NGAL在新生儿肾损伤中的研究进展

张 莹，王 丹，张碧丽

(天津市儿童医院 a.新生儿科,b.肾脏科，天津 300074)

目前临床诊断急性肾损伤(acute kidney injury，AKI)主要依据血肌酐和尿量，但两者敏感性差，干扰因素多，不能准确、真实地反映肾损伤的情况。因此寻找可靠、敏感、特异的生物学标志物迫在眉睫。1993年，Kjeldsen等[1]在激活的中性粒细胞的上清液中分离出中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL)，因其能与明胶酶共价结合而得名。NGAL属于人载脂蛋白超家族，又名脂质运载蛋白2。近年来研究发现，NGAL与脂代谢紊乱、炎症趋化、免疫应答、肿瘤的发生发展及肾小管上皮的形成、修复等密切相关，且是诊断AKI迅速、灵敏的生物学标志物[2]，能帮助临床医师早期诊断和评估AKI的病情，是AKI的实时标志物[3]。现就NGAL在新生儿肾损伤中的研究进展进行综述，以期早期发现和诊治新生儿肾损伤，最终改善患儿的预后。

1 NGAL 的结构及生物学特性

NGAL定位在人类第9号染色体长臂的第3区第4条带(9q34)，其互补DNA全序列编码197个氨基酸残基的肽链。NGAL的分子量为25 000，是一种耐受蛋白酶的分泌型多肽，有多种结构形式，包括单体、分子量为46 000的同源二聚体、分子量为135 000的异源二聚体，其中受损的肾小管上皮细胞分泌的是单体结构，中性粒细胞分泌的主要是二聚体[4]。在菌尿、脓毒血症时，检测NGAL单体可以在一定程度上减少中性粒细胞造成的干扰。NGAL呈β折叠桶样结构，底部内侧的疏水核可以结合并转运亲脂性配体，这一结构特点决定了NGAL的生物活性[4]。NGAL能运输亲脂分子、介导炎症反应，并可能与清除炎症介质、调节免疫反应、抑制细胞凋亡等过程相关。NGAL可通过形成NGAL-铁载体-铁复合物介导铁离子的转运，从而参与胚胎肾脏的发育及肾损伤后肾脏的修复过程。NGAL的铁载体螯合性还能通过耗尽周围环境中的铁发挥抑菌作用，表现为抑菌剂。因此，在感染和炎症反应存在时可导致血清NGAL的水平升高，从而干扰临床诊断。正常生理状态下，NAGL不仅存在于中性粒细胞中，在人类肾脏、骨髓、胃肠道、肺以及肝等组织或器官中也呈低表达，而在脑、周围神经、胎盘以及女性生殖系统中呈阴性表达[5]。病理情况下，NGAL可通过免疫细胞、肝细胞、肾小管上皮细胞等大量表达，尤其在缺血或肾毒性相关AKI的近端肾小管上皮细胞中表达更多，可促进肾小管上皮细胞的修复和再生[5]。Mishra等[6]用ATP缺失的肾小管细胞模拟缺血性肾小管细胞发现，培养基中NGAL信使RNA的表达快速且持续，且均来源于缺血性的近端肾小管细胞。认为NGAL在缺血性肾损伤后能够促进近端肾小管细胞增生和修复，减少肾小管细胞凋亡。

2 NGAL的临床检测方法

目前，临床主要采用全自动免疫分析仪检测NGAL的水平，其检测能力较最初的免疫印迹法显著增强。国外有学者比较了酶联免疫吸附试验和全自动免疫分析仪检测NGAL的效能，结果显示，两种方法所测得的NGAL水平高度相关(r=0.99)，且全自动免疫分析仪的检测结果更具重复性[7]。该研究还显示，年龄、性别对NGAL水平的影响较小，但种族对NGAL水平的影响尚不确定[7]。随着研究的不断深入，NGAL作为一个新的反映肾损伤的生物学标志物，其检测的标准化势在必行。此外，还需要多中心、大样本的前瞻性研究进一步验证NGAL预测和评估AKI的效能和临界值。

