人中性粒细胞载脂蛋白在儿童感染性疾病中的应用进展

郭润，邹映雪（通信作者）

天津市儿童医院呼吸二科 （天津 300074）

人中性粒细胞载脂蛋白（human neutrophil lipocalin，HNL），也称为载脂蛋白2（lipocalin-2，Lcn2）、中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白（neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL），是在中性粒细胞次级颗粒中发现的一种蛋白，属于载脂蛋白超家族成员。该蛋白被不同的学者发现，并被给予不同的命名。1989年，Hraba 等从猿猴病毒SV40感染的鼠肾脏细胞培养物中提取了Lcn2，并发现Lcn2是先天性免疫系统的组成部分[1]。1993年，Kjeldsen 等[2]发现了一种与人嗜中性粒细胞明胶酶有关的单体结构蛋白，命名为NGAL。1994年，Xu 等[3]从中性粒细胞颗粒中纯化并鉴定了一种由两个相同的亚基组成的蛋白质，命名为HNL。HNL 主要以单体、同源二聚体及异二聚体3种分子形式存在，单体结构分子量25 kDa，同源二聚体结构分子量45 kDa，异二聚体结构是HNL 和基质金属蛋白酶-9之间的复合物，分子量大于90 kDa[4]。HNL 作为生物标志物在鉴别细菌感染方面有明显的优势，可作为脓毒症、泌尿系感染（urinary tract infection，UTI）、细菌性肺炎等疾病的预测指标。儿童感染性疾病发病急,在短时间内可能会出现严重的并发症,但症状往往不典型,诊断有一定困难，因此临床上需要一些实验室指标来进行辅助诊断并预测疾病的发展， HNL 可作为其中之一。现就HNL 在儿童感染性疾病中的应用进展做一综述。

1 HNL 的分布和功能

HNL 在人中性粒细胞中表达，细菌感染时大量分泌。细菌生存需要铁，许多细菌感染人类宿主后可分泌一种铁结合蛋白，称为铁载体，铁载体和游离铁离子的结合力比宿主的乳铁蛋白和转铁蛋白高。HNL 是一种铁载体结合蛋白，当细菌入侵时，免疫细胞的Toll 样受体刺激HNL 的转录、翻译和分泌，HNL 和铁载体结合，防止细菌结合宿主的铁，从而限制细菌生长，具有先天性免疫防御功能[5]。动物研究发现，HNL 基因缺陷小鼠对细菌感染的敏感性增加，分离出的嗜中性粒细胞抑菌活性较野生型小鼠降低[6]。HNL 基因敲除小鼠的中性粒细胞趋化和粘附功能减弱，不能使粒细胞聚集在感染部位[7]。由于细菌感染后HNL 在中性粒细胞中的表达增加，临床上可将其作为生物标志物鉴别细菌感染。

HNL 还存在于其他组织中，如肾、肝脏、气管、结肠等。缺血、感染的刺激可使肾小管细胞、肝细胞、气管上皮细胞、肠上皮细胞的HNL 表达增加[8]。目前，HNL 的研究多集中在急性肾损伤（acute kidney injury，AKI）方面。AKI 以急性肾功能丧失为特点，儿童AKI 病因常见于脓毒症、肾毒性药物和急性缺血再灌注损伤等。HNL 水平在AKI 疾病早期明显升高，可诱导受损肾脏上皮细胞修复再生，其早期诊断效能优于肌酐、尿素等指标[9]。发生炎症性疾病时，HNL 表达也会明显增加，如溃疡性结肠炎、银屑病、特应性皮炎等。此外，发生甲状腺癌、子宫癌、乳腺癌、前列腺癌等恶性肿瘤性疾病时，NGAL 表达也明显增加，可将其作为恶性肿瘤检测和预后的潜在标志物[10]。

2 HNL 的检测方法

中性粒细胞分泌的HNL 主要为二聚体形式，上皮细胞分泌的HNL 则主要为单体形式。分别检测AKI 患者及UTI 患者的尿液HNL，发现AKI 患者的尿液HNL 以单体形式为主，而UTI 患者的尿液HNL 以二聚体形式为主。Cai 等[11]通过肾脏上皮细胞系HK-2细胞模拟AKI 过程，发现HK-2细胞分泌的HNL 也多为单体形式。因此，建议在鉴别细菌感染时使用二聚体形式以提高准确度，预测AKI 时则使用单体形式。

不同检测方法的测量结果也有差异。检测血标本目前最常用的是ELISA 方法，使用血清和EDTA 抗凝后的血浆均可进行检测。临床研究表明，血清中HNL 的浓度高于血浆，说明在凝血过程中中性粒细胞会继续释放HNL[12]。研究显示，纯化的中性粒细胞释放的HNL 与同一患者血清中的HNL 浓度显著相关，血清的检测结果优于血浆，因此，建议临床使用血清检测HNL[13]。采用ELISA 方法检测HNL 需要2～3 h 完成，限制了该方法在门急诊的使用。目前有一种新的检测技术，在肝素抗凝的全血中加用中性粒细胞刺激剂fMLP，刺激中性粒细胞继续释放HNL，模拟血清制备过程中中性粒细胞活化过程，用放射免疫方法可在15 min 内完成检测[13]。这种快速检测方法更适合门（急）诊用于鉴别细菌感染，指导抗生素的使用。

