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SDMA的检测与慢性肾病
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SDMA的检测与慢性肾病


    SDMA SDMA最早是在1970被鉴定出来,在晚期CKD患者中被作为选肾脏生物标志物之一
    关于慢性肾脏病(chronic kidney disease, CKD)的诊断及治疗,在小动物临床上已经是常规且必备的一个项目。随着宠物平均寿命的不断增长,罹患CKD的比率也不断上升。为此,International Renal Interest Society (IRIS)出版了CKD的指南,里面对于CKD患病动物的病程进行了分期与治疗的方式,标准化的病程管理对于降低CKD所引起的并发症帮助很大 [1]
。其中,诊断SDMA (Symmetric dimethylarginine)在2015年被放入IRIS的CKD指南,并可区分患病动物处于CKD的早期或晚期[1] ,以对应采取适合的治疗。

SDMA的起源
    SDMA最早是在1970被鉴定出来[2] ,在晚期CKD患者中被作为选肾脏生物标志物之一[3] 。研究报导发现在一组进行血液透析病患中,体内的dimethylarginines、SDMA和ADMA(asymmetricdimethylarginine)
的浓度均上升。作者认为ADMA是一种NO合成抑制剂,并提出ADMA可能导致高血压,免疫功能障碍和心血管疾病,使CKD的病况更为复杂化[3] ;而SDMA主要通过肾脏清除。由于当时在CKD的发病机制中没有发现SDMA的积极作用,并且他们更关注高血压和心脏病,因此SDMA并没有被作为甲基化精胺酸的直接目标。直到1997年才有报导血清和尿液中肾小球滤过率 (glomerular filtration rate, GFR)、肌酐 (creatinine)清除率与SDMA的关系,在135名患者中,SDMA浓度与肾功能不全之间有很强的相关性(R值为-0.916; P <.0001)。认为血清中的SDMA是肾功能疾病的有效生物标记,当肾功能下降时,血清中的SDMA浓度上升,呈负相关[4] 。而首篇SDMA与自发性肾病的报导中[5] ,在69只有CKD和高血压的猫,其SDMA与肌酐有着关联性(r=0.741; P<0.001)。

生化机制
    SDMA来源为细胞内的蛋白质,是一种结构稳定的分子,在基础细胞代谢中有着不可或缺的作用,它的形成是通过专一转译后修饰和各种蛋白质蛋白水解后的精胺酸甲基化而产生[4]
。图一是SDMA与其他相关分子的化学结构图,要注意的是这些甲基化精胺酸虽然在类似的过程中制造,它们在体内的机制和清除过程是非常不同的。
    由于SDMA分子小(分子量202 g/mol)又带有正电荷,他可以自由地通过肾小球过滤。SDMA主要透过肾脏排出,2011年的报导估计约有至少90%的SDMA透过肾脏组织排出[6]
(相反地,仅有20%的ADMA会被排出至尿液中)。SDMA的高肾脏排出率也解释了其与其他肾脏清除生物标记的相关性与其作为肾脏清除功能生物标记的应用可能。

