中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白的临床应用

张佳思，卢 宇

(1.大连医科大学,辽宁 大连 116000;2.泰州市人民医院内分泌科,江苏 泰州 225300)

中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL)近年来成为临床各科室的研究热点，大量动物及临床试验证实，NGAL可在心脏、肾脏、肝脏、胰腺、前列腺及上皮细胞中等多种组织中微表达，参与机体病理生理过程，如各种肾病、代谢性疾病、心脑血管疾病、炎性反应及肿瘤等，本篇文献主要针对NGAL所涉及的临床领域进行综述。

1 NGAL的介绍

NGAL最初是在1992年由Kjeldsen等从中性粒细胞中发现的一种条形蛋白质，经进一步分析得出该蛋白质的基因序列和lipocalin超家族的其他蛋白质结构类似，因此将该蛋白归类于lipocalin超家族[1]。NGAL的基因结构序列由63bp的5'端非翻译区和591bp的编码区组成，全长为5869bp，定位于9q34染色体上[2]，在1999年Coles等研究发表了NGAL的蛋白结构，是由N-端为310-螺旋、C-端为α-螺旋，加上中间的八段反平行式β-折叠构成了保守的三级结构[3]。NGAL蛋白能够调节运输一些亲脂性分子，与细胞表面的受体结合，调控MMP-9的生物活性，具有多样化的生物学功能，参与肾损伤修复、脂质代谢、炎性反应防御反应、抑制肿瘤细胞凋亡等过程，在体内体外均可调节细胞的生长、代谢、凋亡、分化等作用。

2 NGAL与肾脏疾病

NGAL是一种敏感的肾小管损伤标志物，一般情况下，在肾脏中NGAL主要由亨氏袢及远端小管分泌，在近端小管几乎全部被重吸收，因此，在正常人尿标本中几乎只能检测到微量的NGAL[4]。然而一旦肾脏结构功能发生病理性改变，NGAL即发挥其修复作用，通过肾小管中性粒细胞的凋亡代谢达到防止被炎性反应细胞攻击的目的(一种防御代偿机制)，主要表现为在肾小管升支粗段大量分泌NGAL并释放进入全身血液循环，因此在尿液及血液中均可检测到高水平的NGAL，上诉病理生理过程在肾脏损害的早期即已经出现。

2.1急性肾损伤(AKI)：在疾病加重时或者某些疾病术后均伴随着AKI的发生，因此早期识别并干预AKI对原发病的控制也具有重要意义。NGAL功能方面的研究最早即在急性肾损伤中的实验中开展进行，为后续多种疾病奠定了生理学和基因学基础。2017年，一项关于妊高征AKI的研究发现[5]，健康对照组、妊娠期高血压、子痫前期及子痫期患者的NGAL有明显差异性，即NGAL随着妊娠高血压综合征分期高的组别明显高于分期低的组别，各组孕妇产后72 h的NGAL含量明显低于刚入院，这表示随着妊高征的好转NGAL也随之恢复到正常水平。同年，刘雷等在流行性出血热(EHF)合并急性肾损伤早期诊断中的价值研究中发现，在确诊EHF时及确诊后2 h、4 h、8 h、12 h、24 h的NGAL水平与未发生AKI组相比均有不同程度的升高[6]，这个结论同样适用于百草枯中毒并发急性肾损伤的患者。在心脏体外循环术后急性肾损伤(CPB-AKI)研究[7]中指出，与未发生肾功能不全组相比，发生急性肾损伤的患者NGAL表达水平明显增加。一项关于造血干细胞移植(HSCT)术后AKI 的回顾性研究还发现，患者尿NGAL相比于肾脏传统指标的变化提前了两天，HSCT术后第9天尿NGAL /基线尿NGAL值为2.62时，经ROC曲线分析得出灵敏度和特异度分别为0.85和 0.83[8]，因此，NGAL可作为HSCT术后判断是否发生AKI 的可靠性指标。

2.2糖尿病肾病(CKD)：逐年升高的糖尿病发病率引起WHO的高度关注，预防糖尿病并发症成为糖尿病综合管理的重要环节，尤其是患病率和致死率均较高的血管并发症，因此早期发现并预防并发症的发生发展成为内分泌学科的首要任务。Yang等率先指出，在探究CKD患者肾功能减退的过程中发现，NGAL能够在尿白蛋白出现异常之前即出现高水平表达，并且随着尿蛋白的变化而变化[9]，因此能够早期诊断及预估CKD的进展。根据数据显示，CKD组的NGAL表达明显高于正常对照组[10]，其同肾脏传统指标的相关性为与UAER、BUN、SCR呈正相关，与GFR呈负相关，经logistic分析得出NGAL为糖尿病患者肾脏损害的独立风险因子。

