人中性粒細(xì)胞載脂蛋白在兒童感染性疾病中的應(yīng)用進(jìn)展

郭潤(rùn)，鄒映雪（通信作者）

天津市兒童醫(yī)院呼吸二科 （天津 300074）

人中性粒細(xì)胞載脂蛋白（human neutrophil lipocalin，HNL），也稱為載脂蛋白2（lipocalin-2，Lcn2）、中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)載脂蛋白（neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL），是在中性粒細(xì)胞次級(jí)顆粒中發(fā)現(xiàn)的一種蛋白，屬于載脂蛋白超家族成員。該蛋白被不同的學(xué)者發(fā)現(xiàn)，并被給予不同的命名。1989年，Hraba 等從猿猴病毒SV40感染的鼠腎臟細(xì)胞培養(yǎng)物中提取了Lcn2，并發(fā)現(xiàn)Lcn2是先天性免疫系統(tǒng)的組成部分[1]。1993年，Kjeldsen 等[2]發(fā)現(xiàn)了一種與人嗜中性粒細(xì)胞明膠酶有關(guān)的單體結(jié)構(gòu)蛋白，命名為NGAL。1994年，Xu 等[3]從中性粒細(xì)胞顆粒中純化并鑒定了一種由兩個(gè)相同的亞基組成的蛋白質(zhì)，命名為HNL。HNL 主要以單體、同源二聚體及異二聚體3種分子形式存在，單體結(jié)構(gòu)分子量25 kDa，同源二聚體結(jié)構(gòu)分子量45 kDa，異二聚體結(jié)構(gòu)是HNL 和基質(zhì)金屬蛋白酶-9之間的復(fù)合物，分子量大于90 kDa[4]。HNL 作為生物標(biāo)志物在鑒別細(xì)菌感染方面有明顯的優(yōu)勢(shì)，可作為膿毒癥、泌尿系感染（urinary tract infection，UTI）、細(xì)菌性肺炎等疾病的預(yù)測(cè)指標(biāo)。兒童感染性疾病發(fā)病急,在短時(shí)間內(nèi)可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的并發(fā)癥,但癥狀往往不典型,診斷有一定困難，因此臨床上需要一些實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)來進(jìn)行輔助診斷并預(yù)測(cè)疾病的發(fā)展， HNL 可作為其中之一?，F(xiàn)就HNL 在兒童感染性疾病中的應(yīng)用進(jìn)展做一綜述。

1 HNL 的分布和功能

HNL 在人中性粒細(xì)胞中表達(dá)，細(xì)菌感染時(shí)大量分泌。細(xì)菌生存需要鐵，許多細(xì)菌感染人類宿主后可分泌一種鐵結(jié)合蛋白，稱為鐵載體，鐵載體和游離鐵離子的結(jié)合力比宿主的乳鐵蛋白和轉(zhuǎn)鐵蛋白高。HNL 是一種鐵載體結(jié)合蛋白，當(dāng)細(xì)菌入侵時(shí)，免疫細(xì)胞的Toll 樣受體刺激HNL 的轉(zhuǎn)錄、翻譯和分泌，HNL 和鐵載體結(jié)合，防止細(xì)菌結(jié)合宿主的鐵，從而限制細(xì)菌生長(zhǎng)，具有先天性免疫防御功能[5]。動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)，HNL 基因缺陷小鼠對(duì)細(xì)菌感染的敏感性增加，分離出的嗜中性粒細(xì)胞抑菌活性較野生型小鼠降低[6]。HNL 基因敲除小鼠的中性粒細(xì)胞趨化和粘附功能減弱，不能使粒細(xì)胞聚集在感染部位[7]。由于細(xì)菌感染后HNL 在中性粒細(xì)胞中的表達(dá)增加，臨床上可將其作為生物標(biāo)志物鑒別細(xì)菌感染。

HNL 還存在于其他組織中，如腎、肝臟、氣管、結(jié)腸等。缺血、感染的刺激可使腎小管細(xì)胞、肝細(xì)胞、氣管上皮細(xì)胞、腸上皮細(xì)胞的HNL 表達(dá)增加[8]。目前，HNL 的研究多集中在急性腎損傷（acute kidney injury，AKI）方面。AKI 以急性腎功能喪失為特點(diǎn)，兒童AKI 病因常見于膿毒癥、腎毒性藥物和急性缺血再灌注損傷等。HNL 水平在AKI 疾病早期明顯升高，可誘導(dǎo)受損腎臟上皮細(xì)胞修復(fù)再生，其早期診斷效能優(yōu)于肌酐、尿素等指標(biāo)[9]。發(fā)生炎癥性疾病時(shí)，HNL 表達(dá)也會(huì)明顯增加，如潰瘍性結(jié)腸炎、銀屑病、特應(yīng)性皮炎等。此外，發(fā)生甲狀腺癌、子宮癌、乳腺癌、前列腺癌等惡性腫瘤性疾病時(shí)，NGAL 表達(dá)也明顯增加，可將其作為惡性腫瘤檢測(cè)和預(yù)后的潛在標(biāo)志物[10]。