传统的肾脏功能指标
    就评估肾脏来说,直接测量GFR (glomerular filtration fate)无疑是判断肾脏功能的黄金指标。但在犬猫身上却不适合做为常态的临床检验,因为目前并没有合适的肾脏过滤标记物,而且检验过程中需要多个定时的血液/尿液样本,这对于宠物的临床检验来说既困难又耗时[7] 。
    对GFR最广泛使用的间接估计方法是测量血清肌酐(serum creatinine, sCr)的浓度,由于其分子量小[8] 、带电中性,使得它可以自由地被肾小球过滤。sCr与GFR为非线性的逆相关,当GFR下降时,sCr呈现指数上升。这使得sCr检测对于早期肾脏疾病的灵敏度不够,因为当早期GFR发生异变时,对应到sCr的结果是正常的结果或是仅有微小的变化,可能就会遗漏早期肾脏疾病的判断[9]
。同样地,对于晚期症状,GFR的微小变化会反应在sCr浓度的巨大变动,但此时在临床上已无太大意义。因此,在宠物健况状况良好时建立sCr的基准线,然后使用一致的检测方法与检测实验室来监测sCr,可以提高sCr水平的灵敏度[9-11]
。要注意的是sCr无法用来推估肾脏疾病的可逆性以及发生病征的位置,肾单位功能的损失通常是不可逆的且长期预后较差,sCr在CKD发生时通常都是呈上升趋势。
    而临床上sCr最主要的限制还是来自于患病犬猫的肌肉量,尽管是作为肾脏过滤的特异性标志物,sCr可能会在高肌肉量的犬只显著增高,或在肌肉损失的犬猫发生显著下降[8]
。因此,当狗或猫由于衰老或任何慢性疾病(特别是像蛋白质消耗疾病、癌症或晚期肾病)而失去肌肉量时,可能会显著低估肾脏疾病的程度。在这些情况下,sCr会造成过高估计了剩余肾功能的程度[12-13]
。另外一个常见被忽略造成sCr升高的原因是饮食,跟人相同,吃熟肉时sCr会显著提升。一份关于狗的研究报导指出,在交叉喂养试验中,六只狗分别喂食柔软湿润、生的和煮熟的肉。摄入后所有狗的sCr浓度均上升;并且在喂食煮熟的肉的狗中持续增加数小时。而生肉和软润湿饮食则是开始上升,之后sCr浓度会再下降[14]
。因此,当测量sCr水平时,患病动物应禁食以准确测定肾功能。
    对于品种与sCr的相关性报导则非常少,一般只有灵堤(Greyhound)被认为是在健康状况下sCr会高于预期的品种[15] 。

新的肾脏功能指标 - SDMA
    如前所述,大多数物种的肾脏疾病临床试验依赖于sCr测量,但它的检测仍具有局限性,因此医师们希望能够有比sCr更好的生物标记作为判断CKD的标准。在临床上,sCr主要是用于诊断和分期。所以一个新的肾功能生物标记应该比sCr更敏感和特异;对于具有许多品种,大小,年龄和合并症的多样化群体,要有明确预测或排除个体患者疾病的能力。
    以患有CKD啮齿动物和狗的肾脏作为研究目标,认为SDMA有作为内源性肾脏生物标志物的潜力[16] 。
在接受部分或全部肾切除术的10只犬中,血浆SDMA浓度随着肾脏质量的减少而增加,并且与GFR (r =-0.851; P<0.0001)和sCr (r
=-0.749; P=0.0013)也有着良好的关联性[17] 。另外从人类的临床研究,在18篇2316例人类肾脏病患的报告,发现SDMA浓度与GFR
(R=0.85, 信心区间0.76-0.91, P<0.0001)和sCr (R=0.75, 信心区间0.46-0.89,
P<0.0001)亦呈现高度相关[4]。另外使用连续给予极低剂量的碘海醇
(iohexol)来检测GFR的研究中,SDMA准确地估算出了GFR,且比起利用sCr更为灵敏[18]。这些来自动物实验和人类研究的累积数据,支持了SDMA作为猫和狗的新肾脏功能指标的可能性。

SDMA浓度上升较肌酐更早发生
    随着为健康狗猫建立正常的SDMA参考值,研究人员扩展了其作为肾病诊断工具实用性的测试。

A. 对于猫:
    项对于21只患有CKD猫的研究中,测量冷冻血清样品中SDMA浓度,并与在诊断CKD之前和之后各个时间点记录的sCr数值与GFR评估进行比较。在这项回顾研究中,SDMA浓度增加到大于CKD参考区间的时间平均比起sCr要早上17个月(早于的范围从1.5-48个月)。当发现患有CKD猫的SDMA指标上升时,此时患猫的GFR相较于同样实验组内的正常猫,牠们的中位数GFR降低了40%。其中2只猫的数据更显示当GFR从正常值降低25%时,SDMA指标就已经开始上升。图二是代表性案例的连续SDMA结果,显示SDMA增加到超过参考值比sCr增加到超过参考值还早了8个月,在这段期间内肾脏病变持续进展,但sCr仍保持稳定没有持续向上[19]

