NGAL与糖尿病肾病的研究进展*

王熙坚，祁 月 综述，戴厚永* 审校

(南通大学附属医院肾内科，南通 226001)

糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)作为糖尿病(diabetes mellitus,DM)常见的微血管并发症，不仅是终末期肾衰竭的主要病因，而且是DM患者心血管事件发生和死亡的独立危险因素。DN防治任重而道远，DN早期生物标志物研究是近年的热点[1]。传统上，尿微量白蛋白被认为是DN早期诊断指标。随着研究的深入，发现部分患者尤其是1型DN患者微量白蛋白尿经过数年后可转归为正常蛋白尿[2]。部分DN患者在进展为终末期肾衰竭的过程中，自始至终没有蛋白尿或仅有微量蛋白尿[2-3]。肾脏病理也证实部分DM患者在蛋白尿出现之前即有肾组织病理改变[4]。因此，尿微量白蛋白不一定是诊断DN的必备条件[2]。再者，尿微量白蛋白由于受运动、感染和发热等因素影响在实际应用中也受到一定限制，为此必须寻找新的DN生物标志物。新近发现肾小管损伤在DN早期起重要作用，作为一种重要的肾小管损伤标志物，中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL)在DN中的作用受到关注，本文就NGAL在DN中的研究进展作一综述。

1 NGAL概述

NGAL最初在中性粒细胞中发现，随后发现NGAL有单体、同源二聚体和异源二聚体3种形式，其分子质量分别为25、45和135 ku。除中性粒细胞外，肝和肾上皮细胞、心肌细胞、神经元、巨噬细胞和树突状细胞等也有表达[5]。正常情况下血液中能检测到少量NGAL，血液的NGAL从肾小球滤过后，绝大部分在近端肾小管通过meglin受体依赖方式重吸收，仅极少量随尿液排出[6]。L.J.CAI等[7]研究尿NGAL的来源后发现肾小管上皮细胞主要分泌单体形式的NGAL，而异源二聚体形式的NGAL只特异来源于中性粒细胞。

NGAL在体内发挥重要作用，除与载铁蛋白结合调节铁稳态发挥抗菌作用外，还通过其趋化特性以及促细胞增殖和分化等作用，参与机体炎症反应、氧化应激、细胞凋亡、器官发生和细胞分化、肿瘤进展及转移等病理生理作用[5]。最初发现在急性肾损伤(acute kidney injury,AKI)时，血和尿中的NGAL在肌酐上升之前即升高，是AKI的早期生物标志物，缺血再灌注小鼠注射重组NGAL能减轻肾损伤，显示其在AKI时发挥肾脏保护作用。不仅如此，通过荧光标记的报告基因敲入编码NGAL的基因座小鼠实时追踪机体NGAL来源，发现AKI时血和尿中NGAL主要来自肾脏[8]。除AKI外，慢性肾脏病(chronic kidney disease,CKD)、心血管病、肿瘤等疾病均与NGAL有关。在CKD中，与AKI时作用相反，NGAL作为致炎因子促进CKD的进展，单体形式的NGAL与小管间质损伤有关，与未敲除NGAL小鼠CKD相比，敲除NGAL小鼠CKD尿蛋白减少，肾损伤减轻，注射重组NGAL后肾损伤加重[9]。然而，在单侧输尿管梗阻小鼠模型中，输注过度表达NGAL的巨噬细胞可改善肾纤维化[10]。

2 NGAL与DN

过去认为DN病变主要发生在肾小球，近年研究[11-13]发现，小管间质在DN中的发病过程中也起十分重要的作用，DN肾小管损伤受到研究者的重视。NGAL作为肾小管间质损伤的生物标志物在DN中的作用受到广泛关注[14-15]。

2.1 尿NGAL和DN日本学者[16]发现与正常人相比，DM前期和DM患者尿NGAL/肌酐比(urine NGAL-creatinine ratio,UNCR)和尿胱抑素C/肌酐比(urine cystatin C-creatinine ratio,UCCR)明显升高，UNCR预测DM前期和DM患者尿微量白蛋白的比值比(odds ratio,OR)比分别为1.138和1.070。受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线显示在评估DM尿微量白蛋白方面UNCR优于UCCR。F.L.NAUTA等[17]发现DM正常蛋白尿患者尿NGAL较非DM正常人高1.5倍。J.A.DE CARVALHO等[18]进一步将DM患者按尿白蛋白肌酐比(urinary albumin creatinine ratio,uACR)分为uACR＜10 mg/g，10～30 mg/g以及＞30 mg/g 3组，发现随着尿蛋白的增加，尿NGAL逐渐增加，进一步证明DM患者在没有出现微量白蛋白尿之前即有肾小管损伤。在一项纳入正常人、DM患者无微量蛋白尿以及DM患者有微量白蛋白的研究[19]中，发现尿NGAL水平和尿微量白蛋白呈正相关，尿NGAL诊断早期DN的敏感度为82.5%，特异度为72%。国内学者[20]也发现尿NGAL和尿视黄醇结合蛋白与DN相关。此外，与低尿NGAL相比，2型DM患者尿液中NGAL较高者肾功能下降更快[21]。分析尿NGAL的来源后发现：链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)诱导的DM小鼠8周后肾组织的NGAL水平，与正常非STZ小鼠肾组织NGAL比较差异无统计学意义，进一步通过腹腔注射荧光标记的外源性NGAL后发现STZ小鼠近端肾小管端的尿液中外源性NGAL重吸收减少了47%，而正常小鼠则基本全部重吸收，表明DM时尿NGAL升高的主要原因是近端肾小管重吸收减少而不是合成增加[22]。

