中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運(yùn)載蛋白的臨床應(yīng)用

張佳思，盧 宇

(1.大連醫(yī)科大學(xué),遼寧 大連 116000;2.泰州市人民醫(yī)院內(nèi)分泌科,江蘇 泰州 225300)

中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運(yùn)載蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL)近年來成為臨床各科室的研究熱點(diǎn)，大量動(dòng)物及臨床試驗(yàn)證實(shí)，NGAL可在心臟、腎臟、肝臟、胰腺、前列腺及上皮細(xì)胞中等多種組織中微表達(dá)，參與機(jī)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(yīng)及腫瘤等，本篇文獻(xiàn)主要針對(duì)NGAL所涉及的臨床領(lǐng)域進(jìn)行綜述。

1 NGAL的介紹

NGAL最初是在1992年由Kjeldsen等從中性粒細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的一種條形蛋白質(zhì)，經(jīng)進(jìn)一步分析得出該蛋白質(zhì)的基因序列和lipocalin超家族的其他蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)類似，因此將該蛋白歸類于lipocalin超家族[1]。NGAL的基因結(jié)構(gòu)序列由63bp的5'端非翻譯區(qū)和591bp的編碼區(qū)組成，全長(zhǎng)為5869bp，定位于9q34染色體上[2]，在1999年Coles等研究發(fā)表了NGAL的蛋白結(jié)構(gòu)，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(gòu)成了保守的三級(jí)結(jié)構(gòu)[3]。NGAL蛋白能夠調(diào)節(jié)運(yùn)輸一些親脂性分子，與細(xì)胞表面的受體結(jié)合，調(diào)控MMP-9的生物活性，具有多樣化的生物學(xué)功能，參與腎損傷修復(fù)、脂質(zhì)代謝、炎性反應(yīng)防御反應(yīng)、抑制腫瘤細(xì)胞凋亡等過程，在體內(nèi)體外均可調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長(zhǎng)、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(biāo)志物，一般情況下，在腎臟中NGAL主要由亨氏袢及遠(yuǎn)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(biāo)本中幾乎只能檢測(cè)到微量的NGAL[4]。然而一旦腎臟結(jié)構(gòu)功能發(fā)生病理性改變，NGAL即發(fā)揮其修復(fù)作用，通過腎小管中性粒細(xì)胞的凋亡代謝達(dá)到防止被炎性反應(yīng)細(xì)胞攻擊的目的(一種防御代償機(jī)制)，主要表現(xiàn)為在腎小管升支粗段大量分泌NGAL并釋放進(jìn)入全身血液循環(huán)，因此在尿液及血液中均可檢測(cè)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(jīng)出現(xiàn)。

2.1急性腎損傷(AKI)：在疾病加重時(shí)或者某些疾病術(shù)后均伴隨著AKI的發(fā)生，因此早期識(shí)別并干預(yù)AKI對(duì)原發(fā)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(shí)驗(yàn)中開展進(jìn)行，為后續(xù)多種疾病奠定了生理學(xué)和基因?qū)W基礎(chǔ)。2017年，一項(xiàng)關(guān)于妊高征AKI的研究發(fā)現(xiàn)[5]，健康對(duì)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(chǎn)后72 h的NGAL含量明顯低于剛?cè)朐?，這表示隨著妊高征的好轉(zhuǎn)NGAL也隨之恢復(fù)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(jià)值研究中發(fā)現(xiàn)，在確診EHF時(shí)及確診后2 h、4 h、8 h、12 h、24 h的NGAL水平與未發(fā)生AKI組相比均有不同程度的升高[6]，這個(gè)結(jié)論同樣適用于百草枯中毒并發(fā)急性腎損傷的患者。在心臟體外循環(huán)術(shù)后急性腎損傷(CPB-AKI)研究[7]中指出，與未發(fā)生腎功能不全組相比，發(fā)生急性腎損傷的患者NGAL表達(dá)水平明顯增加。一項(xiàng)關(guān)于造血干細(xì)胞移植(HSCT)術(shù)后AKI 的回顧性研究還發(fā)現(xiàn)，患者尿NGAL相比于腎臟傳統(tǒng)指標(biāo)的變化提前了兩天，HSCT術(shù)后第9天尿NGAL /基線尿NGAL值為2.62時(shí)，經(jīng)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(shù)后判斷是否發(fā)生AKI 的可靠性指標(biāo)。