目前，临床缺乏健康人群血和尿HNL的正常参考值范围。在126名健康儿童中发现， 1～8岁儿童血HNL水平为（40.8±13.6）ng/ml，9～18岁为（61.5±21.5 ）ng/ml，差异有统计学意义[14]。西安地区健康人群中，6岁以下学龄前儿童的血HNL水平为（37.66±23.12 ）ng/ml，6～15岁为（39.25±25.34 ）ng/ml，均较成人低，因此，血清HNL水平随年龄增长呈上升趋势[15]。

3 HNL 在鉴别细菌和病毒感染中的应用

临床常用的鉴别细菌感染的指标包括白细胞、中性粒细胞、C 反应蛋白（C-reactive protein，CRP）、降钙素原（procalcitonin ，PCT）等。研究显示，细菌感染患者的血CRP、PCT、HNL 水平均升高，但与病毒感染患者相比，只有HNL 的ROC 的曲线下面积大于0.90且临床表现优异，且血HNL 在鉴别细菌和病毒感染方面的准确度优于CRP、PCT[16]。一项关于新生儿的研究表明，HNL 水平在细菌感染初期明显升高，较CRP 升高时间早1 d[17]。在急性感染的儿童中，细菌感染患儿血HNL 及CRP 水平较病毒感染患儿明显升高，在治疗25～48 h 后HNL 水平明显下降，而CRP仍保持在较高水平[18]。因此，HNL 在鉴别细菌感染方面的效果优于CRP。甲型流感合并细菌感染患者的血HNL 水平较未合并细菌感染组和健康对照组高，证明HNL 是鉴别细菌感染的可靠指标[19]。

4 HNL 在脓毒症中的应用

脓毒症是指因感染引起的宿主反应失调导致的危及生命的器官功能障碍，是临床危重症患者的严重并发症[20]。在一项ICU 危重症患儿的队列研究中发现，入院当天检测血HNL 水平，脓毒症患儿血HNL 水平较非脓毒症患儿及健康对照儿童明显升高，因此，HNL 可作为早期诊断脓毒症的预测指标；死亡患儿的血HNL 水平显著高于生存患儿，HNL 预测病死率的ROC 的曲线下面积为0.74，优于CRP、儿童死亡风险指数等其他指标[21]。脓毒症休克患儿血清HNL 水平较不合并休克的全身炎症反应综合征患儿明显升高[22]。HNL 也可作为新生儿脓毒症的预测指标[23]。在极低出生体重新生儿中，无论是否患有AKI，脓毒症患儿的尿HNL 水平均高于健康早产儿[24]。血培养阳性的脓毒症患儿尿HNL 水平明显高于健康极低出生体重儿，且尿HNL 水平在取血培养当天即明显升高，是预测脓毒症的敏感指标[25]。

5 HNL 在UTI 中的应用

UTI 是儿童最常见的感染之一，1岁以下发热的婴儿应常规鉴别UTI。UTI 分为急性肾盂肾炎（acute pyelonephritis，APN）和下尿路感染，APN 病变累及肾盂及肾小管间质，其诊断需依靠尿培养、肾脏B 超、核素肾静态扫描检查[26]。有研究显示，在小于1岁婴儿中，尿HNL 是UTI 最好的预测指标[27]。UTI 患儿的回顾性研究发现，血HNL 是APN 的独立预测因子，有助于早期识别APN[28-29]。但也有研究表明，HNL 不能作为UTI 的预测因子。一项涉及444名儿童的回顾性研究发现，血和尿HNL 水平在UTI 和非UTI 组中均无差别[30]，但该研究并未区分APN 和下尿路感染。由于肾脏损伤时肾小管上皮细胞会大量分泌HNL，APN 发生时会有部分肾实质损伤，HNL 分泌增加可能不仅由感染导致，还和肾脏损伤有关，因此，若UTI 患者HNL 明显或持续升高，应行核素肾静态扫描等检查确诊APN[29]。

6 HNL 在其他感染疾病中的应用

肺炎、腹膜炎也是儿童最常见的感染性疾病。在对成人中的研究发现，社区获得性肺炎患者血HNL 水平与肺炎的严重程度相关[31]，细菌性腹膜炎患者腹腔积液中的HNL水平明显升高[32]。动物实验也表明，肺部感染时HNL 在肺及支气管上皮细胞的表达明显增加[33]。在小鼠气道表面接种肺炎链球菌活菌或加热灭活的死菌，均能引起气道HNL mRNA 的大量表达[34]。但目前尚缺乏对儿童相关的研究。

7 展望

HNL 存在于中性粒细胞及许多其他组织中，是先天性免疫的重要组成部分；可作为生物标志物鉴别细菌感染，有助于早期诊断并及时治疗。儿童抗生素的合理使用是有一定难度的，HNL 应用于临床对抗生素的合理使用会有一定的帮助。但目前关于HNL 和感染疾病的相关性还缺乏大范围的临床试验，且缺少统一的参考值用于疾病的诊断和病情严重程度评估中。由于HNL 不仅由中性粒细胞分泌，还由其他器官的上皮细胞产生，其他器官损伤也可导致其水平升高，如AKI 患儿的HNL 水平会明显升高。因此，还需寻找一种更准确的检测方法鉴别HNL 水平升高的原因。