diabetic renal failure patients中单磷酸腺苷脱氨酶（AMPD；EC: 3.5.4.6）活性改变及三价铁还原能力（FRC）的变化

《Journal of Genetic Engineering and Biotechnology》：Alteration in adenosine monophosphate deaminase activity and ferric reducing capacity in diabetic renal failure patients

　　

肾衰竭（RF）是慢性肾脏病（终末期阶段，常见糖尿病并发症），通常因治疗延迟或疾病控制不佳而发生，当肾小球滤过率（GFR）降至15 mL/min以下时会导致肾功能严重恶化。与此同时，单磷酸腺苷脱氨酶（AMPD）参与嘌呤代谢，影响能量平衡。本研究旨在调查AMPD活性与包括三价铁还原能力（FRC）作为氧化应激（OS）指标在内的某些参数的诊断意义。研究人员将参与者分为：健康对照组（H）、肾衰竭患者组（RF）以及肾衰竭合并糖尿病组（RF+DM）。结果显示，糖尿病RF组的AMPD活性显著高于RF组（25.57±3.06与16.30±3.44相比），且与健康的受试者（5.89±1.59）相比亦有显著升高；FRC水平同样升高，尤其在RF+DM组中，表明在RF和DM引起的氧化应激下抗氧化能力呈代偿性增加。聚类分析揭示了RF中的系统性特征，其中大多数参数密切相关，可识别肾健康的敏感指标，而FRC则表现出独立于传统滤过指标的特性。ROC曲线显示两种标志物均具有 excellent 的诊断准确性（AUC=0.9），表明它们是RF强有力且早期的生物标志物，尤其在糖尿病患者中。研究结果还表明，抑制AMPD活性可能有助于改善代谢、减少炎症和氧化应激，从而为RF提供重要保护。

本研究由Lubna Sameer Hammad和Jwan abdulmohsin Zainulabdeen完成，发表在《Journal of Genetic Engineering and Biotechnology》上，旨在探讨AMPD活性与FRC作为肾衰竭诊断标志物的潜力，特别关注糖尿病合并肾衰竭患者。

**研究背景与问题**

慢性肾脏病（chronic kidney disease, CKD）是全球范围内日益严重的公共卫生问题，而糖尿病（diabetes mellitus, DM）是其主要致病因素之一。肾衰竭（renal failure, RF）作为CKD的终末阶段，当肾小球滤过率（glomerular filtration rate, GFR）降至15 mL/min以下时，肾功能严重恶化，患者预后极差。尽管透析和支持性护理不断进步，RF患者的死亡率仍居高不下。糖尿病与肾衰竭之间存在恶性循环关系：长期高血糖导致肾小球滤过单位（肾单位）瘢痕化，进而引发肾衰竭；而肾衰竭导致的毒素蓄积（尿毒症）又会加剧胰岛素抵抗，进一步恶化糖代谢。这种病理进展被称为糖尿病肾病（diabetic nephropathy），其特征为隐匿性恶化，早期表现为蛋白尿。

嘌呤代谢在能量平衡中起关键作用。单磷酸腺苷脱氨酶（adenosine monophosphate deaminase, AMPD；EC: 3.5.4.6）催化单磷酸腺苷（adenosine monophosphate, AMP）转化为单磷酸肌苷（inosine monophosphate, IMP），从而调节腺嘌呤核苷酸水平和细胞内能量代谢。AMPD活性改变可导致代谢紊乱，引起AMP过度积累和能量平衡失调。此外，AMPD活性改变还可增加氧化应激（oxidative stress, OS），在RF发病机制中起重要作用。三价铁还原能力（ferric reducing capacity, FRC）是评估抗氧化活性的有价值指标，用于测量生物材料的总抗氧化能力，通过评估抗氧化剂将Fe³⁺-（邻菲啰啉）还原为Fe²⁺-（邻菲啰啉）的能力来实现。在RF背景下，FRC值可为受试者OS和抗氧化平衡提供洞见。

