NGAL在肾损伤中的研究进展

孙延慧 王凤超

蚌埠医学院第一附属医院检验科，安徽省蚌埠市 233004

中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白（Neutrophil gelatinas assoeiated lipoealin，NGAL）作为新型肾损伤标志物成为最近研究的热点。NGAL是25KD的新型小分子蛋白质，1993年Kjeldsen［1］在研究中性粒细胞中MMP－9时发现的。NGAL具有多种生物功能，参与人体内重要的生理、生化过程：疏水性小分子的运输作用、细胞内铁离子的转运、肿瘤细胞转移等。近年来发现NGAL在缺血性肾损伤及肾毒性因素所致肾损伤中高表达，动物试验发现其可能具有治疗作用，因此成为肾脏疾病相关分子研究的热点，本文就其研究进展情况进行综述。

1 NGAL的结构特点

NGAL是由NGAL基因编码的一种蛋白质，编码基因的全长为5 869bp，其中包括1 695bp的5’端非转录区，178bp的3’端非转录区，其原初转录区（Primery transcribed region）是由七个外显子和六个内含子构成的3 696bp基因段［2］。配对的cDNA全序列由63bp的5’端非翻译区和591bp的编码区组成，含有可以编码197个氨基酸残基肽链的密码子。NGAL不但可以以单体形式存在，而且还可以以多聚体的形式共存，例如在中性粒细胞的一些特殊颗粒中，NGAL可与金属蛋白酶（MMP－9）共价结合，形成1 351KD的异二聚体，在中性粒细胞的另一些特殊颗粒中NGAL与金属蛋白酶无关而单独存在。

2 NGAL的组织分布及功能

近年研究显示NGAL不但组织分布广泛，而且可能参与多种重要的生理、生物化学过程：细胞的分化及凋亡、胚胎的发育、细胞炎症反应及机体免疫应答、脂质代谢、肿瘤的发生发展等。生理状态下，NGAL主要存在于中性粒细胞中过氧化物酶阴性颗粒中，小肠潘氏细胞、肾近曲小管细胞、肝胆管细胞、胃壁细胞等也有少量表达，但在脑及周围神经、心脏等组织细胞中却呈阴性表达。NGAL以25KDa的单体、45KDa同二聚体及135KDa异二聚体三种不同的分子形式存在于中性粒细胞、血浆及尿液。肾脏上皮细胞主要以单体形式分泌NGAL［3，4］，在 肾 脏 中 性 粒 细 胞 的NGAL则 以 二 聚体的形式释放［5，6］。鉴于目前NGAL的功能尚未完全明了，根据目前研究推测其有重要的防御及免疫功能：（1）先天性宿主防御功能，NGAL存在于一些与防御微生物有关的细胞如小肠的潘氏细胞等，已有研究表明潘氏细胞中NGAL可以抑制微生物的生长，通过与小肠微生物竞争对铁的吸收作用。它也可以干扰细菌能量代谢，通过结合细菌分泌的一种铁离子配合物（扣留铁离子），这种结合具有高度的亲和力，主要以氢键和范德华力维系，形成牢固的NGAL·Fe·Ent三元复合物［7］，因此NGAL是免疫系统中参与干扰细菌代谢的一个抗菌蛋白；（2）NGAL与T细胞的成熟密切相关，NGAL在胸腺由上皮细胞构成的Hassall’s小体亦高表达，其免疫学研究价值不可忽略［8］。另有研究发现NGAL与泌尿道感染有关，在没有急性肾损伤（Acute kidney injury，AKI）及泌尿道感染患者的尿液中也发现了NGAL水平的升高［9，10］，其意义尚不明确。

3 NGAL在诊断早期肾损伤的应用

3.1 NGAL与急性肾损伤 肾脏发育基本特征是间质细胞向上皮细胞转化，这种细胞类型的转变受分泌因子调节［11］，NGAL与肾小管发育及修复最为紧密，在生理情况下，它可以促进肾脏祖细胞转化为肾小管上皮细胞，使肾脏生长发育、基本结构得以形成和维持的重要分子，在肾缺血或急性肾毒性损害的病理情况下，高表达于受损的肾小管，NGAL蛋白可以诱导肾小管上皮细胞修复再生，使肾脏功能得以恢复。对儿童和成人的心脏术后前瞻性研究发现，在术后2～6h，其血液和尿液中就能检测到NGAL，其浓度是正常值的10倍以上［12］，尿NGAL上升是心脏手术后急性肾损伤的早期迹象［13］。Haase等［14］对NGAL预测AKI的敏感性、特异性进行了荟萃分析，其准确性为75%～95%。Brunner与Hinze分别对325例有免疫性或感染性肾病的患者、4 000多例有AKI可能的患者进行了NGAL检测［15］，发现有损伤患者的NGAL要高于没有肾损伤患者，根据NGAL的水平可提前1～3d预测AKI，提前12周预测慢性活动性肾病，可提前3个月诊断系统性狼疮肾病，且NGAL的水平与肾损伤的程度具有相关性。2011年M.Haase等［16］又利用ROC曲线对NGAL预测AKI进行了探讨，其中曲线下的面积为0.78，敏感性76%，特异性80%，不联合肌酐检测，NGAL独立可以预测亚临床的AKI。2012年Ampatzidou F［17］等研究发现NGAL是搭桥手术后预测急性肾损伤的“急性分子”。2013年最新研究发现NGAL同白介素－18（interleukin－18，IL－18）、微球蛋白（microalbumin，MA）、N－acetyl－β－D－glucosaminidase（NAG）、α1－微球蛋白（α1－microglobulin，α1－MG）及肌酐（creatinine，UCr）相比，是预测搭桥后急性肾损伤的最佳分子［18］。