2 HNL 的檢測(cè)方法

中性粒細(xì)胞分泌的HNL 主要為二聚體形式，上皮細(xì)胞分泌的HNL 則主要為單體形式。分別檢測(cè)AKI 患者及UTI 患者的尿液HNL，發(fā)現(xiàn)AKI 患者的尿液HNL 以單體形式為主，而UTI 患者的尿液HNL 以二聚體形式為主。Cai 等[11]通過腎臟上皮細(xì)胞系HK-2細(xì)胞模擬AKI 過程，發(fā)現(xiàn)HK-2細(xì)胞分泌的HNL 也多為單體形式。因此，建議在鑒別細(xì)菌感染時(shí)使用二聚體形式以提高準(zhǔn)確度，預(yù)測(cè)AKI 時(shí)則使用單體形式。

不同檢測(cè)方法的測(cè)量結(jié)果也有差異。檢測(cè)血標(biāo)本目前最常用的是ELISA 方法，使用血清和EDTA 抗凝后的血漿均可進(jìn)行檢測(cè)。臨床研究表明，血清中HNL 的濃度高于血漿，說明在凝血過程中中性粒細(xì)胞會(huì)繼續(xù)釋放HNL[12]。研究顯示，純化的中性粒細(xì)胞釋放的HNL 與同一患者血清中的HNL 濃度顯著相關(guān)，血清的檢測(cè)結(jié)果優(yōu)于血漿，因此，建議臨床使用血清檢測(cè)HNL[13]。采用ELISA 方法檢測(cè)HNL 需要2～3 h 完成，限制了該方法在門急診的使用。目前有一種新的檢測(cè)技術(shù)，在肝素抗凝的全血中加用中性粒細(xì)胞刺激劑fMLP，刺激中性粒細(xì)胞繼續(xù)釋放HNL，模擬血清制備過程中中性粒細(xì)胞活化過程，用放射免疫方法可在15 min 內(nèi)完成檢測(cè)[13]。這種快速檢測(cè)方法更適合門（急）診用于鑒別細(xì)菌感染，指導(dǎo)抗生素的使用。

目前，臨床缺乏健康人群血和尿HNL的正常參考值范圍。在126名健康兒童中發(fā)現(xiàn)， 1～8歲兒童血HNL水平為（40.8±13.6）ng/ml，9～18歲為（61.5±21.5 ）ng/ml，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[14]。西安地區(qū)健康人群中，6歲以下學(xué)齡前兒童的血HNL水平為（37.66±23.12 ）ng/ml，6～15歲為（39.25±25.34 ）ng/ml，均較成人低，因此，血清HNL水平隨年齡增長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)[15]。

3 HNL 在鑒別細(xì)菌和病毒感染中的應(yīng)用

臨床常用的鑒別細(xì)菌感染的指標(biāo)包括白細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、C 反應(yīng)蛋白（C-reactive protein，CRP）、降鈣素原（procalcitonin ，PCT）等。研究顯示，細(xì)菌感染患者的血CRP、PCT、HNL 水平均升高，但與病毒感染患者相比，只有HNL 的ROC 的曲線下面積大于0.90且臨床表現(xiàn)優(yōu)異，且血HNL 在鑒別細(xì)菌和病毒感染方面的準(zhǔn)確度優(yōu)于CRP、PCT[16]。一項(xiàng)關(guān)于新生兒的研究表明，HNL 水平在細(xì)菌感染初期明顯升高，較CRP 升高時(shí)間早1 d[17]。在急性感染的兒童中，細(xì)菌感染患兒血HNL 及CRP 水平較病毒感染患兒明顯升高，在治療25～48 h 后HNL 水平明顯下降，而CRP仍保持在較高水平[18]。因此，HNL 在鑒別細(xì)菌感染方面的效果優(yōu)于CRP。甲型流感合并細(xì)菌感染患者的血HNL 水平較未合并細(xì)菌感染組和健康對(duì)照組高，證明HNL 是鑒別細(xì)菌感染的可靠指標(biāo)[19]。

