中性粒細胞明膠酶相關載脂蛋白在心血管疾病中的研究進展

李鴻漸 綜述 富路 審校

(哈爾濱醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院心血管內(nèi)科，黑龍江 哈爾濱 150001)

在過去十年中新型生物標志物在心血管疾病中的研究不斷延伸。雖然新型生物標志物在心血管疾病的診斷和預后方面有各種價值，但在常規(guī)臨床實踐中可能很少有用。也就是說，新型生物標志物在臨床潛在的應用價值主要取決于是否有足夠的分析方法、添加新信息的量和程度在患者治療中的作用。此外，新型生物標志物與疾病結(jié)局之間聯(lián)系強度的一致性，以及它在何種程度上是一種進步，在已建立的診斷工具上要么增加要么替代，重點是關于候選生物標志物的潛在臨床應用價值[1]。使用新型生物標志物成為了解決心血管疾病新的途徑之一，以達到早期診斷和治療的目的。最近，中性粒細胞明膠酶相關載脂蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL)已成為最有吸引力和可靠的生物標志物，用于心臟病患者的診斷和風險分層，特別是伴隨有腎功能損傷的患者。

1 NGAL的生物學特性

NGAL也被稱為載脂蛋白(lipocalin-2，LCN2)，屬于脂質(zhì)運載蛋白家族。LCN2是一大類小細胞外蛋白，與炎癥、疏水性小分子的配體傳遞有關，如類固醇、脂類、信息素以及合成的前列腺素[2-3]。此外，NGAL已被證明作為多種細胞類生長和分化因子，包括發(fā)育和成熟的腎臟上皮細胞。這種急性期蛋白被LCN2基因編碼，由178個氨基酸組成，相對分子質(zhì)量2.5×104[4]。在結(jié)構(gòu)上，人NGAL在8β片段沿一個平行方向有序地運行，從而形成“L”域，此域負責其配體結(jié)合LCN2。事實上,NGAL最初被發(fā)現(xiàn)是人中性粒細胞后期顆粒的一個組成部分，NGAL在不同人體組織中表達有差異(如腎臟、肺臟、乳腺、氣管、骨髓、胃、小腸、結(jié)腸)，提示NGAL的潛在用途是作為各種急慢性疾病的診斷和/或預后的生物標志物[5]。在中性粒細胞和尿液中，NGAL以單體的形式存在，只有少量的二聚體和三聚體，也以相對分子質(zhì)量9.2×104的復合物形式存在。人中性粒細胞Ⅳ型膠原酶，也稱明膠酶B或基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9，MMP-9)。在生理條件下，NGAL在幾種人體組織中被檢測到非常低的水平，然而，NGAL在腎臟缺血后有明顯的表達，提示NGAL可能在修復和生長中發(fā)揮重要作用[6]。

2 NGAL與心血管疾病

2.1 NGAL與冠心病

在冠狀動脈粥樣硬化的情況下，NGAL可能參與血管重構(gòu)和動脈粥樣硬化斑塊的不穩(wěn)定性。NGAL的存在已被記錄在血管介質(zhì)，以自由形式和MMP-9形成的復合物。NGAL與MMP-9形成的復合物導致MMP-9降解減少，延長了MMP-9的水解活性，參與形成不穩(wěn)定的動脈粥樣硬化斑塊。這種復合物位于動脈粥樣硬化斑塊，在斑塊內(nèi)血腫和壞死斑塊處檢測到它的濃度增加[7]。血漿NGAL水平在冠狀動脈造影證實，冠心病患者與正常冠狀動脈對照組相比顯著升高[8]。炎癥在粥樣斑塊的發(fā)展和破壞中起關鍵作用，在冠心病患者中，NGAL通過誘導炎癥介質(zhì)的釋放來增強斑塊的不穩(wěn)定性，這些介質(zhì)抑制平滑肌生長，通過MMP-9使膠原蛋白生成減少，促進基質(zhì)降解,MMPs屬于負責細胞降解蛋白水解酶類[9]。Yndestad 等[10]研究證明NGAL與MMP-9形成二聚物復合物從而抑制了MMP-9的活性，促進蛋白質(zhì)和膠原降解。Hemdahl等[11]研究證明在嚙齒類動物模型中，缺氧誘導的心肌梗死導致動脈粥樣硬化斑塊中MMP-9的表達顯著上調(diào)。此外，與MMP-9共定位，特別是在高蛋白水解活性的區(qū)域，提示NGAL在MMP-9的失活中起保護作用，延長了MMP-9蛋白水解時間。血清NGAL水平升高已在急性腦血管病患者中被發(fā)現(xiàn)。增加的NGAL表達也發(fā)生在急性心肌梗死患者，它可能被認為是缺血后炎癥的積極介質(zhì)和重構(gòu)反應，在梗死壞死區(qū)及其周圍的健康組織處檢測到NGAL水平升高。