2.2 血NGAL和DN S.Y.KIM等[23]研究发现DM患者血NGAL高于正常人，且血NGAL值与尿蛋白水平呈正相关，与肾小球滤过率(glomerular filtration rate,GFR)呈负相关，多元回归显示血NGAL独立于患者年龄、性别以及GFR水平与DM患者肾小管损伤有关。将50例2型DM患者分为正常蛋白尿组和微量蛋白尿组。微量蛋白尿组血NGAL水平高于正常蛋白尿组和正常人组，但后两组之间差异无统计学意义，提示血NGAL可作为潜在的DN早期血清标志物[24]。研究[25]显示血NGAL和胱抑素C(cystatin C,cys C)联合检测作为DM患者肾功能不全的早期预测因子较其他指标更有优势。

2.3 联合检查血和尿NGAL与DN与正常人相比，DM患者血和尿NGAL水平均升高，且蛋白尿越重，血和尿中NGAL也越高。ROC分析显示，血NGAL截值为88 ng/mL时(敏感度为93.7%，特异度为100%)，识别DM正常白蛋白尿的曲线下面积(area under the curve,AUC)值为0.969；尿NGAL临界值为22 ng/mL时，其敏感度为75%，特异度为100%，AUC值为0.910。以上结果表明，测定NGAL可作为一种早期诊断DN的非侵入性检查[26]。印度学者[27]发现2型DM患者的血和尿NGAL水平和尿蛋白成呈正相关，ROC曲线显示血和尿AUC面积分别为0.8和1.0，NGAL是早期DN的敏感指标。新近的研究[28]也证实血和尿NGAL水平与估算肾小球滤过率(estimated glomerular filtration rate,eGFR)相平行，测定NGAL水平有助于评估DN病情。

也有报道与上述结果不一致，Y.H.YANG等[29]将74例2型DM患者分为正常蛋白尿、微量蛋白尿和大量蛋白尿3组，研究其血尿NGAL水平，发现随着蛋白尿的加重，血NGAL值逐渐减少，而尿NGAL值逐渐增加。相关分析显示其尿NGAL值和cys C、尿素和肌酐值呈正相关。与尿NGAL结果不同，血NGAL和cys C、尿素呈负相关。此外，有研究[30]显示在DN早期高滤过阶段(eGFR增加)就有肾小管损伤标志物发生改变，血NGAL减少而尿NGAL水平增加，而且血NGAL减少与eGFR呈负相关，但尿NGAL增加与eGFR呈正相关。分析其原因可能与不同的检测方法、异质性等有关，有关血和尿NGAL联合检测与DN之间的关系需要进一步研究。

3 展望

与正常非DM人群相比，DM患者血和尿NGAL水平发生改变，甚至在尿微量白蛋白之前即有变化，但关于血、尿NGAL的变化趋势，与尿蛋白程度以及和eGFR的相关性报道并不一致，可能与影响血和尿中NGAL的多种因素(滤过、重吸收和分泌)以及检测NGAL的不同形式、检测时间点不同等有关。尽管如此，也有部分研究[31]显示肾小管损伤标志物NGAL不能预测DM患者GFR下降。此外，即使DM患者血、尿NGAL较非DM患者高，NGAL水平在评价其肾功能方面也并不优于eGFR[32]。毋庸置疑，小管间质损伤在DN进展过程中发挥重要作用，然而DN发病机制复杂，多元回归分析显示现有的(包括NGAL在内)生物标志物诊断价值仍有待提高[33]。其次，NGAL在多种肾脏疾病中均有异常，预测DN的特异性较差，同时炎症、癌症、贫血、低氧等也影响NGAL水平，这些都限制了NGAL在DN诊治中的应用[5]。再次，目前发现的NGAL在DN早期诊断价值都是单中心、小规模、短时间研究所得，今后需要多中心、大规模、长期动态研究进行验证。最后，除尿微量白蛋白和GFR外，到目前为止，有关DN新的生物标志物未应用于个体风险分层和临床实践，其价值受到限制[34]。由于多种机制参与DN的发病过程，单一生物标志物价值有限，临床常需筛选新的、更有价值的多种生物标志物联合来早期诊断、判断预后和指导DN治疗，这是未来研究的方向。