NGAL

הדפס

מדריך בדיקות מעבדה
בדיקה להערכת רמות NGAL
Neutrophil gelatinase-associated lipocalin
שמות אחרים	NGAL, LCN2, lipocalin-2, oncogen 24p3, uterocalin, siderocalin
מעבדה	כימיה בדם וכימיה בשתן
תחום	הערכת נזק לכליות
טווח ערכים תקין	נכון לשנת 2012 אין תחום ערכים תקין בינלאומי מקובל למדידת NGAL בדם ובשתן, ושיטות מדידה שונות מניבות ערכים ממוצעים שונים במקצת. Stejskal וחב' במחקרם משנת 2008 ב-Horm Metab Res מוצאים בשיטת ELISA בדגימות נסיוב של אנשים בריאים ערכים של 86.3±43.0 ננוגרם/מ"ל בגברים, וערכים של 88.9±38.2 ננוגרם/מ"ל בנשים. חברת Biosite בנתונים של Triage NGAL test משנת 2008 לגבי דגימות פלזמה במבחנות EDTA, מציעה ערכי סף עליון של נורמה לגבי אנשים בריאים בטווח הגילים 18-83 שנה של 149 ננוגרם/מ"ל. חברת Abbott Diagnostics בנתונים משנת 2009 כספח לערכת מדידה שיטת CMIA ממליצה על סף נורמה עליון של 132 ננוגרם/מ"ל. יש המתייחסים לרמות NGAL בנסיוב של 20 ננוגרם/מ"ל ומטה כאל רמות נמוכות, בעוד שרמות ביניים הן אלה של 200 ננוגרם/מ"ל, ואילו רמות גבוהות נחשבות בסדר גודל של 1,200 ננוגרם/מ"ל. לגבי ערכים תקינים של NGAL בדגימות דם או שתן בילדים, התפרסם בשנת 2009 ב-Pediatr Res מחקרם של Huynh וחב', שמדדו בשיטת immunoblot מעל 700 דגימות דם של יילודים בתת- משקל (790-1,490 גרם), ונמצא טווח ערכים של 5-120 ננוגרם/מ"ל.
יוצר הערך	פרופ' בן-עמי סלע

הצורך במדדים חדישים ורגישים להערכת נזק כלייתי חד (AKI)

המפגע של נזק חד לכליות (acute kidney injury-AKI) או מה שכונה בעבר אי-ספיקת כליות חדה (ARF), הוא גורם מרכזי בתחלואה קשה ותמותה בקרב מאושפזים בבתי חולים, אך גם מחוצה להם. שיעור התמותה בקרב מטופלים עם ARF הזקוקים לדיאליזה, לא פחת משמעותית ב-50 השנה האחרונות, למרות השיפור בתמיכה הרפואית. התמותה בקרב מטופלים לאחר ניתוחים כתוצאה מכשל כליות או בקרב מטופלים ביחידות טיפול נמרץ הזקוקים לדיאליזה נע בין 24-70%, כאשר התמותה נמצאת במתאם ישיר עם שיעור העלייה ברמת קראטינין בדם.

השכיחות של אי ספיקת כליות חדה וכרונית עולה באופן עקבי, כאשר התערבות טיפולית מוקדמת בשני תרחישים אלה עשויה לשפר את הפרוגנוזה ולהפחית את שיעור התחלואה והתמותה בקרב החולים. עד לאחרונה לא היו מדדים אמינים שיכולים להצביע על קיום שלבים מוקדמים של נזק לכליות, קודם לעלייה בריכוזי קראטינין בדם, המתגלה רק 24 שעות מרגע הופעת הנזק. בשנים האחרונות נתגלו מספר סמנים מבטיחים, המנבאים בדיוק רב ובדרגת סגוליות גבוהה נזק לכליות, ביניהם NGAL ו-Kidney Injury Marker או KIM-1. בין שני אלה הסמן המצטייר כמבטיח יותר הוא NGAL, שכן רמותיו בשתן ובדם עולות תוך שעתיים, בעוד שרמות KIM-1 בשתן עולות כ-8 שעות לאחר השראת נזק חד לכליות מרגע השראת נזק חד לכליות, תופעה שכיחה בחולים העוברים ניתוחי לב תוך חיבור למכונת לב-ריאה, במצבים של השתלת כליה, בחולים הצורכים תרופות נפרו-טוקסיות או חומרי ניגוד, חולים במצב קריטי במחלקה לטיפול נמרץ, ואלה הנדבקים במזהמים במצבי אלח-דם.

הגורמים השכיחים ביותר לתרחישי AKI בקרב חולים מאושפזים, מתחלקים ל-2 סוגים: א. גורמים מובנים שאינם ניתנים לשינוי כגון שינויים תלויי-גיל בכליות, מחלת כליות כרונית, מחלה קרדיו-וסקולארית, יתר לחץ-דם וסוכרת. ב. גורמים הניתנים לשינוי כגון ספסיס, תת לחץ-דם, רבדומיוליזיס, הדבקה בקטריאלית, טוקסיות מטיפול תרופתי, תסמונת קרדיו-רנלית, נפרופתיה משימוש בחומרי ניגוד, גורמים סב-ניתוחיים, תסמונת תגובה דלקתית סיסטמית (SIRS), חסימה בדרכי השתן, hypovolemia, גלומרולונפריטיס.

אחד המדדים החדשים יחסית שהופיעו בשנים האחרונות, שמייחסים לו יעילות דיאגנוסטית ופרוגנוסטית משופרת בהשוואה לקראטינין, הוא NGAL, המסתמן כסמן מבטיח ביותר. בשנת 2009 התפרסמה ב- Am J Kidney Dis סקירה ומטה-אנליזה של Michael Haase, על סמן זה, תוך ניתוח תוצאות 13 מחקרים בהם נמדדה רמת NGAL בשתן, ועוד 9 מחקרים בהם נמדדה רמתו בנסיוב. מדד זה נמדד במבוגרים ובילדים, ומסקנת סקירה זו היא ש-NGAL יעיל ושימושי כמדד מוקדם של נזק כלייתי חד, ושיש מתאם טוב בין רמות מדד זה לתוצאות הקליניות של הנבדקים הן בצורך לדיאליזה ואף בניבוי של תמותה.

מחקרו של Singer ב-Kidney International משנת 2011, בחן 145 מטופלים מאושפזים עם רמת קראטינין גבוהה, שהתאימו למדרג RIFLE להגדרת נזק כלייתי חד שנקבעו בשנת 2004, המייצג חמישה מדדים:

1. Risk: עלייה ברמת קראטינין בדם פי 1.5 ומעלה, או מתן שתן בנפח נמוך מ-0.5 מיליליטר לק"ג משקל גוף במשך 6 שעות;
2. Injury: הכפלת רמת קראטינין בדם או מתן שתן בנפח נמוך מ-0.5 מיליליטר לק"ג משקל גוף במשך 12 שעות;
3. Failure: עליה ברמת קראטינין בפלזמה ל-4 מיליגרם לדציליטר או יותר מכך, או מתן שתן נמוך מ-0.3 מיליליטר לק"ג משקל למשך 24 שעות;
4. Loss: נזק כלייתי חד עיקש או איבוד מוחלט של תפקוד כלייתי לתקופה של למעלה מ-4 שבועות;
5. End-stage renal disease: איבוד מוחלט של תפקוד כליה לתקופה של למעלה מ-3 חודשים.

