NGAL與NGALR在CKD進(jìn)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(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院 腎內(nèi)科,吉林 長春130033)

*通訊作者

NGAL與NGALR在CKD進(jìn)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(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院 腎內(nèi)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(yán)重的公共衛(wèi)生問題。所以，早期提高腎損傷的認(rèn)識及在損傷發(fā)生后進(jìn)一步評估其進(jìn)展風(fēng)險的意義重大。目前，臨床上用于診斷及評估CKD的主要指標(biāo)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(yù)測腎臟病的不同演變。因此，尋找新的無創(chuàng)、早期、與腎損傷關(guān)聯(lián)性好的生物學(xué)指標(biāo)非常重要。近年來，中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運載蛋白(NGAL)、腎損傷分子-1(KIM-1)、肝型脂肪酸結(jié)合蛋白(L-FABP)、白介素18(IL-18)等新型急性腎損傷(AKI)標(biāo)志物因具有對腎損傷反應(yīng)早、受影響因素較少等優(yōu)點成為AKI早期診斷中的研究熱點。而近期的研究發(fā)現(xiàn)，上述標(biāo)志物對慢性腎臟病的早期診斷及病情嚴(yán)重程度評估等方面也有重要作用，其中NGAL被認(rèn)為是最有前景的標(biāo)志物之一。并且令人興奮的是，中性粒細(xì)胞明膠酶載脂蛋白受體(NGALR)作為NGAL的特異性受體也被發(fā)現(xiàn)，其在腎臟疾病發(fā)生發(fā)展中可能同樣發(fā)揮重要的作用。

1 NGAL的結(jié)構(gòu)特點及生物學(xué)功能

NGAL最初在動物實驗?zāi)Ｐ椭斜话l(fā)現(xiàn)，它是缺血性腎損傷及腎毒性損傷時最早被誘導(dǎo)出的基因所表達(dá)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(tài)，NGAL在人類許多組織( 如腎臟、肺) 上可呈低表達(dá)狀態(tài)，而在炎癥刺激及惡性腫瘤環(huán)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(dá)。大量研究[3-5]發(fā)現(xiàn)，NGAL具有參與鐵代謝、抑制細(xì)菌生長、誘導(dǎo)白細(xì)胞內(nèi)顆粒釋放并進(jìn)一步消滅病原微生物、促進(jìn)腫瘤浸潤和轉(zhuǎn)移等生物學(xué)作用。

2 NGAL在腎臟中的表達(dá)及作用

正常狀態(tài)下，NGAL在腎臟中低表達(dá)或不表達(dá)，當(dāng)腎臟受到缺血、毒性等刺激時，表達(dá)量顯著增加。大量研究證實，NGAL主要在近端小管表達(dá)，同時也存在于遠(yuǎn)側(cè)腎單位。但也有研究[6]發(fā)現(xiàn)腎臟的遠(yuǎn)曲小管和集合管上皮NGAL強陽性表達(dá)，近曲小管上皮細(xì)胞為中等陽性表達(dá)。雖無研究提示NGAL在腎小球中表達(dá)，這并不能否定NGAL在腎小球病變中也可能發(fā)揮著重要的作用。

