中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白的臨床應用

張佳思，盧 宇

(1.大連醫科大學,遼寧 大連 116000;2.泰州市人民醫院內分泌科,江蘇 泰州 225300)

中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL)近年來成為臨床各科室的研究熱點，大量動物及臨床試驗證實，NGAL可在心臟、腎臟、肝臟、胰腺、前列腺及上皮細胞中等多種組織中微表達，參與機體病理生理過程，如各種腎病、代謝性疾病、心腦血管疾病、炎性反應及腫瘤等，本篇文獻主要針對NGAL所涉及的臨床領域進行綜述。

1 NGAL的介紹

NGAL最初是在1992年由Kjeldsen等從中性粒細胞中發現的一種條形蛋白質，經進一步分析得出該蛋白質的基因序列和lipocalin超家族的其他蛋白質結構類似，因此將該蛋白歸類于lipocalin超家族[1]。NGAL的基因結構序列由63bp的5'端非翻譯區和591bp的編碼區組成，全長為5869bp，定位于9q34染色體上[2]，在1999年Coles等研究發表了NGAL的蛋白結構，是由N-端為310-螺旋、C-端為α-螺旋，加上中間的八段反平行式β-折疊構成了保守的三級結構[3]。NGAL蛋白能夠調節運輸一些親脂性分子，與細胞表面的受體結合，調控MMP-9的生物活性，具有多樣化的生物學功能，參與腎損傷修復、脂質代謝、炎性反應防御反應、抑制腫瘤細胞凋亡等過程，在體內體外均可調節細胞的生長、代謝、凋亡、分化等作用。

2 NGAL與腎臟疾病

NGAL是一種敏感的腎小管損傷標志物，一般情況下，在腎臟中NGAL主要由亨氏袢及遠端小管分泌，在近端小管幾乎全部被重吸收，因此，在正常人尿標本中幾乎只能檢測到微量的NGAL[4]。然而一旦腎臟結構功能發生病理性改變，NGAL即發揮其修復作用，通過腎小管中性粒細胞的凋亡代謝達到防止被炎性反應細胞攻擊的目的(一種防御代償機制)，主要表現為在腎小管升支粗段大量分泌NGAL并釋放進入全身血液循環，因此在尿液及血液中均可檢測到高水平的NGAL，上訴病理生理過程在腎臟損害的早期即已經出現。

2.1急性腎損傷(AKI)：在疾病加重時或者某些疾病術后均伴隨著AKI的發生，因此早期識別并干預AKI對原發病的控制也具有重要意義。NGAL功能方面的研究最早即在急性腎損傷中的實驗中開展進行，為后續多種疾病奠定了生理學和基因學基礎。2017年，一項關于妊高征AKI的研究發現[5]，健康對照組、妊娠期高血壓、子癇前期及子癇期患者的NGAL有明顯差異性，即NGAL隨著妊娠高血壓綜合征分期高的組別明顯高于分期低的組別，各組孕婦產后72 h的NGAL含量明顯低于剛入院，這表示隨著妊高征的好轉NGAL也隨之恢復到正常水平。同年，劉雷等在流行性出血熱(EHF)合并急性腎損傷早期診斷中的價值研究中發現，在確診EHF時及確診后2 h、4 h、8 h、12 h、24 h的NGAL水平與未發生AKI組相比均有不同程度的升高[6]，這個結論同樣適用于百草枯中毒并發急性腎損傷的患者。在心臟體外循環術后急性腎損傷(CPB-AKI)研究[7]中指出，與未發生腎功能不全組相比，發生急性腎損傷的患者NGAL表達水平明顯增加。一項關于造血干細胞移植(HSCT)術后AKI 的回顧性研究還發現，患者尿NGAL相比于腎臟傳統指標的變化提前了兩天，HSCT術后第9天尿NGAL /基線尿NGAL值為2.62時，經ROC曲線分析得出靈敏度和特異度分別為0.85和 0.83[8]，因此，NGAL可作為HSCT術后判斷是否發生AKI 的可靠性指標。

2.2糖尿病腎病(CKD)：逐年升高的糖尿病發病率引起WHO的高度關注，預防糖尿病并發癥成為糖尿病綜合管理的重要環節，尤其是患病率和致死率均較高的血管并發癥，因此早期發現并預防并發癥的發生發展成為內分泌學科的首要任務。Yang等率先指出，在探究CKD患者腎功能減退的過程中發現，NGAL能夠在尿白蛋白出現異常之前即出現高水平表達，并且隨著尿蛋白的變化而變化[9]，因此能夠早期診斷及預估CKD的進展。根據數據顯示，CKD組的NGAL表達明顯高于正常對照組[10]，其同腎臟傳統指標的相關性為與UAER、BUN、SCR呈正相關，與GFR呈負相關，經logistic分析得出NGAL為糖尿病患者腎臟損害的獨立風險因子。