2.2 NGAL與造影劑腎病

造影劑腎病(contrast-induced nephropathy,CIN)是第三大主導急性腎損傷(acute kidney injury,AKI)患者住院的病因。CIN具有顯著的發(fā)病率和死亡率，由于廣泛使用造影劑，這種并發(fā)癥的發(fā)病率正在增加。在無危險因素的一般人群中，CIN的發(fā)病率為0.6%～2.3%，但有90%的高風險患者。除了對CIN在病理生理學的主要研究進展以外，控制這種疾病并發(fā)癥的唯一方法是預防[12]。血清肌酐水平是目前反映CIN常用的臨床指標，但它卻不能反映早期AKI。王磊等[13]收集了160例肌酐正?；颊咝泄跔顒用}造影的臨床資料，研究注射造影劑后72 h內(nèi)新發(fā)生的AKI，按照血清肌酐水平較基礎值上升≥25%或升高>44.2 μmol/L分為CIN組和非CIN組，分別檢測術(shù)前術(shù)后24、48、72 h血清肌酐水平，術(shù)前術(shù)后4、24 h尿NGAL水平。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，術(shù)后4 h CIN組尿NGAL水平明顯高于非CIN組，尿NGAL在冠狀動脈造影使用造影劑后4 h就能提示AKI。因此，NGAL可反映腎缺血或腎毒性藥物所致的AKI敏感性、特異性生物標志物。

2.3 NGAL與高血壓

高血壓是慢性腎臟病最常見的原因之一，及早地發(fā)現(xiàn)早期腎功能損傷是目前人們對高血壓患者關注的焦點之一。過去，血清肌酐濃度作為腎功能不全的一個標志物，但它只反映較晚的腎小球濾過率減低。血漿NGAL水平已被證明用于AKI的診斷，血漿NGAL水平增加也被發(fā)現(xiàn)在高血壓患者中，Gharishvandi等[14]對42例高血壓患者進行血漿NGAL、胱抑素C、肌酐檢測，與血壓正常者比較其腎功能(腎小球濾過率、肌酐、胱抑素C)、年齡和高血壓病程。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，血漿NGAL水平在肌酐正常、腎小球濾過率相對較低的患者中也有升高，提示血漿NGAL可作為高血壓患者早期腎功能損傷的生物標志物。陳燕等[15]通過對100例高血壓患者進行NGAL、胱抑素C、同型半胱氨酸的檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)血清NGAL對高血壓患者早期腎功能損傷診治的敏感性要明顯優(yōu)于胱抑素C和同型半胱氨酸。

