中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運(yùn)載蛋白在腎臟疾病中作用的研究進(jìn)展

梁 爽,李洪軍,郭 賀

[吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院 健康管理(體檢)中心，吉林 長(zhǎng)春130033]

中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運(yùn)載蛋白(NGAL)是脂蛋白的一種，又被稱為脂質(zhì)運(yùn)載蛋白(Lcn2)，其在中性粒細(xì)胞、腎上皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞[1]等細(xì)胞內(nèi)均有表達(dá)。NGAL有三種分子形式，25 kDa(單體)、45 kDa(同型二聚體)和100-135 kDa(MMP-9單體復(fù)合物)[2]。目前研究發(fā)現(xiàn)，NGAL具有鐵載體結(jié)合特性，可抑制細(xì)菌對(duì)鐵的利用發(fā)揮抑菌作用[3]。NGAL對(duì)于人多形核白細(xì)胞(PMN)具有特異性和濃度依賴性趨化作用[4]，通過(guò)刺激中性粒細(xì)胞的遷移和外滲發(fā)揮抗感染作用。此外，有研究發(fā)現(xiàn)NGAL誘導(dǎo)腎祖細(xì)胞分化為腎上皮細(xì)胞[5]，證實(shí)NGAL可促進(jìn)細(xì)胞分化。在目前的臨床工作中，NGAL常被視為急性腎損傷發(fā)生的標(biāo)志物，而NGAL在其他腎臟疾病中也發(fā)揮作用，現(xiàn)將其相關(guān)研究進(jìn)展予以綜述。

1 NGAL與急性腎損傷(AKI)

AKI是一個(gè)由多種病因引起的臨床綜合征，表現(xiàn)為腎功能急劇下降，體內(nèi)代謝產(chǎn)物潴留，水、電解質(zhì)及酸堿平衡紊亂。由于AKI病情進(jìn)展快且預(yù)后差，早期診斷對(duì)提供支持性治療和限制進(jìn)一步損傷至關(guān)重要。但傳統(tǒng)的腎損傷標(biāo)志物，如血肌酐和血尿素氮，并非實(shí)現(xiàn)AKI早期診斷的最佳選擇。

1.1 NGAL與急性腎損傷發(fā)病

根據(jù)病變部位和病因不同，AKI可分為腎前性、腎性和腎后性三大類。缺血/再灌注損傷(I/R)是AKI的重要原因之一。Zhang等人[6]利用外源性NGAL處理腎臟I/R大鼠模型，觀察到抗凋亡基因Bcl-2的表達(dá)增加，促凋亡基因Bax表達(dá)降低。此外，Zhang等人[6]還發(fā)現(xiàn)，NGAL可以激活自噬并增加自噬相關(guān)蛋白LC3I/II和Beclin-1的表達(dá)，NGAL預(yù)處理組(I/R前NGAL處理)的自噬空泡的數(shù)量明顯多于NGAL后處理組(I/R后NGAL處理)。有研究表明，I/R發(fā)作期間大量的鐵釋放促進(jìn)氧化應(yīng)激和組織損傷[1]，而NGAL、鐵載體及鐵三者組成的復(fù)合物可以發(fā)揮腎臟保護(hù)作用[7]。Han等人[8]在脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的AKI的大鼠模型中發(fā)現(xiàn)，NGAL與胱天蛋白酶3(caspase 3)的表達(dá)有顯著相關(guān)性，其可能通過(guò)調(diào)節(jié)caspase 3表達(dá)抑制細(xì)胞凋亡。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，NGAL能夠減少腎小管細(xì)胞凋亡，促進(jìn)自噬激活，在AKI中發(fā)揮腎臟保護(hù)作用。