במטופלים אלה במחקרו של Singer נמדדה רמת NGAL בכניסה לניסוי, ויומיים לאחר מכן. הניסוי הראה שרמת NGAL בשתן הגבוהה מ-104 מיקרוגרם לליטר התאימה למטופלים עם נזק כלייתי חד, בעוד שרמת NGAL בשתן הנמוכה מ-47 מיקרוגרם לליטר, התאימה למטופלים עם "קדם כשל-כלייתי". בעשייה הנפרולוגית, המידע שרמת קראטינין מוגברת אינה מייצגת "קדם כשל-כלייתי" אלא "נזק כלייתי חד" חיוני ביותר, שכן הוא עשוי לכוון לביצוע מבחנים אבחוניים נוספים, ולהימנע מפרוצדורות או תרופות העלולות להיות נפרו-טוקסיות.

בסיס פיזיולוגי

החלבון neutrophil gelatinase-associated lipocalin או NGAL, מקודד באדם על ידי הגן LCN2 הממוקם בכרומוזום 3p11. חלבון זה קשור למערכת ההגנה הטבעית של הגוף (innate immunity) שבקשירתו את הברזל ומניעתו מחיידקים, הוא מגביל את שגשוגם. חלבון זה מתבטא בנויטרופילים, וברמות נמוכות בכליות, בבלוטת הלבלב, ובאפיתל של מערכות הנשימה והעיכול. NGAL משמש מדד לפגיעה כלייתית.

NGAL שייך למשפחת חלבוני lipocalin, שהם גליקו-חלבונים קטנים יחסית המתאפיינים על ידי נטייתם להיקשר למולקולות הידרופוביות קטנות כגון סטרואידים, רטינואידים, ליפידים ו-bilins, דרך מבנה דמוי גביע (calyx) הנוצר בחלבונים אלה מ-8 שרשרות β אנטי-מקבילות סימטריות, היוצרות את מבנה ה"גביע" השלישוני האמור. בין חברי משפחת הליפוקלינים ניתן למנות בין השאר את α-1-microglobulin, חלבון-קושר-רטינול (RBP), אפוליפופרוטאין D, פרוסטגלנגין D-סינטאזה, choroid plexus protein, בטא-1-לקטוגלובולין, α-2-microglobulin, וניטרופורינים דוגמת purpurin. ה-lipocalins מופרשים על ידי תאים במטרה להחדיר לתוך תאים אלה את אותם ליגנדים אליהם הם נקשרים בזיקה גבוהה. אחד הליגנדים החשובים המהווה את אחד מתפקידיו הביולוגיים המרכזיים של NGAL, הוא ה-siderophore, המולקולה הקטנה הנקשרת בזיקה גדולה לברזל תלת-ערכי (Fe+3), המשמשת נשא לברזל ומסייעת להחדירו את תוך התאים. העובדה ש-siderophore מהווה הליגנד של NGAL, התגלתה רק ב-2002 על ידי Goetz וחב' במאמר שפרסמו ב-Mol Cell.

כמו כן נקשרים חלבוני ה-lipocalin לקולטנים ספציפיים על פני ממברנות תאים, ליצירת קומפלקסים מאקרו-מולקולאריים. NGAL שבודד מקוף מורכב מפוליפפטיד בודד המכיל 198 חומצות אמיניות המאופיין על ידי פיתוליות רבה וקשרים די-סולפידיים תוך-שרשרתיים. המשקל המולקולארי של פוליפפטיד זה הוא 22 אלף דלטון, אך בגין התוספת של הגליקוזילציה המסה המולקולארית שלו מגיעה ל-25 אלף דלטון. בנויטרופילים ובשתן, מופיע NGAL כמונומר, עם אחוז קטן של דימרים וטרימרים, וכן בקומפלקס עם האנזים collagenase type IV של נויטרופילים, הידוע גם כ-MMP-9 או matrix metalloproteinase-9.

NGAL מופיע כאמור כמונומר בן 25 אלף דלטון, כהומו-דימר של 45 אלף דלטון וכהטרודימר הקשור ל-gelatinase בגודל של 135 אלף דלטון. הצורה המונומרית, ובמידה מסוימת גם הצורה ההטרו-דימרית הן הצורות הדומיננטיות של NGAL הנוצרות בתאי האפיתל באבוביות הכליה, ואילו צורת ההומודימר סגולית יותר לנויטרופלים.

הפרסום הראשון בו דיווחו על NGAL היה בשנת 1989 כש-Hraba-Renevey וחב' פרסמו ב-Oncogene על חלבון זה שבודדו מתאי כליית עכבר מודבקים בנגיף SV-40. לאחר מכן בודד NGAL מנוזל של נויטרופילים משופעלים בתרבית, אך גם זוהה ברקמות אחרות של חולדה כמו כליות, ערמונית, וברירית של מערכת הנשימה והעיכול. NGAL מתבטא בחוזקה באדנומות, ובמצבי דלקת של המעי, באדנוקרצינומה של השד, ושל דרכי השתן. בשל גודלו הקטן, ועמידותו היחסית לפרוטאוליזה, מופרש NGAL בקלות בשתן, הן בצורתו החופשית והן בקומפלקס עם MMP-9.

הפעילות של NGAL ברמת התא

מחקריו של Jonathan Barasch כראש צוות מהמרכז הרפואי של אוניברסיטת קולומביה בניו-יורק, בשיתוף פעולה עם היחידות הנפרולוגיות ב-Kyoto יפאן, ובית חולים לילדים בסינסינטי, שפכו אור על האינטראקציה של NGAL עם קולטניו הסגוליים על פני תאים. במאמרם שפורסם במרץ 2008 ב-Annal Intern Med, תוארו 2 קולטנים כאלה של NGAL, האחד ידוע כ-24p3R נמצא בעיקר בטחול, ואילו megalin הוא הקולטן הנמצא בעיקר באבוביות הקריבניות (proximal) בכליה. כפי שמתואר בתרשים אופן הכנסת ברזל לתא בעזרת NGAL, נראה שהקומפלקס holo-NGAL שהוא למעשה מולקולת חלבון זה הקשורה ל-siderophore המכיל ברזל, נקשרת ל-2 הקולטנים הרלוונטיים (24p3R ו-megalin), ואלה עוברים תהליך אנדוציטוזה יחד עם ה-holo-NGAL, שם נכלא קומפלקס זה בתוך אנדוזום ועובר לציטופלזמה, בתוך האנדוזום חלה ירידה הדרגתית ב-pH ומולקולת הברזל משתחררת מתאחיזתה ב-siderophore, וכמולקולה חופשית מביא הברזל לשפעול של מסלולים מטבוליים בתוך התא, התלויים בוויסות גנים על ידי ברזל. מסלול זה דומה לאופן בו transferrin נקשר לקולטניו ומחדיר ברזל לתאים, מסלול שפוענח עוד בשנות ה-80 המוקדמות על ידי ריצ'רד קלאוזנר ב-NIH.