2.3狼瘡性腎炎(LN)：目前診斷LN的金標準是腎活檢，然而腎活檢作為一項有創操作并不能被頻繁使用，因此需要一種敏感的生物學標志物監測LN的進展，以便于及時評估腎臟情況及調整用藥。Qing等實驗發現經ds-DNA處理后的LN小鼠的NGAL水平明顯升高[11]，然而被非病理對照抗體處理后NGAL并未發生明顯變化，這說明NGAL在小鼠體內的表達與SLE的發病機理密切相關。Brunner等臨床研究[12]發現，經腎活檢確診LN的患者體內NGAL表達高于腎活檢無LN的患者，并且發現NGAL與LN的嚴重程度及炎性活動度密切相關。

3 NGAL與代謝疾病

大量研究表明，當機體處于代謝紊亂的病理狀態時，NGAL則大量分泌進入全身體液循環，因此NGAL可作為多種與代謝相關疾病的可靠性生物學指標，在臨床可應用于疾病的診斷、評估及判斷預后，包括多囊卵巢綜合征、代謝綜合征、鐵代謝異常、維生素A代謝異常等代謝紊亂性疾病。

3.1多囊卵巢綜合征(PCOS)：臨床表現主要為稀發排卵或無排卵、高雄激素或胰島素抵抗、多囊卵巢的一種內分泌紊亂性疾病，近年來在婦科門診呈明顯的上升趨勢。莫軼暉等收集PCOS患者62例、健康對照組30例，將PCOS患者根據體重指數(BMI)分為肥胖組和非肥胖組，結果顯示PCOS兩組的NGAL平均值明顯高于健康對照組，而且NGAL平均值也隨著BMI的增加而升高[13]。這說明隨著體重增加、胰島素抵抗的加重，NGAL的炎性反應被激活呈現高水平表達。

3.2代謝綜合征(MS)：MS是人體攝入食物等物質后代謝功能出現異常的一組代謝性疾病。Ni等發現與健康對照者相比，MS患者體內血清NGAL水平明顯升高[14]。按性別分組后，男性患者中的NGAL與MS的代謝紊亂數量呈正相關，而在女性患者中不存在相關性，這說明在男性患者中NGAL與MS的糖脂代謝密切相關。

3.3鐵代謝：在研究鐵代謝通路及調控機制過程中發現NGAL與鐵缺乏癥存在密切聯系，一項學齡前兒童NGAL與鐵代謝研究[15]發現，血清NGAL與血紅蛋白、鐵蛋白、血清轉鐵蛋白受體等鐵代謝指標均有明顯的相關性，并且健康兒童NGAL水平明顯低于患有缺鐵性貧血的兒童，但該研究同時指出NGAL對鐵蛋白濃度無明顯影響，這說明NGAL僅調控鐵代謝過程而不影響鐵的儲備環節。

3.4維生素A代謝：NGAL對維生素A的調控與上述鐵代謝信號通路類似，一項兒童血清NGAL與維生素A代謝研究發現[16]，維生素A正常組兒童NGAL水平顯著低于維生素A不正常組，不僅如此，一些動物研究也發現維生素A對NGAL存在影響作用[17]，即維生素A通過調節NGAL的水平進而調節鐵代謝的平衡。

4 NGAL與心腦血管疾病

近年來，心腦血管疾病的發病率和死亡率均有不同程度的提高。最近發現NGAL可能是心血管死亡事件的獨立預測因子，可通過調節脂質代謝及炎性反應參與冠心病、心力衰竭、腦卒中等心腦血管疾病的發生發展。

4.1冠心病(CHD)：多種研究表明，NGAL的表達水平與心腦血管疾病的嚴重性密切相關，機制主要是因為動脈粥樣硬化是冠心病的病理生理基礎，NGAL作為一種炎性反應標志物在不穩定粥樣硬化斑塊中高表達，同時可以反映冠心病發生發展的病理過程，Soylu等在開展CHD的研究中發現，在冠狀動脈粥樣硬化的患者中，血清NGAL水平與冠狀動脈狹窄支數及狹窄程度呈正相關[18]，可以看出NGAL對預測和評估冠心病具有重要的參考價值。

4.2心力衰竭(CHF)：BNP是CHF一項可靠性診斷指標，在CHF的病理過程中發揮重要作用，目前已廣泛應用于臨床診療。有研究[19]發現，NGAL在心力衰竭患者體內與BNP成正相關，與左心室射血分數成負相關，并且NGAL隨著CHF的等級增高而呈上升趨勢，因此 NGAL的血清濃度可用于評估CHF患者的病情，進一步指導下一步診療措施。Maisel等在一項大樣本、多中心、前瞻性研究中指出，NGAL還能獨立預測CHF的預后及危險等級[20]，這個結論van Deursen在2014年也有證實，而且還發現即使患者未發生腎功能不全，高NGAL水平的CHF患者死亡率明顯上升。