3 NGAL 在新生儿肾损伤中的应用价值

3.1NGAL在成人及儿童AKI中的诊断价值 NGAL能被肾小球滤过，并被近端肾小管重吸收分解。NGAL积聚在人的皮质肾小管中，在AKI早期，近端肾小管内NGAL信使RNA的表达快速升高。在缺血性肾损伤及毒性肾损伤时，血液和尿液中NGAL的水平会迅速升高，因此可作为肾损伤后的早期诱导蛋白，具体体现在：①NGAL在潜在的、可逆的肾损伤早期即可迅速、大量表达。Devarajan[8]发现，缺血导致小鼠肾脏损伤后2 h即可在尿液中检测到NGAL，其水平与缺血时间呈正相关，而此时血肌酐仍在正常范围内，推测NGAL可能是AKI超早期在肾脏表达最高的蛋白之一。在心脏手术后并发缺血性AKI、危重症相关性AKI、药物所致的毒性AKI、原发性AKI以及脓毒症相关AKI中，血液和尿液中NGAL的水平在损伤后2～12 h即显著升高[9-14]，因而NGAL可用于AKI的早期诊断。②随着肾损伤程度的加重，尿液或血清中NGAL的水平逐渐升高[15]，因此NGAL可以用于监测AKI的病情变化。黄少文等[16]根据内生肌酐清除率将脓毒症患儿分为肾功能Ⅰ级组和Ⅱ级组，同时设立正常对照组，结果发现，三组之间尿NGAL的水平比较差异有统计学意义，尿NGAL的水平与肾损伤严重程度呈正相关，尿NGAL水平的升高提示肾功能的恶化。③NGAL可作为AKI的预后指标之一[17-18]，可根据NGAL的水平进行风险评估，指导临床进行早期干预，限制肾脏损害的进一步加重。

肾小管上皮细胞产生的NGAL直接进入尿液，并且是尿液中NGAL的主要来源，而血液中的NGAL除来源于受损的肾脏外，还可能来源于病理状态下的肾外器官[19]，因而血NGAL的水平可能会干扰对AKI的诊断。Ataei等[20]的研究证实了以上结论。对肾损伤尤其是肾小管损伤，检测尿NGAL的意义更大，而对于系统炎性损伤可检测血清NGAL。此外，Haase等[21]的荟萃分析表明，NGAL在AKI中的诊断效能受标本类型、年龄、检测方法等因素的影响。因成年人易受其他慢性疾病等因素的影响，所以与成人相比，NGAL在儿童AKI早期诊断中的预测能力更好。

3.2NGAL与新生儿肾损伤 NGAL作为一种判断AKI的早期、敏感的标志物，在成人和儿童中的应用已得到大量临床研究的支持，这为该指标在新生儿期的应用提供了可能和基础。AKI是新生儿的常见病，Momtaz等[22]研究显示，新生儿阶段AKI的发生率为1.54%(49/3 166)，主要致病因素有围生期窒息、脓毒症、早产、肾毒性药物的应用等。目前临床判断新生儿AKI主要依靠血肌酐和尿量，除缺乏敏感性以及干扰因素多之外，在新生儿期血肌酐和尿量还受以下因素的影响：①在生命早期的24～48 h，血肌酐水平受母体水平的影响；②无论早产儿还是足月新生儿，其肾小球滤过率均非常低，正常的肌酐值范围很宽泛；③新生儿收集尿液标本困难；④少尿型肾损伤在新生儿中并不典型，有超过50%的肾脏损害并不发生少尿[23]。考虑到以血肌酐和尿量定义新生儿AKI的局限性，寻找诊断新生儿AKI准确、敏感以及特异的生物学标志物势在必行。

3.2.1NGAL与新生儿窒息后AKI 缺氧窒息是新生儿AKI最常见的原因之一。研究指出，窒息的新生儿发生AKI的概率明显升高，为37.5%～88%[24-25]，且AKI的发生与窒息程度相关，窒息程度越重，AKI的发生率越高[26]。窒息导致新生儿肾脏损伤的病理生理机制非常复杂，且尚未完全明确。窒息早期体内血液重新分布、血浆儿茶酚胺等血管活性物质分泌增加，导致肾脏血流灌注减少、肾脏微循环障碍，引起肾小球、肾小管损伤，包括肾小球滤过率下降、肾组织细胞代谢紊乱、肾小管内滤液回漏及再吸收障碍等。此外，缺血后肾血流再通时可发生再灌注损伤，激发机体一系列的炎症反应，产生多种炎性因子，造成肾脏的持续炎性损伤。

