L-FABP nước tiểu - một dấu ấn sinh học nước tiểu mới của tổn thương ống lượn gần

PGS TS Nguyễn Nghiêm Luật - Bệnh viện Đa khoa MEDLATEC

Urinary FABP as a new urinary biomarker of proximal tubular damage                                                   

       Luat Nghiem Nguyen - MEDLATEC General Hospital

Abstract

1. Liver-type fatty acid-binding protein (L-FABP) is a kind of fatty acid binding proteins with a molecular weight of 14 kDa located in the cytoplasm of the hepatocytes and renal proximal tubular cells. Urinary L-FABP was secreted from proximal tubules during oxidative stress or the event of ischemia.

2. Use of the test: urinary L-FABP test is used to help the different diagnosis of severity of acute kidney injury (AKI), the early diagnosis of renal disease accopanying tubular dysfunctions, the monitrring of the stage progression and therapeutic effects of diabetes nephropathy, and the determination of microcirculation disorder (ischemia).

3. Indications: urinary L-FABP test may be ordered when a person has symptoms of a renal disorders, such as of acute kidney injury, of the renal disease accopanying tubular dysfunctions, need monitoring the stage progression and therapeutic effects of diabetes nephropathy, or of the ischemia.

4. Methods: urinary L-FABP was meassured by the Sanwich ELISA kit. The normal urinary L-FABP levels in healthy subjects are <8,4 µg/g Creatinine or <12,5 ng/mL, while the abnormal levels are ≥12,5 and < 100 ng/mL.

5. Clinical significance:

- Urinary L-FABP level increases after several hours and stays elevated for at least 24 hours in acute renal injury (AKI), the increased levels reflect the tubular damage and dysfunctions, it may seen in acute heart failure (AHF), acute coronary syndrome (ACS), or in the severity of sepsis.

- The early diagnosis of chronic renal disease accopanying tubular dysfunctions.

- Urinary L-FABP accurately reflected the stage progression and therapeutic effects of diabetes nephropathy in type 2 diabetic patients, the higher urinary L-FABP level was a risk factor for progression of diabetic nephropathy.

- Urinary l-FABP is a suitable urinary biomarker for predicting the extent of microcirculation disorder (ischemic renal injury).

Ngày nay, việc chẩn đoán sớm tổn thương ống thận và rối loạn chức năng ống thận là một việc rất cần thiết vì nó quyết đinh điều trị bệnh thận thành công. Tuy nhiên, cho đến gần đây, trong cấp cứu y khoa, để chẩn đoán tổn thương thận, người ta vẫn sử dụng một số dấu ấn sinh học đã có từ khá lâu với độ nhạy và độ đặc hiệu chưa đủ cao như NGAL (netrophil gelatinase-associated lipocain), NAG (N-acetyl-β-D-glucosaminidase), albumin nước tiểu và creatinine huyết thanh. Gần đây, protein gắn acid béo type gan (Liver-type fatty acid-binding protein: L-FABP), một protein được sản xuất chủ yếu ở ống lượn gần, có trong nước tiểu, đang trở nên một ứng cử viên quan trọng cho mục tiêu này.

1. Sinh học của L-FABP

Protein gắn acid béo type gan (Liver-type fatty acid-binding protein: L-FABP) là một loại protein trong gia đình các FABP, có khối lượng phân tử 14 kDa (Hình 1).

Hình 1. Mô hình cấu trúc của L-FABP: hai phân tử acid oleic gắn vào khoang trong của L-FABP (Sato E, 2017 [9]).

L-FABP khu trú chủ yếu ở bào tương các tế bào ống lượn gần của thận, cũng có ở tế bào gan, ruột, ...  (Bảng 1).

             Bảng 1. Một số type FABP trong gia đình FABP: gen và sự phân bố trong cơ thể.

