血半胱氨酸蛋白酶抑制剂C在临床疾病中的研究进展

      胱抑素C是目前发现的对组织蛋白酶B抑制作用最强的物质，其生物学功能主要是调节半胱氨酸蛋白酶活性。因其分子量小，能自由通过肾小球滤过膜，几乎完全被肾小管重吸收且不被分泌，能很好的替代肌酐而成为一种新的反映GFR的理想标志物^[1,2]。随着科学家对胱抑素C的深入研究，发现其不仅在肾脏疾病方面有临床价值，而且还揭示了它与肝脏疾病、糖尿病、肿瘤等具有一定的相关性。现就其在临床疾病中的研究进展概述如下。

 

 

      1983年Anastasi等首次在鸡蛋清中分离纯化得到高浓度的半胱氨酸蛋白酶抑制剂（cysteine proteinase inhibitor,CPI），是这一类蛋白质超大家族的成员之一，有半胱氨酸蛋白酶抑制剂C、胱抑素C、r-痕迹蛋白、后r球蛋白之称，目前中文多称之为胱抑素C。它是一种低分子量蛋白质，相对分子质量为13×10³，由120个氨基酸组成，其编码基因位于第20号染色体上，大约7.3kb，包含3个外显子，所有有核细胞均可合成并很快分泌到细胞外，无组织特异性，可分布于肾、肝、胰、胃、肺及胎盘等几乎全身所有组织，在脑脊液和精液中浓度最高，尿液中的浓度最低。正常血浆Cys C的浓度为1.0mg/L，其在羊水中的浓度与血浆中浓度相近，脑脊液中的浓度达5.8mg/L，比正常血浆水平高5-6倍，在精液中浓度最高，平均51mg/L。在Cys C基因5^，端1kb序列中发现有2个“GC盒（GGGCGG）和增强子核心样序列（GTGGAAGG）”,故将Cys C基因称为“管家基因”。采用等电聚焦层析法可完全分离为CPIcⅠ和CPIcⅡ两型，二者具有相同的免疫学活性，对热及碱性环境稳定，其最重要的生理功能是调节半胱氨酸蛋白酶活性^[3]。

Cys C的测定方法很多，包括单向免疫扩散法、酶免疫测定法、时间分辨荧光免疫法、放射免疫法、乳胶颗粒增强免疫比浊法等，以后者应用最为广泛，可以实现自动化分析。Cys C是目前研究的一个热点，其主要临床应用是作为GFR标志物，由于受“管家基因”的调节，能自由通过肾小球滤过且不受性别、年龄等因素的影响，是肾小球滤过率较好的标志物。同时，在肾移植、肝硬化、糖尿病等检测中具有一定的意义^[3,16]。

 

 

肾脏移植目前已成为治疗终末期肾病最有效的方法，因此肾脏移植手术后移植肾的功能监测成为临床工作之重点。2002年4月在德国马尔堡召开的国际专家会议上^[4]，与会专家一致认为，Cys C不受身高、性别、年龄、肌肉量的影响。王盛华^[5]等人的研究结果说明：健康人与非肾移植感染患者的Cys C浓度差异无统计学意义，故认为Cys C也不受感染因素影响。该研究还发现，Cys C在肾移植后诊断急性排斥反应时明显优于血清肌酐(serum creatinine,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％。Le Bricon^[6]等也曾报道，Cys C在排斥时比Scr升高得更早、更明显。

王盛华等人还发现，肾移植术后Scr缓慢下降，1周左右转阴（低于判断值122umol/L）而Cys C术后3d内迅速下降，尤以第1天为著，可达69.2％，第2天91％的患者即转为阴性（低于判断值1.79mg/L）,也有报道肾移植术后Cys C可立即下降（29.3±1.7）％。Cys C的这一优势在诊断加速性排斥反应时得以发挥优势效果，而Scr虽有升高，但处于术后下降的背景中，不易观察；而Cys C可立即由阴性转为阳性，变化明显^[5]。

感染是肾移植术后最常见的并发症，术后1年内，约70％的患者至少发生1次感染，而细菌感染占50％以上。有报道，Cys C在肾移植术后诊断感染时虽然升高幅度与Scr无明显差异，但比Scr早（4.4±1.5）d出现变化，有利于早期发现，这对肾移植患者来说有重大临床意义。因为肾移植患者感染时，早期症状、体征不典型或由于免疫抑制剂的作用白细胞和中性粒细胞比例不升高，实验室不易发现；并且一旦感染，来势凶猛，若不及时治疗，常可导致移植肾功能丧失或危及生命^[5]。

 

 