Sarafidis等[27]的研究检测了13例窒息足月新生儿血清和尿液中的多种肾脏损害生物学标志物，结果显示，窒息AKI组(8例)血清和尿液中NGAL的水平均明显高于非AKI组(5例)，生后第1天尿NGAL的水平作为预测AKI的生物学标志物有显著的诊断意义，曲线下面积为0.865，灵敏度为100%，特异度为83.3%。Bellos等[28]的研究也认为，NGAL是检测窒息新生儿发生AKI的有用指标。Sweetman和Molloy[29]的研究发现，NGAL对脑病患儿AKI具有良好的早期预测能力。此外，Sarafidis等[27]的研究发现，围生期窒息新生儿非AKI组尿液中NGAL的水平显著高于健康对照组，提示基于血肌酐的AKI定义可能忽略了AKI的亚临床患儿。

3.2.2NGAL与早产儿AKI 胎儿在孕35周左右时已完成肾的发育，足月新生儿肾单位的数量与成人相当，但肾小球、肾小管的功能尚未发育成熟，在早产儿中这种情况更为突出。肾单位的数量与胎龄、出生体重呈正相关，故肾小球滤过率在胎龄越小、出生体重越低的早产儿中更低，当各种因素影响肾血管收缩和舒张时，肾小球滤过率下降得更为显著[30]，因此早产儿更易发生AKI。研究显示，极低出生体重儿AKI的发病率为12.5%～39.8%，合并AKI的极低出生体重儿的死亡率显著高于非AKI患儿[31-33]。因此，探索早产儿中与AKI相关的生物学标志物势在必行。Saeidi等[34]对早产儿尿液中生物学标志物的研究显示，尿NGAL的基线评估值与胎龄、出生体重呈负相关，上皮细胞损伤后诱发尿液NGAL的表达，可能受患儿疾病状况的影响。Lavery等[35]对早产儿的研究发现，以血肌酐>1.2 mg/dL(106 μmol/L)作为肾功能损害的诊断标准，NGAL检测的灵敏度为20%、特异度为88%，以少尿作为功能损害的诊断标准，NGAL检测的灵敏度和特异度分别为30%和90%。这项研究表明，NGAL作为诊断早产儿AKI的早期生物学标志物还需要进一步研究。

3.2.3NGAL与脓毒症相关AKI Mathur等[36]报道，AKI在脓毒症足月儿中的发病率为26%(52/200)；在合并AKI的危重新生儿中脓毒症是最为常见的危险因素，发生率高达75.6%(31/41)[37]。推测相关的病理生理机制如下[38]：①全身炎症反应导致体循环低血压，造成肾脏低灌注和急性肾小管坏死；②微血管功能障碍导致肾小球滤过率降低以及肾小管功能障碍，而后者在组织结构学上有别于急性肾小管坏死；③与肾脏发育异常和先天性感染相关的肾盂肾炎也可引起AKI。El-Farghali等[39]研究发现，感染组危重新生儿血NGAL的水平与非感染组比较差异无统计学意义，但与非AKI组相比，AKI组患儿血NGAL的水平显著升高，提示NGAL是AKI的标志物，与脓毒症的炎症反应无关。但Smertka等[40]对脓毒症新生儿的研究却显示，与无感染组相比，脓毒症新生儿血、尿NGAL的水平均显著升高，并且合并AKI的脓毒症新生儿NGAL的水平高于非AKI的脓毒症新生儿，差异有统计学意义，提示NGAL水平的升高不仅仅是AKI的标志物，也反映了正在进行的潜在的炎症过程。因此，NGAL在评估脓毒症相关AKI时应格外慎重，需进一步的验证。

3.2.4NGAL与肾毒性相关AKI 新生儿重症监护病房常用的几种药物都有肾毒性，因而危重新生儿发生中毒性肾病的风险更高。某些药物(如氨基糖苷类、两性霉素)可直接损伤肾小管；血管紧张素转换酶抑制剂和吲哚美辛可导致肾血流灌注减少；阿昔洛韦可导致肾小管梗阻，引发中毒性肾损害[41]。Rhone等[42]的研究显示，87%(93/107)的极低出生体重儿暴露于1种以上的肾毒性药物平均达14 d，最常见的是庆大霉素和吲哚美辛，而且患有AKI的新生儿较非AKI新生儿每日接受的肾毒性药物显著增多。但Constance等[43]的队列研究显示，在新生儿重症监护病房，与接受庆大霉素单药治疗相比，接受万古霉素和庆大霉素联合治疗的新生儿并不存在更高的AKI发生风险。研究发现，动脉导管未闭时应用非甾体抗炎药、脓毒症、低出生体重以及疾病严重程度和死亡风险评分与肾毒性增加的风险显著相关[43]。由于早产儿往往存在以上多种危险因素，因而肾毒性相关AKI的发病率较高。越来越多的学者意识到这一医源性危险因素对新生儿AKI的影响，因此临床对这一可变危险因素应提高警惕。肾毒性药物所致的新生儿AKI早期阶段的临床表现并不典型，并且难以用现有的AKI诊断标准来识别，NGAL的出现有助于肾毒性相关AKI的早期诊断，从而指导临床及时采取防治策略以改善新生儿的预后。