יחד עם זאת, ל-NGAL יש גם תפקיד בהוצאת ברזל מתאים לצרכים פיזיולוגיים חוץ-תאיים, באופן בו מולקולת NGAL חופשית שאינה קשורה ל-siderophore חודרת באותו מסלול על ידי קשירתה ל-2 הקולטנים האמורים אל תוך התא, חודרת לאנדוזום, שם נקשר אליה siderophore שקלט בתוך הציטופלזמה מולקולת ברזל והקומפלקס הזה יוצא אל מחוץ לתא. בדרך זו נגרם חסר ברזל בתאים ומתחיל תהליך אפופטוזיס, כאשר בחיידקים חסר ברזל משמש כבקטריוסטאט. הקישור של NGAL לסידרופורים בקטריאליים, חיוני לחיסון הטבעי (innate immunity) להדבקה על ידי חיידקים. כאשר תאי מערכת החיסון חשים בחדירת חיידקים בעזרת הקולטנים דמויי-toll, הם מעודדים סינתזה והפרשה של NGAL, מה שמגביל שגשוג חיידקים במניעת פעילותם של סידרופורים המכילים ברזל החיוני לחיידקים. במחקר של Berger וחב' שהתפרסם ב-2006 ב-Proc Natl Acad Sci, הודגם שעכברים טרנסגניים מהם נשללה היכולת לייצר NGAL, פיתחו רגישות יוצאת-דופן לחיידקים גראם-שליליים כ-E. Coli, וגדל סיכונם למות מספסיס.

NGAL: מנגנון ההתקשרות לקולטנים, וקליטתו בתאים

מדדים להערכת נזק כלייתי חמור (AKI)

השערה מושכלת היא שככל שהטיפול בתהליך התדרדרות תפקוד הכליות יהיה מוקדם יותר, כך יקטן שיעור התמותה מ-ARF. לכן הזיהוי של מדדים אמינים לנזק אבובי או פקעתי כה קריטי בסיוע להתערבות טיפולית מוקדמת ודחופה במידת האפשר, בהערכת יעילות הטיפולים, ובהכוונה לפיתוח תרופות על ידי ציוד הקלינאים במדד ל-nephrotoxicity. עד לא מכבר מדדים אמינים העשויים להצביע על שלבים מוקדמים של נזק כלייתי לא היו בנמצא, מדדים שיהיו מסוגלים להתריע על נזק כזה עוד לפני העלייה ברמת קראטינין בפלזמה, שבדרך כלל באה לביטוי לא פחות מ-24 שעות מתחילת הנזק, ולא בטרם יאבדו 50-60% מתפקודי הכליות. לאחרונה החל השימוש במספר מדדים שיתרונותיהם על פני קראטינין ברורים. מדובר בין השאר ב-KIM-1 או kidney injury marker-1 (חלבון טרנס-ממברנלי עם מקטעים של אימונוגלובולין ושל mucin שרמתו עולה מוקדם בנזק אבובי) , ב-cystatin C, ב-NHE-3 או Sodium–hydrogen antiporter 3, ב-L-FABP או liver-type fatty acid-binding protein, ובמספר ציטוקינים כמו IL-6 ,IL-8 ו-IL-18.

אכן, כ-50 שנה מהווה קראטינין סמן בלעדי לתפקוד הכליות, יחד עם מדדים כשתנן, ופינוי קראטינין, אך אלה אינם רגישים או ספציפיים דיים לגילוי נזק כלייתי. קראטינין לדוגמה, עלול לעתים להביא להערכה שגויה של תפקוד הכליות, אם בהערכת יתר או חסר של הנזק הכלייתי. חולשות אלה של קראטינין, עלולות לנבוע מהיות מדד זה תלוי במין ובגיל המטופלים, בדיאטה ובמאזן הנוזלים שלהם, במסת השריר ואף בתרופות שנוטלים המטופלים. בנוסף, כפי שציינו Nickolas ו-Barasch בסקירתם מ-2008 ב-Curr Opin Nephrol Hypertens, תגובה של עלייה ברמת קראטינין בפלזמה מתחילה רק לאחר שהכליות מאבדות 50-60% מתפקודן, או מהמסה המתפקדת של הכליות, מה שעלול לעכב את תחילת הטיפול בחולים עם נזק כלייתי חד.

משמעות מדידת NGAL במחלות כליה כרוניות

גם במחלת כליות כרונית (CKD) יש ראיות מצטברות לכך ש-NGAL עשוי לשמש מדד לחומרת המחלה. עבודה שהתפרסמה ב-2007 ב-Pediatr Nephrol נערכה על ידי Mitsnefes וחב' ב-45 מטופלים עם CKD שניונית לדיספלזיה כלייתית, או לחסימה בדרכי השתן או למפגעי כליה גלומרולאריים או ציסטיים. נמצא שרמת NGAL הייתה במתאם הופכי לרמת GFR, כאשר תפקוד הכליות ירד מתחת ל-30 מ"ל/דקה, רמות NGAL נמצאו עדיפות על מדידת cystatin C בחשיפת אי-ספיקה כלייתית. מחקר אחר של Bolignano וחב' משנת 2008 ב-Nephrol Dial Transpl, שנערך במטופלים עם CKD כתוצאה מגלומרולונפריטיס כרונית, מצא בהם רמות מוגברות משמעותית של NGAL בשתן, זאת בהשוואה לרמות NGAL בקבוצת הבקרה (378±111 ננוגרם/מ"ל, לעומת 3.26 7.28± ננוגרם/מ"ל). יתרה מכך, רמות NGAL נמצאו בהתאמה עם רמת קראטינין בנסיוב (r=0.588, p=0.02), בהתאמה עם חישוב GFR (קצב הסינון הפקעתי) (r=0.528, p=0.04) ובהתאמה עם חומרת פרוטאינוריה (r=0.294, p=0.04).

מחקר נוסף של Bolignano וחב' משנת 2007 ב-Am J Nephrol, הראה שעלייה ברמת NGAL בפלזמה וגם בשתן מייצגת גם את החומרה במטופלים עם מחלת כליות רב כיסתיות (polycystic kidney disease), ככל שמספר הכיסתיות (עולה על 10) וערכי GFR יורדים. גם בחולים הסובלים מנזק טובולארי אינטרסטיציאלי כרוני או מ-IgA nephropathy, נמצאו רמות מוגברות של NGAL על ידי Ding וחב' במחקרם משנת 2007 ב-Clin Immunol. גם מחקר של Brunner וחב' משנת 2006 שהתפרסמה ב-Arthritis Rheum על נזק כלייתי ב-35 ילדים חולי זאבת (SLE), מצאה רמות מוגברות של NGAL, עם מתאם הדוק לנזק הכלייתי הנלווה.

היכולת של NGAL לנבא AKI לאחר השתלת כליה

השתלת כליות (allografts) גורמת לעתים למשבר של AKI בגין תופעת "איסכמיה-זילוח מחדש", מה שעלול להוביל להתפתחות DGF או delayed graft function המסבך 4-10% מכלל השתלים מן החי, ו-5-50% של שתלים מן המת. תרחיש DGF מהווה סיבה עיקרית לדחייה חדה או כרונית של השתל, או לתפקוד לא אופטימאלי של השתל לאחר שנה מהליך ההשתלה, לתהליך של נפרופתיה כרונית, ולדחיית השתל. מספר מחקרים בחנו את הערך של מדידת NGAL כסמן לתהליך DGF במושתלי כליה, ומעניינים נתוניהם של Mishra וחב' שהופיעו ב-Ped Nephrol בשנת 2006, כאשר נלקחו ביופסיות שעה אחת מסיום הליך ההשתלה, ונמצא מתאם טוב בין עוצמת הצביעה של NGAL בשתל, לבין התפתחות בדיעבד של DGF.

