编者按

近年来，运用多组学技术进行血液或尿液的“液体”活检的方法已被用于诊断和评估肾脏疾病的变化，包括蛋白质、DNA甲基化检测、微小RNA（miRNA）、长非编码RNA（lncRNA）以及血液或尿液单细胞测序等等。与传统的肾活检相比，其具有无创、实时、可重复等优点，因此受到越来越多的关注。

近期，8月31日-9月4日在澳大利亚阿德莱德市召开的2024年第59届澳大利亚和新西兰肾脏病学会年会(ANZSN ASM 2024)上，来自悉尼大学（The University Of Sydney）的研究团队展示了他们的一项研究摘要，他们探讨了尿液挥发性有机物（volatile organic compounds，VOCs）水平和肾脏病患者肾小管萎缩及间质纤维化的关系。

研究目的

探讨尿液VOCs在肾小管间质疾病患者中的表达水平。

研究方法

在这项研究中，作者纳入了年龄在18至75岁之间且已进行肾活检的个体，所有活检样本均由病理学家根据纤维化和小管萎缩（interstitial fibrosis and tubular atrophy, IFTA）程度进行评分。在活检术前收集患者尿液标本，从尿液残渣中提取尿液上清液，并将其在-80°C下保存，然后在4°C下过夜解冻后进行搅拌棒吸附提取。然后对样本进行气相色谱-质谱（gas chromatography–mass spectrometry，GC-MS）分析。对GC-MS数据进行后处理，根据化合物的挥发性和极性将复杂混合物的VOCs进行分离。测量每个VOC的质量电荷比和碎片模式以进行个体VOC的识别和定量。

研究结果

共有64名研究参与者（22名无IFTA，15名轻度IFTA，27名中度至重度IFTA）。34种尿液VOCs的表达水平与IFTA分级显著相关（P<0.05）。根据人类代谢组数据库，这34种VOCs中，4-庚酮、苯甲醛、正二十九烷和苯在肾病成人患者的血清和粪便样本中曾被检测到异常表达水平。

研究结论

该研究报道了34种尿液中的VOCs，其表达水平与肾小管间质疾病病理学改变程度有关。尿液中的VOCs可能在肾小管间质疾病的临床诊断方面发挥作用。

专家点评

挥发性有机化合物（volatile organic compounds，VOCs）是一种未得到充分监管的化学物质类别，其分子量低、蒸汽压高，因此在大气中会迅速挥发。环境中的VOCs是形成有害二次空气污染物（如臭氧和PM2.5）的关键因素。人有三种途径接触VOCs，其一是直接接触源排放的具有危害性的VOCs，包括烟草烟雾、汽车尾气、工业溶剂、消费品制造以及石油和天然气提炼；其二是室内VOCs，其水平可能比室外VOC水平高出十倍；此外，在人体内也存在着内源性生成的VOCs，这些VOCs是通过脂质过氧化、糖基化和氨基酸氧化等内生过程产生的。因此，VOCs是一种普遍的环境暴露因素。尿液生物标志物可提供与VOCs暴露相关的直接、个人层面的评估，涵盖所有暴露途径，包括大气、室内和内源性来源。既往有研究表明，来自人体生物监测的VOCs代谢物与心血管疾病（CVD）、代谢综合征、CVD风险因素、以及缺血性心脏病死亡率有关，尤其是丙烯醛、苯、1,3-丁二烯、乙醛和苯乙烯。

关于VOCs和肾脏疾病的研究还较少。近期有来自上海微系统与信息技术研究所和上海中医药大学附属龙华医院肾内科的联合研究团队的一项研究进行了相关的尝试。目前的研究表明，呼出气体的分析可能为慢性肾脏病（CKD）进展的临床监测提供一种方便且无创的方法。然而，很少有报道指出与CKD进展相关的呼气VOCs。因此，在这项研究中，他们使用气相色谱-质谱联用法（GC-MS）对1期、3期和5期CKD患者的呼气VOCs进行非靶向检测。结果显示，4-庚酮、正庚烷和正十二烷的呼气水平从CKD 1期逐渐增加至5期，从CKD 3期至5期的增加率高于从1期至3期。性别、吸烟习惯、年龄和体质指数（BMI）对三种呼气VOCs的水平没有显著影响。基于4-庚酮、正庚烷和正十二烷组合的多项式支持向量机（support vector machine，SVM）和K最近邻（K-nearest neighbour，KNN）模型在区分CKD 1期、3期和5期的准确性分别为76.3% 和72.8%。4-庚酮、正庚烷和正十二烷的组合在监测CKD进展方面优于任何单一成分。这些发现对于长期临床监测CKD以及改善我们对CKD的理解具有宝贵的意义。

这项研究是基于临床CKD的分期，研究的呼气中的VOCs与CKD的关系；而本次大会报告的这项研究，研究的是尿液VOCs和肾脏组织学慢性化程度之间的关联，结论告诉我们尿液VOCs有潜力成为评价肾脏纤维化、CKD疾病进展的新的、无创的工具，打开了我们的视角，我们十分期待这项研究的正式披露。

参考文献：

1.Li L, Wang J, Feng F, Yan J, Zhao B, Li X, Zhong Y. Breath volatile organic compounds for chronic kidney disease progression monitoring. Analyst. 2024 Feb 12;149(4):1074-1080.

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专家简介

徐 钢

二级教授、主任医师、博士生导师

华中科技大学同济医学院附属同济医院

内科学系兼肾内科主任

社会任职：

湖北省医师协会肾脏内科医师分会主任委员、

湖北省肾脏替代治疗临床医学研究中心主任、

中华医学会肾脏病学分会委员、

中华预防医学会肾脏病预防与控制专业委员会副主委、

国家卫生健康突出贡献中青年专家、

《临床肾脏病杂志》主编、

五年制本科临床医学专业规划教材《内科学》编委、

国家卫健委住院医师规范化培训教材《内科学 肾脏内科分册》副主编

科研情况：

多次承担国家自然科学基金重点项目、重大研究计划重点支持项目、 国家自然科学基金重点国际合作项目及国家自然科学基金面上项目等。多篇论文发表在 Cell Metabolism,Science Advances ,KI,JASN 等杂志。