NGAL中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白

一种新的肾损伤标志物中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白（NGAL）的临床意义中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白( neutrophil gelatinaseassociated lipocalin，NGAL) ，又称人脂质运载蛋白2( lipocalin 2，Ln2) 或噬铁蛋白( siderocalin) ，是人脂质运载蛋白家族中的一个新成员。近年来，NGAL 作为一种新的肾损伤标志物倍受关注。1、 NGAL 的生物学特性NGAL 是1993 年Kjeldsen 等1研究中性粒细胞时发现的一种特殊颗粒组分，与明胶酶B 即基质金属蛋白酶9( matrixmetalloproteinase-9，MMP-9) 密切相关。人类NGAL 基因定位于第9 号染色体长臂( 9q34) ，全长5 869 bp，包括1 695bp 的5端非转录区、178 bp 的3端非转录区及由7 个外显子和6 个内含子构成的3 696 bp 的原初转录区; 其相对分子质量为25 000 bp。血小板活化因子( PAF) 、白三烯-B4( LT-B4)和N-甲酸基-甲硫氨酸-亮氨酸-苯丙氨酸( N-formyl-Met-Leu-Phe) 等是NGAL 的配体2。在生理状态下，中性粒细胞、肾小管上皮细胞、肺泡巨噬细胞、支气管上皮黏液细胞等分泌少量NGAL，而脑和周围神经、结肠、子宫和卵巢、胎盘、甲状腺等组织细胞中NGAL 的表达呈阴性。NGAL 的生理功能尚不完全清楚，可能参与不同的生理、病理过程，涉及胚胎发育、细胞分化、肿瘤的发生发展、细胞凋亡、炎症免疫应答、脂质代谢等。在胚胎期，NGAL 发挥类似生长因子的作用，参与各类组织发育、生长及分化，促进乳腺癌、食管癌等肿瘤细胞增殖。NGAL 与MMP-9 以二硫键形成12 500 bp 的复合物，延长MMP 的蛋白水解活性，促进MMP-9 对细胞基底膜的降解，从而浸润周围基质，介导癌细胞转移。过去研究认为，NGAL 促进细胞凋亡，但近年来研究发现NGAL 还是一类应激蛋白，在外界有害物质刺激下，细胞分泌NGAL 是一种机体自身防御机制，使组织细胞免于凋亡3。NGAL 还是一类新的急性期反应蛋白，作为介导铁离子向胞内运输的新型载体，通过竞争性夺取螯合物中的铁来阻止细菌对铁的吸收，从而抑制细菌生长。2、 NGAL 是急性肾损伤的标志物2 1 早期诊断急性肾功能损伤( AKI) 时血、尿NGAL 浓度通常会迅速升高，2 h 最为明显( 比临界值升高几十至几百倍) ，血清肌酐( sCr) 、尿酶等传统指标往往要在24 72 h 才后明显升高，因而NGAL 可用于AKI 的早期诊断。Mishra等4在体外循环术并发AKI 患儿的队列研究中发现，2h 尿NGAL 诊断AKI 的AUCROC 为0 998，其临界值为50 g /L( ELISA 法) 时，敏感性、特异性分别为100%、98%，而血清NGAL 诊断AKI 的AUCROC为0 906，其临界值为25 g /L 时，敏感性、特异性为70%、94%; 多元回归分析显示，2 h 尿NGAL 水平是预测AKI 的强有力预测因子。也发现成年患者2 h 尿、血清NGAL 水平是诊断AKI 的可靠的早期诊断指标。meta 分析表明，NGAL 对AKI 的诊断效能受到标本类型、年龄、检测方法等因素影响，但NGAL 对儿童AKI 的诊断效能优于成年人，可能是成年人受到其他慢性疾病等因素影响。值得注意的是，脓毒血症等危重疾病患者，因受到炎症反应等因素影响，NGAL 可能并不适用于AKI 的早期诊断，诊断特异性欠佳。北美地区研究发现， 143 名全身炎症反应综合征及脓毒性休克患儿入院后24 h 内，血清NGAL 诊断AKI 的AUCROC为0 677，在临界值为139 ng /mL 时，敏感性为86%，特异性仅为39%。经多变量分析后发现，血NGAL 并不是发生AKI 事件的预测指标5。在成人患者研究中也得到类似结论。另有研究表明，危重患儿48 h 内尿液NGAL 水平可以准确预测AKI 的发生( AUCROC 为0 79) 。但当sCr 升高后，AUCROC降至0 636。ICU 中的AKI 成人患者血浆NGAL水平在48 h 后与正常对照组亦无显著性差异7。但李萍珠等8发现尿NGAL 可作为脓毒血症后并发AKI 的早期诊断标志物，准确性达0 968，这可能与种族间水平差异有关。2 2 监测病情进展NGAL 还可以反映肾功能损伤的严重程度。Kusaka 等9在接受尸体肾脏移植的患者中发现，血清NGAL 的变化呈“双相”特点，比sCr 及尿量提早回落基线水平。在经历第2 次高峰后NGAL 开始下降，即提示肾功能逐渐恢复正常。因此血清NGAL 水平的变化有助于监测肾功能延迟恢复患者的恢复情况，评估移植后是否需要进行血透治疗。尿NGAL 每升高100 ng /mL，肾移植患者发生肾功能延迟恢复的概率就增加20%10。ICU 中的患者血浆NGAL 浓度的增高与AKI 的严重程度( RIFLE 分级) 相关7，用血浆NGAL 水平来预测是否患者需要肾替代疗法的准确性较高( AUCROC达0 82) 。Zappitelli 等6的前瞻性研究中也有类似发现。RIFLE 分级每升高一个级别，尿NGAL平均值、最高值都随之增加，预示着肾功能的恶化。2 3 评估预后NGAL 可作为AKI 的预后指标之一。体外循环术患者术后2、4、6 h 尿NGAL 水平与AKI 的持续时间、患者住院时间长短均显著相关，2h 尿NGAL 还与AKI 的严重程度( 是否需要透析治疗) 及患者病死率明显相关。Devarajan等4人研究发现血浆NGAL 也有类似的变化。一项队列研究10发现，尿NGAL 水平可预测肾移植患者移植一周内是否需要透析治疗，以及3 个月后器官功能的恢复状况。