4.3腦卒中：2018年，有研究指出，無論是出血性腦卒中還是缺血性腦卒中的患者，其NGAL中值均高于正常對照組[21]。同年，吳冬波分析得出，急性腦梗死組NGAL表達水平均高于對照組、輕度急性腦梗死患者NGAL中值明顯低于重度急性腦梗死患者[22]；NGAL表達水平隨著急性腦梗死病情惡化而增加，其機制可能與腦卒中患者的脂質代謝紊亂、腎臟損害及炎性反應有關，由此可知，NGAL參與腦血管疾病的發生發展的全過程。

5 NGAL與炎性反應

當機體受到炎性反應介質的攻擊時，體內抗炎及促炎系統反應使中性粒細胞被炎性反應因子激活而釋放出大量的NGAL，以殺滅感染病灶的病原微生物，大量實驗證實體內缺乏NGAL的小鼠暴露于感染環境時更易發生細菌性感染，有研究表明NGAL能夠在中性粒細胞參與的各種疾病中發揮作用。

5.1膿毒癥：是感染入血后機體發生的嚴重性性感染疾病，在加重甚至合并休克時病死率極高。有文獻指出，腎功能不全合并膿毒癥的患者體內NGAL明顯高于單純腎功能不全者[23]，還有文獻表明，膿毒癥和膿毒癥休克組的尿NGAL濃度均顯著高于局部感染組[24]，這說明NGAL在膿毒癥的診斷、病情分層及判斷預后中均扮演重要角色。

5.2胰腺炎：目前臨床診斷胰腺炎主要靠淀粉酶、脂肪酶、炎性反應指標及影像CT、超聲等，分子生物學的發展為診斷急性胰腺炎提供了新依據。在胰腺發生炎性反應時，NGAL大量表達，有重癥胰腺炎患者即使未出現腎功能不全，其體內NGAL均高于輕癥胰腺炎患者，這與上述膿毒癥的結論類似。Wood等提出NGAL有望成為一種敏感的生物學指標以用于早期診斷和評估胰腺炎[25]，這個發現對胰腺炎的臨床診療和判斷預后提供了新思路，但是目前NGAL是否能作為胰腺炎的診斷參考指標尚未達成統一意見，仍需要不斷開展大量的統計學研究。

5.3慢性阻塞性肺疾病(COPD)：近年來有研究發現，來自中性粒細胞的NGAL可能促進COPD上皮-間充質轉化[26]。在COPD患者和臭氧處理小鼠的支氣管肺泡灌洗液中NGAL明顯升高。本研究提示NGAL升高可能通過上皮-間充質轉化改變促進COPD氣道重構。NGAL可能是逆轉COPD氣道阻塞和氣道重塑的潛在靶點，可以看出NGAL有望成為呼吸系統炎性疾病的新生物學標志物，在COPD等炎性反應性疾病的診治中有良好的應用前景。

6 NGAL與腫瘤

大量的體內體外實驗表明，NGAL基因在多種惡性腫瘤中都呈上調表達，人體內NGAL基因與小鼠的24p3基因cDNA 全序列具有高度同源性，而小鼠的243P基因是一種癌基因已得到證實，這提示NGAL基因可能是一種新的癌基因，還有實驗發現NGAL有促進腫瘤的浸潤與轉移的作用，近年來人們在NGAL蛋白與惡性腫瘤關系的方面不斷探索并取得了一定進展。

NGAL在不同個體及不同部位的腫瘤中表現為不同方式的表達，有研究發現，在乳腺癌患者中[27]，NGAL可以與MMP-9結合形成復活物從而防止MMP-9的自身降解，從而保護腫瘤癌細胞免受腫瘤特定凋亡因子的攻擊，促進腫瘤組織部位血管新生及腫瘤生長，Kubben等也發現NGAL/MMP-9復合物的表達水平影響著胃癌的預后[28]。研究還發現在卵巢癌中[29]，NGAL在高分化的癌組織中高表達，是組織異型性及分化程度的基因學基礎。在肝癌中，NGAL有輔助癌細胞生長的作用，體外的細胞凋亡實驗發現NGAL可明顯抑制肝癌細胞株的細胞凋亡[30]。陳紅敏等在研究宮頸癌時發現，NGAL在宮頸癌組織中表達率明顯高于正常的宮頸上皮組織，并且與宮頸鱗癌的分化程度、浸潤深度、淋巴結轉移密切相關[31]，這與NGAL在胰腺癌中的研究結論類似。不僅如此，NGAL在多種消化道惡性腫瘤中均有異常表達，且與癌癥的分期、遠處轉移、遠期存活率等密切相關，這提示NGAL可能為腫瘤的早期診斷、判斷預后等方面提供新思路。

綜上所述，NGAL蛋白與腎病、代謝疾病、心腦血管疾病、炎性反應及腫瘤等都有不同程度的相關性，但目前很多具體的發病機制尚不完整，仍需要繼續研究和探討NGAL的基因學和病理生理學作用，以更好地應用于臨床工作的開展，為更多的臨床疾病的診療、預后提供新方向。