何 瑩(綜述)，陳 安，胡川閩※(審校)

(1.解放軍第323醫(yī)院檢驗(yàn)科，西安 710054; 2.第三軍醫(yī)大學(xué)臨床生化教研室，重慶 400038)

急性腎損傷(acute kidney injury，AKI)是臨床上各種危重疾病最常見(jiàn)的并發(fā)癥之一。早期診斷是AKI治療的關(guān)鍵。AKI的經(jīng)典生化標(biāo)志物往往在腎功能已經(jīng)受到不可逆損傷時(shí)才顯著升高，增加了AKI的發(fā)病率和病死率。為更好地進(jìn)行AKI的預(yù)防診治和預(yù)后評(píng)估，發(fā)現(xiàn)和鑒定AKI新的早期標(biāo)志物是AKI研究的重要方向。中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運(yùn)載蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL)是Kjeldsen等[1]發(fā)現(xiàn)的一種新的脂質(zhì)運(yùn)載蛋白。近年來(lái)大量研究表明，NGAL在AKI極早期就顯著升高，其敏感性高，窗口期短，作為AKI新的早期診斷標(biāo)志物受到廣泛關(guān)注[2-4]?，F(xiàn)就NGAL在AKI早期診斷中應(yīng)用的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 NGAL的基本分子特征

1.1NGAL的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、功能和基因定位 NGAL是一種相對(duì)分子質(zhì)量25×103的小分子分泌型蛋白。經(jīng)鑒定，這種相對(duì)分子質(zhì)量為25×103的蛋白質(zhì)由198個(gè)氨基酸組成，前20個(gè)氨基酸為前導(dǎo)序列，易自身聚合形成相對(duì)分子質(zhì)量為46×103的同源二聚體，也可以與基質(zhì)金屬蛋白酶9(matrix metalloproteinase-9，MMP-9)形成相對(duì)分子質(zhì)量為135×103的異源二聚體。NGAL結(jié)構(gòu)與脂質(zhì)運(yùn)載蛋白超家族的結(jié)構(gòu)非常相似，由9股反向平行的β片層通過(guò)氫鍵連接。那些反平行的β片層形成了一個(gè)桶狀結(jié)構(gòu)，在折疊桶底部?jī)?nèi)側(cè)排列著疏水的芳香族和脂肪族氨基酸殘基，形成了一個(gè)疏水核，便于NGAL結(jié)合并運(yùn)輸疏水性小分子，是NGAL參與體內(nèi)抗炎作用的基礎(chǔ)。同時(shí)，在折疊桶封閉端的β4-β5之間有游離的巰基(Cys87)，為NGAL結(jié)合MMP-9提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)[1]。隨后，NGAL的基因序列被克隆。已知NGAL基因全長(zhǎng)為5869 bp，是一個(gè)單拷貝基因。其定位于人類(lèi)染色體9q34上，與鼠基因24P3具有很高的同源性[5]。已知小鼠24P3是一種癌基因，提示NGAL可能與腫瘤存在密切聯(lián)系。

1.2NGAL的組織細(xì)胞來(lái)源 NGAL最初在中性粒細(xì)胞特殊顆粒中被分離出來(lái)。后來(lái)通過(guò)分析50個(gè)人體器官和組織中NGAL的信使RNA穩(wěn)態(tài)水平，發(fā)現(xiàn)其于成人骨髓、子宮、前列腺、唾液腺、胃、闌尾、結(jié)腸和氣管以及胎兒脾臟和肺組織中均有低水平表達(dá)[5]。而在炎癥時(shí)的中性粒細(xì)胞、多種上皮癌細(xì)胞中表達(dá)顯著增高[6-7]。2003年，Mishra等[2]觀察到缺血/再灌注損傷后的小鼠腎臟和順鉑誘導(dǎo)的中毒性腎損害小鼠尿液中NGAL顯著增高，引起人們對(duì)NGAL與腎臟損傷相關(guān)性的關(guān)注。2011年，Paragas等[3]在Nature Medcine上報(bào)道了用Luciferase-2和mCherry雙螢光報(bào)告基因在NGAL啟動(dòng)子和其5′-非翻譯區(qū)驅(qū)動(dòng)下的基因敲入小鼠模型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，揭示了缺血性和細(xì)胞毒性AKI時(shí)NGAL基因表達(dá)活性在腎組織中的Henles管和集合管上皮細(xì)胞呈劑量依賴性顯著變化，說(shuō)明AKI時(shí)尿液中NGAL主要來(lái)自腎組織，而不是來(lái)自正常時(shí)也低表達(dá)NGAL的中性粒細(xì)胞、肝細(xì)胞、呼吸道和腸道等上皮細(xì)胞。從理論上說(shuō)明，NGAL在AKI診斷中有重要的應(yīng)用價(jià)值。