1.2 NGAL與急性腎損傷診治

目前，NGAL廣泛應(yīng)用于AKI臨床診斷。在一項(xiàng)前瞻性研究中[9]，利用NGAL可檢測(cè)出約40%的AKI患者，這部分患者被基于血肌酐的共識(shí)診斷標(biāo)準(zhǔn)漏診。Michael等人[9]認(rèn)為在血肌酐未達(dá)到診斷標(biāo)準(zhǔn)的情況下，NGAL升高的患者發(fā)生死亡等不良事件的風(fēng)險(xiǎn)增加。Saban等人[10]同樣認(rèn)為NGAL與AKI患者的預(yù)后相關(guān)，并以尿NGAL與鐵調(diào)素-25(hepcidin-25)的比值判斷AKI患者的預(yù)后。徐佳音等人[11]監(jiān)測(cè)膿毒癥AKI患兒行連續(xù)性腎臟代替治療(CRRT)過(guò)程中血NGAL等指標(biāo)的變化，對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)在治療過(guò)程中血NGAL、腎損傷因子1(KIM-1)受干擾因素較少，可為AKI患兒腎功能真實(shí)水平的評(píng)估提供參考。目前化療廣泛應(yīng)用于抗癌治療，部分化療藥物具有腎毒性，如順鉑誘導(dǎo)的急性腎損傷發(fā)生率在20%-30%，而目前有50%-70%的腫瘤患者需要接受包括鉑鹽在內(nèi)的化療藥物[12]，監(jiān)測(cè)抗癌治療過(guò)程中的腎功能的變化是至關(guān)重要的。目前已有研究表明，血NGAL可以作為預(yù)測(cè)急性白血病兒童高劑量甲氨蝶呤相關(guān)急性腎損傷的生物標(biāo)志物[13]。

NGAL異常升高是診斷急性腎損傷的一項(xiàng)重要依據(jù)，但NGAL在AKI的診治中有局限性。由于慢性腎臟病本身可導(dǎo)致血液及尿液NGAL水平升高[14]，當(dāng)慢性腎臟病合并AKI時(shí)，NGAL的診斷作用可能受到影響。其次，有學(xué)者認(rèn)為NGAL對(duì)于基線腎功能正常的AKI患者具有最佳診斷效能[15],可作為提示AKI向慢性腎臟病轉(zhuǎn)變的生物標(biāo)志物[16]。研究表明，中性粒細(xì)胞釋放的NGAL多為同型二聚體形式，而腎上皮細(xì)胞釋放的NGAL多為單體形式[14]。Johan等人[17]認(rèn)為在無(wú)明顯AKI征象的膿毒癥休克患者中，血NGAL水平升高與中性粒細(xì)胞活化相關(guān)。Cai等人[18]對(duì)59例心臟手術(shù)患者術(shù)后尿液分析發(fā)現(xiàn)，術(shù)后未發(fā)生AKI患者的尿NGAL升高，并以同型二聚體為主要形式，表明中性粒細(xì)胞為NGAL的主要來(lái)源?？傊?，NGAL具有多種分子形式，可來(lái)源于不同的細(xì)胞組織，所以NGAL的升高不等同于腎損傷，AKI的診斷應(yīng)從多方面進(jìn)行分析，結(jié)合病史、臨床表現(xiàn)及血肌酐等指標(biāo)做出判斷。

2 NGAL與腎細(xì)胞癌(RCC)

RCC簡(jiǎn)稱腎癌，發(fā)病率在所有泌尿系統(tǒng)惡性腫瘤中居第二位，在成人惡性腫瘤中占比約為2%-3%[19]，約17%[20]的腎癌患者初診時(shí)已發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。腎透明細(xì)胞癌(ccRCC)是腎癌最常見(jiàn)的亞型，也是絕大部分轉(zhuǎn)移性腎癌的病理類型[21]。

2.1 NGAL與腎細(xì)胞癌發(fā)病

近期研究表明，NGAL是惡性疾病發(fā)展的重要因素之一，其在腎癌、乳腺癌、甲狀腺癌、胃癌、胰腺癌[22]等中均有過(guò)度表達(dá)?；|(zhì)金屬蛋白酶9(MMP-9)通過(guò)降解基底膜和細(xì)胞外基質(zhì)、釋放血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子和促進(jìn)新生血管生成實(shí)現(xiàn)癌組織的生長(zhǎng)、浸潤(rùn)和遷移[8]。NGAL能保護(hù)MMP-9免受降解，與之結(jié)合形成MMP-9/NGAL復(fù)合物來(lái)增強(qiáng)其酶活性[23]。因此，NGAL，MMP-9和它們的復(fù)合物MMP-9/NGAL被認(rèn)為是許多惡性腫瘤的可溶性生物標(biāo)志物。有研究表明，NGAL對(duì)于腫瘤微環(huán)境中免疫細(xì)胞具有募集作用，免疫細(xì)胞生成的細(xì)胞因子等能加速腫瘤細(xì)胞增殖[24]。而載鐵NGAL通過(guò)增強(qiáng)腎癌細(xì)胞的遷移和黏附來(lái)促進(jìn)癌組織的侵襲和轉(zhuǎn)移[25]。Claudia等人[26]發(fā)現(xiàn)從腎透明細(xì)胞癌患者腫瘤組織中分離出來(lái)的NGAL，特別是含鐵的NAGL較鄰近健康組織顯著升高。以上研究認(rèn)為，惡性細(xì)胞對(duì)鐵吸收有更高需求，這可為抗癌藥物研發(fā)提供新思路。

