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NGAL: 肾损伤新标志物——能有多好?

发布时间: 2016-11-02 17:44:46

  NGAL(中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白)作为肾损伤的标志物最近成为热点。但是,像许多其他内源性生物标志物分子一样,它不是由一种细胞类型产生的,不同组织中的不同病理都会引起反应。应考虑到不同病人的并存条件解析结果,对这个灵敏的生物标志物做出最佳利用。

 

  从我在CLI的简短介绍文章之后,关于NGAL作为肾损伤早期标志物的性能的研究没有停止。关于NGAL的论文出现速度是每周超过2篇,主要强调的是其肾脏作用。这并不是说这个有趣的分子的其他方面被忽略了:其在腺癌中的病理和标志物角色也正受到关注,其在炎症,动脉粥样化,和血栓中的角色也受到关注,更不用说其主要功能:作为含铁细胞的粘合剂和运输者。

 

  NGAL作为肾损伤的标志物已经有几个研究证实并巩固了NGAL作为肾损伤的早期标志物的有用性,更多的研究正在进行中。

 

  心脏程序

 

  小儿心肺旁路手术

 

  第一个重要研究的对象是进行心肺旁路手术的儿童,结果显示手术后2小时NGAL浓度超过 50 ng/ml是随后血肌酐超过基础值50%或更多的高准确度前兆。这是非常“干净”的研究,因为这些是正在进行选择性心脏手术的儿童,是健康的个体,因为其心脏异常是在许可范围内。

 

  成人心肺旁路手术

 

  最近出现了类似的构思研究,对象是成人心脏手术患者。尿NGAL显示出明显升高,甚至在术后取的第一个样本中也出现这样的现象。有趣的是,后来血清肌酐未达到基础值50%的患者也可见尿NGAL显著升高。但是,在血清肌酐超过基础值50%或更多的患者中,尿NGAL持续升高,在手术后3小时达到峰值,其余病人下降。观察到的尿水平是这样,以至于手术后1小时或3小时任何随后急性肾功能障碍(ARD)的诊断临界值都比儿科病例中观察到的大许多倍。

 

  许多做心肺旁路手术的成人患者,会累积各种各样的其它病,其中一些病例如炎症,与NGAL适度升高相关。此外,NGAL也在动脉内皮细胞和与动脉粥样硬化斑块相关的平滑肌,以及斑块内的巨噬细胞内有表达,所以一些NGAL可能在心脏手术期间从这些来源释放,并且可能在恢复正常循环时由肾脏迅速排泄。

 

  但是,也有可能大多数“立即”释放到尿液中的NGAL是源于肾脏的。在这种情况下,可以假设肾脏的NGAL反应非常快速且灵敏,因此即使是非常小的肾损伤也很容易检测到,即使是这种微小损伤很容易恢复,不会带来导致血清肌酐升高50%的功能损害。

 

  这些手术可能会导致肾损伤的原因是使用大剂量的抑肽酶作为抗纤溶剂减少失血。评价使用抑肽酶达到何种程度会引起NGAL反应和随后的ARD,会很有意义。

 

  经皮肤冠状动脉手术

 

  NGAL作为肾损伤标志物,也在使用冠状动脉造影术(PCI)进行经皮肤冠状动脉手术的病人中进行了研究。这里肾危险主要是因为使用了射线照片造影剂。PCI后2小时在第一个样本中观察到血清NGAL显著(但是中度)升高,在4小时达到顶峰,而尿NGAL升高在8小时达到顶峰。血清肌酐在研究的48小时期间没有显著升高,血清胱抑素C在24小时达到峰值,用血清肌酐和血清胱抑素C进行多变量分析。没有病人形成了ARD。本研究是有意思的,目的是研究造影剂可能造成的亚临床肾损伤,其中NGAL是明显的最早反应标志物。但是,如果NGAL的升高是由于足以危害肾脏的肾损伤造成的,血清反应是尿反应的先兆就很奇怪了。应注意平均血清NGAL和平均尿NGAL都高于正常基准水平。研究发现动脉和动脉粥样斑中存在NGAL,有动脉粥样硬化危险因素的病人中可观测到血浆NGAL升高。因此,也有可能血清NGAL早期升高是由于插管动脉手术直接造成的。