2 NGAL測(cè)定在AKI診斷中的應(yīng)用

2.1NGAL測(cè)定預(yù)測(cè)危重疾病后AKI AKI是危重疾病最兇險(xiǎn)的并發(fā)癥之一，其預(yù)測(cè)對(duì)危重疾病的治療和預(yù)后具有重要意義。2008年，Nickolas等[8]監(jiān)測(cè)了635例急診科患者尿液中的NGAL水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在臨界值(cutoff值)為130 mg/g肌酐時(shí)，尿液NGAL對(duì)AKI診斷的靈敏度和特異度分別為90%和99.5%。在對(duì)重癥復(fù)合創(chuàng)傷患者的研究中，隨后發(fā)生AKI的患者入院時(shí)尿液NGAL達(dá)155.5(50.5～205.9) mg/L，而未發(fā)生AKI患者尿液NGAL水平為8.0(5.7～17.7) mg/L，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[9]。在對(duì)140例0～21歲重癥青少年的隊(duì)列前瞻性研究中發(fā)現(xiàn)，發(fā)生AKI患兒的尿液NGAL平均水平和峰值均明顯升高，其受試者特征曲線下面積為0.78，95%置信區(qū)間為0.62～0.95[10]。說(shuō)明NGAL是預(yù)測(cè)危重疾病后AKI的良好早期標(biāo)志物。

2.2NGAL測(cè)定預(yù)測(cè)大型手術(shù)后AKI 近年來(lái)許多研究發(fā)現(xiàn)心臟手術(shù)后NGAL升高與AKI發(fā)生密切相關(guān)。2005年，Mishra等[4]在Lancet雜志上報(bào)道了71例接受心臟手術(shù)患兒的相關(guān)研究，結(jié)果顯示，心肺轉(zhuǎn)流術(shù)后患兒2 h的血漿NGAL和尿液NGAL是預(yù)測(cè)AKI的可靠指標(biāo)，受試者特征曲線下面積達(dá)0.998，當(dāng)臨界值為50 mg/L時(shí)靈敏度和特異度分別為100%和98%。Prabhu等[11]監(jiān)測(cè)了30例經(jīng)冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)伴心肺轉(zhuǎn)流術(shù)的患者，其中26.6%術(shù)后發(fā)生AKI患者血漿NGAL水平為(352.97±49.32) mg/L，而73.4%未發(fā)生AKI患者血漿NGAL水平為(199.83±23.28) mg/L，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。此外，越來(lái)越多的研究表明，許多外科手術(shù)后NGAL水平與AKI發(fā)生及預(yù)后相關(guān)。Wagener等[12]對(duì)92例肝臟移植術(shù)患者的研究表明，術(shù)后發(fā)生AKI的患者尿液NGAL/肌酐比率明顯升高，其受試者特征曲線下面積為0.800，95%置信區(qū)間為0.732～0.869，具有良好的預(yù)測(cè)作用。Shavit等[13]監(jiān)測(cè)了74例整形外科、血管外科和腹部外科患者，雖然沒(méi)有證據(jù)表明NGAL升高與AKI發(fā)生顯著相關(guān)，但其與術(shù)后病死率顯著相關(guān)。

2.3NGAL測(cè)定預(yù)測(cè)腎毒性物質(zhì)引發(fā)的AKI 腎毒性物質(zhì)引起的AKI雖然不常見(jiàn)但后果非常嚴(yán)重，早期診斷和及時(shí)治療是良好預(yù)后的關(guān)鍵。Gaspari等[14]對(duì)順鉑治療實(shí)體腫瘤患者的回顧性研究發(fā)現(xiàn)，接受治療患者的NGAL水平在臨床AKI發(fā)生前4.5 d就已升高，接受治療后第2日的NGAL水平已經(jīng)可以獨(dú)立預(yù)測(cè)臨床AKI的發(fā)生。還有研究表明，19例使用環(huán)孢素A治療皮質(zhì)類(lèi)甾醇依賴性腎病的兒童中，接受治療前NGAL水平與對(duì)照組18例健康兒童NGAL水平相似，但接受治療過(guò)程中監(jiān)測(cè)NGAL水平患兒組顯著高于對(duì)照組，在藥物撤退后3個(gè)月、6個(gè)月和12個(gè)月連續(xù)監(jiān)測(cè)NGAL水平發(fā)現(xiàn)患兒組持續(xù)高于對(duì)照組[15]。此外，Wu等[16]對(duì)40例藥物引起的腎小管間質(zhì)性腎炎進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，NGAL水平顯著升高，并與腎小管萎縮相關(guān)(r=0.692，P<0.01)。上述研究結(jié)果提示，NGAL是預(yù)測(cè)藥物毒性腎損害的理想非侵入性標(biāo)志物。

