中性粒细胞相关脂质运载蛋白、中性粒细胞相关脂质运载蛋白/基质金属蛋白酶-9复合物在心血管疾病中的研究进展

熊政 张阳扬 李群星 赵新华 邵杨歌 尹德录

心血管疾病(CVD)是目前公共卫生的一大难题，预计到2030年，约有2 300万人死于CVD。在我国，随着经济的发展，人们生活方式的改变，CVD已位居城乡居民总死亡原因的首位。目前，高敏C反应蛋白已被确认为是预测心血管不良事件的有效指标，炎症生物标志物是心血管疾病的预测指标。研究发现，中性粒细胞相关脂质运载蛋白(NGAL)、NGAL/基质金属蛋白酶(MMP)-9复合物作为促炎因子在心血管疾病的发展过程中，尤其在炎症反应、血管重构及斑块易损性中发挥着关键作用，有望成为心血管疾病的新型预测指标。本文对NGAL、NGAL/MMP-9复合物的生物学特性及其在心血管疾病中的作用及临床意义进行综述，旨在探讨其作为预测心血管疾病有效生物标志物的价值。

一、NGAL、NGAL/MMP-9复合物概述

中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白(lipocalin)又称lipocalin-2、24p3、NRL，是细胞外蛋白lipocalin家族的成员，是一种25 kDa糖蛋白，由178个氨基酸残基组成，存在于中性粒细胞的次级颗粒中[1]，并在中性粒细胞活化和脱粒过程中分泌。NGAL在拥有脂质运载蛋白家族成员所具有的结合并转运多种亲脂性小分子作用外，还与中性粒细胞、巨噬细胞和上皮细胞中特异性受体结合[2]，加快促炎因子如白细胞介素(IL)-6、IL-8和单核细胞趋化蛋白(MCP)-1的产生[3]，是促动脉粥样硬化(AS)的有效介质。

MMP-9作为预测易损型斑块的有效指标，是锌-金属蛋白酶家族的一员，在单核-巨噬细胞、内皮细胞、平滑肌细胞、成纤维细胞和肿瘤细胞中广泛表达，可降解细胞外基质，促进内皮通透性，破坏AS进展期斑块的稳定性[4]。同时，NGAL可与重组基质金属蛋白酶前体(pro-MMP)-9以分子间二硫键方式形成具有稳定生物活性的异源二聚体(NGAL/pro-MMP-9)，随后与金属蛋白酶组织抑制因子(TIMP-1)结合形成三元、四元复合物[5]。NGAL/pro-MMP-9被激活后形成分子量约为125 kDa的复合物(NGAL/MMP-9复合物)，NGAL/MMP-9复合物作为MMP-9的重要调节剂，使NGAL以剂量依赖性方式防止MMP-9降解并延长其活性，解除TIMP-1对MMP-9的抑制作用，调节粒细胞的炎症和病理生理反应。

NGAL、NGAL/MMP-9复合物在调控炎症反应、介导肿瘤浸润及转移等方面发挥重要作用。有研究证实，糖尿病肾病、肾衰竭等肾损伤患者NGAL、NGAL/MMP-9复合物水平升高，尤其是NGAL作为急性肾损伤(AKI)的重要早期标志物，在肾脏疾病中具有极大的诊断及预测预后价值[6]。NGAL、NGAL/MMP-9复合物、MMP-9在乳腺癌、肺癌、大肠癌、白血病等恶性肿瘤中高度表达，NGAL/pro-MMP-9复合物水平与肿瘤患者的病情严重程度及存活率显著相关[7]，NGAL/MMP-9复合物已被证实是脑肿瘤的分子标志物[8]。

二、NGAL、NGAL/MMP-9复合物与心血管疾病

1.NGAL、NGAL/MMP-9复合物与AS

AS的发病机制主要包括脂质浸润学说、血栓形成学说、炎症反应学说、内皮细胞损伤学说、斑块增殖及新生血管形成等，所有方面均受血管斑块炎症反应的影响。NGAL、NGAL/MMP-9作为促炎介质参与AS形成。