4 HNL 在膿毒癥中的應(yīng)用

膿毒癥是指因感染引起的宿主反應(yīng)失調(diào)導(dǎo)致的危及生命的器官功能障礙，是臨床危重癥患者的嚴(yán)重并發(fā)癥[20]。在一項(xiàng)ICU 危重癥患兒的隊(duì)列研究中發(fā)現(xiàn)，入院當(dāng)天檢測(cè)血HNL 水平，膿毒癥患兒血HNL 水平較非膿毒癥患兒及健康對(duì)照兒童明顯升高，因此，HNL 可作為早期診斷膿毒癥的預(yù)測(cè)指標(biāo)；死亡患兒的血HNL 水平顯著高于生存患兒，HNL 預(yù)測(cè)病死率的ROC 的曲線下面積為0.74，優(yōu)于CRP、兒童死亡風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)等其他指標(biāo)[21]。膿毒癥休克患兒血清HNL 水平較不合并休克的全身炎癥反應(yīng)綜合征患兒明顯升高[22]。HNL 也可作為新生兒膿毒癥的預(yù)測(cè)指標(biāo)[23]。在極低出生體重新生兒中，無論是否患有AKI，膿毒癥患兒的尿HNL 水平均高于健康早產(chǎn)兒[24]。血培養(yǎng)陽(yáng)性的膿毒癥患兒尿HNL 水平明顯高于健康極低出生體重兒，且尿HNL 水平在取血培養(yǎng)當(dāng)天即明顯升高，是預(yù)測(cè)膿毒癥的敏感指標(biāo)[25]。

5 HNL 在UTI 中的應(yīng)用

UTI 是兒童最常見的感染之一，1歲以下發(fā)熱的嬰兒應(yīng)常規(guī)鑒別UTI。UTI 分為急性腎盂腎炎（acute pyelonephritis，APN）和下尿路感染，APN 病變累及腎盂及腎小管間質(zhì)，其診斷需依靠尿培養(yǎng)、腎臟B 超、核素腎靜態(tài)掃描檢查[26]。有研究顯示，在小于1歲嬰兒中，尿HNL 是UTI 最好的預(yù)測(cè)指標(biāo)[27]。UTI 患兒的回顧性研究發(fā)現(xiàn)，血HNL 是APN 的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，有助于早期識(shí)別APN[28-29]。但也有研究表明，HNL 不能作為UTI 的預(yù)測(cè)因子。一項(xiàng)涉及444名兒童的回顧性研究發(fā)現(xiàn)，血和尿HNL 水平在UTI 和非UTI 組中均無差別[30]，但該研究并未區(qū)分APN 和下尿路感染。由于腎臟損傷時(shí)腎小管上皮細(xì)胞會(huì)大量分泌HNL，APN 發(fā)生時(shí)會(huì)有部分腎實(shí)質(zhì)損傷，HNL 分泌增加可能不僅由感染導(dǎo)致，還和腎臟損傷有關(guān)，因此，若UTI 患者HNL 明顯或持續(xù)升高，應(yīng)行核素腎靜態(tài)掃描等檢查確診APN[29]。

6 HNL 在其他感染疾病中的應(yīng)用

肺炎、腹膜炎也是兒童最常見的感染性疾病。在對(duì)成人中的研究發(fā)現(xiàn)，社區(qū)獲得性肺炎患者血HNL 水平與肺炎的嚴(yán)重程度相關(guān)[31]，細(xì)菌性腹膜炎患者腹腔積液中的HNL水平明顯升高[32]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也表明，肺部感染時(shí)HNL 在肺及支氣管上皮細(xì)胞的表達(dá)明顯增加[33]。在小鼠氣道表面接種肺炎鏈球菌活菌或加熱滅活的死菌，均能引起氣道HNL mRNA 的大量表達(dá)[34]。但目前尚缺乏對(duì)兒童相關(guān)的研究。

7 展望

HNL 存在于中性粒細(xì)胞及許多其他組織中，是先天性免疫的重要組成部分；可作為生物標(biāo)志物鑒別細(xì)菌感染，有助于早期診斷并及時(shí)治療。兒童抗生素的合理使用是有一定難度的，HNL 應(yīng)用于臨床對(duì)抗生素的合理使用會(huì)有一定的幫助。但目前關(guān)于HNL 和感染疾病的相關(guān)性還缺乏大范圍的臨床試驗(yàn)，且缺少統(tǒng)一的參考值用于疾病的診斷和病情嚴(yán)重程度評(píng)估中。由于HNL 不僅由中性粒細(xì)胞分泌，還由其他器官的上皮細(xì)胞產(chǎn)生，其他器官損傷也可導(dǎo)致其水平升高，如AKI 患兒的HNL 水平會(huì)明顯升高。因此，還需尋找一種更準(zhǔn)確的檢測(cè)方法鑒別HNL 水平升高的原因。