中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL)是脂质蛋白家族成员之一，首先于中性粒细胞中分离得到的一种稳定多肽。作为新型临床早期诊断急性肾损伤的标志物，NGAL不易受机体、药物及肾外因素影响，血液和尿液中浓度升高都可以预测急性肾损伤。动态监测NGAL可以评估临床治疗手段是否有效，对急性肾损伤的救治有参考意义。
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急性肾损伤(acute kidney injury，AKI)是临床常见疾病之一，多发生于创伤、手术、严重感染后，救治成本高，住院时间长是其主要特征。在ICU，AKI是危重病患者常见并发症，被认为是预测患者死亡的独立危险因素之一，病死率可高达35%～50%[1,2,3]。在PICU中病死率也较高，特别是极危重症患儿，AKI发生率2.5%～4.5%，病死率25%～40%[4,5]。中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL)是一种与明胶酶共价结合的、相对分子质量为25 000的分泌性糖蛋白，是新近发现的AKI早期临床诊断标志物，对AKI诊断的敏感性和特异性都较高。本文就NGAL作为AKI新型标志物的研究近况做一综述。
2005年急性肾脏损伤网(acute kidney injury network，AKIN)将AKI定义为"肾脏功能和结构障碍或血液、尿液成分检测异常，或组织影像学改变不足3个月"。随后制定的RIFLE标准基于此共识，对肾损伤进行分级，分别为风险期(risk stage)、损伤期(injury stage)、衰竭期(failure stage)、丧失期(loss stage)和终末期(end stage)[6]。Akcan-Arikan等[7]参照成人的RIFLE分级标准，提出了儿童RIFLE(Pediatric RIFLE)分级标准。与成人不同，儿童是以估计肌酐清除率(estimated creatinine clearance，eCCl)下降的程度及尿量<0.5 ml/(kg·h)的时间作为分级标准，分级标准较成人放宽。AKI患者治疗的不成功，主要原因是诊断不及时，延误诊断的患者尽管采取积极的救治，但由于肾脏已发生严重或不可逆转性损害，预后差，病死率高。如果在AKI发生的早期阶段进行干预，可以降低肾衰竭的发生率。因此，尽早诊断AKI，已成为临床治疗的一个关键因素。
传统肾损伤的诊断指标主要包括血肌酐和尿量。血肌酐由肾小球滤过，反映肾小球滤过功能，在血液中经过数小时或数天累积，当肾功能丧失50%或者更高时才会在血液中明显升高，且浓度容易受多个混杂因素影响[8]。单纯依靠血肌酐的改变诊断AKI可能会造成大约41%的患者漏诊[9]。因此，血肌酐变化并不能及时反映肾脏功能改变。尿量也不是反映AKI的绝对指标，少尿或无尿对AKI的诊断价值远低于其对预后的预测价值。因此寻找早期、可靠的新型标志物是近年的热点。目前发现的标志物包括NGAL、肾损伤分子-1、肝脏型脂肪酸结合蛋白、白细胞介素-18、尿N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶等[10]。其中，NGAL可以作为AKI的预测指标并指导预后，较血肌酐更为敏感，并早于血肌酐48 h左右出现升高[11,12,13,14]。
NGAL是脂运蛋白家族的一员，最早于中性粒细胞内的过氧化物酶颗粒中发现。正常情况下，表面组织细胞低浓度表达NGAL，如呼吸系统的肺泡间巨噬细胞、消化系统的胃壁细胞、小肠部分潘氏细胞、肝胆管细胞、胰小叶内闰管细胞以及泌尿生殖系统的肾近曲小管细胞等。血液中NGAL(plasma NGAL，pNGAL)主要来源于组织细胞条件刺激后释放，在肾脏由近曲小管重吸收。尿液中NGAL(urine NGAL，uNGAL)来源于两个方面：一方面由肾小管细胞分泌，当肾小管受到有害刺激(如缺血或毒性药物)时，NGAL mRNA上调，NGAL大量合成，表达增高；另一方面当肾小管损伤时，pNGAL重吸收障碍，NGAL大量从尿液中排出，从而检测到尿中浓度显著升高[15]。这说明NGAL与肾小管损伤密切相关。
