为构建低碳清洁能源供应体系，全球核能需求不断增加，核电产业得到迅速发展，核工业的工人数量也在逐年扩张^[1]。核燃料循环设施的操作和核事故均可能使工人暴露在各种已知的铀化合物中，肾脏作为铀早期的主要滞留器官，容易受到铀化学毒性的影响^[2]。有研究发现，在长期接触铀化合物的工人中，肾癌和慢性肾脏疾病的死亡风险呈单调上升趋势，因此肾脏损伤是铀接触人群的一个主要健康问题^[3]。在活检研究中，肾小管间质损伤和纤维化对随后的肾功能损伤有很高的预测作用，但在没有活检的情况下，这种病理对临床诊断是不可见的^[4]。到目前为止，血清肌酐、尿素氮仍是无创检测和诊断肾脏损伤的主要指标，然而该指标通常要到肾脏损伤的后期才会出现明显的改变，因此，寻找和开发早期生物标志物对于监测肾脏损伤进展至关重要。近年来，国内外学者陆续发现了多种具有铀致肾脏损伤早期诊断价值的生物标志物，本文将对相关研究进行综述，以期为铀致肾脏损伤早期标志物的后续研究提供线索和参考，为铀接触工人的职业健康监护和肾脏损伤诊断提供依据。

1 肾损伤分子-1（KIM-1）

肾损伤分子-1（KIM-1）是一种38.7 kDa的跨膜蛋白，在正常肾脏组织中表达较低，当肾脏受到损伤后近端小管细胞中KIM-1表达显著上调。心血管术后的急性肾脏损伤（AKI）患者在术后3 h尿KIM-1水平即可出现显著升高，按肌酐水平归一化后，尿KIM-1与尿血红蛋白结合对晚期急性肾损伤（AKI）有很高的预测能力（AUC = 0.898）^[5]。在铅烟暴露工人中，当血清肌酐、尿素氮和尿酸等未出现显著变化时，接触组尿KIM-1水平就已经出现了显著升高（0.99 ng/ml vs. 0.56 ng/ml）^[6]。根据动物实验研究的数据，肾近端小管上皮细胞中KIM-1的表达及其在尿液中的浓度与肾脏病理过程的严重程度有关^[7]。暴露于醋酸铅的大鼠在4周恢复期内尿KIM-1水平以剂量依赖的方式增加^[8]。根据2008—2013年汇总的临床调查Meta分析数据，尿KIM-1预测AKI进展的敏感性和特异性分别为81.8%和83.8%^[9]。

铀致肾脏损伤的动物实验表明，肾脏中KIM-1基因的表达随铀暴露剂量的增加而升高，小鼠急性腹腔注射2、4和5 mg/kg硝酸铀酰时，肾脏中KIM-1的表达分别升高21、36和44倍（21.2、36.3、44.5 AU vs. 1.0 AU）^[10]。同时，该研究称虽然硝酸铀酰可诱导KIM-1在肾脏中的表达，但其似乎并不诱导尿液中KIM-1的分泌，本文分析后认为这可能是因为小鼠的尿液收集时间（染毒后24 h）早于肾脏组织收集时间（染毒后72 h），而通常情况下KIM-1的尿液排泄时间是晚于其在肾脏中的表达时间的。此外，2013年在对体内嵌入贫铀碎片的海湾战争退伍士兵进行随访时发现，与体内未嵌入贫铀碎片的退伍士兵相比KIM-1在尿液中含量升高约1倍（580.38 ng/g肌酐 vs. 297.94 ng/g肌酐）^[11]。

2 中性粒细胞明胶酶（NGAL）

中性粒细胞明胶酶（NGAL）是一种25 kDa的分泌型糖蛋白，由于其分子量低，肾前起源的血清NGAL可以在肾小球内自由滤过，大部分NGAL通过近端肾小管巨蛋白依赖的内吞作用被重新吸收^[12]。NGAL是一个非常早期和敏感的肾损伤生物标志物，肾脏缺血或肾毒性损伤后，NGAL在远端肾单位表达增加，特别是在髓襻升支粗段和集合管中迅速上调，尿液中NGAL升高早在损伤后3 h就可检测到^[13]。儿童心脏手术后急性肾脏损伤（AKI）患者在术后2 h尿NGAL即可出现显著升高，这通常比血清肌酐的升高早1～3 d，且术后6 h尿NGAL对急性肾损伤的发生发展有很高的预测能力（AUC = 0.93），特异性85%，灵敏性92%^[14]。根据2021年1月30日前脓毒症急性肾损伤（AKI）患者的Meta分析数据，尿NGAL预测AKI进展的敏感性和特异性分别为70%和80%^[15]。同时，还有研究发现NGAL能动态监测AKI向CKD（慢性肾脏病）的发展进展，在小鼠缺血性再灌注损伤模型中，血清和尿液NGAL在AKI-CKD过渡期间（损伤后第1天到第28天）持续升高，而血清和尿液KIM-1在急性期（损伤后第1天到第3天）升高，在慢性期（损伤后第3天到第28天）却逐渐下降^[16]。

