中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白在肾脏疾病中作用的研究进展

梁 爽,李洪军,郭 贺

[吉林大学中日联谊医院 健康管理(体检)中心，吉林 长春130033]

中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白(NGAL)是脂蛋白的一种，又被称为脂质运载蛋白(Lcn2)，其在中性粒细胞、肾上皮细胞、平滑肌细胞[1]等细胞内均有表达。NGAL有三种分子形式，25 kDa(单体)、45 kDa(同型二聚体)和100-135 kDa(MMP-9单体复合物)[2]。目前研究发现，NGAL具有铁载体结合特性，可抑制细菌对铁的利用发挥抑菌作用[3]。NGAL对于人多形核白细胞(PMN)具有特异性和浓度依赖性趋化作用[4]，通过刺激中性粒细胞的迁移和外渗发挥抗感染作用。此外，有研究发现NGAL诱导肾祖细胞分化为肾上皮细胞[5]，证实NGAL可促进细胞分化。在目前的临床工作中，NGAL常被视为急性肾损伤发生的标志物，而NGAL在其他肾脏疾病中也发挥作用，现将其相关研究进展予以综述。

1 NGAL与急性肾损伤(AKI)

AKI是一个由多种病因引起的临床综合征，表现为肾功能急剧下降，体内代谢产物潴留，水、电解质及酸碱平衡紊乱。由于AKI病情进展快且预后差，早期诊断对提供支持性治疗和限制进一步损伤至关重要。但传统的肾损伤标志物，如血肌酐和血尿素氮，并非实现AKI早期诊断的最佳选择。

1.1 NGAL与急性肾损伤发病

根据病变部位和病因不同，AKI可分为肾前性、肾性和肾后性三大类。缺血/再灌注损伤(I/R)是AKI的重要原因之一。Zhang等人[6]利用外源性NGAL处理肾脏I/R大鼠模型，观察到抗凋亡基因Bcl-2的表达增加，促凋亡基因Bax表达降低。此外，Zhang等人[6]还发现，NGAL可以激活自噬并增加自噬相关蛋白LC3I/II和Beclin-1的表达，NGAL预处理组(I/R前NGAL处理)的自噬空泡的数量明显多于NGAL后处理组(I/R后NGAL处理)。有研究表明，I/R发作期间大量的铁释放促进氧化应激和组织损伤[1]，而NGAL、铁载体及铁三者组成的复合物可以发挥肾脏保护作用[7]。Han等人[8]在脂多糖(LPS)诱导的AKI的大鼠模型中发现，NGAL与胱天蛋白酶3(caspase 3)的表达有显著相关性，其可能通过调节caspase 3表达抑制细胞凋亡。以上实验结果表明，NGAL能够减少肾小管细胞凋亡，促进自噬激活，在AKI中发挥肾脏保护作用。

1.2 NGAL与急性肾损伤诊治

目前，NGAL广泛应用于AKI临床诊断。在一项前瞻性研究中[9]，利用NGAL可检测出约40%的AKI患者，这部分患者被基于血肌酐的共识诊断标准漏诊。Michael等人[9]认为在血肌酐未达到诊断标准的情况下，NGAL升高的患者发生死亡等不良事件的风险增加。Saban等人[10]同样认为NGAL与AKI患者的预后相关，并以尿NGAL与铁调素-25(hepcidin-25)的比值判断AKI患者的预后。徐佳音等人[11]监测脓毒症AKI患儿行连续性肾脏代替治疗(CRRT)过程中血NGAL等指标的变化，对比分析发现在治疗过程中血NGAL、肾损伤因子1(KIM-1)受干扰因素较少，可为AKI患儿肾功能真实水平的评估提供参考。目前化疗广泛应用于抗癌治疗，部分化疗药物具有肾毒性，如顺铂诱导的急性肾损伤发生率在20%-30%，而目前有50%-70%的肿瘤患者需要接受包括铂盐在内的化疗药物[12]，监测抗癌治疗过程中的肾功能的变化是至关重要的。目前已有研究表明，血NGAL可以作为预测急性白血病儿童高剂量甲氨蝶呤相关急性肾损伤的生物标志物[13]。

