIM-1作为肾损伤生物学标记物的潜力。4、白介素-18(Interleukin-18)：是一种表达于远端小管、集合小管、连接小管间质细胞中的一种促炎介质。研究发现,急性肾损伤后白介素-18被活化,从而出现在尿液中。一项针对不同原因所致肾小管坏死的横断面研究发现,白介素-18对于肾小管坏死诊断的敏感性及特异性明显高于对慢性肾脏病及尿路感染的诊断。Parikh等建议将白介素-18作为急性肾小管坏死的诊断标记。进一步研究证实,在急性呼吸窘迫综合症(ARDS)合并急性肾损伤患者,白介素-18水平的升高要明显早于血肌酐的升高,同时可以预测患者的死亡率。早期监测尿液白介素-18,可以监测患者AKI严重程度及死亡率,然而前瞻性研究并未证实其具备预测AKI进展的能力。Klotho基因是一种与人类衰老密切相关的新基因,功能包括调节钙、磷代谢,抗氧化、抑制细胞凋亡等。主要在肾脏和脑脉络膜中表达,尤其在肾小管上皮细胞表达强烈。近来,人们在慢性肾脏病(CKD)的研究中发现：CKD患者Klotho基因表达下调,肾功能恢复后Klotho表达亦回升至正常。晚近研究发现：小鼠缺血再灌注肾模型中,肾脏、尿液、血液klotho表达迅速下调。然而,对于急性肾损伤与Klotho关系的研究,目前仅处于动物模型研究水平。临床上,心外科心肺转流术,是最常见的缺血性肾损伤原因之一,而心肺转流术后急性肾损伤患者血清Klotho蛋白浓度的变化是否与慢性肾脏病及小鼠缺血性肾损伤模型相似?CPB-AKI患者血清Klotho蛋白浓度在肾损伤后不同时间点的变化有何特点?血清Klotho蛋白是否具有早期监测CPB-AKI价值?若有,其准确性如何?针对上述问题检索近年来文献,罕有报道。综合上述急性肾损伤生物学标记的研究现状,进一步探索他们对CPB-AKI的早期监测价值意义重大。[目的]：观察血清Klotho蛋白浓度在心脏瓣膜置换术后不同时间点的动态变化,运用接受者工作特征曲线(area under the receiver operating characteristic curve, AUC-ROC)评价它对早期监测、诊断心肺转流术相关急性肾损伤的价值,同时将血清Klotho蛋白与临床常用肾损伤监测指标血肌酐、血清胱抑素在早期监测CPB-AKI中的价值做一比较。[方法]：1、回顾性收集南方医科大学南方医院心胸外科行心脏瓣膜置换术的患者90例,记录术前及术后不同时间点血清SCr、cystatin C水平,观察两种指标浓度在术后不同时间点的动态变化,运用接受者工作特征曲线(AUC-ROC)评价它们对早期监测CPB-AKI的价值。2、前瞻性收集2012年8月至2012年12月于南方医科大学南方医院心胸外科行心脏瓣膜置换术的患者共35例。在术前及术后不同时间点测定血清Klotho蛋白、血清Cystatin C、SCr水平,观察三种指标浓度在术后不同时间点的动态变化,运用接受者工作特征曲线(AUC-ROC)评价它们对早期监测、诊断CPB-AKI的价值。CPB-AKI的诊断参照2005年阿姆斯特丹急性肾损伤合作研讨会标准：术后48小时内血肌酐绝对值上升≥26.5μ mol/L或较基础SCr水平增加≥50%,将患者分为急性肾损伤组(AKI组)和非损伤组(non-AKI组)。[结果]：1、90例回顾性分析比较SCr与cystatin C对CPB-AKI预测、诊断价值,发现：术后即刻,AKI组患者的SCr水平较对照组显著升高(P<0·01)；术后0h,SCr诊断AKI的ROC曲线下面积为0.75；术后第1天,SCr诊断AKI的ROC曲线下面积为0.90,取101.5μ mol/L时,SCr诊断AKI的敏感度0.815,特异度0.832；此后,SCr水平虽持续在峰值但诊断效能逐渐下降,术后第3天其ROC曲线下面积为0.816。术后即刻,cystatin C较对照组显著升高(P<0.01),其诊断AKI的ROC曲线下面积为0.643。术后血清cystatin C水平及诊断效能均进行性升高,术后第3天,血清Cystatin C诊断CPB-AKI的ROC曲线下面积为0.834,取1.29mg/L时其诊断敏感度0.716,特异度0.864。