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cystatinC是半胱氨酸蛋白酶抑制剂超家族2中的一员。
半胱氨酸蛋白酶包括木瓜蛋白酶家族中的组织蛋白酶(主要存在于溶酶体中)和Ca2+激活蛋白酶家族中的Ca2+激活蛋白(主要存在于细胞质内)。
它们在细胞内肽类和蛋白质代谢特别是胶原代谢中起重要作用。
这些肽切酶是肽键内切酶,其作用取决于酶活化位点上的氨基酸残端半胱氨酸的巯基。
半胱氨酸蛋白酶抑制剂是一种限制性超家族蛋白质,分为三大超家族:
超家族1为thestefins,包括胱蛋白A和B两个成员,主要分布在细胞内;
超家族2为半胱氨酸抑制剂家族,含有胱蛋白C、D、S、SV和SA五个成员;
超家族3为激肽原家族,含两个成员:
低相对分子质量和高相对分子质量激肽原,主要分布在细胞外和血管内。
通过基因结构和启动子研究,人体所有有核细胞均可产生cystatinC,生成速度稳定、不受炎症、胆红素、溶血、甘油三酯的影响,且与性别、年龄、肌肉量无关。
它主要分布于细胞外液,精液中浓度最高,其次,脑脊液浓度相对高于血中浓度,唾液、胸水中均含cystatinC;
另外,某些细胞如神经细胞、甲状腺细胞、胰岛细胞内也有发现。
相对分子质量低,等电点高,二者使cystatinC能被肾小球自由滤过,然后在近曲小管上皮细胞内分解代谢,不被肾小管重吸收和分泌。
总之,cystatinC在体内的代谢特点:
肾脏是唯一的排泄器官,在近端肾小管上皮细胞被完全分解,不再重返血流,也不被肾小管上皮细胞分泌;
能自由通过肾小球滤过膜;
生成速度和血浓度稳定,不受其他病理变化影响。
表明它是测定GFR的一种理想指标。
二、 目前临床测定GFR常用指标的比较分析
目前,临床用来评价肾小球滤过功能的指标可分为外源性和内源性两大类。
前者包括菊粉和一些放射性核物质,后者包括肌酐(Cr)、尿素氮(BUN)、尿酸(UA)和β2微球蛋白(β2-MG)、视黄醇结合蛋白(RBP)等低相对分子质量蛋白质。
它们都有各自的局限性,现分述如下。
2.1 BUN(尿素氮) BUN是蛋白质代谢产生的氨在肝脏经鸟氨酸循环生成的终产物,经肾小球滤过,大部分随尿排出,小部分被肾小管重吸收入血。
由于肾脏代偿功能强,60%~70%肾单位功能受损时,BUN才高于正常,敏感性差,所以,不能作为肾功能早期受损的指标。
BUN还受机体蛋白摄入量、分解水平、肾血流等因素影响,某些药物亦影响其测定值,氨基水杨酸、四环素、磺胺使之升高,VitC、左旋多巴、链霉素使之降低。
2.2 Cr(肌酐) Scr是肌酸的代谢产物,经肾脏排泄,肾小管有少量分泌。
GFR下降至正常1P3时,Scr才明显上升。
Scr还受肌肉量、肉食摄入量及体内代谢水平的影响,儿童、老年人、消瘦者中,测值偏低,不能真实反映GFR。
Ccr较BUN和Scr敏感,当Ccr降至正常80%以下,BUN和Scr仍可在正常范围,但是同样也受多种因素的影响,并且测定技术操作繁琐,重复性差,误差大,不宜普查。
2.3 低相对分子质量蛋白质 β2-MG,RBP等能反映早期肾功能变化,当GFR<
80mLPmin时,β2-MG已升高。
但易受病理状态影响,且血浓度不稳定,在感染、炎症、恶性肿瘤、肝病时,其生成速度加快,影响其真实性。
2.4 菊粉和放射性核素物质 菊粉和放射性核素物质,影响因素较少,被认为是测定GFR的金指标。
但是,菊粉清除率操作复杂,仅在实验研究中应用。