2.4 NGAL與心力衰竭

2.4.1 NGAL與急性心力衰竭

Aghel等[16]對91例急性失代償期性心力衰竭進行血清NGAL檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)急性失代償期性心力衰竭患者血清NGAL表達水平顯著升高，與腎功能的惡化程度密切相關。進一步研究表明，與肌酐相比，血清NGAL是診斷腎功能不全更敏感的生物標志物。de Berardinis等[17]通過對101例急性失代償期性心力衰竭患者檢測血漿NGAL、N末端腦鈉肽前體水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在急性失代償期性心力衰竭合并腎功能損傷的患者中，血漿NGAL水平明顯升高，且升高的程度與腎功能損傷的嚴重程度密切相關。由于腎功能下降已被證明對急性失代償期性心力衰竭和慢性心力衰竭的發(fā)病率和死亡率有重大貢獻，除了作為腎損傷生物標志物外，NGAL也被建議作為急性心力衰竭的生物標志物。Legrand 等[18]對87例急性心力衰竭患者進行一項前瞻性、雙盲研究，發(fā)現(xiàn)血漿NGAL水平與急性心力衰竭的腎功能損傷程度呈正相關，提示血漿NGAL水平也可以作為診斷急性心力衰竭患者腎功能損傷的生物標志物。

目前發(fā)現(xiàn)NGAL是反映腎功能損傷的敏感、特異性生物標志物，這一發(fā)現(xiàn)意味著NGAL在評估急性心力衰竭綜合征患者預后中的價值。Alvelos等[19]對119例第一次住院的急性心力衰竭患者進行研究，檢測血NGAL、胱抑素C水平，發(fā)現(xiàn)NGAL對急性心力衰竭并發(fā)早期腎損傷的診斷受試者工作特征曲線(ROC曲線)下面積為0.93，而胱抑素C為0.68，表明血清NGAL是短期內(nèi)急性心力衰竭預后的獨立預測因子。同樣，血漿NGAL衡量急性心力衰竭患者出院時的腎損傷價值被認為是很強的，可作為急性心力衰竭患者的預后指標。尿NGAL在腎功能惡化的心力衰竭患者中也升高，它被認為是心力衰竭患者在入院和死亡時一個強有力的獨立預測因子。

2.4.2 NGAL與慢性心力衰竭

心力衰竭是一種復雜的臨床綜合征，是冠心病、高血壓、瓣膜病等各種心血管疾病的終末階段[20]。腎功能不全是心力衰竭的常見并發(fā)癥之一，近年來研究數(shù)據(jù)表明：腎功能不全的嚴重程度與心力衰竭的死亡率和再入院率密切相關。Siasos等[21]研究表明，在心力衰竭患者中，NGAL水平與左室射血分數(shù)密切相關，以及炎癥和心臟重構(gòu)的生物標志物(胱抑素C、腦鈉肽、MMP-9)有關，進一步提示腎功能不全、炎癥和心功能不全共同的發(fā)病機制。腎小球濾過率降低和尿白蛋白排泄率增高反映腎功能受損，Damman等[22]對2 130例慢性心力衰竭患者進行一項隨機、雙盲、安慰劑對照試驗，探究純化n-3多不飽和脂肪酸對心力衰竭的治療作用試驗后發(fā)現(xiàn)，在慢性心力衰竭患者中，NGAL不僅在腎小球濾過率降低和尿白蛋白排泄率增高組中明顯升高，而且在腎小球濾過率尚處于正常范圍時即有升高，證實NGAL可作為慢性心力衰竭患者早期腎功能損傷的生物標志物，從而進行早期干預，最終提高這類患者的預后水平。