NGAL异常升高是诊断急性肾损伤的一项重要依据，但NGAL在AKI的诊治中有局限性。由于慢性肾脏病本身可导致血液及尿液NGAL水平升高[14]，当慢性肾脏病合并AKI时，NGAL的诊断作用可能受到影响。其次，有学者认为NGAL对于基线肾功能正常的AKI患者具有最佳诊断效能[15],可作为提示AKI向慢性肾脏病转变的生物标志物[16]。研究表明，中性粒细胞释放的NGAL多为同型二聚体形式，而肾上皮细胞释放的NGAL多为单体形式[14]。Johan等人[17]认为在无明显AKI征象的脓毒症休克患者中，血NGAL水平升高与中性粒细胞活化相关。Cai等人[18]对59例心脏手术患者术后尿液分析发现，术后未发生AKI患者的尿NGAL升高，并以同型二聚体为主要形式，表明中性粒细胞为NGAL的主要来源。总之，NGAL具有多种分子形式，可来源于不同的细胞组织，所以NGAL的升高不等同于肾损伤，AKI的诊断应从多方面进行分析，结合病史、临床表现及血肌酐等指标做出判断。

2 NGAL与肾细胞癌(RCC)

RCC简称肾癌，发病率在所有泌尿系统恶性肿瘤中居第二位，在成人恶性肿瘤中占比约为2%-3%[19]，约17%[20]的肾癌患者初诊时已发生远处转移。肾透明细胞癌(ccRCC)是肾癌最常见的亚型，也是绝大部分转移性肾癌的病理类型[21]。

2.1 NGAL与肾细胞癌发病

近期研究表明，NGAL是恶性疾病发展的重要因素之一，其在肾癌、乳腺癌、甲状腺癌、胃癌、胰腺癌[22]等中均有过度表达。基质金属蛋白酶9(MMP-9)通过降解基底膜和细胞外基质、释放血管内皮生长因子和促进新生血管生成实现癌组织的生长、浸润和迁移[8]。NGAL能保护MMP-9免受降解，与之结合形成MMP-9/NGAL复合物来增强其酶活性[23]。因此，NGAL，MMP-9和它们的复合物MMP-9/NGAL被认为是许多恶性肿瘤的可溶性生物标志物。有研究表明，NGAL对于肿瘤微环境中免疫细胞具有募集作用，免疫细胞生成的细胞因子等能加速肿瘤细胞增殖[24]。而载铁NGAL通过增强肾癌细胞的迁移和黏附来促进癌组织的侵袭和转移[25]。Claudia等人[26]发现从肾透明细胞癌患者肿瘤组织中分离出来的NGAL，特别是含铁的NAGL较邻近健康组织显著升高。以上研究认为，恶性细胞对铁吸收有更高需求，这可为抗癌药物研发提供新思路。

2.2 NGAL与肾细胞癌诊治

肾癌临床表现多变，早期肾癌多无明显临床症状，借助影像学检查有助于诊断，确诊则需依靠病理学检查。Valeria等人[27]分析了NGAL在不同组织学类型肾癌中表达量的差异，发现NGAL在乳头状肾细胞癌和肾嫌色细胞癌中有高表达。一项前瞻性研究[28]分析67例肾癌患者和55例非肾癌对照组患者手术前后尿NGAL排泄量差异，发现肾癌患者术前尿NGAL水平与对照组高度重叠，由于特异性的缺乏，不宜将尿NGAL作为肾癌诊断的生物标志物。有学者认为，尿水通道蛋白(AQP1)和脂肪分化相关蛋白(ADFP)更适合用作肾癌诊断指标[29]。Hajer等人[30]通过回顾性研究证实，尿NGAL在多种组织学类型肾癌中都有表达，并且尿NGAL水平与肿瘤TNM分期和Fuhrman分级相关，肿瘤的分期及分级越高，尿液中NGAL的水平越高。Amjad等人[31]认为对尿KIM-1和 NGAL的联合分析能够较为准确的预测肾癌的组织学类型。有研究表明，NGAL通过激活血管生成途径介导舒尼替尼耐药[32]，其根据NGAL表达水平可预测舒尼替尼治疗敏感性，联合分析血NGAL和血管内皮生长因子水平可预估肾癌患者的无进展生存期[33]。以上实验证明，NGAL可用于预测肾癌组织学类型及预后，并为肾癌治疗方案的选择提供依据，对肾癌的筛查诊断作用有待进一步研究。

