胱抑素C的临床应用

胱抑素C的临床应用胱氨酸蛋白酶抑制剂的超家族在1981年明确了人类胱抑素C（Cystatin C）的氨基酸系列，但它没有显示与当时已知的任何超家族蛋白系列的同源性，事实证明它属于一个新的蛋白超家族。

图1. 人类胱抑素C的氨基酸系列和结构示意图阴影区域是木瓜蛋白酶——类似半胱氨酸蛋白酶的抑制位点，它与由Asn残基组成的legumain抑制位点不重叠；箭头所示Leu残基，在脑出血时，它被Gln残基代替产生胱抑素C的变异体；星号所示Pro3残基，被部分羟基化。

图2. (A) 根据胱抑素C二聚体推出的胱抑素C的单体（B）在胱抑素C的结晶体中发现人类胱抑素C分子是八聚体胱抑素C的氨基酸序列是胱抑素家族中第一个被检测的系列，但直到两年后，只有当研究者检测了鸡胱抑素的结构，并发现此两种蛋白44％的氨基系列相同，才确定胱抑素C的功能――半胱氨酸蛋白酶的抑制剂。

又经二十年的研究，发现了另外十种人类半胱氨酸蛋白酶的抑制剂，并且发现它们与胱抑素C和鸡胱氨酸蛋白酶抑制剂有很强的同源性。

因此，它们都属于人胱抑素超家族。

人胱抑素家族目前由11种已明确的蛋白组成。

胱抑素家族1由胱蛋白酶抑制剂A和B组成，是唯一的细胞内蛋白；胱抑素家族2由胱抑素C，D，E，F，S，SA和SN组成，它们主要是细胞外和/或细胞间转运蛋白；胱抑素家族3由高和低分子量的激肽原（Kininogen）组成，它们主要是血管内蛋白，除了是半胱氨酸蛋白酶的抑制剂外，它们也参与凝结过程和血管活性肽的产生。

表1. 人胱抑素超家族胱抑素C的生物学功能胱抑素C除了是木瓜蛋白酶——类似半胱氨酸蛋白酶的抑制剂外，最近被证实，它还能抑制半胱氨酸蛋白酶的其它家族成员，比如人legumain肽酶家族C13一种经典酶。

同时也发现这两个抑制点是不重叠的（图1），所以一个胱抑素C分子能同时抑制半胱氨酸蛋白酶的不同类型。

最近还发现胱抑素C在动脉粥样硬化中，抗原呈递中都起一定作用，并且是中性干细胞的生长因子。

除去胱抑素C基因的小鼠（“胱抑素C剔除小鼠”）好像更易癌症的转移。

胱蛋白酶抑制剂在体液中的分布不同的胱抑素在体液中的分布是显著不同的。

比如：胱抑素D主要存在于唾液和泪液中，而胱抑素C存在于各种体液中。

在一些体腔中，比如脊髓液中，半胱抑素总摩尔浓度的90％以上是胱抑素C。

而在其它的体腔中，比如血浆中，它的比例就很少。

而且，在不同的体腔中，总的半胱抑素的浓度也是不一样的。

比如，在血液中总的木瓜蛋白酶抑制剂量大约是12μmol/L，而在脑脊液中它的浓度还不到1μmol/L。

和个别的胱抑素范围一样，虽然半胱抑素的范围部分重叠，但是由于每种体液代表了唯一的一组胱抑素，很明显，不同的体液也代表了一定的半胱抑素范围。

图3 胱蛋白酶抑制剂和α2－巨球蛋白在人类10种体液中的摩尔浓度血清/血浆胱抑素C作为肾小球滤过率（GFR）的标记物胱抑素C的产生人胱抑素C基因结构和启动子区已证明它是看家基因（house-keeping gene），提示由大多数有核细胞产生的胱抑素C的速率相当恒定。

