梁 爽,李洪軍,郭 賀

[吉林大學中日聯(lián)誼醫(yī)院 健康管理(體檢)中心，吉林 長春130033]

中性粒細胞明膠酶相關脂質(zhì)運載蛋白(NGAL)是脂蛋白的一種，又被稱為脂質(zhì)運載蛋白(Lcn2)，其在中性粒細胞、腎上皮細胞、平滑肌細胞[1]等細胞內(nèi)均有表達。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單體復合物)[2]。目前研究發(fā)現(xiàn)，NGAL具有鐵載體結合特性，可抑制細菌對鐵的利用發(fā)揮抑菌作用[3]。NGAL對于人多形核白細胞(PMN)具有特異性和濃度依賴性趨化作用[4]，通過刺激中性粒細胞的遷移和外滲發(fā)揮抗感染作用。此外，有研究發(fā)現(xiàn)NGAL誘導腎祖細胞分化為腎上皮細胞[5]，證實NGAL可促進細胞分化。在目前的臨床工作中，NGAL常被視為急性腎損傷發(fā)生的標志物，而NGAL在其他腎臟疾病中也發(fā)揮作用，現(xiàn)將其相關研究進展予以綜述。

1 NGAL與急性腎損傷(AKI)

AKI是一個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病情進展快且預后差，早期診斷對提供支持性治療和限制進一步損傷至關重要。但傳統(tǒng)的腎損傷標志物，如血肌酐和血尿素氮，并非實現(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的表達增加，促凋亡基因Bax表達降低。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蛋白LC3I/II和Beclin-1的表達，NGAL預處理組(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氧化應激和組織損傷[1]，而NGAL、鐵載體及鐵三者組成的復合物可以發(fā)揮腎臟保護作用[7]。Han等人[8]在脂多糖(LPS)誘導的AKI的大鼠模型中發(fā)現(xiàn)，NGAL與胱天蛋白酶3(caspase 3)的表達有顯著相關性，其可能通過調(diào)節(jié)caspase 3表達抑制細胞凋亡。以上實驗結果表明，NGAL能夠減少腎小管細胞凋亡，促進自噬激活，在AKI中發(fā)揮腎臟保護作用。

1.2 NGAL與急性腎損傷診治

目前，NGAL廣泛應用于AKI臨床診斷。在一項前瞻性研究中[9]，利用NGAL可檢測出約40%的AKI患者，這部分患者被基于血肌酐的共識診斷標準漏診。Michael等人[9]認為在血肌酐未達到診斷標準的情況下，NGAL升高的患者發(fā)生死亡等不良事件的風險增加。Saban等人[10]同樣認為NGAL與AKI患者的預后相關，并以尿NGAL與鐵調(diào)素-25(hepcidin-25)的比值判斷AKI患者的預后。徐佳音等人[11]監(jiān)測膿毒癥AKI患兒行連續(xù)性腎臟代替治療(CRRT)過程中血NGAL等指標的變化，對比分析發(fā)現(xiàn)在治療過程中血NGAL、腎損傷因子1(KIM-1)受干擾因素較少，可為AKI患兒腎功能真實水平的評估提供參考。目前化療廣泛應用于抗癌治療，部分化療藥物具有腎毒性，如順鉑誘導的急性腎損傷發(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)測抗癌治療過程中的腎功能的變化是至關重要的。目前已有研究表明，血NGAL可以作為預測急性白血病兒童高劑量甲氨蝶呤相關急性腎損傷的生物標志物[13]。

NGAL異常升高是診斷急性腎損傷的一項重要依據(jù)，但NGAL在AKI的診治中有局限性。由于慢性腎臟病本身可導致血液及尿液NGAL水平升高[14]，當慢性腎臟病合并AKI時，NGAL的診斷作用可能受到影響。其次，有學者認為NGAL對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)變的生物標志物[16]。研究表明，中性粒細胞釋放的NGAL多為同型二聚體形式，而腎上皮細胞釋放的NGAL多為單體形式[14]。Johan等人[17]認為在無明顯AKI征象的膿毒癥休克患者中，血NGAL水平升高與中性粒細胞活化相關。Cai等人[18]對59例心臟手術患者術后尿液分析發(fā)現(xiàn)，術后未發(fā)生AKI患者的尿NGAL升高，并以同型二聚體為主要形式，表明中性粒細胞為NGAL的主要來源?？傊琋GAL具有多種分子形式，可來源于不同的細胞組織，所以NGAL的升高不等同于腎損傷，AKI的診斷應從多方面進行分析，結合病史、臨床表現(xiàn)及血肌酐等指標做出判斷。

2 NGAL與腎細胞癌(RCC)

RCC簡稱腎癌，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]的腎癌患者初診時已發(fā)生遠處轉(zhuǎn)移。腎透明細胞癌(ccRCC)是腎癌最常見的亞型，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]等中均有過度表達。基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP-9)通過降解基底膜和細胞外基質(zhì)、釋放血管內(nèi)皮生長因子和促進新生血管生成實現(xiàn)癌組織的生長、浸潤和遷移[8]。NGAL能保護MMP-9免受降解，與之結合形成MMP-9/NGAL復合物來增強其酶活性[23]。因此，NGAL，MMP-9和它們的復合物MMP-9/NGAL被認為是許多惡性腫瘤的可溶性生物標志物。有研究表明，NGAL對于腫瘤微環(huán)境中免疫細胞具有募集作用，免疫細胞生成的細胞因子等能加速腫瘤細胞增殖[24]。而載鐵NGAL通過增強腎癌細胞的遷移和黏附來促進癌組織的侵襲和轉(zhuǎn)移[25]。Claudia等人[26]發(fā)現(xiàn)從腎透明細胞癌患者腫瘤組織中分離出來的NGAL，特別是含鐵的NAGL較鄰近健康組織顯著升高。以上研究認為，惡性細胞對鐵吸收有更高需求，這可為抗癌藥物研發(fā)提供新思路。