2、前瞻性分析CPB-AKI患者术后血清Klotho蛋白水平：术后返回监护室即刻,血清Klotho水平较术前显著降低(121.64±19.87vs101.97±16.93,P<0.01),术后即刻Klotho诊断AKI的曲线下面积为0.801,95%可信区间0.652-0.953(P=0.003)取值为119.15U/L时,Klotho诊断AKI的敏感度0.895,特异度0.562。术后4h,诊断AKI的曲线下面积为0.743,95%可信区间为0.587-0.916(P=0.014),取值121.36U/L, Klotho诊断AKI的敏感度0.896,特异度0.500。术后第1天,血清Klotho水平已明显回升,其诊断AKI的曲线下面积为下降为0.645,95%可信区间为0.44-0.84(P=0.15),取值128.96U/L, Klotho诊断AKI极为敏感,但特异度仅为0.437。此后血清Klotho水平逐步回升至术前水平。非AKI组患者术后各时间点,血清Klotho水平均显著高于损伤组,但血清Klotho与术前相比均未出现显著变化,其浓度变化曲线较平缓。前瞻性评价血肌酐、血清胱抑素对CPB-AKI的监测价值发现：AKI组患者血肌酐浓度于术后返回监护室即刻即显著升高,该时刻其诊断AKI的曲线下面积为0.873,95%可信区间0.76-0.99,(P<O.01),取值为86.5μ mol/L时,SCr诊断AKI的敏感度0.842,特异度0.816；术后4小时,SCr诊断AKI的曲线下面积为0.910,95%可信区间0.81-1.01,(P<0.01),取值为106μ mol/L时,SCr诊断AKI的敏感度0.895,特异度0.875,显示出优异的诊断准确性。术后第1天,SCr浓度变化曲线渐趋平缓,其诊断AKI效能仍表现优异,曲线下面积可达0.89,95%可信区间0.79-0.99,(P<0.01),取值为100μ mol/L时,SCr诊断AKI的敏感度0.684,特异度可达1.00。术后第2、3天,血肌酐仍保持优良的诊断效能,AUC-ROC分别为0.864,0.835。AKI组血清胱抑素于术后即刻显著升高,但该时刻其对CPB-AKI的诊断效能较差,AUC-ROC为0.74,敏感度0.73,特异度0.75,而术后4小时,胱抑素对CPB-AKI的诊断效能明显提高,术后4小时cystatin C显著升高(1.39±0.36vs1.07±0.20, P=0.002), AUC-ROC为0.86,敏感度0.79,特异度0.75,术后第1、2、3天其诊断CPB-AKI效能均呈优秀状态。AUC-ROC分别为0.96、0.97、0.94。鉴于血肌酐与血清Klotho蛋白浓度均在CPB-AKI患者术后早期(返回监护室即刻)发生显著变化,且血肌酐浓度升高,Klotho蛋白水平下降,故采用两者比值(SCr/Kl)的变化进一步探索两种生物学指标在CPB-AKI早期监测中的价值。术后即刻SCr/Kl诊断CPB-AKI的AUC-ROC为0.924,95%可信区间0.831-1.018,(P<0.01),取值为0.695时,诊断AKI的敏感度0.947,特异度0.875,显示出优异的诊断效能,且诊断准确性明显优于血肌酐及血清Klotho蛋白；术后4小时、第1、2、3天的SCr/K1比值也显示出理想的诊断效能,其AUC-ROC分别为0.901,0.880,0.826,0.820。[结论]：瓣膜置换术后即刻(返回监护病房时),急性肾损伤患者血清Klotho蛋白即较术前显著降低,诊断AKI的敏感性高,但特异性较差。术后1天起,随Klotho蛋白浓度回升,其诊断效能逐渐下降。本研究术后4小时血肌酐水平已达AKIN诊断标准(绝对值升高超过26.5μ mol/L),取值为106μ mol/L时诊断AKI的准确性优异。术后第1天,SCr浓度渐趋回落,诊断CPB-AKI特异性高,但敏感性较差。术后即刻SCr/Kl诊断CPB-AKI效能优异,并持续至观察终点。血清胱抑素于术后即刻显著升高,虽具有早期监测能力,但其效能一般。术后4小时,血清胱抑素诊断效能逐渐提高但仍低于血肌酐,术后第1天以后,cystatin C以理想的诊断准确性持续至观察终点。血清Klotho蛋白、血肌酐、SCr/K1水平于术后即刻显著升高,对于CPB-AKI的早期监测效能较胱抑素更为理想；然而,其监测价值持续时间短,可能不适于术后对肾功能状态的长期监测。血清Klotho蛋白诊断CPB-AKI的敏感性优异,特异性较差,可能对术后极早期AKI的排除诊断更有价值。