במחקר פרוספקטיבי רב-מוסדי של ילדים ומבוגרים של Parikh וחב' שהופיע ב-2006 ב-Am J Transplant , נמצא שרמות מוגברות של NGAL בשתן שנאסף ביום ההשתלה, ניבאו את אלה מהמושתלים בהם יתפתח DGF באופן אופייני 2-4 ימים מאוחר יותר עם AUC-ROC של 0.81. נתונים אלה זו לאישור במדגם גדול יותר על ידי Hall וחב' במחקרם שפורסם ב-2010 ב-J Am Soc Nephrol. מחקר רטרוספקטיבי משנת 2007 של Schaub וחב' ב-Transplantation, הדגים שרמות NGAL בשתן עלו באופן ניכר במושתלי כליה שפיתחו בעיות אבוביות כגון tubulitis, מה שמציג את NGAL כמדד בלתי-פולשני לגילוי AKI במושתלי כליה, בשלבים מוקדמים לאחר הניתוח.

NGAL והערכת הנזק הכלייתי משימוש בחומרי ניגוד המשמשים בפרוצדורות דימות

מספר מחקרים בחנו את תפקידו של NGAL כמנבא nephrotoxicity לאחר עירוי חומרי ניגוד. השיטה המקובלת שנים רבות להערכת נזק זה הייתה במדידת קראטינין, אך זו נטתה לעלות בדרך כלל רק לאחר 24 שעות מתחילת הטיפול. במחקר פרוספקטיבי בקרב 91 ילדים עם CHF שעברו צנתור אלקטיבי ואנגיוגרפיה עם חומר הניגוד Ioversol, מצאו Hirsch וחב' במחקרם שהופיע ב-Pediatr Nephrol בשנת 2007, שרמות NGAL בפלזמה ובשתן יכלו לנבא את הנזק האמור (שהוגדר כ-50% עלייה ברמת קראטינין מערכי הבסיס), כבר לאחר שעתיים מהחדרת החומר לווריד, ואחוז משמעותי מילדים אלה פיתחו בהמשך AKI. כאשר השתמשו במחקר זה בערך-סף של 100 ננוגרם/מ"ל של NGAL בדם, ו-50 ננוגרם/מ"ל בשתן, נמצא שה-AUC לניבוי נזק כלייתי על פי רמות NGAL תוך שעתיים בדם (0.91), או תוך שעתיים בשתן (0.92), עם רגישות של 73% וספציפיות של 100%, נתן הערכה מהימנה להתפתחות AKI. הערכה דומה לגבי יעילות מדידת NGAL לגבי נזקים פוטנציאליים של חומרי ניגוד התפרסמה בשנת 2006 על ידי Bachorzewska-Gajewska וחב' ב-Am J Nephrol. מחקר זה בחן 35 מטופלים שעברו צנתור בהזלפת חומר ניגוד, כאשר רמות NGAL בפלזמה ובשתן עלו כבר לאחר שעתיים ו-4 שעות מזמן הצנתור.

NGAL כמדד ל-AKI בעקבות ניתוח cardiopulmonary bypass

מחקר שנערך בילדים שעברו ניתוח המשלב מכונת לב-ריאה (cardiopulmonary bypass), הראה שרמות NGAL בשתן מעל 50 ננוגרם/מ"ל שעתיים לאחר הניתוח, מצביע על רמות קראטינין בנסיוב ברמות של 50% רמות הבסיס של מדד זה. באופן נורמאלי, רמות NGAL בילדים כמעט אינן ניתנות לגילוי. לעומת זאת במבוגרים העוברים ניתוח זה קשה להתייחס לעלייה ברמת NGAL שכן הניתוח מתבצע בדרך כל באלה עם מפגעים דלקתיים שונים שהם כשלעצמם מעלים את רמת NGAL. ניתוחי לב בהם יש שילוב של מכונת לב-ריאה, גורמים להתפתחות של AKI בערך ב-30-50% מכלל המקרים בקרב מבוגרים, וב-28% מהמקרים של ניתוחים אלה בילדים עד 3 ימים מהניתוח, על פי Bennett וחב' במחקרם שהופיע ב-2008 ב-Clin J Am Soc Nephrol. בניגוד לעיכוב בתגובת העלייה ברמת קראטינין שמתרחשת לעתים רק לאחר 24-72 שעות, הרי ש-NGAL עולה משמעותית בפלזמה כמו גם בשתן, כבר שעתיים מהשלמת הניתוח באלה בהם התפתח בדיעבד AKI, כאשר רמת NGAL נותרה נמוכה בכל זמן שהוא נמדד לאחר הניתוח באלה בהם לא התפתח AKI, זאת על פי Mishra וחב' במאמרם ב-Lancet משנת 2005.

העלייה המשמעותית תוך שעתיים ברמות NGAL שנצפתה לאחר ניתוחי לב במבוגרים וגם בילדים התבטאה במדידות של מדד זה בדם וגם בשתן בשיטות מדידה מגוונות כמו Western blotting, שיטות ELISA וכן בשיטות זמינות יותר המותאמות למעבדות קליניות כגון במכשור אוטומטי של Abbott-ARCHITECT או במכשור ליד מיטת החולה כגון Alere Triage. רמות מוגברות אלה בדם ובשתן, נבאו באופן בלתי תלוי התרחשות קרובה של AKI, עם AUC-ROCs של 0.95-0.998 במדידות בשתן, ו-0.91-0.96 במדידות NGAL בפלזמה.

במחקר שהופיע ב-2006 ב-Anesthesiology, דיווחו Wagener וחב' על מעקב אחר 81 מבוגרים שעברו ניתוח לב משמעותי, ובאלה מתוכם שפיתחו AKI בעקבות הניתוח, נמצאו ערכי NGAL מוגברים בשתן עד 18 שעות לאחר הניתוח. תוך שימוש ברמת-סף של 213 ננוגרם/מ"ל, בשתן לאחר 18 שעות, נמצאו ערכי AUC של 0.80, רגישות של 73% וספציפיות של 78%, בניבוי AKI. מחקר אחר משנת 2008 של Koyner וחב' שהתפרסם ב-Kidney Int, בחן 72 מבוגרים שעברו ניתוח לב אלקטיבי, ומצא שרמות מוגברות של NGAL בשתן בהגעה ליחידת הטיפול הנמרץ, כמו גם רמת cystatin C מוגברת בשתן 6 שעות מההגעה ליחידה, היו המנבאים היותר טובים להתרחשות של AKI בעקבות הניתוח. זאת בהשוואה לרמת קראטינין בדם ול-eGFR. אותה קבוצת מחקר של Koyner וחב' פרסמה בשנת 2010 ב-Clin J Am Soc Nephrol נתונים של מחקר פרוספקטיבי שנערך ב123 מטופלים שעברו ניתוחי לב: נמצא שרמות מוגברות של NGAL בשתן היו המנבא הטוב ביותר להתרחשות בדיעבד של stage 3 AKI עם AUC של 0.88.

NGAL כמדד ל-AKI במאושפזים ביחידות טיפול נמרץ

במחקרם משנת 2009 ב-J Am Soc Nephrol, עקבו Siew וחב' אחר 451 מטופלים בוגרים שהיו מאושפזים במצב קריטי ביחידת טיפול נמרץ, כאשר 14% מתוכם פיתחו AKI לאחר 24 שעות מהאשפוז, ואילו 19% פיתחו AKI לאחר 48 שעות מהאשפוז. בהגיעם ליחידה נמדדו אצלם רמות NGAL בשתן ונמצא שהרמות היו גבוהות יותר משמעותית באלה בהם התפתח בדיעבד AKI בהשוואה שתרחיש זה לא התפתח אצלם, והסתבר שהרמות של NGAL היו מוגברות בדם, בשתן וברקמת הכליה עצמה. העלייה הנצפית ברמת NGAL הקדימה לפחות ב-24 שעות עליה ברמות קראטינין בדם. גם Mori וחב' פרסמו ב-2005 נתונים מחקריים ב-J Clin Invest, על חולים עם אי-ספיקת כליות חדה, ומצאו בהם רמות NGAL בפלזמה שהיו גבוהות פי-10 מאלה שנמדדות באנשים בריאים, ורמות NGAL בשתן שנמצאו גבוהות פי-100 מאלה שנמדדות באנשים בריאים. כאשר נלקחה ביופסיה כלייתית נמצא בצביעה אימונו-היסטוכימית עלייה של 50% ב-cortex הכלייתי.

