NGAL与NGALR在CKD进展中的作用

赵晓蕾，李 娜，张芝平，王瑞芳，范 卉，李倩玉，刘 锋

(吉林大学中日联谊医院 肾内科,吉林 长春130033)

*通讯作者

NGAL与NGALR在CKD进展中的作用

赵晓蕾，李 娜，张芝平，王瑞芳，范 卉，李倩玉，刘 锋*

(吉林大学中日联谊医院 肾内科,吉林 长春130033)

慢性肾脏病(CKD)以患病率高、知晓率低、病死率高为特点，近年来已成为一个全球性的严重的公共卫生问题。所以，早期提高肾损伤的认识及在损伤发生后进一步评估其进展风险的意义重大。目前，临床上用于诊断及评估CKD的主要指标如血肌酐、尿素氮、肾小球滤过率、尿蛋白等，受影响因素较多，对慢性肾脏病早期诊断有滞后性，并不能完全解释和预测肾脏病的不同演变。因此，寻找新的无创、早期、与肾损伤关联性好的生物学指标非常重要。近年来，中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白(NGAL)、肾损伤分子-1(KIM-1)、肝型脂肪酸结合蛋白(L-FABP)、白介素18(IL-18)等新型急性肾损伤(AKI)标志物因具有对肾损伤反应早、受影响因素较少等优点成为AKI早期诊断中的研究热点。而近期的研究发现，上述标志物对慢性肾脏病的早期诊断及病情严重程度评估等方面也有重要作用，其中NGAL被认为是最有前景的标志物之一。并且令人兴奋的是，中性粒细胞明胶酶载脂蛋白受体(NGALR)作为NGAL的特异性受体也被发现，其在肾脏疾病发生发展中可能同样发挥重要的作用。

1 NGAL的结构特点及生物学功能

NGAL最初在动物实验模型中被发现，它是缺血性肾损伤及肾毒性损伤时最早被诱导出的基因所表达的蛋白[1]，NGAL的存在形式可以为单体形式，也可以自身聚合形成46 KD 的同源二聚体或与金属蛋白酶-9形成 135KD 的异源二聚体[2]。正常状态，NGAL在人类许多组织( 如肾脏、肺) 上可呈低表达状态，而在炎症刺激及恶性肿瘤环境中，NGAL可在人体的多种组织(如肺、肾脏、气道、消化道、前列腺、子宫、唾液腺等) 显著表达。大量研究[3-5]发现，NGAL具有参与铁代谢、抑制细菌生长、诱导白细胞内颗粒释放并进一步消灭病原微生物、促进肿瘤浸润和转移等生物学作用。

2 NGAL在肾脏中的表达及作用

正常状态下，NGAL在肾脏中低表达或不表达，当肾脏受到缺血、毒性等刺激时，表达量显著增加。大量研究证实，NGAL主要在近端小管表达，同时也存在于远侧肾单位。但也有研究[6]发现肾脏的远曲小管和集合管上皮NGAL强阳性表达，近曲小管上皮细胞为中等阳性表达。虽无研究提示NGAL在肾小球中表达，这并不能否定NGAL在肾小球病变中也可能发挥着重要的作用。

目前研究发现，NGAL在肾脏疾病中扮演重要角色：①对肾脏的保护作用[7，8]：a、促进肾小管上皮细胞再生、抑制正常细胞死亡，参与肾脏的成熟及损伤后修复；b、诱导肾小管间质中浸润的中性粒细胞发生凋亡，减轻组织炎症对肾脏的损害。②对肾脏的损伤：a、对肾小管的损伤：Gwira[8]等发现在急性缺血再灌注小鼠模型中，NGAL可以通过MAPK/ERK信号通路的激活来诱导肾小管上皮细胞的增殖及囊泡状结构生成。b、对肾小球的损伤：Devireddy等[9]在鼠淋巴细胞系来源的FL5.12细胞中发现了NGALR-NGAL的特异性结合受体，它存在于细胞表面，作为NGAL的特异性受体在细胞胞吞和运输过程中起重要作用[10]。在铁转运过程中，NGAL可以直接与NGALR结合，也可以同细胞外铁结合后以复合物的形式与NGALR结合[7，11]。NGALR在肾脏的近曲小管上皮强阳性表达，肾单位的其它部分与肾小球为中等阳性表达[6]。之后有学者[12]在研究中发现NGALR在肾小球的表达区域主要分布在肾小球系膜区，并进一步通过体外实验证实了NGALR在系膜细胞上的表达。研究中发现IL-1β可通过MAPK/ERK通路上调HMC的NGALR表达。系膜细胞通过NGALR摄入外源性NGAL，被摄入细胞的NGAL可能通过Smad信号通路诱导HMC上调FN、Col IV和CTGF表达水平，从而促进细胞外基质生成增多，降解减少，促进肾小球硬化，肾脏纤维化。另外，NGAL可诱使系膜细胞周期发生改变，使其停滞在分裂周期的Gl/S期，从而系膜细胞分裂生长速度减慢，进一步发生肥大或凋亡而退出细胞周期。此项研究表明，虽然NGAL在肾小球上无表达，但可通过摄取外源性NGAL对肾小球造成损伤。也有研究发现[13]NGALR表达的细胞具有承担细胞铁摄取和促进细胞凋亡的作用，这两种作用取决于与之结合的配体的铁容量，载铁的NGALR增加细胞内铁容量而不促进凋亡；乏铁的NGALR降低细胞内铁水平，诱导促凋亡蛋白Bim的表达，最终导致凋亡。由此可推测，NGALR表达于肾小球固有细胞，体内微环境中的NAGL可通过与NGALR结合而进入细胞中发挥生物学功能，进而可能在肾脏病的始动环节及病情进展中发挥重要作用。这一发现提示我们NGAL可间接作用于肾小球引起慢性肾脏病，改变了我们以往所认为的NGAL只对肾小管造成损伤的观点。但目前关于NGALR在肾脏中的表达及在肾脏疾病中作用的具体机制研究甚少，还需要进一步进行研究。