2.3狼疮性肾炎(LN)：目前诊断LN的金标准是肾活检，然而肾活检作为一项有创操作并不能被频繁使用，因此需要一种敏感的生物学标志物监测LN的进展，以便于及时评估肾脏情况及调整用药。Qing等实验发现经ds-DNA处理后的LN小鼠的NGAL水平明显升高[11]，然而被非病理对照抗体处理后NGAL并未发生明显变化，这说明NGAL在小鼠体内的表达与SLE的发病机理密切相关。Brunner等临床研究[12]发现，经肾活检确诊LN的患者体内NGAL表达高于肾活检无LN的患者，并且发现NGAL与LN的严重程度及炎性活动度密切相关。

3 NGAL与代谢疾病

大量研究表明，当机体处于代谢紊乱的病理状态时，NGAL则大量分泌进入全身体液循环，因此NGAL可作为多种与代谢相关疾病的可靠性生物学指标，在临床可应用于疾病的诊断、评估及判断预后，包括多囊卵巢综合征、代谢综合征、铁代谢异常、维生素A代谢异常等代谢紊乱性疾病。

3.1多囊卵巢综合征(PCOS)：临床表现主要为稀发排卵或无排卵、高雄激素或胰岛素抵抗、多囊卵巢的一种内分泌紊乱性疾病，近年来在妇科门诊呈明显的上升趋势。莫轶晖等收集PCOS患者62例、健康对照组30例，将PCOS患者根据体重指数(BMI)分为肥胖组和非肥胖组，结果显示PCOS两组的NGAL平均值明显高于健康对照组，而且NGAL平均值也随着BMI的增加而升高[13]。这说明随着体重增加、胰岛素抵抗的加重，NGAL的炎性反应被激活呈现高水平表达。

3.2代谢综合征(MS)：MS是人体摄入食物等物质后代谢功能出现异常的一组代谢性疾病。Ni等发现与健康对照者相比，MS患者体内血清NGAL水平明显升高[14]。按性别分组后，男性患者中的NGAL与MS的代谢紊乱数量呈正相关，而在女性患者中不存在相关性，这说明在男性患者中NGAL与MS的糖脂代谢密切相关。

3.3铁代谢：在研究铁代谢通路及调控机制过程中发现NGAL与铁缺乏症存在密切联系，一项学龄前儿童NGAL与铁代谢研究[15]发现，血清NGAL与血红蛋白、铁蛋白、血清转铁蛋白受体等铁代谢指标均有明显的相关性，并且健康儿童NGAL水平明显低于患有缺铁性贫血的儿童，但该研究同时指出NGAL对铁蛋白浓度无明显影响，这说明NGAL仅调控铁代谢过程而不影响铁的储备环节。

3.4维生素A代谢：NGAL对维生素A的调控与上述铁代谢信号通路类似，一项儿童血清NGAL与维生素A代谢研究发现[16]，维生素A正常组儿童NGAL水平显著低于维生素A不正常组，不仅如此，一些动物研究也发现维生素A对NGAL存在影响作用[17]，即维生素A通过调节NGAL的水平进而调节铁代谢的平衡。

4 NGAL与心脑血管疾病

近年来，心脑血管疾病的发病率和死亡率均有不同程度的提高。最近发现NGAL可能是心血管死亡事件的独立预测因子，可通过调节脂质代谢及炎性反应参与冠心病、心力衰竭、脑卒中等心脑血管疾病的发生发展。

4.1冠心病(CHD)：多种研究表明，NGAL的表达水平与心脑血管疾病的严重性密切相关，机制主要是因为动脉粥样硬化是冠心病的病理生理基础，NGAL作为一种炎性反应标志物在不稳定粥样硬化斑块中高表达，同时可以反映冠心病发生发展的病理过程，Soylu等在开展CHD的研究中发现，在冠状动脉粥样硬化的患者中，血清NGAL水平与冠状动脉狭窄支数及狭窄程度呈正相关[18]，可以看出NGAL对预测和评估冠心病具有重要的参考价值。

4.2心力衰竭(CHF)：BNP是CHF一项可靠性诊断指标，在CHF的病理过程中发挥重要作用，目前已广泛应用于临床诊疗。有研究[19]发现，NGAL在心力衰竭患者体内与BNP成正相关，与左心室射血分数成负相关，并且NGAL随着CHF的等级增高而呈上升趋势，因此 NGAL的血清浓度可用于评估CHF患者的病情，进一步指导下一步诊疗措施。Maisel等在一项大样本、多中心、前瞻性研究中指出，NGAL还能独立预测CHF的预后及危险等级[20]，这个结论van Deursen在2014年也有证实，而且还发现即使患者未发生肾功能不全，高NGAL水平的CHF患者死亡率明显上升。