2.2 NGAL與腎細胞癌診治

腎癌臨床表現(xiàn)多變，早期腎癌多無明顯臨床癥狀，借助影像學檢查有助于診斷，確診則需依靠病理學檢查。Valeria等人[27]分析了NGAL在不同組織學類型腎癌中表達量的差異，發(fā)現(xiàn)NGAL在乳頭狀腎細胞癌和腎嫌色細胞癌中有高表達。一項前瞻性研究[28]分析67例腎癌患者和55例非腎癌對照組患者手術前后尿NGAL排泄量差異，發(fā)現(xiàn)腎癌患者術前尿NGAL水平與對照組高度重疊，由于特異性的缺乏，不宜將尿NGAL作為腎癌診斷的生物標志物。有學者認為，尿水通道蛋白(AQP1)和脂肪分化相關蛋白(ADFP)更適合用作腎癌診斷指標[29]。Hajer等人[30]通過回顧性研究證實，尿NGAL在多種組織學類型腎癌中都有表達，并且尿NGAL水平與腫瘤TNM分期和Fuhrman分級相關，腫瘤的分期及分級越高，尿液中NGAL的水平越高。Amjad等人[31]認為對尿KIM-1和 NGAL的聯(lián)合分析能夠較為準確的預測腎癌的組織學類型。有研究表明，NGAL通過激活血管生成途徑介導舒尼替尼耐藥[32]，其根據(jù)NGAL表達水平可預測舒尼替尼治療敏感性，聯(lián)合分析血NGAL和血管內(nèi)皮生長因子水平可預估腎癌患者的無進展生存期[33]。以上實驗證明，NGAL可用于預測腎癌組織學類型及預后，并為腎癌治療方案的選擇提供依據(jù)，對腎癌的篩查診斷作用有待進一步研究。

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，是導致終末期腎臟病的重要原因。微量白蛋白尿的出現(xiàn)，被認為是DKD早期的標志。近些年來發(fā)現(xiàn)部分2型糖尿病合并腎功能衰退患者無異常蛋白尿。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，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。有理論認為，在DKD的發(fā)病機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、毛細血管及小動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是腎小管損傷的標志物。有體外實驗觀察到[37]，NGAL沉默表達處理后的人腎皮質(zhì)近曲小管上皮細胞(HK2)，在高糖環(huán)境刺激下的氧化應激顯著增加，白細胞介素-6(IL-6)等分泌增加，在低劑量轉(zhuǎn)化生長因子β1(TGF-β1)刺激下，細胞中Smad2/3的磷酸化水平增加，加速了纖維化進程。另外，體內(nèi)實驗觀察到[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重，足突缺失更明顯。實驗表明，NGAL通過減緩DKD的進展而具有腎臟保護作用，其作用可能與減少組織氧化、纖維化和炎癥有關。

3.2 NGAL與糖尿病腎病診治

腎小管損傷的尿液標志物是診斷早期DKD的敏感標志物[38]。Laily等人[34]研究發(fā)現(xiàn)血NGAL水平與DKD引發(fā)的腎損傷嚴重程度明顯相關，血NGAL可能是評估DKD患者腎臟受累程度的無創(chuàng)性指標，而尿NGAL是大量蛋白尿的一個可能的預測因子。Li等人[39]將209例正常蛋白尿的2型糖尿病患者依據(jù)腎小球濾過率(eGFR)分為2組，對比發(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和視黃醇結合蛋白(RBP)水平顯著升高。Zhang等人[40]認為，NGAL、TNF-α、尿轉(zhuǎn)鐵蛋白(TF)和免疫球蛋白G(IgG)4種生物標志物，無論是單獨還是聯(lián)合應用，都對早期DKD的診斷有極高價值。同樣，糖尿病腎病也是1型糖尿病的嚴重并發(fā)癥。Hassan等人[41]建立了鏈脲佐菌素(STZ)誘導的1型糖尿病大鼠模型，發(fā)現(xiàn)1型糖尿病引發(fā)腎臟組織的氧化應激，并顯著增加KIM-1和NGAL的表達，而給予姜黃素治療能顯著改善組織氧化應激，降低了尿液中KIM-1和NGAL的水平。

4 總結

綜上所述，NGAL蛋白在常見的腎臟疾病中的作用較為復雜。NGAL通過抑制細胞凋亡，激活自噬，減少腎組織氧化、纖維化發(fā)揮腎臟保護作用，延緩疾病進展。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估，對腎癌的預后判斷有參考意義。同時，NGAL能協(xié)助癌細胞攝取鐵，并與MMP-9形成復合物，從而實現(xiàn)癌細胞的增殖遷移。目前NGAL與一些腎臟疾病的關系的尚不明確，仍需進一步研究，以提高NGAL在疾病診斷、治療、判斷愈后等方面的應用價值。