 

  NGAL反应的迅速

 

  术后样本是在旁路手术开始后不同时间取样的,大家怀疑肾NGAL对损伤的反应能有多快。在已发表的临床研究中,第一个样本是在可能造成伤害的手术开始或结束1小时或2小时取样的。1小时后就可见非常明显升高,暗示甚至更短的时间也可能观察到显著升高——30分钟?15分钟?这个问题有待正式解决。但是,如果肾脏能在远远小于一小时的时间内做出NGAL反应,就要怀疑反应的引发是否可能完全是由于转录和翻译的上调造成的,可暗示预合成的NGAL是由分泌腺机制释放的。而肾脏的NGAL的蛋白质表达在其正常状态是适度的,损伤(铂化合物肾毒性)后小管细胞中出现的NGAL在光学显微镜免疫组化检测中显示出点状外观,明显暗示定位到特定分泌颗粒。这也与NGAL前体中存在典型信号肽一致。需要说明这些问题和许多其他的关于受损小管细胞分泌NGAL的信息。

 

  肾移植

 

  NGAL测定在肾移植中可能也有作用。对30个脑死亡肾捐赠人进行了尿NGAL和血清NGAL与移植后功能的相关性研究。发现非常清楚的尿NGAL预测值,因此值低于65 ng/ml与供体和受体两者的直接功能相关,值为80-150 ng/ml仅与供体或受体之一的直接功能相关,值高于150 ng/ml与供体和受体两者的延迟或主要非-功能相关。血清值也显示了类似倾向。受体中的尿NGAL早期测量也有预测值,高水平预测延迟的移植功能。移植活检也表明了NGAL免疫染色强度和冷缺血时间,术后血清肌酐峰值,和延迟移植功能之间的强相关性。NGAL测量预测急性排斥发作的可能预测值需要进一步研究。

 

  危重病人

 

  未经选择的病人

 

  评估NGAL作为肾损伤标志物的价值主要担心在于其应在多种严重并发症的病人中也起作用,这些并发症不仅使病人处于肾损伤的高风险中,还导致非肾来源的NGAL单独升高。这些并发症包括脓毒症,严重局部感染(NGAL从中性粒细胞释放),严重胸感染(可能会有另外的NGAL从气道上皮细胞释放),以及各种各样的腺癌(也表达NGAL)。在进行“未经选择的”危重病人的研究中,应牢记在心的是这些病人群体的构成事实上取决于正在讨论的卫生当局的转诊和收治政策,因此,单一的此类研究得出的统计结论在细节上可能不适于其他中心的病人。

 

  作者参与的一个研究发现,尿和血清NGAL值都对ARD的形成有很好的预测值,高尿NGAL值强烈指示需要血液透析或连续肾替代治疗。为了说明来自假定肾源之外的NGAL的“干扰”,未形成ARD的脓毒症患者的最大尿NGAL值的中值为111 ng/ml (范围 9-2540),而形成ARD的患者的相应值为2670ng/ml (162-25,300)。癌症患者的相应值为:无ARD的为111 ng/ml (29-1710),有ARD的为2210 ng/ml (269-20,900)。与ARD无关的NGAL升高的最佳排除需要的临界值对尿液和血浆均为400 ng/ml。

 

  特殊情况

 

  尿NGAL也在腹泻相关溶血尿毒症综合征的儿童中进行了研究。这里发现临界值为200 ng/ml,因此入院头5天内值小于200 ng/ml的儿童需要透析的可能性较小。这进一步说明了NGAL作为肾损伤标志物的最佳诊断或预后的临界值在很大程度上取决于研究的病人群体。

 

  慢性肾病

 

  NGAL的主要诊断作用被视为急性肾损伤的标志物,也有研究关注其在慢性肾病中的反应。慢性肾病包括一些非常不同的病理,很明显其对NGAL水平有非常不同的影响,并且特定病理的变化阶段也很显著。因此,几乎不能期望NGAL水平可应用于无差异慢性肾衰竭的任何普遍诊断或预后评估。然而,发现在儿童期发作系统性红斑狼疮(SLE) 的患者中,尿NGAL水平与肾病活性和肾损伤高度到中度相关,与肾病之外的活性或损伤不相关。第2-4阶段慢性肾病的儿童患者表现出血清NGAL水平如果与肾小球滤过率(GFR)相关性显著,并且在GFR低值,血清NGAL相关性甚至优于胱抑素C。但是,这组不均匀的肾病患者中的相关性给出的提示是否能够在评估个体患者时有效利用,将取决于更细化的研究,在定义病因的慢性肾病患者中进行。