2.2糖尿病腎病(CKD)：逐年升高的糖尿病發(fā)病率引起WHO的高度關(guān)注，預(yù)防糖尿病并發(fā)癥成為糖尿病綜合管理的重要環(huán)節(jié)，尤其是患病率和致死率均較高的血管并發(fā)癥，因此早期發(fā)現(xiàn)并預(yù)防并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展成為內(nèi)分泌學(xué)科的首要任務(wù)。Yang等率先指出，在探究CKD患者腎功能減退的過程中發(fā)現(xiàn)，NGAL能夠在尿白蛋白出現(xiàn)異常之前即出現(xiàn)高水平表達(dá)，并且隨著尿蛋白的變化而變化[9]，因此能夠早期診斷及預(yù)估CKD的進(jìn)展。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，CKD組的NGAL表達(dá)明顯高于正常對(duì)照組[10]，其同腎臟傳統(tǒng)指標(biāo)的相關(guān)性為與UAER、BUN、SCR呈正相關(guān)，與GFR呈負(fù)相關(guān)，經(jīng)logistic分析得出NGAL為糖尿病患者腎臟損害的獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因子。

2.3狼瘡性腎炎(LN)：目前診斷LN的金標(biāo)準(zhǔn)是腎活檢，然而腎活檢作為一項(xiàng)有創(chuàng)操作并不能被頻繁使用，因此需要一種敏感的生物學(xué)標(biāo)志物監(jiān)測(cè)LN的進(jìn)展，以便于及時(shí)評(píng)估腎臟情況及調(diào)整用藥。Qing等實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)經(jīng)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(duì)照抗體處理后NGAL并未發(fā)生明顯變化，這說明NGAL在小鼠體內(nèi)的表達(dá)與SLE的發(fā)病機(jī)理密切相關(guān)。Brunner等臨床研究[12]發(fā)現(xiàn)，經(jīng)腎活檢確診LN的患者體內(nèi)NGAL表達(dá)高于腎活檢無LN的患者，并且發(fā)現(xiàn)NGAL與LN的嚴(yán)重程度及炎性活動(dòng)度密切相關(guān)。

3 NGAL與代謝疾病

大量研究表明，當(dāng)機(jī)體處于代謝紊亂的病理狀態(tài)時(shí)，NGAL則大量分泌進(jìn)入全身體液循環(huán)，因此NGAL可作為多種與代謝相關(guān)疾病的可靠性生物學(xué)指標(biāo)，在臨床可應(yīng)用于疾病的診斷、評(píng)估及判斷預(yù)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(xiàn)主要為稀發(fā)排卵或無排卵、高雄激素或胰島素抵抗、多囊卵巢的一種內(nèi)分泌紊亂性疾病，近年來在婦科門診呈明顯的上升趨勢(shì)。莫軼暉等收集PCOS患者62例、健康對(duì)照組30例，將PCOS患者根據(jù)體重指數(shù)(BMI)分為肥胖組和非肥胖組，結(jié)果顯示PCOS兩組的NGAL平均值明顯高于健康對(duì)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(yīng)被激活呈現(xiàn)高水平表達(dá)。

3.2代謝綜合征(MS)：MS是人體攝入食物等物質(zhì)后代謝功能出現(xiàn)異常的一組代謝性疾病。Ni等發(fā)現(xiàn)與健康對(duì)照者相比，MS患者體內(nèi)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(shù)量呈正相關(guān)，而在女性患者中不存在相關(guān)性，這說明在男性患者中NGAL與MS的糖脂代謝密切相關(guān)。