3 、NGAL 预测慢性肾病( CKD) 的进展研究发现，CKD 患者的血清、尿NGAL 水平显著高于正常人群，并与肾小球滤过率( GFR) 呈密切负相关，而sCr 与GFR 的关联程度不及NGAL。因此，CKD 患者NGAL 水平不仅是优于sCr 反映CFR 下降的指标，更是评价CKD 患者肾脏损伤程度的标志物。但CKD 患者尿NGAL 增高幅度不及AKI 患者，可能与受到其他慢性疾病因素的干扰有关。欧洲一项CKD 成年患者队列研究发现，血清NGAL 435 ng /mL或尿NGAL 231 ng /mL 的患者更早达到随访终点事件; 并且血清、尿液NGAL 浓度每增高10 ng /mL，CKD 进展的风险分别提高了3%与2%，经多变量Cox 比例风险回归模型分析，血清、尿NGAL 是CKD 的进展风险的独立预测因子11。3 1 糖尿病肾病糖尿病肾病的诊断往往依据尿微量清蛋白( mAlb) ，有研究发现，血清、尿NGAL 水平在1 型/2 型糖尿病肾病患者尿mAlb 升高前已显著增加，是诊断糖尿病并发肾损伤的灵敏指标。在2 型糖尿病肾病患者中，血清、尿NGAL 的AUCROC 分别为0 969、0 9012，且NGAL 水平随着肾功能的减退而升高，与sCr 呈正相关，与GFR 呈负相关。因此，NGAL 可以预测2 型糖尿病患者肾功能的损伤程度。Thrailkill 等13发现1 型糖尿病女性患者尿NGAL 水平远高于男性患者，推测雌激素可能对NGAL 在肾小管上皮细胞或尿道上皮细胞的表达发挥调节作用，女性糖尿病患者可能更易受高血糖的负面影响。随访1 型糖尿病肾病患者4 年14，尿NGAL 的升高水平与GFR 的降低无关，经多因素分析后发现尿NGAL 并不适用于评价1 型糖尿病肾功能损伤患者的预后情况。Nielsen 等15的研究结果支持这一观点。3 2 狼疮肾病随访狼疮肾病成年患者发现16，尿NGAL是优于抗dsDNA 抗体滴度的狼疮肾病诊断指标，其AUCROC值达0 76。当尿NGAL 临界值为13 6 ng /mL 时，诊断敏感性和特异性分别为89%、72%。在狼疮肾病患儿中发现尿、血浆NGAL 水平随着肾病活动性的增强而升高，但血浆NGAL 的变化差异无统计学意义。因此，尿NGAL 是狼疮肾病活动性的可靠的预测因子。与成人不同的是，儿童的尿NGAL 升高主要发生在狼疮肾病的前3 个月内17，这可能提示狼疮肾病患者NGAL 水平分布与年龄有关。3 3 其他尿NGAL 可作为IgA 肾病小管间质性损伤的早期诊断指标18。在药物损伤导致的慢性小管间质性肾炎中，尿NGAL 优于尿mAlb，1-MG 等标志物，能更好地反映肾功能损伤程度。在常染色体显性多囊肾病中，检测尿NGAL 浓度能够评估肾脏病变严重程度19。4 、NGAL 和心肾综合征心肾综合征( cardio-renal syndromes，CRS) 是一种心脏和肾脏的病理生理紊乱，即由一个器官的功能不全导致的另一个器官的功能不全，死亡率高，共分为5 个类型。Alvelos等20发现血NGAL 诊断1 型CRS 的AUCROC 达0 93，以170ng /mL 为临界值时，敏感性和特异性分别为100%、86 7%。因此，作为肾损伤的早期诊断指标，密切监测NGAL 水平，有利于临床医生正确评价CRS 中的肾功能损伤程度，并及时采取干预治疗，减少并发症的发生。已有学者提出，可联合应用生物学标志物NGAL 和B 型钠尿肽( BNP) 共同诊断CRS，以改善患者预后，降低死亡率。5、 肾脏疾病的疗效指标有研究发现，NGAL 可以反映血管球性肾炎等肾脏疾病的临床疗效21。如: 高血压慢性肾病患者服用ARB 类降血压后，尿NGAL 水平显著降低。另外，NGAL 还应用于评估不同治疗方案的肾功能临床试验中。如: 在一项研究手术期间静脉点滴碳酸氢钠对心脏术后患者肾功能影响的随机双盲临床试验中，尿NGAL 作为评价肾功能的终点指标22。6 、参考文献1Kjeldsen L，Johnsen AH，Sengelov H，et al Isolation and primarystructure of NGAL，a novel protein associated with human neutrophilgelatinaseJ J Biol Chem，1993，268( 14) : 10425-104322Goetz DH，Willie ST，Armen RS，et al Ligand preference inferredfrom the structure of neutrophil gelatinase associated lipocalinJBiochemistry，2000，39( 8) : 1935-19413Roudkenar MH，Halabian R，Ghasemipour Z，et al Neutrophil gelatinase-associated lipocalin acts as a protective factor against H2O2 toxicityJ Arch Med Res，2008，39( 6) : 560-5664Mishra J，Dent C，Tarabishi R，et al Neutrophil gelatinase-associatedlipocalin ( NGAL) as a biomarker for acute renal injury after cardiacsurgeryJ Lancet，2005，365( 9466) : 1231-12385Wheeler DS，Devarajan P，Ma Q，et al Serum neutrophil gelatinaseassociatedlipocalin ( NGAL) as a marker of acute kidney injury incritically ill children with septic shockJ Crit Care Med，2008，36( 4) : 