测定放射性核素物质的清除率,价格昂贵,具放射性。
某些患者如孕妇不适用,限制其临床应用。
总之,从临床应用角度出发,有必要寻找一种既符合评估清除率标记物特点,又经济适用,能在临床推广的物质来监测早期受损的肾功能,及时反映肾功能的变化,指导临床治疗。
作为评估清除率的标记物应具以下特点:
①稳定的生成率。
②稳定的血浓度,不受其他病理变化的影响,不与蛋白质结合。
③肾小球自由滤过,不被重吸收或分泌。
近年来,国外研究指出,半胱氨酸蛋白酶抑制剂C(cystatinC)具有上述特点,是评估肾功能的一种敏感性好、特异性高的指标。
三、 CystatinC的临床应用展望
CystatinC在体内产生速率稳定,影响因素极少,是反映早期肾小球滤过功能受损的一个更理想、更可靠的指标,测定cystatinC来指导诊断及治疗,具有重大的临床意义。
1、血CystC在评价肾功能中的应用
肾小球滤过率(GFR)是评价肾功能的重要指标。
通常采用各种外源性或内源性的标志物来测定GFR。
外源性方法是通过连续或一次性静脉注射可在血浆和(或)尿中测定其浓度的标志物来测定,这些物质包括菊粉、碘酞酸盐、对氨马尿酸、51铬2乙二胺四乙酸(51Cr2EDTA)、99锝2三胺五乙酸(99Tc2DTPA)和碘酞六醇等,测定结果被认为是评价GFR的金标准,但由于操作繁琐,不能作为常规检查。
内源性的标志物包括肌酐、尿素和低分子量的蛋白质如β2-微球蛋白、α1-微球蛋白及视黄醇结合蛋白等。
目前常规使用血肌酐和尿素氮水平及内生肌酐清除率(Ccr)作为评估GFR的参数,它们的测定方法相对固定,可迅速获取结果,但一些肾性和非肾性的因素可干扰这些结果,如表所示:
(由于软件原因此处不能显示,详细请查阅附件,致歉)
CystC的特点:
分子量小,携带正电荷,可自由通透肾小球基底膜;
被近曲小管重吸收及完全代谢,无肾小管的分泌;
在组织中产生的速率恒定;
排出只受肾小球滤过率的影响,而不受其他因素如性别、年龄、饮食、炎症、感染、血脂、肝脏疾病等的干扰。
1985年后,血浆或血清中CystC的测定被逐渐用来作为GFR的评估参数。
随着检测方法的改进,血CystC的测定被逐渐重视。
大量研究证实CystC是优于血肌酐(Scr)的内源性标记物。
Scr是临床最常用的测定GFR的指标,虽然与GFR的相关性较差,在肾功能显著下降后才有升高,严格意义上只是一个衡量GFR的粗浅指标,但其测定方法简便经济,被广泛采用。
近年研究发现血清CystC与GFR的相关性较Scr与GFR的相关性更显著。
表3列举了不同作者在研究中得到的二者相关性的数值。
尽管相关系数(r)是一个非常不敏感的指标,但上述不同样本中CystC与GFR的相关性均明显高于Scr与GFR的相关性。
有些作者使用敏感的ROC曲线分析也得出相同结果。
同时血CystC判定肾功能减退的敏感性优于血肌酐。
在206例不同类型肾脏病患者
中采用Cr2EDTA测定作为GFR金标准,证实GFR下降时,血CystC的升高发生早于Scr的升高;
Tian等也发现在轻度GFR减低的患者血CystC的改变较血肌酐的改变出现迅速。
最新Elisabeth等研究51例不同肾脏病导致的轻度肾功能损伤及10例有高血压和少量蛋白尿但无肾功能不全证据的患者,用I2ICI作为金标准测定GFR,发现血CystC的水平在肾功能下降至GFR88ml/min/1.73m2时即明显升高,而血肌酐水平在GFR下降至75ml/min/1.73m2时才开始升高;