בין מטופלים במצב של אי-ספיקת לב חמורה, רמות גבוהות של NGAL כרוכות בסכנה מוגברת להחמרת כשל הכליות. בעיקר מטופלים עם רמות NGAL של למעלה מ-140 ננוגרם/מ"ל בעת האשפוז, היו בסיכון מוגבר פי-7.4 להחמרת הכשל הכלייתי. כמו כן מצא מחקר זה של Aghel וחב' ב-J Card Fail שערכי NGAL של 194 ננוגרם/מ"ל בשעת ההגעה לאשפוז עלולים במקביל להחמרה במצב של ADHF או acute decompensated aeart failure לגרום להחמרה משמעותית בתפקוד הכליות, לעומת אלה עם רמות ממוצעות של 128 ננוגרם/מ"ל בהם לא נצפתה החמרה זו. לאחר מעקב של שנתיים, אותם מטופלים עם ערכי NGAL מעל 783 ננוגרם/מ"ל בבסיס האשפוז, סבלו באופן משמעותי מתמותה מוגברת.

רמות מוגברות של NGAL בבסיס האשפוז, בתרחישים של AMI ו-CHF, היו כרוכים עם התדרדרות קלינית ומצבי קצה חמורים. צביעה אימונו-היסטוכימית חזקה נמצא בתוך תאי שריר הלב, במצבים קליניים וניסויים של כשל לבבי. רמת NGAL בשתן נמצאת מוגברת במקביל להחמרה ב-4 הדרגות של אי-ספיקת לב על פי NYHA, מה שמרמז לכך שנזק באבוביות הכליה עלול להיגרם בתפקוד כלייתי לקוי בתרחיש של CHF.

ניסויים בעכברים בהם הושרה תרחיש של נזק כלייתי על רקע איסכמי, הראו עלייה של מעל פי-10 ברמת NGAL מיד לאחר השראת התרחיש, והפרשת החלבון הזה בשתן. ממצאי מחקרים אחדים בקרב מנותחי לב מבוגרים (ילדים ומבוגרים), בקרב מאושפזים ביחידות לטיפול נמרץ, וכן בקרב מטופלים עם מחלת כליות כרונית, תומכים בשימוש ב-NGAL כמדד חיוני לאבחון מוקדם של נזק כלייתי חד, כמו גם לניבוי משך וחומרת התרחיש. מחקרים אלה העלו ש-NGAL יכול להבדיל בין AKI לבין שינויים ב-GFR כתוצאה ממחלת כליות כרונית מתקדמת, ומאפשר הערכת משך השהייה ביחידת הטיפול הנמרץ, ובכך הוא מהווה מדד פרוגנוסטי בעל ערך.

NGAL ותסמונת קרדיו-רנלית

קיים מתאם הדוק בין תפקוד הלב והכליות במחלות חריפות אך גם כרוניות. מחלות קרדיו-וסקולאריות גורמות ליותר מ-50% ממקרי התמותה מכשל כליות, באותה מידה שתפקוד כלייתי לקוי מגביר את התמותה מכשל לב. בשנת 2004 מכוני הלב, הריאות והדם בארה"ב (NHLBI) הגדירו לראשונה את תסמונת לב-כליה (קרדיו-רנלית) כמצב בו הטיפול להקל עת תסמיני אי-ספיקה גדושה של הלב, אמור לשפר את ה-GFR. תפקידו של NGAL באבחון של תסמונת קרדיו-רנלית (type I) שהיא הסוג החריף עם החמרה פתאומית של תפקוד הלב המובילה ל-AKI, נלמד על ידי Alevos וחב' במחקרם משנת 2011 ב-Clin J Am Soc Nephrol. תרחיש זה של type I הוגדר במחקר זה כהגברה ברמות קראטינין של לפחות 0.3 מיליגרם לדציליטר, או עליה של 50% של קראטינין מרמת הבסיס שלו. תסמונת קרדיו-רנלית התפתחה ב-11.8% מהמטופלים שנכללו במדגם. כאשר השתמשו בערך-סף של 170 ננוגרם/מ"ל לגבי NGAL, ניתן היה לקבוע התרחשות תסמונת קרדיו-רנלית ברגישות של 100% ובספציפיות של 86.7%.

מחקר רב-מוסדי בחן נתונים שפורסמו אשר נלקחו מ-2,322 ילדים ומבוגרים במצב קריטי עם תסמונת קרדיו-רנלית, והמסקנה המפתיעה בניתוח נתונים זה היא ש-20% ממטופלים אלה בהם התגלתה בשלב מוקדם של האשפוז עלייה ברמת NGAL לא פיתחו כל עלייה ברמת קראטינין. באופן משמעותי, תת-קבוצה זו של מטופלים "חיוביים ל-NGAL, ושליליים לקראטינין", היו אלה שסבלו בהחמרה משמעותית של ממצאיהם הקליניים, כולל תמותה, צורך בטיפולי דיאליזה, או שהייה ממושכת ביחידה לטיפול נמרץ. בשנת 2010 הראו Ronco וחב' ב-Eur Heart J ש-NGAL עשוי לשמש סמן לכשל כלייתי מוקדם בעקבות טיפול בחולים בדה-קומפנסציה של אי-ספיקת לב חריפה.

גילוי מוקדם של AKI במצבי אלח-דם בשימוש במדד NGAL

בהקשר של ספסיס, גילוי של נזק כלייתי חשוב במיוחד, שכן נזק כזה מחמיר באופן בולט את הפרוגנוזה. ומחייב ניטור המצב וטיפול יותר אינטנסיבי ביחידת טיפול נמרץ. גם בהקשר זה, המגבלה של קראטינין היא בכך שהוא משמש מדד לתפקוד הכליות, ופחות כסמן לדרגת הפגיעה בהן. נראה כיום שהמדד המבטיח ביותר לאבחון מוקדם של AKI הוא NGAL, והיכולת שלו להבדיל בין פגיעה כלייתית חדה לבין פגיעה כרונית, עשויה להיות במיוחד שימושית במקרה של ספסיס. Wheeler וחב' הראו במאמר משנת 2008 ב-Crit Care Med, בנתונים על קבוצה של 143 ילדים ביחידות טיפול נמרץ בבתי חולים בסינסינטי ובאוקלנד, שרמות מוגברות משמעותית שלNGAL נרשמו במטופלים עם הלם ספטי אך לא באלה עם SIRS. יתרה מכך, רמות NGAL בשעת הקבלה לאשפוז היו גבוהות משמעותית בילדים שפיתחו AKI תוך מספר ימים, בהשוואה לילדים ללא AKI. לא נמצאה התאמה בין רמות NGAL לאלה של קראטינין יום מקבלת הילדים לאשפוז.

רמות NGAL‏ (Box & whiskek plot) לאחר יום אשפוז של 143 ילדים חולים קריטית, לעומת 25 ילדים בריאים.