3.2.5NGAL与心脏手术相关AKI 新生儿心脏手术后AKI的发病率为45%～64%，病死率在AKI的存在下更高，并与AKI的严重程度相关，严重的AKI与住院病死率、长时间机械通气、正性肌力支持、出院时系统性心室功能障碍以及较长的重症监护病房住院时间独立相关[44-46]。肾损伤可继发于全身性低血压导致的肾脏低灌注，而低灌注又可导致急性肾小管坏死；其次，体外循环过程中引起的炎症反应和氧自由基环境也可导致肾损伤。Morgan等[46]对新生儿心脏手术相关AKI的危险因素进行研究发现，低日龄、低胎龄、长时间体外循环、修复类型、术前血肌酐水平、术前机械通气以及功能性单心室心脏病是AKI发生的独立危险因素。此外，术前存在AKI或液体超载可显著增加术后儿童重症监护室住院时间和术后呼吸机应用时间[46]。Krawczeski等[47]在NGAL预测新生儿和儿童体外循环后AKI的研究中证实，体外循环术后2 h，血清和尿NGAL是AKI的早期预测因子。Surmiak等[48]的研究显示，与健康对照组相比，左心发育不良综合征(hypoplastic left heart syndrome，HLHS)新生儿脐血NGAL的水平显著升高，且合并AKI的HLHS新生儿脐血NGAL的水平显著高于未合并AKI的HLHS新生儿，提示脐血NGAL水平可以预测HLHS新生儿发生AKI的可能性。

3.2.6NGAL与危重新生儿AKI AKI是危重新生儿的常见并发症，是患儿死亡的独立危险因素。危重新生儿AKI的发生率高达8%～24%，病死率达10%～61%[49]，AKI增加了住院时间和医疗费用[15]。NGAL的水平对危重新生儿AKI有早期预测价值[50]，为临床提高重症新生儿AKI的诊疗水平提供了依据。Kamis等[51]对危重新生儿的研究显示，AKI组危重患儿血NGAL的水平显著高于非AKI组，故认为血NGAL可早期预测危重新生儿AKI的发生，以血NGAL>117.5 μg/L作为诊断新生儿AKI最佳临界值的灵敏度和特异度分别为82.0%和88.5%。

3.2.7NGAL与新生儿高胆红素血症 新生儿高胆红素血症是新生儿期的常见病，除对神经系统有毒性作用外，对肾脏、内分泌系统也有影响。胆红素作为血浆自由基清除剂，当其水平超过肝脏的代谢能力时，可损伤肾、心肌等器官或组织。高胆红素血症造成的新生儿肾损伤包括肾小球滤过功能和肾小管重吸收功能受损，其中对肾小管功能的损伤更为常见，而肾小球滤过功能损伤主要见于中、重度高胆红素血症患儿[52]。吴妍等[53]研究发现，高胆红素血症新生儿尿NGAL的水平显著高于非高胆红素血症新生儿，并随血胆红素水平的升高而升高，两者呈线性正相关，提示尿NGAL是诊断新生儿高胆红素早期肾功能损害的敏感指标。因此，临床在救治高胆红素血症患儿时，除积极防治胆红素脑病外，还需及时发现肾损害并予以相应治疗，同时避免应用肾毒性药物。

4 小 结

AKI在新生儿中很常见，尤其是当新生儿存在AKI危险因素时。目前，基于血清肌酐或尿量的新生儿AKI定义不是很理想，可能低估了新生儿AKI的发病率。NGAL作为诊断早期AKI的一个灵敏度及特异度均较高的生物学标志物，其在新生儿阶段的应用值得期待。NGAL在新生儿肾损伤中表达的具体机制尚不完全明确，需要多中心、大样本的前瞻性临床试验及循证医学证据来进一步验证，同时需建立新生儿、不同胎龄早产儿的正常值参考范围及不同疾病所致肾脏损害的最佳临界值，寻找更好、更符合新生儿病理生理特点的AKI早期诊断指标及判断标准，以期为新生儿肾脏损伤的早期诊治及预防开拓新的方法。