3.3鐵代謝：在研究鐵代謝通路及調(diào)控機(jī)制過程中發(fā)現(xiàn)NGAL與鐵缺乏癥存在密切聯(lián)系，一項(xiàng)學(xué)齡前兒童NGAL與鐵代謝研究[15]發(fā)現(xiàn)，血清NGAL與血紅蛋白、鐵蛋白、血清轉(zhuǎn)鐵蛋白受體等鐵代謝指標(biāo)均有明顯的相關(guān)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(shí)指出NGAL對(duì)鐵蛋白濃度無明顯影響，這說明NGAL僅調(diào)控鐵代謝過程而不影響鐵的儲(chǔ)備環(huán)節(jié)。

3.4維生素A代謝：NGAL對(duì)維生素A的調(diào)控與上述鐵代謝信號(hào)通路類似，一項(xiàng)兒童血清NGAL與維生素A代謝研究發(fā)現(xiàn)[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(dòng)物研究也發(fā)現(xiàn)維生素A對(duì)NGAL存在影響作用[17]，即維生素A通過調(diào)節(jié)NGAL的水平進(jìn)而調(diào)節(jié)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(fā)病率和死亡率均有不同程度的提高。最近發(fā)現(xiàn)NGAL可能是心血管死亡事件的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，可通過調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝及炎性反應(yīng)參與冠心病、心力衰竭、腦卒中等心腦血管疾病的發(fā)生發(fā)展。

4.1冠心病(CHD)：多種研究表明，NGAL的表達(dá)水平與心腦血管疾病的嚴(yán)重性密切相關(guān)，機(jī)制主要是因?yàn)閯?dòng)脈粥樣硬化是冠心病的病理生理基礎(chǔ)，NGAL作為一種炎性反應(yīng)標(biāo)志物在不穩(wěn)定粥樣硬化斑塊中高表達(dá)，同時(shí)可以反映冠心病發(fā)生發(fā)展的病理過程，Soylu等在開展CHD的研究中發(fā)現(xiàn)，在冠狀動(dòng)脈粥樣硬化的患者中，血清NGAL水平與冠狀動(dòng)脈狹窄支數(shù)及狹窄程度呈正相關(guān)[18]，可以看出NGAL對(duì)預(yù)測(cè)和評(píng)估冠心病具有重要的參考價(jià)值。

4.2心力衰竭(CHF)：BNP是CHF一項(xiàng)可靠性診斷指標(biāo)，在CHF的病理過程中發(fā)揮重要作用，目前已廣泛應(yīng)用于臨床診療。有研究[19]發(fā)現(xiàn)，NGAL在心力衰竭患者體內(nèi)與BNP成正相關(guān)，與左心室射血分?jǐn)?shù)成負(fù)相關(guān)，并且NGAL隨著CHF的等級(jí)增高而呈上升趨勢(shì)，因此 NGAL的血清濃度可用于評(píng)估CHF患者的病情，進(jìn)一步指導(dǎo)下一步診療措施。Maisel等在一項(xiàng)大樣本、多中心、前瞻性研究中指出，NGAL還能獨(dú)立預(yù)測(cè)CHF的預(yù)后及危險(xiǎn)等級(jí)[20]，這個(gè)結(jié)論van Deursen在2014年也有證實(shí)，而且還發(fā)現(xiàn)即使患者未發(fā)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(duì)照組[21]。同年，吳冬波分析得出，急性腦梗死組NGAL表達(dá)水平均高于對(duì)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(dá)水平隨著急性腦梗死病情惡化而增加，其機(jī)制可能與腦卒中患者的脂質(zhì)代謝紊亂、腎臟損害及炎性反應(yīng)有關(guān)，由此可知，NGAL參與腦血管疾病的發(fā)生發(fā)展的全過程。

5 NGAL與炎性反應(yīng)

當(dāng)機(jī)體受到炎性反應(yīng)介質(zhì)的攻擊時(shí)，體內(nèi)抗炎及促炎系統(tǒng)反應(yīng)使中性粒細(xì)胞被炎性反應(yīng)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(shí)驗(yàn)證實(shí)體內(nèi)缺乏NGAL的小鼠暴露于感染環(huán)境時(shí)更易發(fā)生細(xì)菌性感染，有研究表明NGAL能夠在中性粒細(xì)胞參與的各種疾病中發(fā)揮作用。