L-FABP tham gia vào con đường truyền tín hiệu của sự chuyển hóa của acid béo chuỗi dài ở bào tương, thúc đẩy sự bài tiết các sản phẩm của sự peroxy hóa lipid, góp phần bảo vệ tế bào. L-FABP nước tiểu (urinary L-FABP) được bài tiết từ ống lượn gần do stress oxy hóa (oxidative stress) hoặc do rối loạn vi tuần hoàn cấp (microcirculation disorder), còn gọi là thiếu máu cục bộ (ischemia) ở ống thận, trước khi xảy ra tổn thương mô (Hình 2).

Hình 2. Mô hình cơ chế bài tiết L-FABP ở ống lượn gần (Sato E, 2017 [9]): trong thận, acid béo được vận chuyển vào các ống lượn gần cùng với albumin. Các acid béo gắn vào L-FABP và được tái khu trú vào ty thể, peroxisome hoặc nhân tế bào. Nếu các sản phẩm peroxy hóa lipid tích lũy vào các ống lượn gần, L-FABP sẽ gắn vào các lipid trong bào tương của tế bào và được bài tiết vào trong nước tiểu. 

L-FABP nước tiểu được xem như một dấu ấn sinh học để dự đoán diễn biến chức năng thận trong các bệnh thận như tổn thương thận cấp, trong các bệnh thận mạn không do đái tháo đường, …

2. Sử dụng:

L-FABP nước tiểu được sử dụng để chẩn đoán phân biệt mức độ của tổn thương thận cấp, chẩn đoán sớm bệnh thận mạn có kèm theo rối loạn chức năng ống thận, theo dõi tiến triển và hiệu quả điều trị bệnh thận do đái tháo đường, xác định rối loạn vi tuần hoàn cấp (thiếu máu cục bộ) ở ống thận.

3. Chỉ định: 

L-FABP nước tiểu được chỉ định khi một người có các dấu hiệu và triệu chứng của tổn thương thận cấp, của bệnh thận mạn kèm tổn thương ống thận tiến triển, hiệu quả điều trị bệnh thận do đái tháo đường hoặc của thiếu máu cục bộ thận ở ống thận.

4. Giá trị tham chiếu:

L-FABP nước tiểu được định lượng bằng phương pháp miễn dịch enzym ELISA dựa trên kit của RENISCHEM®ELISA. Nồng độ L-FABP nước tiểu (ng/mL) đo được từ đường phân tích dựa trên độ hấp thụ quang của mẫu được quy chuẩn với mức độ creatinine cùng mẫu nước tiểu.

Giá trị tham chiếu của L-FABP nước tiểu tính theo tỷ lệ của mức độ L-FABP/ Creatinine nước tiểu ở người khỏe mạnh bình thường (không có tiền sử đái tháo đường, bệnh thận, bệnh gan, bệnh mạch vành, các xét nghiệm về chức năng gan, thận và nước tiểu, dung nạp glucosse bình thường, không bị rối loạn lipid máu, không tăng huyết áp, không thiếu máu hoặc viêm, và chỉ số khối cơ thể BMI 18-25, n=150) là <8,4 µg/g Creatinine.

L-FABP nước tiểu cũng có thể được đo bán định lượng, phục vụ ngay tại giường bệnh, bằng test nhanh với kit ELISA. Mức độ bình thường ở người khỏe mạnh theo test nhanh là <12,5 ng/mL, mức độ bất thường (bệnh lý) là ≥12,5 and < 100 ng/mL (Hình 3).

Hình 3. Mức độ L-FABP nước tiểu thể hiện trên que thử của test nhanh ELISA.

Mức độ L-FABP nước tiểu không có sự khác nhau giữa nam và nữ, và chỉ tăng ở người trên 70 tuổi.

Mẫu nước tiểu sử dụng cho xét nghiệm L-FABP nước tiểu có thể là nước tiểu buổi sáng bỏ phần đầu bãi (first-void morning urine), nước tiểu lấy ngẫu nghiên (spot urine) hoặc nước tiểu thu lượm trong 24 giờ (24 hour collected urine) vì chúng cho các giá trị tương quan rất chặt chẽ (r=0,92-0,93; P<0,0001).

