人中性粒細胞載脂蛋白在兒童感染性疾病中的應用進展

郭潤，鄒映雪（通信作者）

天津市兒童醫院呼吸二科 （天津 300074）

人中性粒細胞載脂蛋白（human neutrophil lipocalin，HNL），也稱為載脂蛋白2（lipocalin-2，Lcn2）、中性粒細胞明膠酶相關載脂蛋白（neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL），是在中性粒細胞次級顆粒中發現的一種蛋白，屬于載脂蛋白超家族成員。該蛋白被不同的學者發現，并被給予不同的命名。1989年，Hraba 等從猿猴病毒SV40感染的鼠腎臟細胞培養物中提取了Lcn2，并發現Lcn2是先天性免疫系統的組成部分[1]。1993年，Kjeldsen 等[2]發現了一種與人嗜中性粒細胞明膠酶有關的單體結構蛋白，命名為NGAL。1994年，Xu 等[3]從中性粒細胞顆粒中純化并鑒定了一種由兩個相同的亞基組成的蛋白質，命名為HNL。HNL 主要以單體、同源二聚體及異二聚體3種分子形式存在，單體結構分子量25 kDa，同源二聚體結構分子量45 kDa，異二聚體結構是HNL 和基質金屬蛋白酶-9之間的復合物，分子量大于90 kDa[4]。HNL 作為生物標志物在鑒別細菌感染方面有明顯的優勢，可作為膿毒癥、泌尿系感染（urinary tract infection，UTI）、細菌性肺炎等疾病的預測指標。兒童感染性疾病發病急,在短時間內可能會出現嚴重的并發癥,但癥狀往往不典型,診斷有一定困難，因此臨床上需要一些實驗室指標來進行輔助診斷并預測疾病的發展， HNL 可作為其中之一。現就HNL 在兒童感染性疾病中的應用進展做一綜述。

1 HNL 的分布和功能

HNL 在人中性粒細胞中表達，細菌感染時大量分泌。細菌生存需要鐵，許多細菌感染人類宿主后可分泌一種鐵結合蛋白，稱為鐵載體，鐵載體和游離鐵離子的結合力比宿主的乳鐵蛋白和轉鐵蛋白高。HNL 是一種鐵載體結合蛋白，當細菌入侵時，免疫細胞的Toll 樣受體刺激HNL 的轉錄、翻譯和分泌，HNL 和鐵載體結合，防止細菌結合宿主的鐵，從而限制細菌生長，具有先天性免疫防御功能[5]。動物研究發現，HNL 基因缺陷小鼠對細菌感染的敏感性增加，分離出的嗜中性粒細胞抑菌活性較野生型小鼠降低[6]。HNL 基因敲除小鼠的中性粒細胞趨化和粘附功能減弱，不能使粒細胞聚集在感染部位[7]。由于細菌感染后HNL 在中性粒細胞中的表達增加，臨床上可將其作為生物標志物鑒別細菌感染。

HNL 還存在于其他組織中，如腎、肝臟、氣管、結腸等。缺血、感染的刺激可使腎小管細胞、肝細胞、氣管上皮細胞、腸上皮細胞的HNL 表達增加[8]。目前，HNL 的研究多集中在急性腎損傷（acute kidney injury，AKI）方面。AKI 以急性腎功能喪失為特點，兒童AKI 病因常見于膿毒癥、腎毒性藥物和急性缺血再灌注損傷等。HNL 水平在AKI 疾病早期明顯升高，可誘導受損腎臟上皮細胞修復再生，其早期診斷效能優于肌酐、尿素等指標[9]。發生炎癥性疾病時，HNL 表達也會明顯增加，如潰瘍性結腸炎、銀屑病、特應性皮炎等。此外，發生甲狀腺癌、子宮癌、乳腺癌、前列腺癌等惡性腫瘤性疾病時，NGAL 表達也明顯增加，可將其作為惡性腫瘤檢測和預后的潛在標志物[10]。

2 HNL 的檢測方法

中性粒細胞分泌的HNL 主要為二聚體形式，上皮細胞分泌的HNL 則主要為單體形式。分別檢測AKI 患者及UTI 患者的尿液HNL，發現AKI 患者的尿液HNL 以單體形式為主，而UTI 患者的尿液HNL 以二聚體形式為主。Cai 等[11]通過腎臟上皮細胞系HK-2細胞模擬AKI 過程，發現HK-2細胞分泌的HNL 也多為單體形式。因此，建議在鑒別細菌感染時使用二聚體形式以提高準確度，預測AKI 時則使用單體形式。

不同檢測方法的測量結果也有差異。檢測血標本目前最常用的是ELISA 方法，使用血清和EDTA 抗凝后的血漿均可進行檢測。臨床研究表明，血清中HNL 的濃度高于血漿，說明在凝血過程中中性粒細胞會繼續釋放HNL[12]。研究顯示，純化的中性粒細胞釋放的HNL 與同一患者血清中的HNL 濃度顯著相關，血清的檢測結果優于血漿，因此，建議臨床使用血清檢測HNL[13]。采用ELISA 方法檢測HNL 需要2～3 h 完成，限制了該方法在門急診的使用。目前有一種新的檢測技術，在肝素抗凝的全血中加用中性粒細胞刺激劑fMLP，刺激中性粒細胞繼續釋放HNL，模擬血清制備過程中中性粒細胞活化過程，用放射免疫方法可在15 min 內完成檢測[13]。這種快速檢測方法更適合門（急）診用于鑒別細菌感染，指導抗生素的使用。