 

  肾和肾之外NGAL:游离NGAL和NGAL-MMP-9复合体

 

  从上面一些研究显然可以看出,NGAL绝对不是只有受损的肾脏才会产生的,并发症中的肾之外NGAL分泌的不同水平将会影响NGAL水平作为肾损伤最佳诊断的临界值。肾源之外的NGAL继续受到关注,关于其在中性粒细胞和炎症中的作用,以及关于其在某些癌症中的表达。在肾小管细胞中,中性粒细胞前体和包含已恶性转化的上皮细胞的其他细胞中,NGAL可与明胶酶B(也叫基质金属蛋白酶-9,MMP-9)共同表达。人NGAL有额外的半胱氨酸残基,允许共价键连接到MMP-9,NGAL现有名称就是根据这个功能得来的。但是这个残基在小鼠中没有,因此共价NGAL-MMP-9复合物在这些动物中看不见。游离NGAL和NGAL-MMP-9复合物之间的关系不是规则的,这个关系需要进一步研究,包括对肾损伤相关的研究,和对从发炎或恶性转化上皮细胞释放来的肾之外NGAL的研究。

 

  目前,NGAL-MMP-9复合体在诊断急性肾损伤中的地位尚不确定,明智的做法是将游离NGAL和NGAL-MMP-9复合物看做两个独立的标志物,可能在不同病理中表现出不同的反应模式。至于人类NGAL和NGAL-MMP-9连接与NGAL作为含铁细胞的粘合剂和载体的重要功能是如何相关联的,也很不清楚。该连接对MMP-9 自动降解有抑制作用,因此倾向于增加酶的蛋白质分解效应,这个效应在关于动脉粥样硬化斑块的病理学研究和关于主动脉动脉瘤细胞壁的附壁血栓的效果的研究中着重说明。NGAL对MMP-9的影响是否够分量承受这类解释,仍有待考究。

 

  结论

 

  现阶段研究中,NGAL仍被认为是肾脏标志物,因此其水平与其他肾脏标志物对比,尤其是传统功能性标志物,血清肌酐,和更新的标志物GFR,血清胱抑素C。这类对比的麻烦之处在于,肾源NGAL升高是对小管细胞损伤的直接反应,而其他是功能性标志物,功能性标志物可能在一段时间后展现此类损伤对血液中肌酐和胱抑素累积的影响。血清肌酐在很久之前就被医生使用,便宜,但是结果不可靠。在完全不同饮食习惯和肌肉质量的病人中肌酐释放到血液中的速率变化差异很大,这在危重炎症和感染病中变化又非常迅速,尽管这些缺点在教科书和评论中重复警告,有时候还是被人遗忘。

 

  所以,目前基于绝对和/或相对血清肌酐升高已接受的ARD定义,或急性肾损伤的RIFLE标准,几乎没有希望为危重病人提供准确的ARD诊断,因为危重病人中肌酐的供给面如此多变。胱抑素C作为肾小球过滤的指标较好,因此其供给变化较小,但是,胱抑素C在肾损伤后也需要一段时间才能在血液中累积。因此,通过与这些标志物或基于这些标志物的临床标准对比,评估NGAL作为急性肾损伤的标志物,是不同实体的对比,注定得出模糊答案。这类研究应小心进行,在充足的时间段追踪这些标志物,等待功能性标志物缓慢反应。

 

  如果能够单独测量肾源NGAL,NGAL就有可能成为可被认定的肾小管细胞损伤的最佳标志物之一。在尿液中,NGAL显示出由于肾损伤造成的从正常水平到最高水平的10,000倍浓度升高,在血浆中最大升高是约100倍。这使NGAL有可能成为不同程度肾损伤的非常灵敏的标志物。但是,这个宽动态范围的下限是肾源之外的NGAL升高,诊断医生有权利和责任将其考虑进去。

 

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