2.2 NGAL與腎細(xì)胞癌診治

腎癌臨床表現(xiàn)多變，早期腎癌多無(wú)明顯臨床癥狀，借助影像學(xué)檢查有助于診斷，確診則需依靠病理學(xué)檢查。Valeria等人[27]分析了NGAL在不同組織學(xué)類型腎癌中表達(dá)量的差異，發(fā)現(xiàn)NGAL在乳頭狀腎細(xì)胞癌和腎嫌色細(xì)胞癌中有高表達(dá)。一項(xiàng)前瞻性研究[28]分析67例腎癌患者和55例非腎癌對(duì)照組患者手術(shù)前后尿NGAL排泄量差異，發(fā)現(xiàn)腎癌患者術(shù)前尿NGAL水平與對(duì)照組高度重疊，由于特異性的缺乏，不宜將尿NGAL作為腎癌診斷的生物標(biāo)志物。有學(xué)者認(rèn)為，尿水通道蛋白(AQP1)和脂肪分化相關(guān)蛋白(ADFP)更適合用作腎癌診斷指標(biāo)[29]。Hajer等人[30]通過(guò)回顧性研究證實(shí)，尿NGAL在多種組織學(xué)類型腎癌中都有表達(dá)，并且尿NGAL水平與腫瘤TNM分期和Fuhrman分級(jí)相關(guān)，腫瘤的分期及分級(jí)越高，尿液中NGAL的水平越高。Amjad等人[31]認(rèn)為對(duì)尿KIM-1和 NGAL的聯(lián)合分析能夠較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)腎癌的組織學(xué)類型。有研究表明，NGAL通過(guò)激活血管生成途徑介導(dǎo)舒尼替尼耐藥[32]，其根據(jù)NGAL表達(dá)水平可預(yù)測(cè)舒尼替尼治療敏感性，聯(lián)合分析血NGAL和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子水平可預(yù)估腎癌患者的無(wú)進(jìn)展生存期[33]。以上實(shí)驗(yàn)證明，NGAL可用于預(yù)測(cè)腎癌組織學(xué)類型及預(yù)后，并為腎癌治療方案的選擇提供依據(jù)，對(duì)腎癌的篩查診斷作用有待進(jìn)一步研究。

3 NGAL與糖尿病腎病(DKD)

DKD是糖尿病代謝異常引發(fā)的腎小球硬化癥，也是其全身微血管病的組成部分，是導(dǎo)致終末期腎臟病的重要原因。微量白蛋白尿的出現(xiàn)，被認(rèn)為是DKD早期的標(biāo)志。近些年來(lái)發(fā)現(xiàn)部分2型糖尿病合并腎功能衰退患者無(wú)異常蛋白尿。因此，尋找能在早期發(fā)現(xiàn)正常蛋白尿DKD患者的標(biāo)志物極為重要。

3.1 NGAL與糖尿病腎病發(fā)病

近期研究表明，在DKD的發(fā)展過(guò)程中腎小管損傷先于微量白蛋白尿出現(xiàn)[34]。Elif等人[35]分析了31例2型糖尿病合并腎功能不全患者腎活檢結(jié)果，發(fā)現(xiàn)正常蛋白尿水平的患者，其腎小管間質(zhì)性和血管性的改變比DKD典型的腎臟改變更常見(jiàn)，這表明腎小管間質(zhì)損傷可能參與了正常蛋白尿腎功能不全的發(fā)展。有理論認(rèn)為，在DKD的發(fā)病機(jī)制中腎小管損傷是原發(fā)性的，而腎小球病變可能由間質(zhì)性炎癥引發(fā)血管稀疏、毛細(xì)血管及小動(dòng)脈灌注受損和缺血所致[36]。

