NGAL中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白培訓資料

1、NGAL 中 性 粒 細 胞 明 膠酶相關脂質運載蛋白一種新的腎損傷標志物中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白( NGAL )的臨床意義中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白 ( neutrophil gelatinaseassociated lipocalin， NGAL) ，又稱人脂質運載蛋白 2( lipocalin 2， Ln2) 或噬鐵蛋白 ( siderocalin) ，是人脂質運載 蛋白家族中的一個新成員。近年來， NGAL 作為一種新的腎損傷標志物倍受關注。1、 NGAL 的生物學特性NGAL 是 1993 年 Kjeldsen 等 1研究中性粒細胞時發(fā)現(xiàn)的一種特殊顆粒組分，與明膠 酶

2、B 即基質金屬蛋白酶 9( matrixmetalloproteinase-9， MMP-9) 密切相關。人類 NGAL 基因定 位于第 9 號染色體長臂 ( 9q34) ，全長 5 869 bp，包括 1 695bp 的 5端非轉錄區(qū)、 178 bp 的 3 端非轉錄區(qū)及由 7 個外顯子和 6 個內含子構成的 3 696 bp 的原初轉錄區(qū) ; 其相對分子質量為 25 000 bp。血小板活化因子 ( PAF) 、白三烯 -B4( LT-B4) 和 N-甲酸基 -甲硫氨酸 -亮氨酸 -苯丙 氨酸( N-formyl-Met-Leu-Phe) 等是 NGAL 的配體 2。在生理狀態(tài)下，中性粒細

3、胞、腎小 管上皮細胞、肺泡巨噬細胞、支氣管上皮黏液細胞等分泌少量 NGAL ，而腦和周圍神經、結 腸、子宮和卵巢、胎盤、甲狀腺等組織細胞中 NGAL 的表達呈陰性。NGAL 的生理功能尚不完全清楚，可能參與不同的生理、病理過程，涉及胚胎發(fā)育、細 胞分化、腫瘤的發(fā)生發(fā)展、細胞凋亡、炎癥免疫應答、脂質代謝等。在胚胎期， NGAL 發(fā)揮 類似生長因子的作用，參與各類組織發(fā)育、生長及分化，促進乳腺癌、食管癌等腫瘤細胞增 殖。NGAL 與 MMP-9 以二硫鍵形成 12 500 bp 的復合物，延長 MMP 的蛋白水解活性，促進 MMP-9 對細胞基底膜的降解，從而浸潤周圍基質，介導癌細胞轉移。過去研究

4、認為， NGAL 促進細胞凋亡，但近年來研究發(fā)現(xiàn) NGAL 還是一類應激蛋白，在外界有害物質刺激 下，細胞分泌 NGAL 是一種機體自身防御機制，使組織細胞免于凋亡 3。 NGAL 還是一 類新的急性期反應蛋白，作為介導鐵離子向胞內運輸的新型載體，通過競爭性奪取螯合物中 的鐵來阻止細菌對鐵的吸收，從而抑制細菌生長2、 NGAL 是急性腎損傷的標志物2 1 早期診斷急性腎功能損傷 （ AKI） 時血、尿 NGAL 濃度通常會迅速升高， 2 h 最為 明顯（ 比臨界值升高幾十至幾百倍 ） ，血清肌酐 （ sCr） 、尿酶等傳統(tǒng)指標往往要在 24 72 h 才后明顯升高，因而 NGAL 可用于 AK

5、I 的早期診斷。 Mishra 等 4在體外循環(huán)術并發(fā) AKI 患兒的隊列研究中發(fā)現(xiàn)， 2h 尿 NGAL 診斷 AKI 的 AUCROC 為 0 998，其臨界值為 50 g /L（ ELISA 法） 時，敏感性、特異性分別為 100%、98%，而血清 NGAL 診斷 AKI 的 AUCROC 為 0 906，其臨界值為 25 g /L 時，敏感性、特異性為 70%、94%; 多元回歸分 析顯示，2 h 尿 NGAL 水平是預測 AKI 的強有力預測因子。也發(fā)現(xiàn)成年患者 2 h 尿、血清 NGAL 水平是診斷 AKI 的可靠的早期診斷指標。 meta 分析表明， NGAL 對 AKI 的診斷