במחקר זה נמצאו הבדלים משמעותיים בין רמת NGAL בנסיוב של ילדים בריאים עם ערך ממוצע של 80 ננוגרם/מ"ל, לבין רמת NGAL ממוצעת של 107.5 ננוגרם/מ"ל בנסיוב של ילדים בשלב חריף של SIRS, לבין רמה ממוצעת של 302 ננוגרם/מ"ל בנסיוב של ילדים בשלב קריטי של הלם ספטי. ב-22 ילדים מתוך מדגם זה התפתח תרחיש של AKI, כאשר רמת NGAL עלתה משמעותית בנסיוב של ילדים עם AKI ל-355 ננוגרם/מ"ל בהשוואה לאלה ללא AKI עם רמת NGAL ממוצעת של 186 ננוגרם/מ"ל. מסקנת מחקר זה היא שמדידת NGAL בנסיוב מספקת מנבא מאוד רגיש אך לא ספציפי להתפתחות ממשמשת ובאה של AKI בילדים במצב קריטי בתרחיש של הלם ספטי.

מחקר שנערך במדגם של 971 מטופלים ביחידת טיפול נמרץ, בחן את יכולת הניבוי של 9 סמנים בשעת האשפוז, באשר להתפתחות ספסיס חמור תוך 72 שעות. על פי Shapiro וחב' במאמר משנת 2010 ב-Ann Emerg Med, ל-NGAL הייתה יכולת הניבוי הטובה ביותר להתרחשות זו, כאשר מדדים כמו D-dimer, כמו גם CRP ו-BNP היו בעלי שימוש מוגבל ביותר. מחקר נוסף של Lentini וחב' משנת 2012 ב-Crit Care Res Pract, מצא רמות מוגברות של NGAL תוך 4 שעות בחולים עם ספסיס ו-AKI, זאת בהשוואה למטופלים ללא ספסיס. כמו כן, רמות NGAL בשתן, היו גבוהות יותר במטופלים ללא AKI עם ספסיס בהשוואה לאלה ללא ספסיס, על פי De Geus וחב' בדיווח מ-2011 ב-J Respir Crit Care Med, מה שמרמז שערכי הסף של NGAL לניבוי AKI צריכים להיות גבוהים יותר למאושפזים ללא ספסיס. במחקר משנת 2010 של Bagshaw וחב' ב-Intensive Care Med, הם השוו רמות NGAL במטופלים עם AKI וספסיס, לרמותיו באלה עם AKI בלבד. הרמות של NGAL בנסיוב ובשתן נמצאו גבוהות יותר בקבוצה הראשונה, וגם כאן ההבדל הנצפה יכול להיות בעל משמעות אבחונית ורלוונטי להחלטות הטיפוליות.

אלגוריתם לשימוש פוטנציאלי ב-NGAL להגדרת מצבי ספסיס וספסיס חמור

תפקידו של NGAL בהתפתחות עוברית של הכליה

ל-NGAL תפקיד בקידום הפנוטיפ האפיתליאלי. בשעת התפתחות הכליה, NGAL מקדם את התמיינות האפיתל של תאים פרוגניטורים מזנכימאליים, מה שמוביל ליצירת פקעיות הכליה, ליצירת האבוביות הקריבניות, לולאת Henle, ןהאבוביות הדיסטאליות. זאת על פי מחקריהם של Yang וחב' שהתפרסמו ב-2002 ב-Mol Cell וב-Cell Biol. יחד עם זאת, ביטויו של NGAL מושרה באופן נמרץ בתאי אפיתל פגועים, כולל אלה בכליות, במעי הגס, בכבד ובריאות. בהקשר של איבר בוגר פגוע, כמו הכליות, ל-NGAL יש תפקיד בהחלשת אפופטוזיס, ובהגברת תגובה של שגשוג לשיקום הרקמה הפגועה. Bolignano וחב' במאמרם משנת 2008 ב-Am J Kidney Dis, הדגימו במערכת in vitro שעל ידי החדרה של NGAL לתאי-אב של רקמה פרנכימאלית מכליה עוברית, הם הביאו לשגשוג תאים אלה ולהתמיינותם ליצירת אפיתל כלייתי, כמו גם להשראה ליצירת אברונים כלייתיים דמויי נפרונים, כולל פקעיות, ואבוביות פרוקסימליות ודיסטליות. בנוסף, הודגם הביטוי של NGAL בתאי ה-collecting duct, באופן שמעודד את התמיינות תאים אלה למבנים דמויי אבוביות. היפוכו של דבר במצב בו siRNA "השתיק" את הביטוי של NGAL בתאים האמורים, באופן שבמקום יצירת מבנים אבוביים, נוצרו ציסטות.

הביטוי של NGAL ברקמות תקינות

למרות שבמקור NGAL התגלה בגרנולות של נויטרופילים, חלבון זה מבוטא באופן משמעותי ברקמות נורמאליות אחדות באדם הבוגר, כולל צינורות השד, כליות, כבד, ריאות, צינור הנשימה, המעי הדק, מח העצם, בלוטת ההרת (טימוס), הערמונית, רקמת השומן, ובמקרופאגים. לעומת זאת, בבלוטת לבלב תקינה מוצאים ביטוי אפסי עד זעיר של NGAL, וכן ברירית הרחם, ובלויקוציטים בצירקולציה. NGAL נעדר לחלוטין במוח הבריא, בלב, בשריר השלד, בטחול, באשכים, בשחלה ובמעי הגס (Moreno-Navarrete וחב' במאמר משנת 2010 ב-Int J Obes).

מחקרים מעטים שהתבצעו ברקמות עובריות של האדם, גילו ש-NGAL מתבטא בתאי הטרופובלסט של השלייה, בתאים הכונדרוציטים יוצרי הסחוס, וכן בתאי האפיתל הנמצאים בריאה המתפתחת ובמעי הדק. כן דווח על ביטוי NGAL באפידרמיס של העור העוברי בערך בשבוע ה-20 להיריון. ככל שהעובר מתבגר, ביטוי NGAL נודד לשכבות העור העמוקות יותר, ומתרכז באופן הדרגתי סביב הזקיקים (follicles) של השיער על פי מחקרם של Mallbris וחב' משנת 2002 ב-Exp Dermatol.

NGAL כמדד ליעילות ובטיחות של טיפול בחולי כליות

ההערכה של כל פרוצדורה או טיפול חדשים כוללת מדידת יעילות הטיפול כמו גם בטיחותו. לאחרונה התבצע ניסוי התערבותי מבוקר וכפול-סמיות, ב-80 תינוקות שעברו ניתוח מעקפים, כאשר רמת NGAL בפלזמה ובשתן שמשו כפרמטרים של השפעת הניתוח על התפקוד הכלייתי. ארבעים תינוקות קבלו באופן אקראי עירוי של fenoldopam בעת הניתוח ו-40 תינוקות אחרים טופלו בפלצבו. התכשיר fenoldopam לטיפול במצבי יתר-לחץ דם חמורים, הוא אגוניסט של קולטנים היקפיים של דופאמין, ומקובל שהוא מגן על תפקוד הכליות. למרות שלא נמצא כל הבדל ברמות קראטינין בשתן ובפלזמה, התינוקות שטופלו ב-fenoldopam היו בעלי רמה נמוכה משמעותית של NGAL בשתן. מחקר זה הראה שההשפעה המגוננת על הכליות של fenoldopam לא באה לביטוי במדידת קראטינין.