目前，臨床缺乏健康人群血和尿HNL的正常參考值范圍。在126名健康兒童中發現， 1～8歲兒童血HNL水平為（40.8±13.6）ng/ml，9～18歲為（61.5±21.5 ）ng/ml，差異有統計學意義[14]。西安地區健康人群中，6歲以下學齡前兒童的血HNL水平為（37.66±23.12 ）ng/ml，6～15歲為（39.25±25.34 ）ng/ml，均較成人低，因此，血清HNL水平隨年齡增長呈上升趨勢[15]。

3 HNL 在鑒別細菌和病毒感染中的應用

臨床常用的鑒別細菌感染的指標包括白細胞、中性粒細胞、C 反應蛋白（C-reactive protein，CRP）、降鈣素原（procalcitonin ，PCT）等。研究顯示，細菌感染患者的血CRP、PCT、HNL 水平均升高，但與病毒感染患者相比，只有HNL 的ROC 的曲線下面積大于0.90且臨床表現優異，且血HNL 在鑒別細菌和病毒感染方面的準確度優于CRP、PCT[16]。一項關于新生兒的研究表明，HNL 水平在細菌感染初期明顯升高，較CRP 升高時間早1 d[17]。在急性感染的兒童中，細菌感染患兒血HNL 及CRP 水平較病毒感染患兒明顯升高，在治療25～48 h 后HNL 水平明顯下降，而CRP仍保持在較高水平[18]。因此，HNL 在鑒別細菌感染方面的效果優于CRP。甲型流感合并細菌感染患者的血HNL 水平較未合并細菌感染組和健康對照組高，證明HNL 是鑒別細菌感染的可靠指標[19]。

4 HNL 在膿毒癥中的應用

膿毒癥是指因感染引起的宿主反應失調導致的危及生命的器官功能障礙，是臨床危重癥患者的嚴重并發癥[20]。在一項ICU 危重癥患兒的隊列研究中發現，入院當天檢測血HNL 水平，膿毒癥患兒血HNL 水平較非膿毒癥患兒及健康對照兒童明顯升高，因此，HNL 可作為早期診斷膿毒癥的預測指標；死亡患兒的血HNL 水平顯著高于生存患兒，HNL 預測病死率的ROC 的曲線下面積為0.74，優于CRP、兒童死亡風險指數等其他指標[21]。膿毒癥休克患兒血清HNL 水平較不合并休克的全身炎癥反應綜合征患兒明顯升高[22]。HNL 也可作為新生兒膿毒癥的預測指標[23]。在極低出生體重新生兒中，無論是否患有AKI，膿毒癥患兒的尿HNL 水平均高于健康早產兒[24]。血培養陽性的膿毒癥患兒尿HNL 水平明顯高于健康極低出生體重兒，且尿HNL 水平在取血培養當天即明顯升高，是預測膿毒癥的敏感指標[25]。

5 HNL 在UTI 中的應用

UTI 是兒童最常見的感染之一，1歲以下發熱的嬰兒應常規鑒別UTI。UTI 分為急性腎盂腎炎（acute pyelonephritis，APN）和下尿路感染，APN 病變累及腎盂及腎小管間質，其診斷需依靠尿培養、腎臟B 超、核素腎靜態掃描檢查[26]。有研究顯示，在小于1歲嬰兒中，尿HNL 是UTI 最好的預測指標[27]。UTI 患兒的回顧性研究發現，血HNL 是APN 的獨立預測因子，有助于早期識別APN[28-29]。但也有研究表明，HNL 不能作為UTI 的預測因子。一項涉及444名兒童的回顧性研究發現，血和尿HNL 水平在UTI 和非UTI 組中均無差別[30]，但該研究并未區分APN 和下尿路感染。由于腎臟損傷時腎小管上皮細胞會大量分泌HNL，APN 發生時會有部分腎實質損傷，HNL 分泌增加可能不僅由感染導致，還和腎臟損傷有關，因此，若UTI 患者HNL 明顯或持續升高，應行核素腎靜態掃描等檢查確診APN[29]。

6 HNL 在其他感染疾病中的應用

肺炎、腹膜炎也是兒童最常見的感染性疾病。在對成人中的研究發現，社區獲得性肺炎患者血HNL 水平與肺炎的嚴重程度相關[31]，細菌性腹膜炎患者腹腔積液中的HNL水平明顯升高[32]。動物實驗也表明，肺部感染時HNL 在肺及支氣管上皮細胞的表達明顯增加[33]。在小鼠氣道表面接種肺炎鏈球菌活菌或加熱滅活的死菌，均能引起氣道HNL mRNA 的大量表達[34]。但目前尚缺乏對兒童相關的研究。

7 展望

HNL 存在于中性粒細胞及許多其他組織中，是先天性免疫的重要組成部分；可作為生物標志物鑒別細菌感染，有助于早期診斷并及時治療。兒童抗生素的合理使用是有一定難度的，HNL 應用于臨床對抗生素的合理使用會有一定的幫助。但目前關于HNL 和感染疾病的相關性還缺乏大范圍的臨床試驗，且缺少統一的參考值用于疾病的診斷和病情嚴重程度評估中。由于HNL 不僅由中性粒細胞分泌，還由其他器官的上皮細胞產生，其他器官損傷也可導致其水平升高，如AKI 患兒的HNL 水平會明顯升高。因此，還需尋找一種更準確的檢測方法鑒別HNL 水平升高的原因。