1.Cys C与肝炎、肝硬化、肝癌： Cys C与肝脏疾病的关系少有报道。慢性肝病在发展成为肝硬化或肝癌的过程中，细胞外基质蛋白量的改变是一个非常显著的特征。肿瘤的生长和转移需要对周围基底膜和组织成分的降解。因此，细胞外基质合成与降解的失衡是肝硬化、肝纤维化，甚至肝癌发生的重要因素。有研究表明，基质金属蛋白酶/基质金属蛋白酶组织抑制物（MMPs和TIMPs）是肝病中细胞外基质合成与降解的失衡原因之一。除MMP系统外，其它蛋白酶解系统也参与肝纤维化的形成，例如组织蛋白酶活性升高^[7]。国内有相关报道，Cys C在肝脏疾病患者中显著升高，且慢性肝炎、肝硬化和肝癌均有不同幅度的升高变化，推断Cys C与肝病的严重程度相关。血清Cys C在乙肝、丙肝、肝硬化及肝癌升高的阳性率分别为90％，93％，100％，100％，高于常用的生化指标。各疾病组肌酐均在参考范围内，从而排除肾功能障碍引起的Cys C水平升高的情况。该研究还发现：各肝病组ALT、AST、GGT、TBIL等指标与正常对照组比较差异非常显著，但各肝病组间差异不是很明显。Cys C在肝脏疾病发展中到底有何作用，还有待于更深入探索。但林炜炜等人的研究结果说明肝脏疾病时Cys C会有不同程度的升高，且阳性率要高于其它常用的肝功能生化指标^[7]。

2.Cys C与肝肾综合症：由Scr或24h肌酐清除率估计GFR是目前诊断肝肾综合症（Hepatorenal syndrome,HRS）的主要标准之一。近年来，Cys C作为评估GFR的内源性标志物日益受到重视，其最大的优点是血清或血浆中的Cys C浓度只由GFR决定，而受其它因素影响小。基于此，国内有学者作了相关报道，该结果显示：肝硬化患者的Scr浓度与GFR的确定系数r²值过小，且HRS患者和非HRS患者间的Scr无显著差异，提示晚期肝硬化患者Scr不能真实反映GFR。在该研究的27例HRS患者中，以132umol/L作为Scr诊断HRS的cut off值，仅有14例阳性。表明Scr在诊断HRS上灵敏度较差。虽然MDRD(Modification of Diet in Renal Disease)均值在HRS患者和非HRS患者间有明显差异，但与GRF间的确定系数r²值也不高，且明显高估了HRS患者的GFR，在27例HRS患者中只检出了15例阳性（MDRD低于40ml/min），灵敏度与Scr相当，表明MDRD公式并不能提高晚期肝硬化患者HRS的诊断准确性。有研究认为，若对患者的年龄、性别、学尿素氮、血白蛋白及Scr的测定标准化，以MDRD公式估计GFR比直接以Scr估计GFR要准确。但即便如此，以MDRD公式对肝病患者GFR估计的准确性仍然比对其它肾病患者GFR要差。由于Cys C不受性别、年龄、等生理影响，在人类大多数组织中均能稳定表达而不受肝脏合成的影响，因此，以血Cys C估计GFR不受上述影响。该研究表明：HRS患者的血Cys C浓度显著高于非HRS患者，血Cys C与GFR的相关程度（r²=0.688）也明显比其它两个检测指标高，ROC曲线则表明，Cys C诊断HRS的准确性比Scr和MDRD高，佐证了Cys C较Scr和MDRD更能准确地反映HRS患者的肾功能受损情况^[8]。

 

 

糖尿病肾损害的主要病理改变为肾小球基底膜受损，而作为全部肾功能单位滤过率的总和，GFR是评价肾功能受损的一项好的指标，国内外很多研究都说明Cys C在评价肾损害比Scr要更为灵敏、特异。糖尿病肾病是糖尿病常见而严重的并发症，其早期诊断和治疗极为重要，微量清蛋白是实施干预治疗的关键时期。邱谷^[9]等人曾作过相关研究，涂饰血清Cys C对糖尿病早期肾损害灵敏度明显高于Scr。

尿微量清蛋白对早期糖尿病肾病诊断有重要价值，但最近一些临床研究发现，伴微量清蛋白尿的糖尿病患者仅有30%-45%，在10年内进展到临床糖尿病肾病。有人对23例仅尿mAlb一项为阳性，46例仅Cys C为阳性和其阳性而同时伴尿mAlb为阳性而未进行治疗的糖尿病患者进行跟踪调查测定，6个月内复查上述指标两次，结果发现前者有7例病人两次测定结果转为阴性，后者仅有2例两次测定结果恢复正常，证实单用尿mAlb诊断早期糖尿病肾病存在一定比例的假阳性，而Cys C的特异性较强，血清Cys C联合尿mAlb测定可提高糖尿病早期肾损害诊断的正确率^[9]。

