尿毒癥毒素研究進(jìn)展

陳 斌，李艷華，劉 楊 (.吉林大學(xué)第一醫(yī)院泌尿中心腎病科，吉林 長(zhǎng)春 300;.吉林大學(xué)第一醫(yī)院ICU科，吉林 長(zhǎng)春 300)

尿毒癥毒素指所有終末期腎病(End Stage Renal Disease，ESRD)時(shí)體內(nèi)潴留并具有毒性作用的物質(zhì)。尿毒癥毒素依據(jù)其生化性質(zhì)以及清除方式可分為三類(lèi):①水溶性、不與蛋白質(zhì)結(jié)合的小分子物質(zhì):分子量通常小于500Da，如尿素和肌酐，此類(lèi)物質(zhì)容易被血液透析清除;②中分子物質(zhì):分子量通常大于500Da，如甲狀旁腺素(PTH)、β2微球蛋白(β2－M)，此類(lèi)物質(zhì)常規(guī)血液透析效果不理想，只能被采用大孔徑透析膜的血液凈化方式清除;③蛋白結(jié)合物質(zhì)，如硫酸吲哚酚(indoxyl sulfate，IS)、硫酸對(duì)甲酚(p－cresylsulfate)。目前大多數(shù)血液凈化方式對(duì)此類(lèi)物質(zhì)的清除效果均較差。最近幾年的研究證明，后兩類(lèi)毒素與造成尿毒癥患者死亡首要原因的心血管事件密切相關(guān)［1］。本文主要就中分子毒素和蛋白結(jié)合毒素的研究進(jìn)展及其清除方式加以闡述。

1 中分子毒素

1.1 β2微球蛋白(β2－M):β2微球蛋白是由100個(gè)氨基酸殘基組成的單鏈多肽低分子蛋白，由淋巴細(xì)胞，血小板，多形核白細(xì)胞產(chǎn)生，分子量為11800 Da。β2－M只能經(jīng)腎臟代謝，能自由通過(guò)腎小球毛細(xì)血管壁，99%經(jīng)腎小管重吸收并分解。其在正常人血清濃度為1.5～3 mg/L，ESRD患者可達(dá)到20～50 mg/L。研究表明尿毒癥患者體內(nèi)酸中毒、微炎癥環(huán)境及透析模式等因素都可以使β2－M生成增多，這也解釋了不同患者中β2－M濃度差異較大的原因［2］。終末期腎臟病患者由于β2－M在體內(nèi)蓄積，在骨骼、關(guān)節(jié)及內(nèi)臟等處形成淀粉樣纖維，進(jìn)而引起器官損害，稱(chēng)為透析相關(guān)淀粉樣變(Dialysis－related amyloidosis，DRA)，是 ESRD 常見(jiàn)的并發(fā)癥。β2－M作為中分子毒素的代表，被用作判斷透析充分性。HEMO研究表明β2－M與ESRD患者的全因死亡率相關(guān)，濃度小于27.5 mg/L能獲得最佳的生存率［3］。

1.2 甲狀旁腺素(PTH):甲狀旁腺素(PTH)是由甲狀旁腺主細(xì)胞分泌的，含有84個(gè)氨基酸的多肽，分子量約為9400 Da。慢性腎衰患者常合并繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進(jìn)，升高的PTH會(huì)造成骨和礦物質(zhì)代謝紊亂，即慢性腎臟病礦物質(zhì)和骨代謝紊亂(CKD－MBD)。PTH是一種中分子尿毒癥毒素，除骨骼系統(tǒng)外，它對(duì)全身多個(gè)系統(tǒng)都有毒性作用。血液中濃度較高的PTH能夠增加紅細(xì)胞內(nèi)鈣含量，進(jìn)而影響其完整性，使紅細(xì)胞破壞增多，PTH還可以作用于白細(xì)胞，抑制免疫反應(yīng)。高濃度的PTH還可以直接抑制心肌細(xì)胞能量代謝，造成心肌肥大，心臟衰竭［4］。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明PTH還和外周神經(jīng)病變相關(guān)。

1.3 瘦素(Leptin):瘦素(Leptin)是一種中分子尿毒癥毒素，分子量約為16000 Da。瘦素是由肥胖基因編碼的蛋白質(zhì)產(chǎn)物，其大多數(shù)是由白色脂肪組織分泌。它的主要生理功能包括:減少食欲、控制能量的攝取及機(jī)體的消耗、直接抑制脂肪的合成、影響內(nèi)分泌、參與造血和免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、促進(jìn)生長(zhǎng)及影響生殖等廣泛的外周生物學(xué)作用。瘦素主要通過(guò)腎臟代謝，ESRD患者中瘦素水平明顯升高。國(guó)內(nèi)外許多研究表明瘦素與血液透析患者營(yíng)養(yǎng)不良相關(guān)。Peng，S.J等人還證實(shí)了瘦素水平和血液透析相關(guān)性肌痙攣有關(guān)［5］。