目前研究發(fā)現(xiàn)，NGAL在腎臟疾病中扮演重要角色：①對腎臟的保護(hù)作用[7，8]：a、促進(jìn)腎小管上皮細(xì)胞再生、抑制正常細(xì)胞死亡，參與腎臟的成熟及損傷后修復(fù)；b、誘導(dǎo)腎小管間質(zhì)中浸潤的中性粒細(xì)胞發(fā)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(fā)現(xiàn)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(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞的增殖及囊泡狀結(jié)構(gòu)生成。b、對腎小球的損傷：Devireddy等[9]在鼠淋巴細(xì)胞系來源的FL5.12細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了NGALR-NGAL的特異性結(jié)合受體，它存在于細(xì)胞表面，作為NGAL的特異性受體在細(xì)胞胞吞和運輸過程中起重要作用[10]。在鐵轉(zhuǎn)運過程中，NGAL可以直接與NGALR結(jié)合，也可以同細(xì)胞外鐵結(jié)合后以復(fù)合物的形式與NGALR結(jié)合[7，11]。NGALR在腎臟的近曲小管上皮強陽性表達(dá)，腎單位的其它部分與腎小球為中等陽性表達(dá)[6]。之后有學(xué)者[12]在研究中發(fā)現(xiàn)NGALR在腎小球的表達(dá)區(qū)域主要分布在腎小球系膜區(qū)，并進(jìn)一步通過體外實驗證實了NGALR在系膜細(xì)胞上的表達(dá)。研究中發(fā)現(xiàn)IL-1β可通過MAPK/ERK通路上調(diào)HMC的NGALR表達(dá)。系膜細(xì)胞通過NGALR攝入外源性NGAL，被攝入細(xì)胞的NGAL可能通過Smad信號通路誘導(dǎo)HMC上調(diào)FN、Col IV和CTGF表達(dá)水平，從而促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)生成增多，降解減少，促進(jìn)腎小球硬化，腎臟纖維化。另外，NGAL可誘使系膜細(xì)胞周期發(fā)生改變，使其停滯在分裂周期的Gl/S期，從而系膜細(xì)胞分裂生長速度減慢，進(jìn)一步發(fā)生肥大或凋亡而退出細(xì)胞周期。此項研究表明，雖然NGAL在腎小球上無表達(dá)，但可通過攝取外源性NGAL對腎小球造成損傷。也有研究發(fā)現(xiàn)[13]NGALR表達(dá)的細(xì)胞具有承擔(dān)細(xì)胞鐵攝取和促進(jìn)細(xì)胞凋亡的作用，這兩種作用取決于與之結(jié)合的配體的鐵容量，載鐵的NGALR增加細(xì)胞內(nèi)鐵容量而不促進(jìn)凋亡；乏鐵的NGALR降低細(xì)胞內(nèi)鐵水平，誘導(dǎo)促凋亡蛋白Bim的表達(dá)，最終導(dǎo)致凋亡。由此可推測，NGALR表達(dá)于腎小球固有細(xì)胞，體內(nèi)微環(huán)境中的NAGL可通過與NGALR結(jié)合而進(jìn)入細(xì)胞中發(fā)揮生物學(xué)功能，進(jìn)而可能在腎臟病的始動環(huán)節(jié)及病情進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。這一發(fā)現(xiàn)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(rèn)為的NGAL只對腎小管造成損傷的觀點。但目前關(guān)于NGALR在腎臟中的表達(dá)及在腎臟疾病中作用的具體機制研究甚少，還需要進(jìn)一步進(jìn)行研究。

3 NGAL在慢性腎臟病中的應(yīng)用

當(dāng)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(xì)胞釋放入血液和尿液中[14]，及時的啟動預(yù)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(biāo)，可以成為腎缺血性損傷、毒性損傷、移植相關(guān)AKI等多種病理條件下的早期標(biāo)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(fā)現(xiàn)NGAL在CKD的早期診斷、判斷疾病嚴(yán)重程度等方面同樣發(fā)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(fā)現(xiàn),當(dāng)?shù)鞍啄虺^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(shù)值的增加與 DN 患者腎臟疾病的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，與血肌酐、尿蛋白呈正相關(guān)，與腎小球濾過率呈負(fù)相關(guān)。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(guī)方法測定肌酐和尿素，發(fā)現(xiàn)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(fù)相關(guān)。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(biāo)比肌酐和半胱氨酸蛋白酶抑制物C能更好地預(yù)測eGFR。這與之前研究發(fā)現(xiàn)的血NGAL水平在高血壓患者腎功能穩(wěn)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(biāo)志物。

3.2 NGAL與慢性腎臟病嚴(yán)重程度及分期的關(guān)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(fā)現(xiàn)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(yán)重程度一致，提示尿NGAL可能能夠預(yù)測糖尿病腎病患者病情嚴(yán)重程度。Daijun Xiang等[20]進(jìn)行了關(guān)于NGAL在慢性腎臟病分期中應(yīng)用的研究，以新修訂的慢性腎臟病分期為標(biāo)準(zhǔn)，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(guān)。在這項研究中,NGAL與eGFR顯示了良好的相關(guān)性，NAGL的濃度中位數(shù)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(jié)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(jié)果表明，NGAL是CKD患者一種有效的生物標(biāo)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(yīng)用價值可能不同。但此研究納入患者數(shù)量仍不足，驗證NGAL對CKD的診斷和分期價值需要大規(guī)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(yán)重程度具有重要作用外，還有研究報道表明其對CKD的進(jìn)展及預(yù)后同樣具有預(yù)測作用[14，22]。

綜上所述,NGAL可能在慢性腎臟病的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。深入研究NGAL將對慢性腎臟病的發(fā)病機制、診斷及治療提供新的視角。NGALR的發(fā)現(xiàn)改變了我們以往所認(rèn)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(zhuǎn)變成慢性腎臟病中發(fā)揮重要的生物學(xué)作用，這為我們進(jìn)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(yù)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(yīng)更加大規(guī)模、隨訪時期更長、更細(xì)化地、在定義病因的慢性腎臟病患者中進(jìn)行研究。

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