NGAL與NGALR在CKD進展中的作用

趙曉蕾，李 娜，張芝平，王瑞芳，范 卉，李倩玉，劉 鋒

(吉林大學中日聯誼醫院 腎內科,吉林 長春130033)

*通訊作者

NGAL與NGALR在CKD進展中的作用

趙曉蕾，李 娜，張芝平，王瑞芳，范 卉，李倩玉，劉 鋒*

(吉林大學中日聯誼醫院 腎內科,吉林 長春130033)

慢性腎臟病(CKD)以患病率高、知曉率低、病死率高為特點，近年來已成為一個全球性的嚴重的公共衛生問題。所以，早期提高腎損傷的認識及在損傷發生后進一步評估其進展風險的意義重大。目前，臨床上用于診斷及評估CKD的主要指標如血肌酐、尿素氮、腎小球濾過率、尿蛋白等，受影響因素較多，對慢性腎臟病早期診斷有滯后性，并不能完全解釋和預測腎臟病的不同演變。因此，尋找新的無創、早期、與腎損傷關聯性好的生物學指標非常重要。近年來，中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白(NGAL)、腎損傷分子-1(KIM-1)、肝型脂肪酸結合蛋白(L-FABP)、白介素18(IL-18)等新型急性腎損傷(AKI)標志物因具有對腎損傷反應早、受影響因素較少等優點成為AKI早期診斷中的研究熱點。而近期的研究發現，上述標志物對慢性腎臟病的早期診斷及病情嚴重程度評估等方面也有重要作用，其中NGAL被認為是最有前景的標志物之一。并且令人興奮的是，中性粒細胞明膠酶載脂蛋白受體(NGALR)作為NGAL的特異性受體也被發現，其在腎臟疾病發生發展中可能同樣發揮重要的作用。

1 NGAL的結構特點及生物學功能

NGAL最初在動物實驗模型中被發現，它是缺血性腎損傷及腎毒性損傷時最早被誘導出的基因所表達的蛋白[1]，NGAL的存在形式可以為單體形式，也可以自身聚合形成46 KD 的同源二聚體或與金屬蛋白酶-9形成 135KD 的異源二聚體[2]。正常狀態，NGAL在人類許多組織( 如腎臟、肺) 上可呈低表達狀態，而在炎癥刺激及惡性腫瘤環境中，NGAL可在人體的多種組織(如肺、腎臟、氣道、消化道、前列腺、子宮、唾液腺等) 顯著表達。大量研究[3-5]發現，NGAL具有參與鐵代謝、抑制細菌生長、誘導白細胞內顆粒釋放并進一步消滅病原微生物、促進腫瘤浸潤和轉移等生物學作用。

2 NGAL在腎臟中的表達及作用

正常狀態下，NGAL在腎臟中低表達或不表達，當腎臟受到缺血、毒性等刺激時，表達量顯著增加。大量研究證實，NGAL主要在近端小管表達，同時也存在于遠側腎單位。但也有研究[6]發現腎臟的遠曲小管和集合管上皮NGAL強陽性表達，近曲小管上皮細胞為中等陽性表達。雖無研究提示NGAL在腎小球中表達，這并不能否定NGAL在腎小球病變中也可能發揮著重要的作用。

目前研究發現，NGAL在腎臟疾病中扮演重要角色：①對腎臟的保護作用[7，8]：a、促進腎小管上皮細胞再生、抑制正常細胞死亡，參與腎臟的成熟及損傷后修復；b、誘導腎小管間質中浸潤的中性粒細胞發生凋亡，減輕組織炎癥對腎臟的損害。②對腎臟的損傷：a、對腎小管的損傷：Gwira[8]等發現在急性缺血再灌注小鼠模型中，NGAL可以通過MAPK/ERK信號通路的激活來誘導腎小管上皮細胞的增殖及囊泡狀結構生成。b、對腎小球的損傷：Devireddy等[9]在鼠淋巴細胞系來源的FL5.12細胞中發現了NGALR-NGAL的特異性結合受體，它存在于細胞表面，作為NGAL的特異性受體在細胞胞吞和運輸過程中起重要作用[10]。在鐵轉運過程中，NGAL可以直接與NGALR結合，也可以同細胞外鐵結合后以復合物的形式與NGALR結合[7，11]。NGALR在腎臟的近曲小管上皮強陽性表達，腎單位的其它部分與腎小球為中等陽性表達[6]。之后有學者[12]在研究中發現NGALR在腎小球的表達區域主要分布在腎小球系膜區，并進一步通過體外實驗證實了NGALR在系膜細胞上的表達。研究中發現IL-1β可通過MAPK/ERK通路上調HMC的NGALR表達。系膜細胞通過NGALR攝入外源性NGAL，被攝入細胞的NGAL可能通過Smad信號通路誘導HMC上調FN、Col IV和CTGF表達水平，從而促進細胞外基質生成增多，降解減少，促進腎小球硬化，腎臟纖維化。另外，NGAL可誘使系膜細胞周期發生改變，使其停滯在分裂周期的Gl/S期，從而系膜細胞分裂生長速度減慢，進一步發生肥大或凋亡而退出細胞周期。此項研究表明，雖然NGAL在腎小球上無表達，但可通過攝取外源性NGAL對腎小球造成損傷。也有研究發現[13]NGALR表達的細胞具有承擔細胞鐵攝取和促進細胞凋亡的作用，這兩種作用取決于與之結合的配體的鐵容量，載鐵的NGALR增加細胞內鐵容量而不促進凋亡；乏鐵的NGALR降低細胞內鐵水平，誘導促凋亡蛋白Bim的表達，最終導致凋亡。由此可推測，NGALR表達于腎小球固有細胞，體內微環境中的NAGL可通過與NGALR結合而進入細胞中發揮生物學功能，進而可能在腎臟病的始動環節及病情進展中發揮重要作用。這一發現提示我們NGAL可間接作用于腎小球引起慢性腎臟病，改變了我們以往所認為的NGAL只對腎小管造成損傷的觀點。但目前關于NGALR在腎臟中的表達及在腎臟疾病中作用的具體機制研究甚少，還需要進一步進行研究。