在胱抑素C前体中，疏水性引导序列的出现，更能说明此蛋白通常情况下是被分泌的。

事实上，对人组织和细胞系的免疫化学和Nortern印迹的研究中，发现胱抑素C和/或mRNA存在于所有研究过的细胞类型中。

无独有偶，对培养基中人类干细胞系产生胱抑素C的研究中，发现几乎所有研究的细胞系都能分泌胱抑素C。

对大量患者胱抑素C水平的测定中，发现它的水平只影响GFR，而与其它病理情况无关，此结论与胱抑素C是一种被恒定分泌的蛋白相吻合。

一些报道表述，在体外刺激巨噬细胞能有规则地减少胱抑素C的分泌，但在发炎情况下通常不会降低胱抑素C的水平。

最近一份报道表明，血管平滑肌细胞产生的胱抑素C，可能减少主动脉瘤的发生。

胱抑素C的代谢一般情况下，分子量低于15-25kDa的血浆蛋白几乎都能自由通过肾小球滤过膜，然后完全被近端小管细胞重吸收和降解，所以对于分子量只有13kDa，半径约为30和35Å略带椭圆形结构的胱抑素C来说，理论上也是这样。

实验上，从做过胱抑素C处理的大鼠的研究中发现，胱抑素C的清除率是经典方法Cr-EDTA清除率的94％，也就表明胱抑素C几乎全部能自由滤过肾小球。

滤过的胱抑素C99％以上发现被管细胞降解。

通过限制一组大鼠肾动脉上的主动脉不同程度地降低GFR，发现胱抑素C与Cr-EDTA的相关性非常好（r=0.99）,并且y轴上的截距几乎在原点，这一研究表明近曲小管吸收的胱抑素C可忽略。

对人肾脏的免疫组化和Northern印迹的研究中也发现，胱抑素C在经过肾小球滤膜后，正常情况下，由近曲小管细胞降解。

血清/血浆胱抑素C作为GFR标记物的临床应用大多数人组织都能产生胱抑素C，而且作为低分子蛋白，它能自由通过肾小球滤过膜，这就决定了它在血清或血浆中的水平可能是GFR潜在的标记物。

在1984-1985早期的研究中已发现，胱抑素C作为GFR的标记物至少与血清肌肝同样出色。

同时研究还发现血清胱抑素C的水平比其它低分子蛋白水平（β2-微球蛋白，视黄醇结合蛋白等）更能反映GFR的情况。

但在早期的研究中，胱抑素C浓度的测定只能通过放射免疫扩散方法，此方法非常耗时，需要至少10-20小时，并且CV也相当高（大约10%），这就降低了血清胱抑素C作为GFR标记物的临床实用价值。

10年后发展了完全自动化的乳胶增强比浊法和夹心酶免法，不仅快速而且精密性好，显著提升了血清胱抑素C在临床常规工作中作为GFR标记物的可能性。

自从1994年，引入了完全自动化的乳胶增强比浊法测定血清胱抑素C后，大多数关于血清胱抑素C作为GFR标记物的文献中，对于胱抑素C的测定普遍采用商业化的乳胶增强比浊法和1998年引入的商业化的乳胶增强透射免疫比浊法。

尽管相当比例的患者，GFR已经下降，有时甚至降至50%，可血清肌酐仍在正常范围，但它仍普遍用作GFR的指示剂。

血清肌酐作为GFR的标记物受运动，肾小管的分泌和肌酐的重吸收，以及饮食等各种因素的影响。

由于这些显著的缺陷，研究者已开始寻找GFR更好的指示剂。

一些最新的研究，已开始进行血清胱抑素C和肌酐作为GFR的标记物与注射Cr-EDTA, Tc-DTPA和碘海醇（iohexol）等低分子物质来测定血浆清除率的“金标准”比较。

一部分研究显示，胱抑素C比血清肌酐更能反映GFR的情况，尤其在GFR轻度到中度降低的病人中，另一部分研究显示两项参数指标作为GFR的标记物，意义相当。

图4 在27例男性患者和24例女性患者中，血清胱抑素C的倒数（mg/L）或血清肌酐的倒数（μmol/L）与GFR之间的相关性。

―――表示GFR最低参考线。

在GFR为60-80mL/min×1.73m2时，肌酐为盲区，而血清胱抑素C却能反映当时的肾情况。

图5 在51例各种肾功能情况的患者中，用血清胱蛋白抑制剂C和肌酐诊断GFR正常与否（临界值：80mL/min×1.73m2），准确性方面的ROC图几乎所有的研究者都强调血清胱抑素C与血清肌酐相比，不受性别和肌肉组织的影响。