腎小管間質(zhì)改變是DKD的重要組成部分，而NGAL是腎小管損傷的標(biāo)志物。有體外實(shí)驗(yàn)觀察到[37]，NGAL沉默表達(dá)處理后的人腎皮質(zhì)近曲小管上皮細(xì)胞(HK2)，在高糖環(huán)境刺激下的氧化應(yīng)激顯著增加，白細(xì)胞介素-6(IL-6)等分泌增加，在低劑量轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1(TGF-β1)刺激下，細(xì)胞中Smad2/3的磷酸化水平增加，加速了纖維化進(jìn)程。另外，體內(nèi)實(shí)驗(yàn)觀察到[37]，NGAL基因敲除的糖尿病小鼠與野生型糖尿病小鼠相比，前者腎臟功能惡化更明顯，腎小球硬化和腎小管受損更嚴(yán)重，足突缺失更明顯。實(shí)驗(yàn)表明，NGAL通過(guò)減緩DKD的進(jìn)展而具有腎臟保護(hù)作用，其作用可能與減少組織氧化、纖維化和炎癥有關(guān)。

3.2 NGAL與糖尿病腎病診治

腎小管損傷的尿液標(biāo)志物是診斷早期DKD的敏感標(biāo)志物[38]。Laily等人[34]研究發(fā)現(xiàn)血NGAL水平與DKD引發(fā)的腎損傷嚴(yán)重程度明顯相關(guān)，血NGAL可能是評(píng)估DKD患者腎臟受累程度的無(wú)創(chuàng)性指標(biāo)，而尿NGAL是大量蛋白尿的一個(gè)可能的預(yù)測(cè)因子。Li等人[39]將209例正常蛋白尿的2型糖尿病患者依據(jù)腎小球?yàn)V過(guò)率(eGFR)分為2組，對(duì)比發(fā)現(xiàn)相較于NOCKD組(eGFR≥60 ml/min/1.73 m2)，NA-DKD組(eGFR<60 ml/min/1.73 m2)的尿NGAL和視黃醇結(jié)合蛋白(RBP)水平顯著升高。Zhang等人[40]認(rèn)為，NGAL、TNF-α、尿轉(zhuǎn)鐵蛋白(TF)和免疫球蛋白G(IgG)4種生物標(biāo)志物，無(wú)論是單獨(dú)還是聯(lián)合應(yīng)用，都對(duì)早期DKD的診斷有極高價(jià)值。同樣，糖尿病腎病也是1型糖尿病的嚴(yán)重并發(fā)癥。Hassan等人[41]建立了鏈脲佐菌素(STZ)誘導(dǎo)的1型糖尿病大鼠模型，發(fā)現(xiàn)1型糖尿病引發(fā)腎臟組織的氧化應(yīng)激，并顯著增加KIM-1和NGAL的表達(dá)，而給予姜黃素治療能顯著改善組織氧化應(yīng)激，降低了尿液中KIM-1和NGAL的水平。

4 總結(jié)

綜上所述，NGAL蛋白在常見(jiàn)的腎臟疾病中的作用較為復(fù)雜。NGAL通過(guò)抑制細(xì)胞凋亡，激活自噬，減少腎組織氧化、纖維化發(fā)揮腎臟保護(hù)作用，延緩疾病進(jìn)展。NGAL是AKI的重要診斷依據(jù)，可用于DKD的早期診斷及腎臟受累程度的評(píng)估，對(duì)腎癌的預(yù)后判斷有參考意義。同時(shí)，NGAL能協(xié)助癌細(xì)胞攝取鐵，并與MMP-9形成復(fù)合物，從而實(shí)現(xiàn)癌細(xì)胞的增殖遷移。目前NGAL與一些腎臟疾病的關(guān)系的尚不明確，仍需進(jìn)一步研究，以提高NGAL在疾病診斷、治療、判斷愈后等方面的應(yīng)用價(jià)值。