3.2 NGAL与慢性肾损伤 NGAL在肾间质纤维化早期发挥负向调节作用，对调节MMP－9／TIMP－1的平衡亦发挥重要作用［19］。M.Haase［20］等对慢性进展肾病患者（主要是免疫相关的：狼疮肾病、LgA肾病、NACa动脉炎等）、感染性损伤（腹泻溶血性尿毒综合征）及其他原因造成的肾损伤患者（败血症、严重的临床疾病、心脏手术、肾移植及肾毒性药物）进行了研究，研究发现，在AKI的患者中NGAL的表达明显上调，认为NGAL是很具有预测潜力的分子，并且NGAL上调的幅度与损伤的炎症程度及持续时间相关。

3.3 NGAL免疫相关肾病 王素梅等［21］对99例T2DM（2型糖尿病）患者，根据尿白蛋白排泄率（Urinary albumin excretion rates，UAER）分组检测NGAL等指标，发现在UARE＜20μg／min时，患者的血清中NGAL水平大幅升高，且随着病情的加重NGAL水平亦逐渐增加。患者血清NGAL水平可反映肾损害的严重程度，是反应早期肾损害的敏感指标之一。Nielsen SE［22］发现在T1DM（1型糖尿病）患者中，尿NGAL水平随尿白蛋白量增加而增加，且这种变化出现于T1DM肾病的早期，提示在T1DM中尿NGAL可作为早期DN（糖尿病肾病）肾小管损伤的诊断依据。

4 NGAL的检测

在不同实验研究中NGAL预测AKI的能力波动很大，随着研究的深入，发现不同形式NGAL具有不同的代谢机制，尿液中NGAL的单体和二聚体的来源可能由不同的机制参与，肾小管上皮细胞NGAL主要以单体形式释放，因此检测方法根据标本来源及组织不同有不同检测方法，检测技术不断提高。

4.1 免疫组织化学染色 基于免疫学的基本原理——抗原、抗体特异性结合反应，通过显色剂标记特异性抗体，化学反应使标记抗体的显色剂（荧光素、酶、金属离子、同位素）显色来确定细胞、亚细胞水平的抗原（多肽和蛋白质），对其进行定位、定量的研究，能准确的定位NGAL在肾脏的表达。

4.2 酶联免疫吸附法（ELISA） 将已知浓度的NGAL标准品、未知浓度的样品分别加入微孔酶标板内进行检测。NGAL和生物素标记的抗体同时温育。洗涤后，加入亲和素标记过的HRP酶标志物。再一次温育、洗涤，去除游离酶结合物，然后加入底物显色，样品中NGAL的浓度与颜色的深浅呈正比例关系。

4.3 化学发光微粒子免疫检测法（CMIA） 采用两步法免疫检测原理，用包被了单克隆抗体的微粒子与样本中的NGNL结合，反应洗涤后再加入吖啶酯标记的NGNL抗体复合物来定量检测患者样本中的NGNL，该方法操作简便，可于全自动分析仪上，仅需微量的血浆或者尿液，在短时间（30min）内得到NGAL的定量结果，因此用于临床NGAL的快速定量检测，为临床提供早期诊断具有较大价值。

5 展望

NGAL具有防御、免疫及调节等多种功能，作为早期肾损伤的标记物，可以较血肌酐、白介素－18等经典的肾脏损伤标记物更早的发现肾脏损伤，为临床及时治疗早期肾脏损伤提供参考价值；动物试验显示可能其具有一定的治疗功能，可能为肾脏疾病的治疗提供新的途径。由于检测NGAL影响因素较多，各种方法之间的可比性的研究尚未深入，实验室质量控制尚未开展等问题的存在，广泛应用于临床尚需要进一步的研究。

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