3 NGAL在慢性肾脏病中的应用

当肾脏受到不同原因引起的损伤时，在血清肌酐上升之前,大量NGAL就会从受伤的肾小管细胞释放入血液和尿液中[14]，及时的启动预防治疗措施。近期研究已证实了NGAL作为一个特定的、敏感的指标，可以成为肾缺血性损伤、毒性损伤、移植相关AKI等多种病理条件下的早期标记物。近期，人们开始着手于NGAL在慢性肾脏病中作用的研究，发现NGAL在CKD的早期诊断、判断疾病严重程度等方面同样发挥着重要作用。

3.1 NGAL与慢性肾脏病的早期诊断

TomonagaY等[15]人在研究中发现,当蛋白尿超过10毫克/克肌酐和eGFR减少到低于105毫升/分钟/1.73平方米时,尿NGAL浓度随着eGFR的降低及蛋白尿的增加而升高。Bolignano等[16]对 56 例 2 型糖尿病患者的研究表明，2 型糖尿病患者在没有肾小球损害的早期征兆时( 即没有蛋白尿时) 已有 NGAL 的增加，且其数值的增加与 DN 患者肾脏疾病的严重程度呈正相关，与血肌酐、尿蛋白呈正相关，与肾小球滤过率呈负相关。Fatemeh Gharishvandi 等[17]招募了42例高血压患者和30名健康志愿者，使用ELISA方法测定血清半胱氨酸蛋白酶抑制物C和血NGAL，用常规方法测定肌酐和尿素，发现患者组中血NGAL、半胱氨酸蛋白酶抑制物C、肌酐和eGFR都显著负相关。接受者操作特征曲线表明，在肾小球滤过率(GFR)<78毫升/分钟/1.73平方米时,血NGAL指标比肌酐和半胱氨酸蛋白酶抑制物C能更好地预测eGFR。这与之前研究发现的血NGAL水平在高血压患者肾功能稳定的早期已明显高于对照组相一致[18]。以上实验均提示NGAL可能成为一个早期诊断肾脏疾病的标志物。

3.2 NGAL与慢性肾脏病严重程度及分期的关系

张虹等[19]将80例2型糖尿病患者分成正常白蛋白尿组(31例)、微量白蛋白尿组(26例)、大量白蛋白尿组(23例)，另选取25名正常人为对照组。发现从正常蛋白尿组到临床蛋白尿组，尿液中NGAL呈递增趋势，与肾损害的严重程度一致，提示尿NGAL可能能够预测糖尿病肾病患者病情严重程度。Daijun Xiang等[20]进行了关于NGAL在慢性肾脏病分期中应用的研究，以新修订的慢性肾脏病分期为标准，检测240名不同肾小球滤过率患者的NGAL水平,并评估血、尿NGAL是否与CKD患者不同的分期有关。在这项研究中,NGAL与eGFR显示了良好的相关性，NAGL的浓度中位数随着CKD分期的增高而逐渐升高。刘等[21]通过ROC分析计算出了NGAL在CKD2期到5期的临界值。结果显示,在2-3期，血NGAL显示出了比尿NGAL更好的诊断价值。在4期和5期，尿NGAL显示了与血NGAL相同的诊断性能。研究结果表明，NGAL是CKD患者一种有效的生物标志物。血NGAL在2-5期CKD患者均显示良好的诊断性能，而尿NGAL仅在4期和5期患者中显示相同的诊断性能。由此推测血NGAL及尿NGAL在CKD不同时期的应用价值可能不同。但此研究纳入患者数量仍不足，验证NGAL对CKD的诊断和分期价值需要大规模且长期的随访研究。另外，NGAL除了对CKD早期诊断、疾病评估及严重程度具有重要作用外，还有研究报道表明其对CKD的进展及预后同样具有预测作用[14，22]。

综上所述,NGAL可能在慢性肾脏病的发生、发展中起重要作用。深入研究NGAL将对慢性肾脏病的发病机制、诊断及治疗提供新的视角。NGALR的发现改变了我们以往所认为的NGAL只通过对肾小管造成损伤，提示我们NGAL可能通过间接途径对肾小球造成损害，从而在急性肾损伤转变成慢性肾脏病中发挥重要的生物学作用，这为我们进一步研究NGAL在肾脏疾病中的作用机制提供了另外一个突破口。但慢性肾脏病包括各种不同的病理，其对NGAL有不同的影响，因此不能期望NGAL可用于无差异慢性肾衰竭的任何普遍诊断和预后评估。目前仍有许多问题亟待解决，NAGL在慢性肾脏病中的作用应更加大规模、随访时期更长、更细化地、在定义病因的慢性肾脏病患者中进行研究。

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