NGAL作为急性诱导的肾脏损伤保护性蛋白参与肾脏组织的再生、分化。肾小管上皮细胞受到损伤性刺激后大量分泌NGAL，诱导肾小管间质中浸润的中性粒细胞发生凋亡以保护肾组织免受炎性细胞的侵害。NGAL还可诱导肾间充质细胞向肾小管上皮细胞转化，促使肾小管上皮细胞的再生、分化、增殖，从而可以减轻由于肾小管坏死所造成的肾功能减低[16]。另外，NGAL也是与含铁细胞绑定的脂质运载蛋白，当自由铁积聚于胞质或细胞外时会大量释放以提高细胞内铁储存，并通过防止细胞内铁消耗减少细胞凋亡[17]。这些都说明这种蛋白质可能属于急性诱导的肾脏损伤标记物并参与了AKI的病理生理过程。
同时，NGAL分子具有结合低相对分子质量铁载体的花萼状结构，当机体受到细菌感染时，通过捕获细菌分泌的结合铁的小分子铁螯合物，部分阻断细菌的铁摄取，抑制细菌生长，促进其死亡。因此在一些炎症性疾病中，NGAL参与到抗微生物的固有免疫应答，表达上调，pNGAL浓度升高。这也是NGAL作为急性感染指标研究的另一热点[18]。
动态监测NGAL有助于临床早期诊断AKI，其增高的程度与RIFLE标准的分级呈正相关。uNGAL与pNGAL相比，预测AKI更为敏感，并在一定程度上反映肾损伤的性质[19,20]。
Mishra等[21]在缺血再灌注鼠肾损伤模型中观察到，uNGAL在AKI发生后2 h即可检测到明显升高，而同时刻血肌酐水平仍为正常。国内研究发现，按照pRIFLE标准对85例AKI患儿进行分组，AKI-R组和正常对照组比较血肌酐值差异无统计学意义(P>0.05)，说明血肌酐对AKI的风险期没有早期预测功能，部分AKI-R期患儿血肌酐值可能在正常范围。AKI-R、AKI-I、AKI-F组pNGAL和uNGAL值均明显高于正常对照组(P<0.001)，提示pNGAL和uNGAL的改变对AKI的轻微损伤非常敏感[22]。Fadel等[23]观察儿童心肺分流术后2 h、12 h、24 h pNGAL和血肌酐水平，AKI组术后2 h pNGAL迅速上升并持续到12 h，同组血肌酐在术后12 h后才开始有差异，24 h后缓慢增长。以术后2 h pNGAL＝100 ng/ml作为临界值预测AKI，灵敏性100%，特异性90.5%。成人研究也提示uNGAL是预测AKI的独立标志。对心脏术后患者进行研究，术后0 h AKI患者uNGAL即大幅上升，血肌酐水平在术后24 h上升至基础值1.71倍，达到AKI的诊断标准，与血肌酐相比，uNGAL诊断AKI的时间明显提前[24]。可见，uNGAL、pNGAL都可以早期诊断AKI。然而也有相关研究显示uNGAL对于成人心脏术后AKI发生的预测相关性较儿童低，考虑可能与受试人群基础疾病状态等因素相关[25]。
NGAL不仅可以早期预测AKI，其增高的程度与RIFLE标准的分级也呈正相关[19,20]。Patel等[8]研究指出，pNGAL和uNGAL的水平与血肌酐密切相关，增长趋势与血肌酐水平保持一致，相关系数为0.4。de Geus等[26]对ICU AKI患者按照RIFLE标准进行分组研究，发现随着RIFLE分级严重程度的递增，血肌酐水平逐渐升高，pNGAL、uNGAL的浓度也同步增高，而且uNGAL增高的幅度较pNGAL更为显著，说明NGAL与AKI的严重程度相关。Krawczeski等[27]也发现心脏术后的儿童，术后2 h的NGAL水平与患儿住院时间的长短、AKI病情的严重程度及持续时间有密切关系。但尚未有临床资料将NGAL水平按照RIFLE标准进行分级，还有待进一步收集大样本数据进行统计分析。一般认为，NGAL浓度>150 ng/ml可能是AKI的高危患者，浓度>350 ng/ml，需要接受肾脏替代治疗[28]。在一项对2 322例患者的研究中发现，大约有20%的患者仅有NGAL浓度的早期升高，连续监测血肌酐水平没有任何变化。这一组"NGAL(＋)/Scr(－)"的患者临床预后并不理想，其发生机制目前尚不明确[29]。