目前关于AMPD活性、OS与肾功能之间确切关系的研究仍不充分，特别是在糖尿病合并RF患者中，AMPD活性变化与抗氧化能力之间的关系尚未明确。研究人员假设，糖尿病导致的晚期RF会触发嘌呤分解代谢的加速级联反应，细胞内磷酸盐缺乏导致AMPD过度激活，成为主要代谢驱动因素，最终导致嘌呤分解产物如尿酸（uric acid, UA）的显著积累，表现为FRC水平的改变和升高。

**主要技术方法**

本研究为医院为基础的病例对照研究，样本来源于伊拉克巴格达Al-Noor血液透析中心和Al-Karama教学医院，于2025年10月至2026年1月期间收集数据。研究纳入180名25-45岁参与者，其中113例为经KDIGO 2024临床实践指南确诊的5期RF患者，依据2021年CKD-EPI公式计算GFR进行分期。受试者严格分为三组：健康对照组（H, n=67）、无糖尿病RF组（RF, n=50）和RF合并DM组（RF+DM, n=63）。排除标准包括癌症史、肝病、心血管疾病、系统性红斑狼疮等慢性疾病史，以及吸烟或饮酒史。两组患者仅接受钙、磷酸盐和铁剂补充治疗。外周血采集后，血清经离心（3000×g, 15 min, 4°C）分离，分装于1 mL冻存管，-20°C保存备用。生化检测采用线性化学品公司试剂盒及PD-307分光光度计（日本）测定空腹血糖（fasting blood glucose, FBG）、总血清蛋白、白蛋白、肌酐和UA水平。AMPD活性采用Giusti和Galanti法测定，结果以比活性表示：AMPD比活性（U/g）=AMPD活性（U/L）/总蛋白浓度（g/L）。FRC浓度采用Benzie和Strain法测定。统计学分析采用Shapiro-Wilk检验进行正态性评估，随后采用单因素方差分析（ANOVA）及Tukey事后检验，变量间关系采用Pearson相关系数评估，诊断准确性采用受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic curve, ROC curve）分析，所有统计分析使用SPSS 24.0软件完成。

**研究结果**

**人口学与基本特征** 三组参与者在年龄、体重、身高和体重指数（body mass index, BMI）方面无统计学差异，确保代谢标志物不受年龄相关生理衰退或肥胖相关炎症状态的影响。

**肾小球滤过率与血糖** GFR在RF组和RF+DM组之间无显著差异，但健康组显著高于两组患者（p<0.01）。RF+DM组空腹血糖（fasting blood glucose, FBG）水平显著升高（211.74±14.91 mg/dL），与健康组和RF组相比均有极显著差异（p<0.0001）。

**蛋白质代谢指标** 与健康组相比，RF组和RF+DM组总蛋白和白蛋白水平显著降低（p<0.01），但三组间球蛋白水平无统计学差异。白球比（Alb/Glo比值）在健康组与RF+DM组间存在显著差异。肌酐水平在两组RF患者中均显著高于健康组，UA水平同样在RF组中显著升高。

**AMPD活性与FRC变化** AMPD活性在两组RF患者中均显著高于健康组（p<0.01），其中RF+DM组达25.57±3.06 U/L，显著高于RF组的16.30±3.44 U/L和健康组的5.89±1.59 U/L。AMPD比活性在RF组中较健康组降低，在RF+DM组中部分升高。FRC水平在RF+DM组与健康组比较时显示出显著差异（3536.7±974.7 mmol/L vs. 1915.12±486.73 mmol/L, p<0.01）。

**相关性分析** Pearson相关分析显示，RF组中AMPD活性与体重呈弱正相关（r=0.295, P=0.037）；AMPD活性与AMPD比活性在RF组和RF+DM组中均呈中度正相关（分别为r=0.584和r=0.591，P=0.0001），其余参数无显著相关。

**聚类分析** 采用平均联结法（组间）的层次聚类分析显示，RF组中几乎所有临床标志物（身高、白球比、AMPD比活性、白蛋白、球蛋白、GFR、BMI、年龄、体重）几乎在距离接近0处聚类，总蛋白和AMPD活性在极短距离处聚类，而FRC作为显著异常值，直到距离25处才与其他变量汇合。在RF+DM组中，包括AMPD比活性、白球比、身高、白蛋白、球蛋白、GFR、BMI、AMPD活性、年龄和体重在内的超级聚类在近0的重新标度距离处联结，总蛋白在极短距离（约1）处加入，FRC仍保持异常值，直到距离25处才与其他变量汇合。