5. Ý nghĩa lâm sàng

5.1. Đối với tổn thương thận cấp (acute kidney injury: AKI):

Trong một nghiên cứu của Doi K và cộng sự, 2011 [1] trên 339 bệnh nhân bị bệnh nặng được cấp cứu tại Đơn vị Điều trị tích cực, 4 thông số nước tiểu là L-type fatty acid-binding protein (L-FABP), neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL), N-acetyl-β-D-glucosaminidase (NAG), albumin, và creatinin huyết thanh. Trong số 339 bệnh nhân, 14 (4,1%) tử vong trong vòng 2 tuần nhập viện. Giá trị của các thông số sinh học trong việc phát hiện tổn thượng thận cấp và dự đoán tử vong được thể hiện ở Hình 4.

Hình 4. So sánh diện tích dưới đường cong ROC của các thông số nước tiểu về tổn thương thận cấp và creatinine huyết thanh (Doi K và cộng sự, 2011 [1]).

- L-FABP nước tiểu là một dấu ấn sinh học có giá trị trong chẩn đoán phân biệt mức độ nặng của tổn thương thận cấp (acute kidney injury: AKI).

- L-FABP nước tiểu có hiệu lực để phát hiện tổn thương thận cấp khi tiếp nhận bệnh nhân hoặc dự đoán khả năng hồi phục của bệnh nhân suy tim cấp (acute heart failure: AHF) có kèm theo hoặc không kèm theo bệnh thận mạn (chronic kidney disease: CKD) (Shirakabe A, 2016 [10], Hishikari K, 2017 [2], Shirakabe A, [11]).

- L-FABP nước tiểu có thể giúp phát hiện các bệnh nhân có nguy cơ cao đối với các sự kiện mạch vành tim sau hội chứng mạch vành cấp (acute coronary syndrome: ACS).

- L-FABP nước tiểu có thể giúp đánh giá mức độ nặng và dự đoán tiên lượng của nhiễm khuẩn huyết (sepsis) (Sato E, 2017 [9]). L-FABP nước tiểu tăng một cách có ý nghĩa ở các bệnh nhân shock nhiễm khuẩn và việc điều trị bằng kháng sinh thích hợp có thể là giảm sự tăng này (Nakamura T, 2009 [7]).

Bảng 2. Mức độ L-FABP nước tiểu ở các bệnh nhân nhiễm khuẩn huyết ở các mức độ khác nhau (Nakamura T, 2009 [7]).

*P < 0,001 so với septic shock; †P < 0,01 so với severe sepsis.

5.2. Đối với bệnh thận mạn (chronic kidney disease: CKD) có kèm theo rối loạn chức năng ống thận:

- Mức độ L-FABP nước tiểu có sự tương quan với mức độ tổn thương của ống lượn gần được đánh giá bằng mô bệnh học (Kamijo A, 2004 [5]) ở bệnh nhân bị bệnh thận mạn.

Sự khác nhau về bệnh học tế bào ống lượn gần và mức độ L-FABP nước tiểu ở bệnh nhân bệnh thận mạn do đái tháo đường (diabetic nephropathy: DN) và bệnh nhân bị hội chứng thận thay đổi tối thiểu (Minimal Change Nephrotic Syndrome: MCNS) được chỉ ra ở Hình 5.

Hình 5. So sánh về bệnh học tế bào ống lượn gần và mức độ L-FABP nước tiểu ở bệnh nhân bệnh thận mạn do đái tháo đường (DN) và bệnh nhân bị hội chứng thận thay đổi tối thiểu (MCNS): a) Tế bào bệnh học ở bệnh thận đái tháo đường; b) Tế bào bệnh học ở Hội chứng thận thay đổi tối thiểu; c) Số điểm tổn thương mô 5 trong cả hai nhóm; d) Mức độ L-FABP nước tiểu (µg/gCr) ở hai nhóm. **P<0,01.