pNGAL和uNGAL都可以早期独立预测AKI。Aydoğdu等[30]在对重症患者的研究中发现，pNGAL预测AKI的曲线下面积仅为0.44，uNGAL为0.80，uNGAL较pNGAL诊断AKI特异性更高。研究还发现，脓毒症组监测uNGAL水平升高，且在合并AKI组浓度升高更明显，同期测定pNGAL并没有表现出一致趋势，脓毒症组与脓毒症合并AKI组pNGAL比较差异无统计学意义。因此，pNGAL在诊断脓毒症患者合并AKI时应谨慎使用。国内三家综合性医院观察来自ICU的110例患者，按照脓毒症和RIFLE标准进行分组，连续3 d动态监测uNGAL，发现脓毒症组患儿uNGAL水平高于非脓毒症组，脓毒症合并AKI组uNGAL水平明显高于脓毒症非AKI组[31]，可见脓毒症对NGAL的影响远小于AKI时NGAL的变化。uNGAL作为诊断AKI的早期标志物，其特异性优于pNGAL。
研究表明，uNGAL在不同肾损伤类型中表达水平不同，可以帮助判断肾损伤的类型，作为选择个性化治疗手段的依据之一。Singer等[32]研究发现，入选的145例患者中，其中75例肾性AKI，32例肾前性AKI，观察两组uNGAL变化，结果表明肾性肾损伤组uNGAL值明显高于肾前性肾损伤组(P＝0.007)，uNGAL高于104 μg/L时提示为肾性AKI，而低于47 μg/L则倾向于肾前性，此时AUC为0.87，灵敏度和准确度均高。说明uNGAL可能能够帮助临床医师区分肾前性或肾性AKI，有助于采用合适有效的临床治疗方案。
NGAL不仅在肾小管急性损伤时高浓度表达，在其他疾病如慢性肾脏疾病、慢性高血压、肿瘤、感染等条件下也会有浓度升高。特别是发生脓毒症时，大量中性粒细胞活化，释放NGAL，监测NGAL水平升高。若不伴有AKI发生，则随着病程的延长，炎症反应的减弱，pNGAL水平逐渐下降。合并AKI时，伴有肾小管不同程度的损伤，pNGAL重吸收障碍，uNGAL大量表达。国内研究对脓毒症合并AKI患者pNGAL与uNGAL诊断价值进行比较，发现uNGAL和pNGAL水平都有增高，但uNGAL增高更明显，以118.5 ng/ml作为截止值，uNGAL诊断脓毒症合并AKI的灵敏性为92.6%，特异性为89.4%，AUC 0.933。由此，与pNGAL相比，uNGAL可以作为脓毒症合并AKI时的标志物。与不合并AKI患者相比，脓毒症合并AKI患者uNGAL水平随着时间的延长逐渐升高并维持，不合并AKI患者uNGAL水平升高不显著，同期测得数值低于合并AKI患者，且随着时间的延长逐渐下降。由于观察时间短，无法在两组患者NGAL持续时间的长短、后续变化趋势方面预测NGAL在两组间的差异[31,32,33]。NGAL与肿瘤关系密切，在乳腺癌、胰腺癌和甲状腺癌等肿瘤中都有不同程度表达升高。另外，在慢性肾脏疾病患者人群中监测NGAL浓度也会升高[34]，但升高的幅度远低于急性损伤组，可能与NGAL减轻凋亡，诱导肾脏细胞再生、分化等代偿性防御措施有关[35]。因此，作为AKI的早期诊断标志物，NGAL应用于临床诊断时应排除其他因素的影响。
NGAL用于早期诊断AKI的临床意义已经被证实，由于其检测方便，可重复性强，特异度及灵敏度高，已经纳入多家医院AKI的早期诊断标准之一。但由于其易受感染因素的影响，在重症感染合并AKI患者中的应用受到限制。目前研究尚未将NGAL检测标准化，其判断病变存在的允许截止值(cut-off值)、变化范围、与RIFLE标准分层相关的数值关系，以及区分感染和AKI的临界值点、持续时间等缺少大规模多中心的前瞻性临床试验数据支持。所以确定NGAL的最佳诊断值，及存在感染时诊断AKI的最佳临界值是当前应予研究解决的课题。