6、效能 受到標本類型、年齡、檢測方法等因素影響，但 NGAL 對兒童 AKI 的診斷效能優(yōu)于成年 人，可能是成年人受到其他慢性疾病等因素影響。值得注意的是，膿毒血癥等危重疾病患 者，因受到炎癥反應等因素影響， NGAL 可能并不適用于 AKI 的早期診斷，診斷特異性欠 佳。北美地區(qū)研究發(fā)現(xiàn)， 143 名全身炎癥反應綜合征及膿毒性休克患兒入院后 24 h 內，血 清 NGAL 診斷 AKI 的 AUCROC 為 0 677，在臨界值為 139 ng /mL 時，敏感性為 86%，特 異性僅為 39%。經多變量分析后發(fā)現(xiàn)，血 NGAL 并不是發(fā)生 AKI 事件的預測指標 5。在 成人患者研究中也得到

7、類似結論。另有研究表明，危重患兒48 h 內尿液 NGAL 水平可以準確預測 AKI 的發(fā)生（ AUCROC 為0 79） 。但當 sCr 升高后， AUCROC降至 0 636。 ICU 中的 AKI 成人患者血漿 NGAL 水平在 48 h 后與正常對照組亦無顯著性差異 7。但 李萍珠等 8發(fā)現(xiàn)尿 NGAL 可作為膿毒血癥后并發(fā) AKI 的早期診斷標志物，準確性達 0 968，這可能與種族間水平差異有關。2 2 監(jiān)測病情進展 NGAL 還可以反映腎功能損傷的嚴重程度。 Kusaka 等 9在接受 尸體腎臟移植的患者中發(fā)現(xiàn)，血清 NGAL 的變化呈“雙相”特點，比sCr 及尿量提早回落基線

8、水平。在經歷第 2 次高峰后 NGAL 開始下降，即提示腎功能逐漸恢復正常。因此血清NGAL 水平的變化有助于監(jiān)測腎功能延遲恢復患者的恢復情況，評估移植后是否需要進行血 透治療。尿 NGAL 每升高 100 ng /mL，腎移植患者發(fā)生腎功能延遲恢復的概率就增加 20%10。 ICU 中的患者血漿 NGAL 濃度的增高與 AKI 的嚴重程度 ( RIFLE 分級) 相關 7，用血漿 NGAL 水平來預測是否患者需要腎替代療法的準確性較高 ( AUCROC 達 0 82) 。Zappitelli 等6的前瞻性研究中也有類似發(fā)現(xiàn)。 RIFLE 分級每升高一個級別，尿 NGAL 平均值、最高值都隨之

9、增加，預示著腎功能的惡化。2 3 評估預后 NGAL 可作為 AKI 的預后指標之一。體外循環(huán)術患者術后 2、4、6 h 尿 NGAL 水平與 AKI 的持續(xù)時間、患者住院時間長短均顯著相關， 2h 尿 NGAL 還與 AKI 的嚴 重程度( 是否需要透析治療 ) 及患者病死率明顯相關。 Devarajan等4人研究發(fā)現(xiàn)血漿 NGAL 也有類似的變化。一項隊列研究 10發(fā)現(xiàn)，尿 NGAL 水平可預測腎移植患者移植 一周內是否需要透析治療，以及 3 個月后器官功能的恢復狀況。3 、 NGAL 預測慢性腎病 ( CKD) 的進展研究發(fā)現(xiàn)， CKD 患者的血清、尿 NGAL 水平顯著高于正常人群，并

10、與腎小球濾過率 ( GFR) 呈密切負相關，而 sCr 與GFR 的關聯(lián)程度不及 NGAL 。因此， CKD 患者NGAL 水平不僅是優(yōu) 于sCr 反映CFR 下降的指標，更是評價 CKD 患者腎臟損傷程度的標志物。但 CKD 患者尿 NGAL 增高幅度不及 AKI 患者，可能與受到其他慢性疾病因素的干擾有關。歐洲一項 CKD 成年患者隊列研究發(fā)現(xiàn)，血清 NGAL 435 ng /mL或尿NGAL 231 ng /mL 的患者更早達到 隨訪終點事件 ; 并且血清、尿液 NGAL 濃度每增高 10 ng /mL，CKD 進展的風險分別提高了 3%與 2%，經多變量 Cox 比例風險回歸模型分析，