3 NGAL与糖尿病肾病(DKD)

DKD是糖尿病代谢异常引发的肾小球硬化症，也是其全身微血管病的组成部分，是导致终末期肾脏病的重要原因。微量白蛋白尿的出现，被认为是DKD早期的标志。近些年来发现部分2型糖尿病合并肾功能衰退患者无异常蛋白尿。因此，寻找能在早期发现正常蛋白尿DKD患者的标志物极为重要。

3.1 NGAL与糖尿病肾病发病

近期研究表明，在DKD的发展过程中肾小管损伤先于微量白蛋白尿出现[34]。Elif等人[35]分析了31例2型糖尿病合并肾功能不全患者肾活检结果，发现正常蛋白尿水平的患者，其肾小管间质性和血管性的改变比DKD典型的肾脏改变更常见，这表明肾小管间质损伤可能参与了正常蛋白尿肾功能不全的发展。有理论认为，在DKD的发病机制中肾小管损伤是原发性的，而肾小球病变可能由间质性炎症引发血管稀疏、毛细血管及小动脉灌注受损和缺血所致[36]。

肾小管间质改变是DKD的重要组成部分，而NGAL是肾小管损伤的标志物。有体外实验观察到[37]，NGAL沉默表达处理后的人肾皮质近曲小管上皮细胞(HK2)，在高糖环境刺激下的氧化应激显著增加，白细胞介素-6(IL-6)等分泌增加，在低剂量转化生长因子β1(TGF-β1)刺激下，细胞中Smad2/3的磷酸化水平增加，加速了纤维化进程。另外，体内实验观察到[37]，NGAL基因敲除的糖尿病小鼠与野生型糖尿病小鼠相比，前者肾脏功能恶化更明显，肾小球硬化和肾小管受损更严重，足突缺失更明显。实验表明，NGAL通过减缓DKD的进展而具有肾脏保护作用，其作用可能与减少组织氧化、纤维化和炎症有关。

3.2 NGAL与糖尿病肾病诊治

肾小管损伤的尿液标志物是诊断早期DKD的敏感标志物[38]。Laily等人[34]研究发现血NGAL水平与DKD引发的肾损伤严重程度明显相关，血NGAL可能是评估DKD患者肾脏受累程度的无创性指标，而尿NGAL是大量蛋白尿的一个可能的预测因子。Li等人[39]将209例正常蛋白尿的2型糖尿病患者依据肾小球滤过率(eGFR)分为2组，对比发现相较于NOCKD组(eGFR≥60 ml/min/1.73 m2)，NA-DKD组(eGFR<60 ml/min/1.73 m2)的尿NGAL和视黄醇结合蛋白(RBP)水平显著升高。Zhang等人[40]认为，NGAL、TNF-α、尿转铁蛋白(TF)和免疫球蛋白G(IgG)4种生物标志物，无论是单独还是联合应用，都对早期DKD的诊断有极高价值。同样，糖尿病肾病也是1型糖尿病的严重并发症。Hassan等人[41]建立了链脲佐菌素(STZ)诱导的1型糖尿病大鼠模型，发现1型糖尿病引发肾脏组织的氧化应激，并显著增加KIM-1和NGAL的表达，而给予姜黄素治疗能显著改善组织氧化应激，降低了尿液中KIM-1和NGAL的水平。

4 总结

综上所述，NGAL蛋白在常见的肾脏疾病中的作用较为复杂。NGAL通过抑制细胞凋亡，激活自噬，减少肾组织氧化、纤维化发挥肾脏保护作用，延缓疾病进展。NGAL是AKI的重要诊断依据，可用于DKD的早期诊断及肾脏受累程度的评估，对肾癌的预后判断有参考意义。同时，NGAL能协助癌细胞摄取铁，并与MMP-9形成复合物，从而实现癌细胞的增殖迁移。目前NGAL与一些肾脏疾病的关系的尚不明确，仍需进一步研究，以提高NGAL在疾病诊断、治疗、判断愈后等方面的应用价值。