5.1膿毒癥：是感染入血后機(jī)體發(fā)生的嚴(yán)重性性感染疾病，在加重甚至合并休克時(shí)病死率極高。有文獻(xiàn)指出，腎功能不全合并膿毒癥的患者體內(nèi)NGAL明顯高于單純腎功能不全者[23]，還有文獻(xiàn)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(yù)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(yīng)指標(biāo)及影像CT、超聲等，分子生物學(xué)的發(fā)展為診斷急性胰腺炎提供了新依據(jù)。在胰腺發(fā)生炎性反應(yīng)時(shí)，NGAL大量表達(dá)，有重癥胰腺炎患者即使未出現(xiàn)腎功能不全，其體內(nèi)NGAL均高于輕癥胰腺炎患者，這與上述膿毒癥的結(jié)論類似。Wood等提出NGAL有望成為一種敏感的生物學(xué)指標(biāo)以用于早期診斷和評(píng)估胰腺炎[25]，這個(gè)發(fā)現(xiàn)對(duì)胰腺炎的臨床診療和判斷預(yù)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(biāo)尚未達(dá)成統(tǒng)一意見，仍需要不斷開展大量的統(tǒng)計(jì)學(xué)研究。

5.3慢性阻塞性肺疾病(COPD)：近年來有研究發(fā)現(xiàn)，來自中性粒細(xì)胞的NGAL可能促進(jìn)COPD上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)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(zhì)轉(zhuǎn)化改變促進(jìn)COPD氣道重構(gòu)。NGAL可能是逆轉(zhuǎn)COPD氣道阻塞和氣道重塑的潛在靶點(diǎn)，可以看出NGAL有望成為呼吸系統(tǒng)炎性疾病的新生物學(xué)標(biāo)志物，在COPD等炎性反應(yīng)性疾病的診治中有良好的應(yīng)用前景。

6 NGAL與腫瘤

大量的體內(nèi)體外實(shí)驗(yàn)表明，NGAL基因在多種惡性腫瘤中都呈上調(diào)表達(dá)，人體內(nèi)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(shí)，這提示NGAL基因可能是一種新的癌基因，還有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)NGAL有促進(jìn)腫瘤的浸潤(rùn)與轉(zhuǎn)移的作用，近年來人們?cè)贜GAL蛋白與惡性腫瘤關(guān)系的方面不斷探索并取得了一定進(jìn)展。

NGAL在不同個(gè)體及不同部位的腫瘤中表現(xiàn)為不同方式的表達(dá)，有研究發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌患者中[27]，NGAL可以與MMP-9結(jié)合形成復(fù)活物從而防止MMP-9的自身降解，從而保護(hù)腫瘤癌細(xì)胞免受腫瘤特定凋亡因子的攻擊，促進(jìn)腫瘤組織部位血管新生及腫瘤生長(zhǎng)，Kubben等也發(fā)現(xiàn)NGAL/MMP-9復(fù)合物的表達(dá)水平影響著胃癌的預(yù)后[28]。研究還發(fā)現(xiàn)在卵巢癌中[29]，NGAL在高分化的癌組織中高表達(dá)，是組織異型性及分化程度的基因?qū)W基礎(chǔ)。在肝癌中，NGAL有輔助癌細(xì)胞生長(zhǎng)的作用，體外的細(xì)胞凋亡實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)NGAL可明顯抑制肝癌細(xì)胞株的細(xì)胞凋亡[30]。陳紅敏等在研究宮頸癌時(shí)發(fā)現(xiàn)，NGAL在宮頸癌組織中表達(dá)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(rùn)深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)[31]，這與NGAL在胰腺癌中的研究結(jié)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(dá)，且與癌癥的分期、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、遠(yuǎn)期存活率等密切相關(guān)，這提示NGAL可能為腫瘤的早期診斷、判斷預(yù)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(yīng)及腫瘤等都有不同程度的相關(guān)性，但目前很多具體的發(fā)病機(jī)制尚不完整，仍需要繼續(xù)研究和探討NGAL的基因?qū)W和病理生理學(xué)作用，以更好地應(yīng)用于臨床工作的開展，為更多的臨床疾病的診療、預(yù)后提供新方向。