国内董怀平^[10]等人就Cys C的生物学特性，比较Cys C、Scr和CCr（肌酐清除率）在糖尿病肾病早期诊断中的效能。受试者工作特征曲线（ROC）是一种全面地、准确地评价诊断试验的有效方法，该研究发现血清Cys C的AUC^BOC为0.716，Scr的AUC^BOC为0.702，表明Cys C较肌酐和CCr更早准确地获悉糖尿病患者的GFR下降，与国外报道相符，使临床医生较快作出诊断，较早进行干预治疗，改善患者预后。国外Mussap等对糖尿病患者Cys C和肌酐的研究中认为，在诊断早期糖尿病肾病的敏感性和特异性方面Cys C均要比肌酐好，GFR下降的敏感性Cys C（94.8%）优于肌酐（64.9%）。

 

 

妊娠高血压综合征（简称妊高征）一直是产科的疑难杂症之一。早期诊断妊高征，对指导临床的早期用药，减少患者的痛苦意义重大。国内有研究显示，血清UA、Cr在中重度妊高征患者中较正常未孕者明显增高（P〈0.05〉Urea只有到重度妊高征才有体现，健康晚孕者及不同程度妊高征患者血清Cys C与正常未孕者比较均显著身高（P〈0.05〉，可见Cys C能更早期观察妊娠及妊高征时的肾功能变化。正常未孕者Urea水平较健康晚孕者有明显增高（P〈0.05〉，这是由于随妊娠进展GRF增加，肾血浆流量增加，孕妇血液被稀释。有文献报道，只有到GRF降低到50%时，血浆中Cr含量才开始升高^[11]；在妊娠情况下，血清Cys C浓度能更好地替代血清Cr浓度及CCr^[12];该试验也支持Cys C比Cr能更早提示肾功能的改变。血清Cys C在妊高征时表现为随病情加重呈升高趋势，Cys C的升高病理基础是由于高血压时肾脏小动脉痉挛、缺氧，肾小球发生明显的结构和功能的改变，肾小球内皮细胞明显增生，引起细胞间隙闭塞和肾小球滤过屏障的负电荷减少，妊高征的病情加重也同样加重了这些病理改变^[13]。

该研究还发现，分娩后，随着妊高征各方面临床症状的消失，肾功能渐渐恢复正常，Cys C较Urea、Cr、UA优先恢复。在肾移植中也可以说明这一点。可见产后24h检测血清Cys C浓度对早期了解产妇和妊高征患者肾功能恢复更有利。虽然该研究不能说明Cys C是诊断妊高征的特异性指标，但仍不失为反映妊高征病情及产后肾功能恢复情况的良好指标^[13]。

 

 

自从Cys C首次分离得到已有20多年，对其的相关研究始终没有中断过，而研究最广泛、被人们认识最多的是血清Cys C在肾小球滤过功能中的应用。而对于Cys C在肿瘤中的表达以及与肿瘤转移、浸润的关系，人们的认识及相关研究还非常有限，下面将根据相关报道进行阐述：

1.Cys C与头颈部肿瘤 Strojan等收集了82例头、颈部鳞状细胞癌患者的癌组织和其相匹配的癌旁组织，应用ELISA对组织中Cys C的浓度进行检测。他们在将癌组织与癌旁组织中的Cys C的表达量进行统计学分析后发现，肿瘤样本Cys C的平均浓度要比癌旁组织低了1.18倍（P=0.041），其中喉部肿瘤Cys C平均浓度要比其相匹配的正常组织中的量低1.42倍（P=0.029），而非喉部肿瘤与其相匹配的癌旁组织间未发现明显差异。Strojan等检测了34位头、颈部鳞状细胞癌患者血清Cys C的浓度，样本分为确诊后未治疗的A组和治疗后7-407d（平均59d）的B组，另外30名正常人的血清作为C组。结果发现A组中Cys C的平均浓度为573ng/ml（P<0.0001），B组为551ng/ml(P<0.0001)，与C组的320ng/ml相比，A、B组的Cys C浓度显著升高，而A、B组之间并无差异（P>0.05）；并发现A组Cys C的浓度与肿瘤所处的部位有关（P=0.035），非喉部肿瘤患者血清Cys C的平均浓度（658ng/ml）要显著高于喉部肿瘤患者血清Cys C的平均浓度（529ng/ml）；通过对B组中治疗后超过45d和疾病未复发的患者血清的检测，还发现随着患者治疗时间的不断延长，Cys C含量不断降低^[14]。