 Vì L-FABP cũng được thể hiện ở gan và ruột nên L-FABP máu có thể tăng trong bệnh gan hoặc ruột. Ở các bệnh nhân bị bệnh gan có chức năng thận bình thường,  L-FABP máu tăng gấp 7 lần ở người khỏe mạnh, nhưng L-FABP nước tiểu không khác nhau một cách có ý nghĩa với ở người khỏe mạnh. Ở bệnh nhân bị bệnh thận mạn (CKD) có chức năng gan bình thường, L-FABP nước tiểu tăng một cách có ý nghĩa so với cả ở người khỏe mạnh và ở người bị bệnh gan, trong khi L-FABP máu tăng một cách có ý nghĩa so với ở người khỏe mạnh, điều này được cho là do sự giảm độ lọc cầu thận ở bệnh nhân bị bệnh thận mạn (Hình 6).

Hình 6. So sánh mức độ L-FABP máu (4a) và L-FABP nước tiểu (4b) ở bệnh nhân bị bệnh gan, bệnh nhân bị bệnh thận mạn với người khỏe mạnh. 

- Mức độ L-FABP nước tiểu cũng phản ánh gánh nặng stress ống thận (tubular stress burden).

- L-FABP nước tiểu có độ nhạy cao hơn các dấu ấn sinh học protein nước tiểu khác nên có thể sử dụng để theo dõi bệnh thận: mức độ L-FABP nước tiểu tăng khi bệnh thận tiến triển và giảm khi bệnh thuyên giảm.

- L-FABP nước tiểu còn giúp dự đoán tiên lượng bệnh thận mạn (Kamijo A, 2005 [4]).

5.3. Đối với bệnh thận do đái tháo đường (diabetic nephropathy):

5.3.1. Đối với bệnh thận do đái tháo đường type 1:

Để đánh giá sự thay đổi mức độ L-FABP nước tiểu trong sự tiến triển của đái tháo đường type 1, bệnh nhân được chia thành 4 nhóm theo giai đoạn của bệnh thận do đái tháo đường dựa trên mức độ albumin niệu hoặc chức năng thận, như sau: normoalbuminuria (mức độ albumin niệu <30 mg/g creatinine), microalbuminuria (mức độ albumin niệu 30-300 mg/g creatinine), macroalbuminuria (mức độ albumin niệu >300 mg/g creatinine) và nhóm bệnh nhân tiến triển (progressors) gồm các bệnh nhân tiến triển từ normoalbuminuria đến microalbuminuria và macroalbuminuria. Kết quả được chỉ ra ở Bảng 3 (Nielsen SE, 2010 [8]).

           Bảng 3. Sự thay đổi một số dấu ấn sinh học ở các trạng thái albumin niệu khác nhau ở bệnh nhân đái tháo đường type 1 (Nielsen SE, 2010 [8]).

UAER: tốc độ bài tiết albumin ra nước tiểu (urinary albumin excretion rate).

Kết quả cho thấy, trong đái tháo đường type 1, L-FABP nước tiểu tăng trong giai đoạn sớm, ngay cả trước khi có bất kỳ dấu hiệu lâm sàng nào của tổn thương cầu thận được phát hiện đã củng cố thêm giả thuyết rằng “giai đoạn ống thận’ (tubular phase) trong sự phát triển của bệnh thận do đái tháo đường. L-FABP nước tiểu được xem là một yếu tố dự đoán độc lập của microalbumin niệu và tử vong. L-FABP nước tiểu thật sự được sử dụng như một yếu chỉ dẫn cho sự tổn thương ống thận sớm trong quá trình đái tháo đường và do đó có thể được xem như một dấu ấn mới trong dự đoán bệnh thận do đái tháo đường (Nielsen SE, 2010 [8]).