在铀致肾脏损伤的研究中，大鼠植入贫铀碎片3～12个月，尿液中NGAL的含量始终高于对照组^[17]。同时，2015年在对海湾战争退伍士兵进行随访时发现，与体内未嵌入贫铀碎片的退伍士兵相比尿液中NGAL升高约1倍（965.79 ng/g肌酐 vs. 492.08 ng/g肌酐）^[18]。研究后发现，仅有的尿NGAL的数据主要是来自于慢性铀暴露的动物实验和人群流行病学研究，缺乏急性铀暴露情况下的数据，因此，尚需通过大量相关实验和临床样本来进一步证实其在铀致肾脏损伤中的实际应用价值。

3 骨桥蛋白（OPN）

骨桥蛋白（OPN）是一种参与炎症反应的细胞外基质蛋白，能够促进单核细胞/巨噬细胞的募集和介导白细胞中细胞因子的分泌，在许多生理和病理过程中发挥作用，包括生物矿化、组织重塑和炎症^[19]。在正常肾脏组织中，OPN由Henle环的粗大升支和集合管表达，当肾脏受到损伤后，OPN在所有肾小管段和肾小球的表达均显著上调，并可能在肾脏修复中发挥作用^[20-21]。有研究表明，小鼠急性注射2 mg/kg硝酸铀酰，肾脏中OPN表达与对照组相比升高2.2倍（2.2 AU vs. 1.0 AU），而急性注射4 mg/kg和5 mg/kg硝酸铀酰，肾脏中OPN的表达比对照组高5倍还要多（5.9、5.4 AU vs. 1.0 AU）^[10]。同时，OPN也是一种高度磷酸化的糖蛋白，对钙有很高的亲和力，可以抑制草酸钙晶体的成核、生长和聚集，在生物矿化过程中发挥作用^[22]。

在过去的十几年里，已有研究对骨桥蛋白在机体铀中毒的发病机制进行了探讨，发现生物体暴露于铀后，OPN利用与钙相似的途径与铀形成有机矿物复合体来阻止肾脏组织中的异位矿化，在铀化学毒性中起作用^[23]。Prat等^[23]分别对急性吸入铀暴露工人和长期摄入高铀饮用水的居民尿OPN进行检测，发现急性铀暴露时尿铀浓度 > 30 μg/l时尿OPN水平（0.26 mg/g肌酐）显著降低，慢性铀暴露时虽然尿铀浓度较低，但尿OPN水平也明显低于非暴露组。然而，一项关于大鼠腿部腓肠肌内植入贫铀碎片的研究发现，尿OPN在贫铀碎片植入3个月时却出现显著升高 ^[17]。基于尿OPN在铀接触人群中变化的不一致性，需要进一步的研究来阐明OPN在铀致肾脏损伤中的作用机制，其作为肾脏损伤标志物尚需要更多的细胞实验、动物实验和人群结果来验证。

4 白介素-18（IL-18）

白细胞介素18（IL-18）是一种促炎细胞因子，在NK细胞和T细胞中诱导IFN-γ活性，在肾脏间质炎症、中性粒细胞和巨噬细胞浸润中起着关键作用^[24-25]。IL-18由白细胞和肾实质细胞（肾小管上皮细胞、足细胞和系膜细胞）产生，在缺血性近端肾小管损伤后可在尿液中检测到^[26-27]。有研究发现造影剂肾病（CIN）患者尿IL-18水平先于血清肌酐升高，尿IL-18在注射造影剂后6 h出现显著升高，而血清肌酐直至注射后24 h仍未出现显著变化，提示尿IL-18在AKI早期检测中具有潜在作用^[28]。尿IL-18水平作为AKI的早期诊断指标，对AKI诊断的敏感性和特异性很高。在一项前瞻性的横断面研究中发现，尿IL-18在预测ICU患者AKI方面具有良好的性能，尿IL-18曲线下面积（AUC）在发病前24 h为0.946，其敏感性为87.5%，特异性为94.4%^[29]。