3 NGAL在慢性腎臟病中的應用

當腎臟受到不同原因引起的損傷時，在血清肌酐上升之前,大量NGAL就會從受傷的腎小管細胞釋放入血液和尿液中[14]，及時的啟動預防治療措施。近期研究已證實了NGAL作為一個特定的、敏感的指標，可以成為腎缺血性損傷、毒性損傷、移植相關AKI等多種病理條件下的早期標記物。近期，人們開始著手于NGAL在慢性腎臟病中作用的研究，發現NGAL在CKD的早期診斷、判斷疾病嚴重程度等方面同樣發揮著重要作用。

3.1 NGAL與慢性腎臟病的早期診斷

TomonagaY等[15]人在研究中發現,當蛋白尿超過10毫克/克肌酐和eGFR減少到低于105毫升/分鐘/1.73平方米時,尿NGAL濃度隨著eGFR的降低及蛋白尿的增加而升高。Bolignano等[16]對 56 例 2 型糖尿病患者的研究表明，2 型糖尿病患者在沒有腎小球損害的早期征兆時( 即沒有蛋白尿時) 已有 NGAL 的增加，且其數值的增加與 DN 患者腎臟疾病的嚴重程度呈正相關，與血肌酐、尿蛋白呈正相關，與腎小球濾過率呈負相關。Fatemeh Gharishvandi 等[17]招募了42例高血壓患者和30名健康志愿者，使用ELISA方法測定血清半胱氨酸蛋白酶抑制物C和血NGAL，用常規方法測定肌酐和尿素，發現患者組中血NGAL、半胱氨酸蛋白酶抑制物C、肌酐和eGFR都顯著負相關。接受者操作特征曲線表明，在腎小球濾過率(GFR)<78毫升/分鐘/1.73平方米時,血NGAL指標比肌酐和半胱氨酸蛋白酶抑制物C能更好地預測eGFR。這與之前研究發現的血NGAL水平在高血壓患者腎功能穩定的早期已明顯高于對照組相一致[18]。以上實驗均提示NGAL可能成為一個早期診斷腎臟疾病的標志物。

3.2 NGAL與慢性腎臟病嚴重程度及分期的關系

張虹等[19]將80例2型糖尿病患者分成正常白蛋白尿組(31例)、微量白蛋白尿組(26例)、大量白蛋白尿組(23例)，另選取25名正常人為對照組。發現從正常蛋白尿組到臨床蛋白尿組，尿液中NGAL呈遞增趨勢，與腎損害的嚴重程度一致，提示尿NGAL可能能夠預測糖尿病腎病患者病情嚴重程度。Daijun Xiang等[20]進行了關于NGAL在慢性腎臟病分期中應用的研究，以新修訂的慢性腎臟病分期為標準，檢測240名不同腎小球濾過率患者的NGAL水平,并評估血、尿NGAL是否與CKD患者不同的分期有關。在這項研究中,NGAL與eGFR顯示了良好的相關性，NAGL的濃度中位數隨著CKD分期的增高而逐漸升高。劉等[21]通過ROC分析計算出了NGAL在CKD2期到5期的臨界值。結果顯示,在2-3期，血NGAL顯示出了比尿NGAL更好的診斷價值。在4期和5期，尿NGAL顯示了與血NGAL相同的診斷性能。研究結果表明，NGAL是CKD患者一種有效的生物標志物。血NGAL在2-5期CKD患者均顯示良好的診斷性能，而尿NGAL僅在4期和5期患者中顯示相同的診斷性能。由此推測血NGAL及尿NGAL在CKD不同時期的應用價值可能不同。但此研究納入患者數量仍不足，驗證NGAL對CKD的診斷和分期價值需要大規模且長期的隨訪研究。另外，NGAL除了對CKD早期診斷、疾病評估及嚴重程度具有重要作用外，還有研究報道表明其對CKD的進展及預后同樣具有預測作用[14，22]。

綜上所述,NGAL可能在慢性腎臟病的發生、發展中起重要作用。深入研究NGAL將對慢性腎臟病的發病機制、診斷及治療提供新的視角。NGALR的發現改變了我們以往所認為的NGAL只通過對腎小管造成損傷，提示我們NGAL可能通過間接途徑對腎小球造成損害，從而在急性腎損傷轉變成慢性腎臟病中發揮重要的生物學作用，這為我們進一步研究NGAL在腎臟疾病中的作用機制提供了另外一個突破口。但慢性腎臟病包括各種不同的病理，其對NGAL有不同的影響，因此不能期望NGAL可用于無差異慢性腎衰竭的任何普遍診斷和預后評估。目前仍有許多問題亟待解決，NAGL在慢性腎臟病中的作用應更加大規模、隨訪時期更長、更細化地、在定義病因的慢性腎臟病患者中進行研究。

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