5.3.2. Đối với bệnh thận do đái tháo đường type 2:

Để đánh giá sự thay đổi mức độ L-FABP nước tiểu trong sự tiến triển của đái tháo đường type 2, bệnh nhân được chia thành 4 nhóm theo giai đoạn của bệnh thận do đái tháo đường dựa trên mức độ albumin niệu hoặc chức năng thận, như sau: normoalbuminuria (mức độ albumin niệu <30 mg/g creatinine), microalbuminuria (mức độ albumin niệu 30-300 mg/g creatinine), macroalbuminuria (mức độ albumin niệu >300 mg/g creatinine) và suy thận giai đoạn cuối (mức độ creatinine huyết thanh >176,8 µmol/L). Mức độ của các thông số của các nhóm được so sánh với mức độ của các thông số tương ứng của 412 người đối chứng khỏe mạnh. Kết quả được chỉ ra ở Bảng 4 (Kamijo-Ikemori A 2011 [6], Ito H, 2017 [3]).

Bảng 4. Sự thay đổi L-FABP nước tiểu và một số thông số sinh học theo mức độ nặng của bệnh thận do đái tháo đường ở bệnh nhân đái tháo đường type 2 (Kamijo-Ikemori A 2011 [6]).

NS: sự khác biệt không có ý nghĩa (no significance).

Kết quả cho thấy, L-FABP nước tiểu phản ánh chính xác mức độ nặng của bệnh thận do đái tháo đường type 2 và mức độ của nó cao ngay cả ở bệnh nhân có mức độ albumin niệu bình thường (normoalbuminuria). Hơn nữa, mức độ L-FABP nước tiểu là một yếu tố nguy cơ đối với sự tiến triển của bệnh thận do đái tháo đường. Theo dõi giai đoạn tiến triển và hiệu quả điều trị bệnh thận do đái tháo đường: mức độ L-FABP nước tiểu tăng lên ở bệnh nhân có độ lọc cầu thận (estimated glomerular filtration rates: eGFR) giảm thể hiện một sự tương quan dương giữa huyết áp tâm thu và tỷ lệ protein/ creatinin nước tiểu ở các giai đoạn khác nhau của bệnh thận.

5.4. Xác nhận rối loạn vi tuần hoàn (microcirculation disorder) hay thiếu máu cục bộ (ischemia) ở ống thận:

Stress oxy hóa và sự thiếu máu cục bộ kích thích ống lượn gần bài tiết L-FABP vào nước tiểu, vì vậy, L-FABP là một dấu ấn sinh học nước tiểu thích hợp cho sự tổn thương ống thận do thiếu máu cục bộ (Yamamoto T, 2007 [12]).

     Kết luận

- Liver-type fatty acid-binding protein (L-FABP) là một loại proteincos khối lượng phân tử14 kDa, có ở bào tương các tế bào gan và các tế bào ống lượn gần của thận.  L-FABP nước tiểu được bài tiết từ ống lượn gần trong quá trình stress oxy hóa hoặc thiếu máu thận.

- Sử dụng: L-FABP nước tiểu được sử dụng để chẩn đoán phân biệt mức độ của tổn thương thận cấp, chẩn đoán sớm bệnh thận có kèm theo rối loạn chức năng ống thận, theo dõi tiến triển và hiệu quả điều trị bệnh thận do đái tháo đường, xác định rối loạn vi tuần hoàn (thiếu máu cục bộ).

- Chỉ định: L-FABP nước tiểu được chỉ định khi một người có các triệu chứng của tổn thương thận cấp, của bệnh thận kèm tổn thương ống thận tiến triển, hiệu quả điều trị hoặc của thiếu máu cục bộ thận.

- Phương pháp và mức độ tham chiếu: L-FABP nước tiểu được đo bằng kit ELISA. Mức độ bình thường ở người khỏe mạnh là <8,4 µg/g creatinine hoặc <12,5 ng/mL, mức độ bất thường là ≥12,5 and < 100 ng/mL.