Eilenberg等[3]在人颈动脉粥样硬化组织中发现巨噬细胞、平滑肌细胞和内皮细胞均能表达NGAL蛋白，有症状的颈动脉狭窄患者AS组织中NGAL mRNA表达水平较无症状的颈动脉狭窄患者高，NGAL可创建AS的特征性促炎环境。该作者的最新研究提出NGAL可作为检测不稳定颈动脉斑块的有效生物标志物，并指导早期颈动脉内膜切除术或支架植入术的诊断及治疗[9]。另有研究发现，滋养细胞参与AS形成，来源于滋养细胞的斑块内新生血管是导致斑块内出血的主要原因，NGAL/MMP-9复合物可与血红蛋白共定位，通过Fe2+的形式释放铁，加速诱导氧化应激和慢性炎症，促进斑块内新生血管形成，加快AS形成[10]。Boekhorst等[11]使用靶向高分辨率MR成像在鼠AS组织中检测到NGAL和NGAL/MMP-9复合物，提示NGAL、NGAL/MMP-9复合物有望成为检测高风险斑块的新型成像靶点。

已知他汀类药物可降低循环炎症介质的浓度，研究显示对易损型斑块患者给予他汀类药物治疗，他汀药物治疗组患者NGAL和NGAL/MMP-9复合物水平较非他汀药物治疗组明显降低，提示在某种程度上，他汀类药物通过降低循环NGAL、NGAL/MMP-9复合物起稳定AS斑块的作用[12]。

2.NGAL、NGAL/MMP-9复合物与冠心病

(1)稳定性心绞痛：到目前为止，关于NGAL与稳定性心绞痛之间关系的研究尚少。Paulsson等[13]研究发现，稳定性心绞痛组患者的NGAL/MMP-9复合物水平和刺激中性粒细胞颗粒释放NGAL的IL-8浓度均高于正常对照组，提示稳定性心绞痛患者的中性粒细胞处于启动状态，使细胞在迁移过程中易发生放大反应。Zografos等[14]的研究结果显示，与冠状动脉正常患者比较，稳定型冠心病患者血清NGAL水平明显升高。另有研究分析血浆NGAL对冠心病患者(包括不稳定和稳定冠心病患者)的预测作用，在调整常规心血管危险因素后，血浆NGAL水平与全因死亡率及CVD死亡率独立相关，但在调整肌酐水平后，血浆NGAL不能预测全因死亡率和心血管疾病死亡率[15]。

(2)急性冠脉综合征：NGAL是ACS的有效预测因子。一项前瞻性研究纳入初次行经皮冠状动脉介入治疗的584例ST段抬高型心肌梗死患者，在术前完善NGAL血液样本并进行中位时间为23个月的随访，结果证实较高NGAL水平是全因死亡率和主要不良心血管事件(MACE)的独立预测因子，可独立预测行经皮冠状动脉介入治疗(PCI)的STEMI患者的全因死亡率和MACE[16]。Cheng等[17]的研究旨在探讨13种蛋白质类生物标志物对冠心病患者预后的预测价值，纳入768例接受冠状动脉造影的急ACS及稳定型心绞痛患者，结果表明NGAL/MMP-9复合物在随访期间与MACE独立相关，将NGAL/MMP-9复合物添加到常规风险模型中并未明显提高辨别能力[受试者工作特征(ROC)曲线下面积为0.73比0.67]，但明显改善了风险重分类(净重新分类指数0.44；95%CI0.20～0.69，P<0.001)。血清NGAL水平与病变血管数量相关，提示NGAL水平可能提示疾病的严重程度。Katagiri等[18]的研究旨在评估无心力衰竭和慢性肾脏病患者血清NGAL水平与CAD严重程度之间的关系，发现高水平NGAL是高SYNTAX评分的独立危险因素，NGAL可能是CAD严重程度的生物标志物。