2. Cys C与肺癌 Zore^[15]等利用ELISA检测了90名健康人、32例非癌症的肺部疾病患者、148例肺癌的血清半胱氨酸蛋白酶B-Cys C复合体后发现，与健康人和非癌症的肺部疾病患者相比，肺癌患者体内半胱氨酸蛋白酶B-Cys C复合体要显著低于前二者（P<0.001）。结果表明Cys C的增加可能并不能有效的抑制恶性肿瘤患者血清中处于上升阶段的半胱氨酸蛋白酶B的浓度，因此在肿瘤发展过程中蛋白酶抑制剂的活性可能被抑制，从而无法有效抑制蛋白水解酶的活性。有研究报道在鳞状细胞、大细胞性和小细胞性肺癌的癌细胞株中检测到了大量半胱氨酸蛋白酶B或前半胱氨酸蛋白酶B，在细胞提取物中同样也测到了一定量的Cys C，说明在组织学上不同种类的肺癌都可合成这2中蛋白质，但合成量是不同的，因而他们之间的失衡可能是体内各种类型肺癌发生发展过程不同的因素之一^[14]。

除此之外，Cys C与卵巢癌、结直肠癌等在国外也有相关文献^[14]，已有的研究结果可以证实Cys C与肿瘤向外浸润和转移有关，半胱氨酸蛋白酶B也参与这个过程，他们之间的平衡失调可能是引起肿瘤向外浸润和转移的一大因素。

 

 

1.Cys C与动脉硬化最近越来越多的研究发现，在血管平滑肌细胞中有该组织蛋白酶抑制剂Cys C的表达，Cys C可通过人类多核细胞趋化性的抑制而在人类免疫防御中其作用。在血管损伤后炎症因子产生增加，轮流刺激血管损伤处促使胱氨酸蛋白酶含量增加，加速血管损伤，而这一作用可被Cys C所抗衡。然而在动脉粥样硬化及腹主动脉瘤的损伤处Cys C的表达则严重减少。Per等检测了急性心肌梗死患者急性期、恢复期及健康对照组的血清Cys C水平，发现两者的Cys C水平均显著低于健康对照组，提示Cys C的血清浓度改变，在一定程度上可以作为急性心肌梗死诊断的参考指标^[3]。

2. Cys C与动脉瘤 Cys C不仅表现在损伤后的水平减低，进一步的研究还发现其浓度与疾病的严重程度呈负相关。Shi等通过超声法观察122例患者颈动脉内膜-中膜厚度及腹主动脉直径，并同时测定了血清Cys C水平与腹主动脉直径呈负相关，而与颈动脉内膜-中膜厚度无相关性，经过体表面积校正后，两者负相关关系仍然存在。Lindholt等对151例腹主动脉瘤患者进行了平均2.9年的随访，测定了其中142例患者血清Cys C、Scr和C-反应蛋白水平，发现血清Cys C的水平与小腹主动脉瘤的扩张呈负相关（r=-0.22），经校正后，这种负相关关系仍然存在。提示可能由于缺乏Cys C致使组织蛋白酶相对占优势，加速了动脉瘤的进展^[3]。

3. Cys C与阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease,AD） Cys C分布于人体全身组织。尤其在脑脊液中具有较高的浓度。通过药理学研究发现，组织蛋白酶的药理性抑制剂可以明显减少脑缺血后神经元的损伤，这就提示Cys C可能是内源性神经保护因子；同时Cys C还具有淀粉样遗传特性，与AD中变性神经元ß-淀粉样蛋白在共同区域，表明在神经元变性中扮演一定的角色。Olsson等为了验证这一特性，在小鼠模型中发现Cys C基因的缺失可家中小鼠大脑局灶性缺血后的大脑损伤，而全身性缺血则可减轻神经元损伤。Cys C基因型变异是目前研究热点。已经证实，正常细胞外Cys C基因第68位点处突变（A/G）可导致家族性大脑皮层淀粉样变血管病，容易导致脑中风。Benedikz等研究发现第68位点基因型发生突变（A/G）(L68Q-Cys C)后，Cys C会形成更稳定的二聚体，从而使Cys C的分泌和活性均减低，导致半胱氨酸蛋白酶活性增加，淀粉片段增加，引发AD。Deng等用免疫组化的方法测定Cys C在脑组织中的表达，所有AD患者脑颞皮质Cys C表达增多，皮质Ⅲ、Ⅳ层最敏感，且与基因型无关，推测Cys C可能与神经元的死亡有关^[3]。

 

 

Cys C在临床上的应用已经不再局限于评价GFR了，它在很多疾病中的关联也越来越明显了。虽然目前的研究结果中还存在着很多的推测，但是随着分子诊断学的发展，很多的难题定会得到解决。同时它将会广泛应用于临床其他指标的评价，其在疾病的发生、发展中势必会发挥越来越大的作用。

 

 

 

 

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