3 NGAL測(cè)定用于AKI診斷存在的問(wèn)題和應(yīng)用前景展望

3.1NGAL測(cè)定用于AKI診斷存在的問(wèn)題 NGAL發(fā)現(xiàn)于中性粒細(xì)胞過(guò)氧化物酶陰性顆粒中并在人體多種組織器官中都有穩(wěn)定水平表達(dá)。NGAL與感染、腫瘤等疾病狀態(tài)密切相關(guān)，因此盡管大量臨床報(bào)道NGAL在AKI極早期就顯著升高[4,8-16]，但其在AKI診斷中的特異性值得重視。研究發(fā)現(xiàn)，除了在AKI時(shí)血液和尿液中NGAL水平發(fā)生改變，細(xì)菌感染時(shí)血漿中NGAL水平可以達(dá)到較高水平，病毒感染患者血漿中NGAL水平也可達(dá)(47.81±18.18) mg/L[17]。此外，在多種類(lèi)型的腫瘤中NGAL表達(dá)也明顯增高。結(jié)腸惡性腫瘤上皮中NGAL表達(dá)非常豐富而正常的結(jié)腸上皮中NGAL只有微弱表達(dá)[6]。在培養(yǎng)的乳腺癌細(xì)胞中也可見(jiàn)NGAL高表達(dá)[18]。因?yàn)锳KI是臨床上多種疾病的并發(fā)癥，當(dāng)NGAL增高時(shí)AKI與原發(fā)疾病(如嚴(yán)重感染、腫瘤等)的鑒別診斷成為必須考慮的問(wèn)題，在一定程度上限制了NGAL作為AKI診斷標(biāo)志物的應(yīng)用。

3.2NGAL測(cè)定應(yīng)用前景展望 目前已經(jīng)明確NGAL至少以三種不同分子形式存在：?jiǎn)误w、同源二聚體和異源二聚體。雖然Paragas等[3]研究小組從理論上證實(shí)發(fā)生AKI時(shí)尿液中NGAL主要來(lái)自受損的腎臟上皮細(xì)胞，但并不明確尿液中NGAL的存在形式。Cai等[19]從臨床角度出發(fā)將不同疾病(腎損傷、炎癥)患者的尿液進(jìn)行非還原聚丙烯胺凝膠電泳并使用NGAL抗體進(jìn)行Western-blot檢測(cè)，結(jié)果表明，AKI患者尿液中單體型NGAL升高最明顯，而尿路感染患者尿液標(biāo)本中則以同源二聚體形式NGAL升高為主。由此推斷，單體型NGAL多由腎小管上皮細(xì)胞分泌，同源二聚體多存在于白細(xì)胞中。還有研究顯示，在許多種癌癥(如乳腺癌、膀胱癌)患者的尿液中能夠檢測(cè)到高分子量金屬蛋白酶。使用凝膠電泳染色等方法證實(shí)高分子量金屬蛋白酶就是基質(zhì)金屬蛋白酶9與NGAL的復(fù)合物[20]。上述研究結(jié)果從臨床的角度證實(shí)了NGAL不同分子形式組織來(lái)源不同，有可能反映不同的病因，單體形式的NGAL能夠特異性地反映AKI。因此，研究NGAL不同分子形式及其與疾病的關(guān)系，有望克服目前NGAL檢測(cè)的局限性。

4 結(jié) 語(yǔ)

AKI時(shí)患者血液和尿液中NGAL都極早期就迅速升高。研究表明，尿液中NGAL主要來(lái)自受損的腎臟上皮細(xì)胞，而且尿液標(biāo)本便于采集，故檢測(cè)尿液NGAL具有窗口期短、快速、便捷、無(wú)創(chuàng)等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)鑒定尿液中NGAL的分子形式又能夠?qū)KI、炎癥和腫瘤等不同疾病進(jìn)行鑒別診斷，從而提高了NGAL在AKI診斷中的特異性，有望突破NGAL作為AKI早期生化標(biāo)志物的應(yīng)用局限性。因此，NGAL測(cè)定在AKI早期診斷中具有重要作用，應(yīng)用前景廣闊，其實(shí)驗(yàn)研究和臨床研究還需不斷進(jìn)行和深化。

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