3.NGAL、NGAL/MMP-9复合物与心力衰竭

既往多项研究已经表明NGAL在急性肾脏疾病早期诊断中的作用。由于肾功能不全对急性失代偿性心力衰竭和慢性心力衰竭的发病率及死亡率有显著影响，NGAL除了作为肾脏损伤的生物标志物外，在心力衰竭过程中还参与炎症反应[19]，被认为是心力衰竭的生物标志物[20]。Pronschinske等[21]研究发现，与对照组比较，心力衰竭患者的NGAL水平明显升高，而其接受心室辅助装置(VAD)植入后的NGAL水平较前下降，NGAL水平与VAD植入后心力衰竭严重程度及血液动力学改变有关，NGAL可作为心力衰竭患者病情严重程度和预后的标志物。一项关于NGAL对慢性心力衰竭患者预后预测价值的前瞻性研究通过监测NGAL水平并进行平均10.6个月的随访，主要终点事件为心血管死亡、心力衰竭住院或因心力衰竭急诊就诊，结果显示，NGAL水平与肌酐、白蛋白尿、肾小球滤过率显著相关，ROC曲线分析结果显示，NGAL预测主要终点事件的最佳截断值为179 ng/ml，NGAL高于此临界值患者的无事件生存率较低，且NGAL、男性与主要终点事件独立相关[22]。Siasos等[23]研究发现心力衰竭患者中NGAL水平明显升高，并与炎症及心脏重塑的生物标志物[肌酐、肿瘤坏死因子(TNF)-α、脑钠肽(BNP)、MMP-9]呈正相关，与左心室射血分数呈负相关，进一步提示了心力衰竭过程中可能存在肾功能不全、炎症及心脏功能障碍的共同发病机制。另有研究发现抑郁症患者NGAL水平升高，合并慢性心力衰竭患者的NGAL水平明显升高，与抑郁评分相关[24]。在严重心力衰竭的猪心肌细胞胞质中观察到NGAL/MMP-9复合物，提示在心力衰竭进展期间，NGAL/MMP-9复合物在细胞外基质重塑中的作用[25]。

4.NGAL、NGAL/MMP-9复合物与心脏手术后肾损伤

NGAL是儿科心脏手术后常用的肾脏损伤标志物。研究发现心脏手术后并发急性肾损伤患者尿液和血浆NGAL水平明显升高。在成年人的研究中也有类似发现[26]，心脏手术后发生AKI的患者术后24 h内尿液NGAL水平达到峰值，但血清NGAL水平未见明显升高。有研究结果表明，尿液NGAL在诊断和预测AKI方面优于血浆NGAL。一项旨在探讨NGAL水平与急性心功能不全的先天性心脏病新生儿急性肾损伤与临床结局关系的研究纳入年龄<30 d并接受心脏手术进行体外循环的新生患儿，发现NGAL水平在体外循环12 h时达到峰值，较术前水平增加1倍，并与AKI、长时间机械通气、住院时间相关。Buelow等[27]的研究也验证了NGAL是预测肺动脉瓣置换术后发生AKI的有效生物标志物。Pesonen等[28]的研究旨在探讨儿科心脏手术前应用甲强龙对血浆NGAL水平的影响，结果发现，与对照组比较，甲强龙组患儿术后6 h血浆NGAL水平明显降低，提示NGAL源于活化的中性粒细胞，甲强龙可明显降低NGAL水平。同时NGAL也是预测造影剂肾病的有效指标。

5.NGAL、NGAL/MMP-9复合物与其他心血管疾病

NGAL、NGAL/MMP-9复合物与心律失常、感染性心包炎、心脏瓣膜病等关系的研究尚少。一项旨在探讨NGAL是否可作为经皮二尖瓣修补术患者死亡率指标的研究收集了120例行二尖瓣修补术患者术前的血浆和尿液NGAL，术后进行12个月的随访，结果显示，随访期间死亡患者尿液NGAL水平较对照组明显升高(P<0.001)[29]。既往研究结果显示，NGAL是一种盐皮质激素受体(MR)响应基因，经醛固酮处理后，MR直接与NGAL启动子结合并控制转录，而转录时可被MR拮抗剂如螺内酯阻断。既往研究结果显示，在恶性肿瘤患者中醛固酮处于高水平状态，诱导NGAL表达，提示NGAL可辅助恶性肿瘤后心脏功能障碍和心力衰竭的诊断，给予螺内酯治疗后可显著改善心脏功能[30]。

三、总结及展望

综上所述，NGAL、NGAL/MMP-9复合物与心血管疾病发生、发展关系密切，主要作用机制为促进炎症反应、加快血管内皮功能障碍和内膜增厚、加快斑块破裂出血及促进新生血管形成等。目前关于NGAL、NGAL/MMP-9复合物的临床研究较少，其在C反应蛋白、BNP、肌钙蛋白等传统指标面前，预测心血管疾病尚未显现出优势，因此，需要NGAL/MMP-9复合物、NGAL、MMP-9等多个标志物联合使用。另外，由于NGAL、NGAL/MMP-9复合物是在活动性炎症部分分泌，血液及尿液的采样时间仍未解决，其在心血管疾病的发病机制、作为新的治疗靶点及不良事件的预测价值等方面需要更多的临床研究进行论证。