1297-13036Zappitelli M，Washburn KK，Arikan AA，et al Urine neutrophil gelatinase-associated lipocalin is an early marker of acute kidney injuryin critically ill children: a prospective cohort studyJ Crit Care，2007，11 ( 4) : R847Cruz DN，de Cal M，Garzotto F，et al Plasma neutrophil gelatinase-associated lipocalin is an early biomarker for acute kidney injuryin an adult ICU populationJ Intensive Care Med，2010，36( 3) : 444-4518李萍珠，徐炜新 脓毒血症并发急性肾损伤早期诊断标志物的研究J 中华检验医学杂志，2010，33( 6) : 492-49612Kusaka M，Kuroyanagi Y，Mori T，et al Serum neutrophil gelatinase-associated lipocalin as a predictor of organ recovery from delayedgraft function after kidney transplantation from donors after cardiacdeathJ Cell Transplant，2008，17 ( 1-2) : 129-1349Parikh CR，Jani A，Mishra J，et al Urine NGAL and IL-18 arepredictive biomarkers for delayed graft function following kidneytransplantationJ Am J Transplant，2006，6( 7) : 1639-164510Hall IE，Yarlagadda SG，Coca SG，et al IL-18 and urinary NGALpredict dialysis and graft recovery after kidney transplantationJ JAm Soc Nephrol，2009，21( 1) : 189-19711Bolignano D，Lacquaniti A，Coppolino G，et al Neutrophil gelatinase-associated lipocalin ( NGAL) and progression of chronic kidneydiseaseJ Clin J Am Soc Nephrol，2009，4( 2) : 337-34412Bolignano D，Lacquaniti A，Coppolino G，et al Neutrophil gelatinase-associated lipocalin as an early biomarker of nephropathy in diabeticpatientsJ Kidney Blood Press Res，2009，32( 2) : 91-9813Thrailkill KM，Moreau CS，Cockrell GE，et al Disease and genderspecificdysregulation of NGAL and MMP-9 in type 1 diabetes mellitusJ Endocrine，2010，37( 2) : 336-34314Nielsen SE，Hansen HP，Jensen BR，et al Urinary neutrophil gelatinase-associated lipocalin and progression of diabetic nephropathy intype 1 diabetic patients in a four-year follow-up studyJ NephronClin Pract，2010，118( 2) : c130-c13515Nielsen SE，Andersen S，Zdunek D，et al Tubular markers do notpredict the decline in glomerular filtration rate in type 1 diabetic patientswith overt nephropathyJ Kidney Int，2011，Epud aheadof print16Rubinstein T，Pitashny M，Levine B，et al Urinary neutrophil gelatinase-associated lipocalin as a novel biomarker for disease activity inlupus nephritisJ Rheumatology ( Oxford) ，2010，49( 5) : 960-97117Hinze CH，Suzuki M，Klein-Gitelman M，et al Neutrophil gelatinase-associated lipocalin is a predictor of the course of global and renalchildhood-onset systemic lupus erythematosus disease activityJ Arthritis Rheum 2009，60( 9) : 2772-278118Ding H，He Y，Li K，et al Urinary neutrophil gelatinase-associatedlipocalin ( NGAL) is an early biomarke