    SDMA开始上升早于sCr 8个月前开始上升,直到患猫肾脏急性失代偿期才稳定[19] 。

A.对于犬
    同样地,一项在19只患有CKD的狗中进行的类似研究显示,其中17头SDMA浓度增加到大于CKD参考区间的时间平均比起sCr要早9.8个月(范围从2.2-27个月);SDMA与GFR呈显著相关(r=-0.80;
P <0.001) [20]
。图三显示其中代表性的案例,SDMA增加到超过参考值比sCr增加到超过参考值还早了19个月。死后肾脏组织病理学证实淋巴细胞/浆细胞性间质性肾炎,伴有间质和周围纤维化,肾小管扩张和肾小球硬化呈现与CKD一致的变化[21]

SDMA临床参考区间
    为了让SDMA发展成为测量肾功能的指标,科学家根据临床实验室标准协会(Clinical Laboratory Standards Institute,
CLSI)准则[1],建立了狗与猫的SDMA参考区间。

A.关于犬
    从122只不同年龄、性别与品种的健康成犬(年龄>1岁)收集血清样本。犬只年龄介于1-15岁,平均年龄为4.7岁;体重范围介于2.7-60公斤,具有多种体态状况评分。公犬与母犬具同样代表性,不做性别比较加权。
    收集样本的犬只均经过健康检查,过去六个月内无疾病史或任何的不良征状,仅使用预防心丝虫、跳蚤与壁虱的化学药物。并记录了包括饮食、全血细胞计数、血片检查、血液生化电解质与总甲状腺素浓度,以及完整尿液检查、最低抑菌浓度的尿液培养与尿蛋白/肌酐比[2]

    利用LC-MS测量样本中之SDMA浓度,以非参数模型(Monparametric
model)分析,在两侧95%的信赖区间下,排除大于2个平均值、3个正负标准差的异常值后,得到健康成年犬的参考区间为<14 μg /dL,如图1所示[3] 。

    图1. 以LC-MS测量健康成犬血清中SDMA的浓度。X轴为SDMA浓度,Y轴为健康成犬的只数(n=122)。以非参数模型分析下,参考区间为<14 μg/dL。

A.关于猫
    猫的血清SDMA参考区间跟犬相似,为<14
μg/dL,如图2[2]。从86只健康的成猫血清样本中,年龄介于6-15岁,体重介于3-9公斤。品种有米克斯(domestic short hair,
domestic longhair)、暹罗猫(Siamese)与布偶猫(ragdoll)。


    图2. 以LC-MS测量健康成猫血清中SDMA的浓度。X轴为SDMA浓度,Y轴为健康成猫的只数(n=86)。以非参数模型分析下,参考区间为<14 μg/dL。

SDMA对于肾脏病的专一性
    有许多研究指出,由于SDMA的专一性不受肾外因素的影响,很适合作为特异性内源性肾脏生物标记。在人类的研究中,SDMA的浓度水平不受急性炎症[4]
、肝脏疾病[5-6] 、心血管疾病[7-8]或糖尿病的影响[9]
。而在犬的研究提到,一群BUN值正常的雪橇犬只经过激烈运动后,SDMA浓度相较于其他的内皮功能生物标记,不会显著上升,亦不受品种或性别影响[10]
。也有研究指出在一群查理斯王骑士犬的研究中,SDMA浓度不会受到年龄或无症状二尖瓣逆流(asymptomatic mitral
regurgitation)的影响[11]
。SDMA与犬猫血清中的精氨酸浓度没有相关性(R2=0.002);与犬的心脏生物标记NT-proBNP(N-terminal pro–brain
natriuretic peptide)亦没有相关性(R2=0.0043) [2] 。肝酶浓度、碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,
ALP)浓度(R2=0.01)、丙氨酸转氨酶(alanine transaminase,
ALT)浓度(R2=0.02)与天门冬氨酸氨基转移酶(aspartate aminotransferase, AST)浓度(R2=0.05)亦都没有相关性[2]