4.3脑卒中：2018年，有研究指出，无论是出血性脑卒中还是缺血性脑卒中的患者，其NGAL中值均高于正常对照组[21]。同年，吴冬波分析得出，急性脑梗死组NGAL表达水平均高于对照组、轻度急性脑梗死患者NGAL中值明显低于重度急性脑梗死患者[22]；NGAL表达水平随着急性脑梗死病情恶化而增加，其机制可能与脑卒中患者的脂质代谢紊乱、肾脏损害及炎性反应有关，由此可知，NGAL参与脑血管疾病的发生发展的全过程。

5 NGAL与炎性反应

当机体受到炎性反应介质的攻击时，体内抗炎及促炎系统反应使中性粒细胞被炎性反应因子激活而释放出大量的NGAL，以杀灭感染病灶的病原微生物，大量实验证实体内缺乏NGAL的小鼠暴露于感染环境时更易发生细菌性感染，有研究表明NGAL能够在中性粒细胞参与的各种疾病中发挥作用。

5.1脓毒症：是感染入血后机体发生的严重性性感染疾病，在加重甚至合并休克时病死率极高。有文献指出，肾功能不全合并脓毒症的患者体内NGAL明显高于单纯肾功能不全者[23]，还有文献表明，脓毒症和脓毒症休克组的尿NGAL浓度均显著高于局部感染组[24]，这说明NGAL在脓毒症的诊断、病情分层及判断预后中均扮演重要角色。

5.2胰腺炎：目前临床诊断胰腺炎主要靠淀粉酶、脂肪酶、炎性反应指标及影像CT、超声等，分子生物学的发展为诊断急性胰腺炎提供了新依据。在胰腺发生炎性反应时，NGAL大量表达，有重症胰腺炎患者即使未出现肾功能不全，其体内NGAL均高于轻症胰腺炎患者，这与上述脓毒症的结论类似。Wood等提出NGAL有望成为一种敏感的生物学指标以用于早期诊断和评估胰腺炎[25]，这个发现对胰腺炎的临床诊疗和判断预后提供了新思路，但是目前NGAL是否能作为胰腺炎的诊断参考指标尚未达成统一意见，仍需要不断开展大量的统计学研究。

5.3慢性阻塞性肺疾病(COPD)：近年来有研究发现，来自中性粒细胞的NGAL可能促进COPD上皮-间充质转化[26]。在COPD患者和臭氧处理小鼠的支气管肺泡灌洗液中NGAL明显升高。本研究提示NGAL升高可能通过上皮-间充质转化改变促进COPD气道重构。NGAL可能是逆转COPD气道阻塞和气道重塑的潜在靶点，可以看出NGAL有望成为呼吸系统炎性疾病的新生物学标志物，在COPD等炎性反应性疾病的诊治中有良好的应用前景。

6 NGAL与肿瘤

大量的体内体外实验表明，NGAL基因在多种恶性肿瘤中都呈上调表达，人体内NGAL基因与小鼠的24p3基因cDNA 全序列具有高度同源性，而小鼠的243P基因是一种癌基因已得到证实，这提示NGAL基因可能是一种新的癌基因，还有实验发现NGAL有促进肿瘤的浸润与转移的作用，近年来人们在NGAL蛋白与恶性肿瘤关系的方面不断探索并取得了一定进展。

NGAL在不同个体及不同部位的肿瘤中表现为不同方式的表达，有研究发现，在乳腺癌患者中[27]，NGAL可以与MMP-9结合形成复活物从而防止MMP-9的自身降解，从而保护肿瘤癌细胞免受肿瘤特定凋亡因子的攻击，促进肿瘤组织部位血管新生及肿瘤生长，Kubben等也发现NGAL/MMP-9复合物的表达水平影响着胃癌的预后[28]。研究还发现在卵巢癌中[29]，NGAL在高分化的癌组织中高表达，是组织异型性及分化程度的基因学基础。在肝癌中，NGAL有辅助癌细胞生长的作用，体外的细胞凋亡实验发现NGAL可明显抑制肝癌细胞株的细胞凋亡[30]。陈红敏等在研究宫颈癌时发现，NGAL在宫颈癌组织中表达率明显高于正常的宫颈上皮组织，并且与宫颈鳞癌的分化程度、浸润深度、淋巴结转移密切相关[31]，这与NGAL在胰腺癌中的研究结论类似。不仅如此，NGAL在多种消化道恶性肿瘤中均有异常表达，且与癌症的分期、远处转移、远期存活率等密切相关，这提示NGAL可能为肿瘤的早期诊断、判断预后等方面提供新思路。

综上所述，NGAL蛋白与肾病、代谢疾病、心脑血管疾病、炎性反应及肿瘤等都有不同程度的相关性，但目前很多具体的发病机制尚不完整，仍需要继续研究和探讨NGAL的基因学和病理生理学作用，以更好地应用于临床工作的开展，为更多的临床疾病的诊疗、预后提供新方向。