11、血清、尿 NGAL 是CKD 的進展風險的獨立 預測因子 11。3 1 糖尿病腎病糖尿病腎病的診斷往往依據尿微量清蛋白 ( mAlb) ，有研究發(fā)現(xiàn)，血清、尿 NGAL 水平在1 型/2 型糖尿病腎病患者尿 mAlb 升高前已顯著增加，是診斷糖尿病并發(fā)腎損 傷的靈敏指標。在 2 型糖尿病腎病患者中，血清、尿 NGAL 的AUCROC 分別為0 969、 0 9012，且NGAL 水平隨著腎功能的減退而升高，與 sCr 呈正相關，與 GFR 呈負相 關。因此， NGAL 可以預測 2 型糖尿病患者腎功能的損傷程度。 Thrailkill 等 13發(fā)現(xiàn)1 型 糖尿病女性患者尿 NGAL 水平遠高于

12、男性患者，推測雌激素可能對 NGAL 在腎小管上皮細胞 或尿道上皮細胞的表達發(fā)揮調節(jié)作用，女性糖尿病患者可能更易受高血糖的負面影響。隨訪1 型糖尿病腎病患者 4 年 14，尿 NGAL 的升高水平與 GFR 的降低無關，經多因素分析后 發(fā)現(xiàn)尿 NGAL 并不適用于評價 1 型糖尿病腎功能損傷患者的預后情況。 Nielsen 等 15的研 究結果支持這一觀點。3 2 狼瘡腎病隨訪狼瘡腎病成年患者發(fā)現(xiàn) 16，尿NGAL 是優(yōu)于抗 dsDNA 抗體滴度的狼 瘡腎病診斷指標，其 AUCROC 值達0 76。當尿 NGAL 臨界值為 13 6 ng /mL 時，診斷敏感 性和特異性分別為 89%、72%

13、。在狼瘡腎病患兒中發(fā)現(xiàn)尿、血漿 NGAL 水平隨著腎病活動性 的增強而升高，但血漿 NGAL 的變化差異無統(tǒng)計學意義。因此，尿 NGAL 是狼瘡腎病活動性 的可靠的預測因子。與成人不同的是，兒童的尿 NGAL 升高主要發(fā)生在狼瘡腎病的前 3 個月 內 17，這可能提示狼瘡腎病患者 NGAL 水平分布與年齡有關。3 3 其他尿 NGAL 可作為 IgA 腎病小管間質性損傷的早期診斷指標 18。在藥物損傷導 致的慢性小管間質性腎炎中，尿 NGAL 優(yōu)于尿 mAlb ，1-MG 等標志物，能更好地反映腎功 能損傷程度。在常染色體顯性多囊腎病中，檢測尿 NGAL 濃度能夠評估腎臟病變嚴重程度 19。4

14、 、 NGAL 和心腎綜合征心腎綜合征 ( cardio-renal syndromes， CRS) 是一種心臟和腎臟的病理生理紊亂，即由一個器 官的功能不全導致的另一個器官的功能不全，死亡率高，共分為5 個類型。 Alvelos等20發(fā)現(xiàn)血 NGAL 診斷1 型CRS 的AUCROC 達0 93，以170ng /mL 為臨界值時，敏感性和特異 性分別為 100%、86 7%。因此，作為腎損傷的早期診斷指標，密切監(jiān)測 NGAL 水平，有利 于臨床醫(yī)生正確評價 CRS 中的腎功能損傷程度，并及時采取干預治療，減少并發(fā)癥的發(fā)生。 已有學者提出，可聯(lián)合應用生物學標志物 NGAL 和B 型鈉尿肽 (

15、BNP) 共同診斷 CRS，以改善 患者預后，降低死亡率。5、 腎臟疾病的療效指標有研究發(fā)現(xiàn)， NGAL 可以反映血管球性腎炎等腎臟疾病的臨床療效 21。如: 高血壓 慢性腎病患者服用 ARB 類降血壓后，尿 NGAL 水平顯著降低。另外， NGAL 還應用于評估 不同治療方案的腎功能臨床試驗中。如 : 在一項研究手術期間靜脈點滴碳酸氫鈉對心臟術后 患者腎功能影響的隨機雙盲臨床試驗中，尿 NGAL 作為評價腎功能的終點指標 22。6 、參考文獻 1 Kjeldsen L， Johnsen AH，Sengelov H，et al Isolation and primarystructure of