    而且,与血清肌酐(serum creatinine,
sCr)不同,SDMA与身材的胖瘦体重影响无关。因此对于各种原因导致肌肉量下降的患病动物,SDMA会是比sCr更好的生物标记。在一项以老年猫对于年龄增长与肌肉下降量的研究证实,当年龄增长GFR(glomerular
filtration
fate)下降时,sCr指标会低估了肾功能的下降;反之血清中的SDMA则会随着GFR下降呈现一致性的增加,更清楚的辨识了肾功能的丧失[12]
。另外一项关于健康犬的研究补充提到,体重减轻与sCr是有相关可比较性的(r= 0.54; P= 0.0003),而SDMA则与体重减轻无关联性(r=-0.12;
P=0.45) [13] 。

国际肾脏权益协会对于SDMA应用于慢性肾脏疾病的指南
    国际肾脏权益协会(International Renal Interest Society, IRIS)在2015年开始把SDMA纳入慢性肾脏病(chronic
kidney disease,
CKD)的分期指南,承认SDMA可以作为肾功能检查来补充sCr指标,以评估早期肾病患者,且SDMA可能是比禁食后sCr更敏感的肾功能生物标记[14]
。当SDMA大于参考区间14 μg/dL且呈现持续上升,患病犬猫即有可能为CKD 一期,肾功能开始下降。此时的sCr仍可能低于IRIS所颁布的临界值(犬:1.4
mg/dL;猫:1.6
mg/dL)。因此,SDMA可以帮助诊断罹患CKD1期和2期初期的犬和猫,尤其是那些没有临床症状或是轻微sCr上升,但又没有超过临界值的患者。能够早期诊断肾脏疾病的发生,给予了医师更多找寻潜在病因、监测CKD进程以及管理其他可能并发疾病的可能性。例如:上泌尿道感染、传染病(莱姆病、艾利西体、利士曼原虫)造成、阻塞性尿路结石、蛋白尿和高血压等会加速肾脏疾病的并发症。这些都可以透过利用检验SDMA早期诊断CKD来预防或治疗[14]
。即使没办法发现潜在造成CKD的原因或是并发症,光是能够尽早诊断并开始治疗CKD,就能减缓CKD的进程并延长宠物的生命[15]
。SDMA也适合用于晚期(3-4期)KD的监控,尤其是那些肌肉量已经下降的犬猫,检测SDMA搭配WSAVA(World Small Animal
Veterinary Association)的肌肉状况评分(MCS)系统[16] ,有助于对晚期的CKD患者进行适当的评估[17] 。
    透过SDMA检测和IRIS的分期监控,可以帮助兽医更好地管理患病动物CKD的病情,同时饲主也可以一起参与控制的目标,优化他们的宠物肾脏护理,以提患者的生命质量(quality
of
life)和延长寿命。IRIS意识到,与sCr相比,SDMA有可能是对肾功能更敏感的生物标记,可作为CKD早期诊断的有用辅助手段,也是治疗更晚期CKD的指南。因此,SDMA测试应与sC、BUN和完整的尿液分析一起进行,以提供肾功能的全面信息。

慢性肾脏病的临床症状与SDMA的应用及注意事项
    为了诊断肾脏疾病,兽医师应考虑患者的临床表现、身体检查结果、其他实验室检验和影像学诊断结果。例如:年龄、品种和性别;任何相关的病史,如药物使用、可能接触毒素和饮食;是否罹患会造成肾脏疾病的传染病,如莱姆病或钩端螺旋体病。
CKD早期通常不会有临床症状,而随着CKD的进展,常先见到以下症状:
   多尿和口渴
   食欲下降
   体重减轻
   昏睡
   呕吐
   呼吸不顺
   而CKD早期的理学检查通常很轻微或不存在,但会随着疾病的进展
 
参考资料
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