**ROC曲线分析** AMPD活性显示excellent的诊断判别能力：健康组与RF组比较，敏感性90%，特异性69%，AUC=0.932，截断值6.405；健康组与RF+DM组比较，敏感性95%，特异性95%，AUC=0.975，截断值20.807；RF学科建设组比较，敏感性92%，特异性84%，AUC=0.959，截断值21.257。FRC方面，健康组与RF组比较AUC仅为0.549，表现较差；但健康组与RF+DM组比较，敏感性94%，特异性84%，AUC=0.946，截断值2347.815；RF组与RF+DM组比较，敏感性87%，特异性84%，AUC=0.895，截断值2532.286。

**讨论与结论**

研究人员深入分析了AMPD活性与FRC在RF诊断中的意义。研究发现，尽管RF本身引发生化应激，但FBG大幅升高至211 mg/dL才是压垮细胞能量平衡、导致AMPD和FRC活性显著增加的关键因素，这一定义了糖尿病尿毒症综合征的表型特征——严重代谢耗竭和尿毒症废物蓄积状态。

蛋白质代谢方面，RF时蛋白质水平下降源于尿中丢失（蛋白质丢失）和慢性炎症状态抑制白蛋白合成；而糖尿病肾病中，肾小球基膜的非酶促糖基化增加其蛋白质通透性，同时糖尿病诱发营养不良复杂综合征（malnutrition-inflammation complex syndrome, MICS），促进晚期糖基化终末产物（advanced glycation end-products, AGEs）形成，进一步损伤肾脏结构并加速蛋白质消耗。研究证实蛋白尿不仅是肾脏损伤的生物标志物，也是炎症和肾小管间质纤维化的主动介导因素。

UA在两组患者中升高源于肾脏滤过损伤和主动代谢潴留的共同作用。代谢紊乱如DM通过化学作用加剧这一结构性缺陷，迫使已受损肾脏重吸收和潴留UA而非清除之。UA触发单核细胞释放促炎细胞因子如肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-alpha, TNF-α），导致胰岛素抵抗增加和肾脏尿酸重吸收增加。

聚类分析揭示RF产生系统性特征，无论患者是否合并糖尿病，其物理测量（BMI/体重）和生化指标（GFR/总蛋白）密切相关。AMPD活性在两种疾病的聚类分析中均属于即时聚类部分，表明AMPD测量是肾健康的敏感指标，不受糖尿病相关代谢干扰的显著影响。FRC作为完全异常值，仅在距离最远处才与其他变量汇合，提示患者的抗氧化抗应激能力独立于其肾小球滤过率或营养状态。

ROC分析证实AMPD活性在健康与RF患者间具有卓越的诊断效能（AUC=0.932），在糖尿病合并RF患者中表现更佳（AUC=0.975），表明糖尿病与RF的联合代谢应激产生更具特征性的AMPD变化，使其成为该亚组的优秀诊断指标。FRC在单纯RF诊断中表现不佳（AUC=0.549），但在糖尿病合并RF诊断中准确性显著提高（AUC=0.946），敏感性达94%，成为诊断此合并症的高度可靠方法。

研究结论指出：AMPD活性和FRC是RF的强有力生物标志物。AMPD提供卓越的诊断准确性，尤其在糖尿病病例中；升高的FRC有效标识糖尿病尿毒症的严重代谢耗竭，代表代谢废物积累而非健康状态。AMPD可能代表疾病治疗的潜在治疗靶点，其中二甲双胍和磷酸盐可作为AMPD抑制剂通过激活AMP活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase, AMPK）提供未来治疗价值，恢复代谢平衡、减少炎症并为RF提供重要保护。

本研究局限性在于单中心、医院为基础的设计及相对有限的年龄范围。未来需要多中心研究、更大样本量和更广泛年龄范围的研究，以及评估小分子AMPD抑制剂在体内过渡模型中的长期治疗效力，以验证这些指征作为动态临床治疗靶点的价值。