- Ý nghĩa lâm sàng:

+ L-FAABP nước tiểu tăng vài giờ sau tổn thương thận cấp và duy trì trong 24 giờ, sự tăng này phản ánh sự tổn thương  và rối loạn chức năng ống thận, có thể gặp trong suy tim cấp, hội chứng mạch vành cấp hoặc nhiễm khuẩn huyết.

+ L-FAABP nước tiểu cũng có thể giúp chẩn đoán sớm bệnh thận mạn có kèm theo rối loạn chức năng ống thận.

+ L-FAABP nước tiểu có thể phản ánh chính xác tiến trình bệnh và hiệu quả điều trị bệnh thận do đái tháo đường; mức độ cao của nó là một yếu tố nguy cơ đối với bệnh thận do đái tháo đường.

+ L-FAABP nước tiểu còn là một dấu ấn sinh học nước tiểu thích hợp để dự đoán rối loạn vi tuần hoàn (thiếu máu cục bộ) ở thận.

                                                                Tài liệu tham khảo

1. Doi K, Negishi K, Ishizu T, et al. Evaluation of new acute kidney injury biomarkers in a mixed intensive care unit. Crit Care Me 2011; 39(11): 2464-2469. 

2. Hishikari K, Hikita H, Nakamura S, et al. Urinary Liver-Type Fatty Acid-Binding Protein Level as a Predictive Biomarker of Acute Kidney Injury in Patients with Acute Decompensated Heart Failure. Cardiorenal Med 2017; 7: 267-275.

3. Ito H, Yamashita, Nakashima M, et al. Current Metabolic Status Affects Urinary Liver-Type Fatty-Acid Binding Protein in Normoalbuminuric Patients With Type 2 Diabetes. J Clin Med Res 2017 Apr; 9(4): 366-373.

4. Kamijo A, Sugaya T, Hikawa A, et al. Clinical evaluation of urinary excretion of liver-type fatty acid-binding protein as a marker for the monitoring of chronic kidney disease: A multicenter trial. J Lab Clin Med 2005; 145(3): 125-133.

5. Kamijo A, Sugaya T, Hikawa A, et al. Urinary excretion of fatty acid-binding protein reflects stress overload on the proximal tubules. Am J Pathol 2004; 165(4): 1243-1255.

6. Kamijo-Ikemori A, Sugaya T, Yasuda T. et al. Clinical significance of urinary liver-type fatty acid-binding protein in diabetic nephropathy of type 2 diabetic patients. Diabetes Care 2011; 34(3): 691-696.

7. Nakamura T, Sugaya T, Koide H. Urinary liver-type fatty acid-binding protein in septic shock: effect of polymyxin B-immobilized fiber hemoperfusion. Sock 2009 May; 31(5): 454-459.

8. Nielsen SE, Sugaya T, Hovind P, et al. Urinary liver-type fatty acid-binding protein predicts progression to nephropathy in type 1 diabetic patients. Diabetes Care 2010; 33(6): 1320-1324.

9. Sato E, Kamijo-Ikemori A, Oikawa T, et al. Urinary excretion of liver-type fatty acid-binding protein reflects the severity of sepsis. Renal Replacement Therapy 2017; 3: 26.

10. Shirakabe A, Hata N, Kobayashi N, et al. Clinical Significance of the Measurement of urinary Liver Fatty Acid binding Protein (L-FABP) Excretion in Acute Heart Failure Patient. Circulation 2016; 134: A18845.

11. Shirakabe A, Hata N, Kobayashi N, et al. Clinical Usefulness of Urinary Liver Fatty Acid-Binding Protein Excretion for Predicting Acute Kidney Injury during the First 7 Days and the Short-Term Prognosis in Acute Heart Failure Patients with Non-Chronic Kidney Disease. Cardiorenal Med 2017; 7: 301-315.

12. Yamamoto T, Nori E, Ono Y, et al. Renal L-Type Fatty Acid–Binding Protein in Acute Ischemic Injury. JASN 2007 Nov; 18(11): 2894-2902.