גורמים שונים המשפיעים על רמת NGAL

למרות ש-NGAL נחשב באופן כללי לסמן מדויק של AKI, יש גורמים רבים נוספים העלולים להעלות את רמתו בדם באופן שעלול לתת תמונה של כשל כלייתי כזוב. סוגי אנטיביוטיקה אחדים מעלים רמת NGAL, ואפילו קראטינין עצמו בהיותו מוגבר, יכול להגביר רמות NGAL. מספר תרחישים קליניים שיכולים להשפיע על רמות NGAL הם מיאלומה, והדבקות בנגיפים כמו EBV, הפאטיטיס A, הרפס סימפלקס, ונגיף ה-rubella. תכשירים סינתטיים שונים מעלים רמות NGAL כמו dexamethasone, תכשיר קושר ברזל דוגמת deferoxamine, האסטרוגן הלא-סטרואידלי diethylstilbesterol, והתכשיר הגורם לדה-מתילציה 5-aza-cytidine. שימוש באינסולין או ב-IGF-1 נוטה להעלות רמת NGAL, אם כי אסטרוגנים הם בעלי פוטנציאל השפעה דו-כיווני, כאשר הם יכולים להעלות או להוריד את רמת NGAL. מבין הציטוקינים השונים (GM-CSF, וכן IL-1α ו-βIL-1, כמו גם IL-17 ו-IL-22 וכן TGF-α, כל אלה מעלים רמת NGAL בדם. בין המרכיבים הבקטריאליים, LPS, וכן פפטידוגליקן ו-lipotechoic acid (שניהם מרכיבים של דופן חיידקים גראם חיוביים) משפיעים להעלות רמת NGAL. גם סידן משפיע בהעלאת רמת NGAL.

משמעות NGAL באנמיה

מחקרים לאחרונה מראים שיש ל-NGAL כנראה תפקיד בפיזיולוגיה ובפתו-פיזיולוגיה של תאי דם אדומים, בעיקר באנמיה. Miharada וחב' במאמרם ב-J Cell Physiol משנת 2008, טוענים ש-NGAL הוא גורם מפתח בוויסות של שגשוג אריתרוציטים, על יכולתו לעכב את תהליך ההבשלה וההתמיינות של תאים קודמנים (precursors) של השורה האריתרואידית במח העצם. כאשר מתרחש מצב של אנמיה חריפה, הרקמות מגיבות ל-NGAL באופן דואלי, כאשר במח העצם יצירתו פוסקת, אך ברקמות ההיקפיות יצירתו מתגברת כדי להתגבר על העקה של חוסר חמצן.

בגלל יכולתו של NGAL לדכא אריתרופויאזה סביר להניח שמולקולה זו עלולה להחמיר מצבי אנמיה. מודלים ניסויים מדגימים יכולת להשרות יצירת-יתר של NGAL, ועובדה זו הוכחה גם במטופלים עם אוסטיאו-ארתריטיס, עם מחלות מעי דלקתיות כרוניות, ב-vasculitis וב-SLE, ואמנם ידוע שמחלות דלקתיות כרוניות המשרות הגברת רמת NGAL בדם, כרוכות באנמיה שניונית. יש להזכיר כמובן שבמטופלים עם מחלת כליות כרונית, אנמיה נוצרת כתוצאה מירידה ביצירה האנדוגנית של אריתופויאטין בכליות, וזאת על פי Bolignano וחב' בסקירתם משנת 2009 ב-Clin J Am Soc Nephrol, עשוי בהחלט להיות קשור לעליה ברמת NGAL ב-CKD.

הקשר של NGAL וממאירות

ביטויו של NGAL גדל באופן משמעותי במספר גידולים סולידיים והמטולוגיים, ומסתמן שביטוי זה נמצא במתאם עם אופי הגידול ועם תוצאות התהליך הממאיר. גידולים סולידיים המבטאים NGAL ברמות גבוהות, אופייניים במיוחד במערכת העיכול (לוע, קיבה, כבד, צינורות המרה והלבלב), בריאות, בבלוטת התריס והשחלות, שד ואנדומטריום, ואפילו בעור.

דוגמה מובהקת לשינוי בביטוי של NGAL בתהליך הסרטני היא בלוטת הלבלב, כאשר בלבלב הבריא לא מוצאים כלל NGAL או שהוא מופיע בכמויות זעירות, נמצא שתאי קרצינומה של הלבלב מכילים רמה גבוהה של NGAL כפי שהראו Chakraborty וחב' ב-2010 ב-Am J Gatroenterol. כמו כן הודגמה עלייה הדרגתית ברמת NGAL בתאי לבלב בשלב של קדם-ממאירות (PanIns), ההולכת וגדלה בתאי לבלב ממאירים במיוחד וכן היא מוגברת בנסיוב של מצב זה, באופן שמאפשר מדידת NGAL בנסיוב כמדד להתפתחות המחלה.

באופן דומה, נמצא ש-NGAL מופיע בריכוזים זעירים בתאי כבד בריאים, אך מתבטא באופן בולט בקרצינומה של הפאטוציטים, כמו שהראו Lee וחב' ב-2011 ב-Int J Oncol . בין הגידולים האנדוקריניים, כל סוגי שאתות התירואיד (פפילאריים, פוליקולאריים ואנאפלסטיים) מבטאים NGAL, וביטויו גדל ככל שקטנה ההתמיינות של תאי סרטן אלה. באשר לממאירויות באברי הרוויה, נמצא שסרטן רירית הרחם כמו גם קרצינומה של צינורות ההובלה בשד, מבטאים רמות גבוהות של NGAL, במאמר משנת 2011 ב- Hum Pathol, הראו Miyamoto וחב' על ידי צביעות אימונו-היסטווכימיות של רקמות מקובעות בפורמלין, שבעוד שהתבטאות NGAL באנדומטריום תקין חלשה ביותר, היא הופכת חזקה מאוד בהתרחשות של קרצינומה של האנדומטריום.

בסרטן השד, נמצא ש-NGAL מעודד התקדמות התהליך הממאיר, שכן חלבון זה מוגבר לא רק בתאים הסרטניים אלא גם בגרורות לקשרי הלימפה, וכן בתאי סרטן שד חיוביים ל-HER-2/ErbB2. למרות שלא ברור עדיין הקו המקשר בין רמת NGAL מוגברת והתהליך הסרטני, מסתמן שביטוי זה מבטא פרוגנוזה גרועה יותר של סרטן השד. NGAL המתבטא ביתר נקשר לאנזים MMP-9 מגן עליו מפני פירוק ואף מגביר את פעילותו. Bauer וחב' במחקרם משנת 2008 ב-Breast Cacer Res treat מניחים שהגברת פעילות MMP-9 מעודדת התפשטות גרורות על ידי פירוק על ידי אנזים זה של ממברנת הבסיס (basement membrane) ופירוק המשתית (matrix) החוץ-תאית, וסיוע להפרשת גורם הגדילה VEGF, מה שמגביר את האנגיוגניות, ופלישת תאי הסרטן לרקמות סמוכות. קומפלקסים של NGAL-MMP-9 בשתן, יכולים להיות רלוונטיים כסמן לסרטן השד.