焦紅見等[23]通過對120例慢性充血性心力衰竭患者進行血漿NGAL檢測，發(fā)現(xiàn)N末端腦鈉肽前體、NGAL水平與慢性充血性心力衰竭患者密切相關，可反映患者的心功能水平，血清N末端腦鈉肽前體與NGAL有一定的相關性，可為臨床上診斷慢性充血性心力衰竭提供理論依據(jù)。然而，NGAL本身在心力衰竭的發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用。激活中性粒細胞和隨后釋放NGAL在心力衰竭病程中參與炎癥反應的發(fā)生發(fā)展。左心室重構(gòu)導致心力衰竭的發(fā)生發(fā)展是一個非常復雜的過程。這個過程不僅涉及心肌細胞的變化，而且改變了細胞外基質(zhì)?；罨腗MPs是這一過程中的重要介質(zhì)。研究證明心肌梗死后心力衰竭以及其他任何病因?qū)е碌穆孕牧λソ呋颊?，血清NGAL水平升高與臨床和神經(jīng)激素的惡化顯著相關。在大鼠心肌梗死后心力衰竭模型中，在左心室心肌細胞的非缺血性部分NGAL/LCN2基因表達增加[24]。

Naudé等[25]對104例慢性心力衰竭患者進行了12個月的隨訪，結(jié)果發(fā)現(xiàn)血清NGAL水平明顯與抑郁癥狀相關，獨立的標記在腫瘤壞死因子-α通路及其可溶性受體。血清NGAL是體細胞的特異性標志物，對于有抑郁癥狀的心力衰竭患者，獨立于其他炎癥標志物，與心力衰竭的嚴重程度、左室射血分數(shù)和血清肌酐水平密切相關。這支持了特異性NGAL作為抑郁癥的軀體癥狀標志物，提示高水平的NGAL患者預后不良。

2.5 NGAL與心臟術(shù)后

AKI是心臟手術(shù)后患者一種常見的并發(fā)癥，影響50%的患者。一旦AKI發(fā)生，會對術(shù)后患者產(chǎn)生顯著的影響，如死亡率增加、住院時間延長。心臟手術(shù)后與AKI相關的臨床危險因素已被人們認識，用于診斷早期AKI準確的生物標志物有限。血清肌酐是最常用的腎功能監(jiān)測指標，但其在腎小管損傷后數(shù)天內(nèi)才會升高，從而延誤診斷和及時治療腎損傷。因此，臨床上迫切需要一種可靠的生物標志物來診斷心臟手術(shù)后早期腎功能損傷。最近，NGAL被認為是AKI早期生物標志物的有力候選者。Chul Park等[26]通過檢測112例心肺轉(zhuǎn)流術(shù)后患者血清NGAL和肌酐水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在肌酐正常的患者中，血清NGAL明顯升高，NGAL對診斷腎功能損傷ROC曲線下面積為0.91。NGAL可作為診斷心肺轉(zhuǎn)流術(shù)后患者AKI的早期生物標志物。Ruf等[27]對311例小兒先天性心臟病患者術(shù)后調(diào)查,其中130例患者術(shù)后發(fā)生AKI，通過檢測血清NGAL、肌酐、腎臟損傷分子-1水平，得出結(jié)論：血清NGAL對診斷先天性心臟病患兒術(shù)后腎功能損傷的敏感性優(yōu)于肌酐和腎損傷分子-1。

3 小結(jié)

綜上所述，新型生物標志物NGAL對心血管疾病的診斷和預后具有重要價值，特別是對于心血管疾病并發(fā)早期腎功能損傷有較高臨床價值；但NGAL在心肌損傷、心室重構(gòu)中的作用機制尚未闡明，今后將致力于NGAL在心血管疾病中的作用機制研究。為了便于在臨床上應用，生物標志物必須易于測量、低費用并提供可能影響醫(yī)療決定的附加信息。除了多次嘗試外，滿意的標準化分析其敏感性和特異性、精確的參考值同樣重要。要注意單個時間點內(nèi)單個生物標志物在心力衰竭的診斷和預后中的臨床價值是有限的。因此，對患者來說，對絕對風險進行更全面的評估是必要的。生物標志物在心血管疾病患者中的應用，在未來將采取多種生物標志物聯(lián)合應用的策略，其中包括生物標志物的具體組合反映心血管疾病的不同病理生理過程。除了它們在心血管疾病診斷和預后的作用外，可能有助于心血管疾病的個體化治療[28]。

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