一些研究显示，随年龄的增长，GFR显著下降，在1-50岁的男性和女性个体，血清胱抑素C 可使用同一参考范围。

在预测禁食者血清同型半胱氨酸总水平时，血清胱抑素C比血清肌酐更好，可能是因它与GFR关系密切有关。

胱抑素C和化学疗法对癌症病人化疗前和化疗期间的研究中，发现血清胱抑素C比血清肌酐更能反映肌酐清除率下降的情况，尤其在肾衰竭的早期。

研究者建议用血清胱抑素C代替肌酐清除率作为化疗前的筛选试验，也可用于GFR下降病人中剂量的调整。

胱抑素C和糖尿病已报道血浆/血清胱抑素C是监视非胰岛素依赖性的糖尿病初期肾病变的有效工具，效果比血清肌酐和β2－微球蛋白更明显。

另一份报告显示，在评估糖尿病患者肾功能是否正常方面,单测胱抑素C浓度比测定血浆肌酐或肌酐清除率更可靠。

新生儿中的胱抑素CCataldi等研究了在健康孕妇和她们健康的新生婴儿的血清胱抑素C水平，结果显示产妇和婴儿间胱抑素C的水平无显著的相关性，相对于肌酐来讲婴儿中的胱抑素C的水平不受产妇血清水平的影响。

所以，胱抑素C可以用来监视围产期妇女GFR的情况。

Finney等研究了早产婴儿、不满1月的婴儿和稍大儿童的血清胱抑素C情况，结果显示血清胱抑素C比血清肌酐更能反映小孩的GFR情况，因为它与肾功能的成熟情况密切相关。

早产婴儿血浆胱抑素C的水平在所有胎龄期间，都显著升高，到1岁时达到成人水平。

1岁以下儿童血浆胱抑素C水平反映的是肾脏的未成熟度，不需要再进行血清肌酐的测定，因为它受成长过程中肌肉组织增加的影响。

胱抑素C和子痫前期妊娠性疾病会增加母体和胎儿的危险度；如妊娠性高血压、肾脏结构的变化和GFR降低以及其他不明原因引起的妊娠性疾病。

每年有超过50,000人因妊娠性疾病而死亡。

因此需要发展敏感、特异的诊断试验，以便密切检测肾功能，确保发展成毒血症和严重肾损伤之前实时分娩。

最近的研究表明，血清胱抑素C与血清尿酸和肌酐相比，对子痫前期有较好的诊断准确性。

并且已证明Cys C是妊娠并发子痫前期的一个有价值的检测指标。

图6 血清胱抑素C和肌酐在诊断妊娠子痫和正常怀孕时，准确性方面的ROC图胱抑素C和肾移植Bricon 等人研究了肾移植后的第四天，血浆胱抑素C的水平比肌酐下降急剧。

在监视GFR 下降方面，也是血浆胱抑素C比血浆肌酐效果更好。

在所有四起急性注射发作和一起急性肾毒性发作的研究中，发现血清胱抑素C的浓度与血浆肌酐的浓度在很大范围内保持一致。

有趣的是，血浆胱抑素C比肌酐上升更明显。

如用血清胱抑素C作为指示剂的话，一起急性注射发作和急性肾毒性发作能更早地诊断出。

在这些病人3个月的随访中，研究者对于Cr-EDTA清除率、血浆胱抑素C、内生肌酐清除率和血浆肌酐各自作为GFR的标记物进行比较。

结果显示肌酐作为GFR的标记物造成30-40%的高估率，并且大约有25%的假阴性，诊断准确性不良。

血清胱抑素C能很好地反映GFR情况，并且与Cr-EDTA清除率有很好的相关性，同时不太会引起假阴性。

肾移植术后20% ~ 40%的患者会发生急性排斥反应，如果及早诊断，尽早治疗，绝大部分排斥反应可被逆转并恢复正常肾功能。

Cys C在肾移植术后诊断急性排斥反应时明显优于Scr，即Cys C比Scr提前(2.7±1.8)d升高；与排斥前比较，Cys C升高148.9%，远高于Scr的43.9%。

研究结果表明，肾移植术后Scr缓慢下降，1周左右转为阴性（低于判断值122umol/L）而Cys C术后3d内迅速下降，尤以第一天为多，可达69.2%，第二天91%的患者即转为阴性（低于判断值1.79），也有文献报道肾移植术后Cys C可立即下降（29.3±1.7）%。