16、NGAL ， a novel protein associated with human neutrophilgelatinase J J Biol Chem，1993， 268( 14) : 10425-10432 2 Goetz DH，Willie ST ， Armen RS， et al Ligand preference inferredfrom thestructure of neutrophil gelatinase associated lipocalinJBiochemistry，2000，39( 8) : 1935- 1941 3 Roudkenar MH，Halabian

17、R，Ghasemipour Z，et al Neutrophil gelatinase-associated lipocalin acts as a protective factor against H2O2 toxicity J Arch Med Res， 2008，39( 6) : 560-566 4 Mishra J，Dent C，Tarabishi R，et al Neutrophil gelatinase-associatedlipocalin( NGAL) as a biomarker for acute renal injury after cardiacsurgery J L

18、ancet， 2005， 365( 9466) : 1231-1238 5 Wheeler DS，Devarajan P，Ma Q，et al Serum neutrophilgelatinaseassociatedlipocalin ( NGAL) as a marker of acute kidney injury incritically ill children with septic shock J Crit Care Med，2008， 36( 4) : 1297-1303 6 Zappitelli M ，Washburn KK，Arikan AA ， et al Urine ne

19、utrophil gelatinase- associated lipocalin is an early marker of acute kidney injuryin critically ill children: a prospective cohort studyJ Crit Care，2007， 11 ( 4) : R84 7 Cruz DN， de Cal M，Garzotto F， et al Plasma neutrophil gelatinase-associated lipocalin is an early biomarker for acute kidney inju

20、ryin an adult ICU populationJ Intensive Care Med，2010，36( 3) : 444-451 8李萍珠，徐煒新 膿毒血癥并發(fā)急性腎損傷早期診斷標志物的研究 J 中華 檢驗醫(yī)學雜志， 2010，33( 6) : 492-49612Kusaka M， Kuroyanagi Y，Mori T ，et al Serum neutrophil gelatinase-associated lipocalin as a predictor of organ recovery from delayedgraft function after kidney tra

21、nsplantation from donors after cardiacdeathJ Cell Transplant， 2008，17 ( 1-2) : 129-134 9 Parikh CR，Jani A，Mishra J，et al Urine NGAL and IL-18 arepredictive biomarkers for delayed graft function following kidneytransplantation J Am J Transplant， 2006，6( 7) : 1639-1645 10Hall IE ，Yarlagadda SG， Coca S

22、G，et al IL-18 and urinary NGALpredict dialysis and graft recovery after kidney transplantationJ JAm Soc Nephrol，2009，21( 1) : 189- 197 11Bolignano D ，Lacquaniti A ，Coppolino G，et al Neutrophil gelatinase-associated lipocalin ( NGAL) and progression of chronic kidneydisease J Clin J Am Soc Nephrol， 2

23、009，4( 2) : 337-344 12Bolignano D ，Lacquaniti A ，Coppolino G，et al Neutrophil gelatinase-associated lipocalin as an early biomarker of nephropathy in diabeticpatients J Kidney Blood Press Res，2009，32( 2) : 91-98 13Thrailkill KM ，Moreau CS，Cockrell GE ，et al Disease and genderspecificdysregulation of

24、 NGAL and MMP-9 in type 1 diabetes mellitusJ Endocrine， 2010，37( 2) : 336-343 14Nielsen SE，Hansen HP， Jensen BR，et al Urinary neutrophil gelatinase- associated lipocalin and progression of diabetic nephropathy intype 1 diabetic patients in a four- year follow-up studyJ NephronClin Pract， 2010，118( 2

25、) : c130-c135 15Nielsen SE，Andersen S， Zdunek D，et al Tubular markers do notpredict the decline in glomerular filtration rate in type 1 diabetic patientswith overt nephropathy J Kidney Int ，2011， Epud aheadof print 16Rubinstein T，Pitashny M， Levine B，et al Urinary neutrophil gelatinase- associated l

26、ipocalin as a novel biomarker for disease activity inlupus nephritis J Rheumatology ( Oxford) ，2010，49( 5) : 960-971 17Hinze CH， Suzuki M ，Klein-Gitelman M ，et al Neutrophil gelatinase-associated lipocalin is a predictor of the course of global and renalchildhood-onset systemic lupus erythematosus disease activityJ Arthritis Rheum 2009，60( 9) : 2772-2781 18Ding H，He Y，Li K，et al Urinary neutrophil gelatinase-associatedlipocalin(