NGAL כנראה משחק תפקיד בתהליך הסרטני, ביחסי הגומלין שלו עם משפחת גורמי השעתוק הידועה כ-NFAT או Nuclear factor of activated T-cells, שחשיבותה בתגובה החיסונית. גורמי שעתוק אלה כנראה משחקים תפקיד בסרטן השד, ובאופן יותר ספציפי בתהליך תנועת תאי סרטן אלה והתהליך הגרורתי. הגורם NFAT3 (המכונה גם NFATc4) מעכב את תנועתם של תאי קרצינומה של השד על ידי חסימת ביטויו של NGAL, ואילו NFAT1 (המכונה גם NFATc2) דווקא גורם לעידוד תנועתם של תאי קרצינומה של השד על ידי הגברת ביטויו של NGAL. בדומה ל-NFAT1, גם NFAT5 מגביר ביטויו של NGAL ומגביר את יכולת התנועה של תאי קרצינומה של השד. אכן, NFAT1 ו-NFAT5, הם גרמי שעתוק מעודדי תנועה וגרורתיות של תאי סרטן שד, בה בשעה ש-NFAT3 מעכב תנועה זו ומפחית את יכולת הגרורתיות של תאים אלה.

גם תאים סרטניים בממאירויות המטולוגיות מפרישים NGAL. נמצא על ידי Leng וחב' במאמר משנת 2008 ב-Oncogene, שהן NGAL כמו גם ה- mRNA שלו, מוגברים משמעותית ב-CML, וכן שמטופלים מאובחנים עם מחלה זו שהגיבו לטיפול ב-Imatinib (המעכב הספציפי של tyrosine kinase בחלבון האיחוי BCR-ABL), הראו ירידה משמעותית ברמת NGAL mRNA, אם כי לא ברמת NGAL בפלזמה.

רמת NGAL יכולה לשמש סמן לחומרת Pancreatitis

מחקר חלוץ של Chakraborty שפורסם ב-Am Journal Gastroenterol בשנת 2010, העלה שרמה מוגברת של NGAL עשויה לשמש כסמן לדלקת לבלב חריפה חמורה ופרוגנוזה גרועה, על רקע החסר כיום של סמן ביולוגי אמין לאבחון מוקדם של דלקת לבלב חמורה. זאת על רקע העובדה שכרבע מהחולים עם דלקת לבלב חריפה מפתחים את הצורה החריפה ומסכנת החיים של המחלה. במסגרת המחקר החוקרים העריכו את השינויים ברמות NGAL בדלקת לבלב חריפה בעכברים, וכן נבחנו דגימות דם מ-28 בני-אדם עם דלקת לבלב חריפה בדרגה קלה, ו-16 חולים בדרגה החמורה. בבני האדם, רמות NGAL בדם היו גבוהות יותר במקרים של דלקת לבלב חריפה חמורה, בהשוואה לדלקת קלה (634±139 ננוגרם/מ"ל לעומת 84±7 ננוגרם למ"ל, p=0.0001). בעכברים, 24 שעות לאחר שהושרתה בהם פנקראטיטיס חריפה, נמדדה בנסיוב רמת NGAL של 1,760±20 ננוגרם/מ"ל במקרים של פנקראטיטיס מכייבת חריפה, בעוד שבמקרים של פנקראטיטיס מתונה (edematous) נמדדה רמת NGAL של 700±61 ננוגרם/מ"ל, זאת בהשוואה לרמת NGAL של 73±6 ננוגרם/מ"ל בעכברים בריאים.

העלייה הנ"ל ברמות NGAL מופיעה בשלב מוקדם מאוד לאחר תחילת התקף דלקת לבלב חריפה, ומכאן עולה האפשרות כי מדובר בסמן מוקדם שעשוי להבדיל בין דלקת קלה ודלקת חמורה. ההבדל ברמות NGAL הראה מובהקות ב-48 השעות הראשונות, אך לא לאחר 72, 96 ו-120 שעות. יתרה מזאת, בקרב חולים שכבר אובחנו עם דלקת לבלב חריפה חמורה, באלו עם כשל רב-מערכתי תועדו רמות NGAL גבוהות יותר משמעותית, בהשוואה לאחרים (906±195 ננוגרם למ"ל לעומת 179±42 ננוגרם למ"ל, p=0.004).

שיטות מעבדה זמינות למדידת NGAL

שיטת PETIA או Particle-enhanced turbidimetric immunoassay: שיטה טורבידימטרית זו מודדת עכירות וניתנת ליישום באנלייזרים כימיים עם ערוצים פתוחים. שיטה זו טובה למדידת NGAL בשתן, בפלזמה (הפארין) בתחום רגישויות של 25-5,000 ננוגרם/מ"ל.

שיטות מדידה של NGAL ליד מיטת החולה (PoC): שיטת Triage המשתמשת ב-fluorescence immunoassay בפלזמה (EDTA), עם נוגדנים מסומנים ב-acridinium. המבדק מתחיל על ידי מיהול הדגימה עם בופר והוספה של מיקרו-חלקיקים פרמגנטיים המצופים עם נוגדנים ל-NGAL. ה-NGAL בשתן נקשר לחלקיקים אלה, ולאחר שטיפה של מערכת הריאקציה מוסיפים נוגדנים ל-NGAL מסומנים ב-acridinium. לאחר מחזור שטיפה נוסף, מוסיפים תמיסת גירוי המשרה ריאקציה של chemiluminescence, הנמדדת ביחידות של "אור יחסי" (RLUs), שהן יחסיות לריכוז NGAK בתמיסה.

הוראות לביצוע הבדיקה

כאשר מדידת NGAL מתבצעת בדם, הדגימה נלקחת במבחנה כימית (פקק אדום או צהוב), ובעדיפות שנייה ניתן להשתמש במבחנה עם נוגדי קרישה. את הדם יש לסרכז 30 דקות במהירות 2000g בצנטריפוגה מקוררת, ולהקפיא את הנסיוב המופרד בטמפרטורה של מינוס 80 מעלות. יש להימנע מהקפאות והפשרות. גם דגימות שתן יש להקפיא באותם תנאים. יש להימנע מסרכוז השתן לפני הקפאתו שכן Pennemans דיווח ב-2001 ב-Clin Chem Lab Med, שסרכוז עלול להשקיע גבישי חלבונים בשתן ולהפחית משמעותית את רמת NGAL הנמדדת. van de Vrie בחן באופן מפורט את תנאי הטיפול בדגימות שתן לצורך בדיקת רמת NGAL ופרסם ב-2013 ב-Am J Kidney Dis, שדגימות השתן היו יציבות לצורך בדיקה זו עד 48 שעות בקירור, ועד 6 חודשים במינוס 80 מעלות.

חיוני מאוד שדגימות הנסיוב לא תהיינה המוליטיות מה שעלול לתת תוצאות NGAL מוגברות-כזובות, על פי Pedersen וחב' במחקרם משנת 2010 שהתפרסם ב-Scand J Clin Lab Invest. גורם נוסף שיש לקחת בחשבון הוא שיצירת NGAL על ידי נויטרופילים כתוצאה מדלקת בדרכי השתן עלולה לתת רמות מוגברות כזובות של NGAL בדגימות שתן כפי שמדווחים Cai וחב' בשנת 2010 ב-Clin J Am Soc Nephrol. אכן, Decavele וחב' הראו בשנת 2011ב-Clin Chem Lab Med, שרמת NGAL בשתן נמצאת במתאם עם כמות ה-WBC המופיעה בדגימה.

ראו גם

• חזרה לדף מדריך בדיקות מעבדה
• בדיקות מעבדה - תפקודי כליות

המידע שבדף זה נכתב על ידי פרופ' בן-עמי סלע, המכון לכימיה פתולוגית, מרכז רפואי שיבא, תל-שומר;
החוג לגנטיקה מולקולארית וביוכימיה, פקולטה לרפואה, אוניברסיטת תל-אביב (יוצר הערך)