10例患者虽然尚无肾损害的依据,但其CystC的水平升高与对照亦有显著性差异。
因此血CystC是较血肌酐更敏感的诊断指标,尤其是在血肌酐的盲区。
经研究发现,附表说明:
血清胱抑素C和血肌肝反映GFR的比较
GFR
血肌肝
血cystatinC
89-71ml/min
全部正常
45%-70%正常
70-61ml/min
50%左右正常
90%以上异常
61-51ml/min
24%左右正常
100%异常
2、在肾移植中的应用
在肾移植术中,移植肾的GFR可作为观察急、慢性排斥反应及免疫抑制剂的肾毒性指标之一,靠缓慢升高的Scr来检测GFR,不能及时、准确反映移植肾功能。
因此,cystatinC可作为肾移植中肾功能的监测指标。
3、在糖尿病中的应用
随着社会生活水平提高,糖尿病人数不断增加,1/3患者发展为肾衰竭及需要肾透析。
目前DN已成为全球范围内最常见的慢性肾功能不全的原因之一,所以,需要一个敏感、可靠的GFR检测指标来评价糖尿病患者的肾功能。
通过GFR及微量白蛋白尿的评估可早期发现DM患者的肾脏改变。
虽然目前微量白蛋白尿在临床应用广泛,但昼夜排泄量不同,运动、尿路感染、高血压、心功能不全及急性发热均能影响其结果。
更重要的是微量白蛋白尿是反映DN发生的较晚期的标志,因此寻找DN的早期标志物或DN发生发展的筛查指标是目前临床重要课题。
Mojiminyi等认为,如果将微蛋白尿认为是检出糖尿病肾病的“金指标”,那么,与之相比,cystatinC检出糖尿病肾病的灵敏度为40%,特异性为100%。
所以,血cystatinC是一个比较敏感和实用的指标。
在刚患糖尿病而无证据有肾病患者中,定期开展血清cystatinC检测以观察其与糖尿血管病变的关系,是必要的和可能的。
4、在高血压病中的应用
据估计,我国约有高血压患者超过一亿人,其中40%以上的高血压病患者到中、晚期可并发高血压肾病。
据临床观察研究发现:
高血压致肾损害分为三个阶段:
其中第一阶段肾小球基本正常,肾内压增加;
第二阶段肾小管高压性损伤(α-微球蛋白等)随后出现肾小球早期损伤,血CystatinC升高;
第三阶段肾小球硬化,肾小管萎缩(主要为肾小球损伤的证据)CystatinC升高。
所以,临床定期监测高血压病患者的血清cystatinC水平对高血压病所导致的早期肾功能损伤的观察与早期预防、诊断和治疗具有很重要的临床意义。
5、尿cystatinC检测肾小管功能
CystatinC是一种低相对分子质量蛋白质,肾小球自由滤过,然后在近曲小管上皮分解代谢而不是重吸收或分泌,不能用计算清除率的公式计算cystatinC清除率,但无论从理论上还是实践的临床研究发现来讲,尿cystatinC浓度应该可作为评价肾小管功能不全的指标之一。
6、CystC在儿科疾病中的应用
在儿童中血肌酐的浓度是随着年龄的增长逐步上升的,直到成年才达到稳定,因此运用Scr评定儿童肾功能有一定困难。
近年来有学者在测定258位没有肾脏疾病的正常儿童血CystC时发现:
出生后1~3天内血CystC的浓度非常高,可达1.64~2.59mg/L,在生后4个月内迅速下降,1岁左右其浓度逐渐稳定,大约是0.7~1.38mg/L。
在69例1~16岁的儿童,以51Cr2EDTA作为评定GFR的金标准,CystC与GFR的相关性(r=0.83)明显好于血肌酐与GFR的相
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