截止目前为止，使用IL-18作为肾毒性的标志物还没有得到充分的研究，尤其是在铀致肾损伤方面，但早期的研究仍显示出巨大的希望。在单次静脉注射10.5 mg/kg阿霉素诱导的小鼠肾病模型中，肾脏组织中IL-18的表达明显高于正常对照组（P < 0.01） ^[30]。在顺铂所致急性肾损伤研究中，小鼠在大剂量顺铂治疗后第3 天尿IL-18也出现了显著升高^[26]。根据海湾战争退伍士兵人群流行病学调查，2013年巴尔的摩退伍军人医疗中心对体内嵌入贫铀碎片的退伍士兵进行随访后发现，他们尿液中的IL-18含量显著升高（36.14 ng/g肌酐 vs. 17.03 ng/g肌酐）^[11]。综上所述，不论是在急性铀暴露还是慢性铀暴露的情况下，尿液中IL-18的含量均会上升，提示其具有炎症作用，因此，建议将尿IL-18作为一种早期生物标志物来识别铀暴露后肾脏损伤风险患者。

5 丛生蛋白（Clu）

丛生蛋白（Clu）是一种75kD的二硫键连接的异二聚糖蛋白，在细胞凋亡和抗凋亡途径中发挥作用，在包括肾脏在内的许多组织中都有表达^[31]。在肾小管损伤后，Clu通过转化生长因子-β（TGF-β）信号通路在肾小管上皮细胞中表达上调，抑制细胞凋亡并调节细胞周期、脂质循环、细胞附着和聚集^[31-32]。由于Clu分子量大不能被肾小球滤过，因此，尿液中的Clu被认为是肾小管细胞损伤的特异性标志物^[33]。在顺铂诱导的肾脏损伤研究中，雄性SD大鼠按1 mg/kg顺铂给药后1 d，尿液中的Clu就出现显著升高，而尿KIM-1在给药后3 d才显著升高，血清肌酐和血尿素氮在处理5 d后升高^[34]。在另一项关于重金属肾毒性的研究中，居住在垃圾填埋场附近的居民长期暴露于含相对较低到中等水平的镉/铅环境中，尿Clu排泄量显著增加（1.74 mg/ml vs. 1.32 mg/ml），因此，尿中Clu可用于筛查镉/铅等重金属引起的早期肾小管（近端和远端）功能障碍^[35]。

铀染毒动物实验中，肾脏组织内Clu基因表达水平会出现不同程度的升高。一项研究显示，小鼠急性注射4 mg/kg和5 mg/kg硝酸铀酰，肾脏中Clu基因表达升高至原来的5倍左右（5.2、4.9 AU vs. 1.0 AU）^[10]。另一项研究显示，小鼠急性注射5 mg/kg硝酸铀酰，肾脏组织中Clu基因表达升高至原来的2.8倍（2.8 AU vs. 1.0 AU）^[36]。此外，铀暴露后尿液中Clu的含量也会出现显著升高，4 mg/kg和5 mg/kg硝酸铀酰染毒后尿Clu含量分别升高2.4倍和4.4倍（1.3、1.6 μg/24 h vs. 0.6 μg/24 h）^[10]。因此，建议将尿Clu作为铀致肾脏损伤的一种早期生物标志物来进行进一步的研究，但是，在铀致肾脏损伤的研究中，大部分关于Clu的数据都来自于动物实验，人群流行病学还没有得到充分的证实。

6 总结与展望

在肾脏损伤生物标志物的研究中，尿KIM-1、NGAL、OPN、IL-18和Clu均可作为早期铀致肾脏损伤诊断的潜在生物标志物。然而，由于铀致肾脏损伤的病因、病理机制并不单一，因此使得单个分子的预测并不能全面、准确地反映铀致肾脏损伤的病理生理改变，需要将多种候选生物标志物联合运用以提高对肾毒性的早期诊断能力。有研究发现术后12 h联合尿IL-18、NGAL和KIM-1对碎石术后尿毒症患者发生AKI的风险具有更好的预测效果（AUC：0.997；敏感性：98.2%；特异性：96.7%）^[37]。

截至目前为止，尽管关于各种生物标志物在临床上的研究越来越多，但与SCr和BUN相比，这些新型生物标志物的潜力还没有完全发挥出来，其在铀致肾脏损伤中的研究更是十分有限。为进一步确定新型生物标志物在预测铀致肾脏损伤进展中的能力，加快这些生物标志物的应用，需要深入了解其在铀致肾脏损伤过程中的产生机制和动态变化，并对其预测肾脏损伤的能力开展进一步的研究验证。然而，在铀致肾脏损伤的人群流行病学研究中，由于铀暴露人群十分有限，尤其是急性铀暴露人群，因此新的肾脏损伤生物标志物的人群验证之路仍十分漫长。