1.4 二核苷多磷酸鹽(NPnN):二核苷多磷酸鹽(NPnN)是一類(lèi)近期確認(rèn)的中分子尿毒癥毒素，由一條磷酸鏈連接的兩個(gè)核苷酸分子組成，分子量在800～1200 Da之間。研究表明NPnN在血管收縮、神經(jīng)傳遞以及細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)中起重要作用。它通過(guò)影響血小板、內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞最終導(dǎo)致心血管病變［6］。最新的研究結(jié)果證實(shí)NPnN可以作用于白細(xì)胞，誘發(fā)炎性反應(yīng)，與尿毒癥患者的微炎癥狀態(tài)及動(dòng)脈粥樣硬化密切相關(guān)［7］。

2 蛋白結(jié)合毒素

2.1 同型半胱氨酸(Hcy):同型半胱氨酸為蛋氨酸的中間代謝產(chǎn)物。高同型半胱氨酸血癥是心血管事件的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。尿毒癥患者高同型半胱氨酸血癥與較高的心血管和全因死亡率密切相關(guān)［8］。研究證明高同型半胱氨酸血癥能夠損傷內(nèi)皮細(xì)胞，機(jī)制包括增加了氧化應(yīng)激反應(yīng)以及抑制了NO的活性。此外，同型半胱氨酸還可以抑制血管的修復(fù)再生［9］。

2.2 非對(duì)稱(chēng)性精氨酸 (ADMA):ADMA最初被認(rèn)為是一種水溶性尿毒癥毒素，但是普通透析效果卻很差，這支持ADMA具有很強(qiáng)的蛋白結(jié)合能力。不僅CKD患者，高血壓、糖尿病或高膽固醇血癥患者體內(nèi)的ADMA也高于正常水平。ADMA能夠抑制NO合成，增加血管阻力，升高血壓，還可以誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞炎性反應(yīng)，促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化［10］。

2.3 苯乙酸(PAA):苯乙酸是苯丙氨酸的代謝產(chǎn)物。終末期腎病患者體內(nèi)的苯乙酸濃度比正常人明顯升高。苯乙酸能夠抑制誘生型一氧化氮合酶的表達(dá)，從而減少NO的生成;促進(jìn)腫瘤壞死因子α的釋放，促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化［11］。近期研究表明苯乙酸還具有抑制巨噬細(xì)胞的作用。

2.4 硫酸對(duì)甲酚(p－cresylsulfate):對(duì)甲酚是苯丙氨酸和酪氨酸經(jīng)腸道厭氧菌作用的代謝產(chǎn)物。腸道菌群產(chǎn)生的對(duì)甲酚絕大部分在腸壁結(jié)合為對(duì)甲苯基硫酸酯。早期研究集中在對(duì)甲酚的濃度和毒性，然而，后來(lái)的研究表明，循環(huán)中的對(duì)甲酚主要以硫酸對(duì)甲酚的形式存在。硫酸對(duì)甲酚與氧化爆發(fā)(Oxiditive burst)有關(guān)，加重血管內(nèi)皮損傷，引起心血管事件。一項(xiàng)有關(guān)老年血液透析患者的前瞻隊(duì)列研究表明，血清硫酸對(duì)甲酚濃度較低患者的全因和心血管事件死亡率均低于硫酸對(duì)甲酚濃度較高患者，在調(diào)整了年齡、性別、白蛋白、血紅蛋白水平等影響因素以后，硫酸對(duì)甲酚仍與全因和心血管死亡率密切相關(guān)［12］。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，對(duì)甲酚抑制白細(xì)胞在吞噬作用中的反應(yīng)。

2.5 硫酸吲哚酚(Indoxyl sulfate，IS):吲哚是色氨酸經(jīng)腸道細(xì)菌作用的代謝產(chǎn)物，在肝臟中進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為硫酸吲哚酚。尿毒癥患者體內(nèi)存在大量的吲哚化合物，硫酸吲哚酚是其中的代表。IS同時(shí)具有血管毒性和腎毒性。研究發(fā)現(xiàn)IS誘導(dǎo)全身氧化應(yīng)激狀態(tài)是其造成心血管損害的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，IS可以引起腎小管細(xì)胞、間質(zhì)細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞、心肌細(xì)胞和成骨細(xì)胞的氧化應(yīng)激反應(yīng)，此外它可以引起內(nèi)皮損傷，抑制內(nèi)皮增殖和修復(fù)。從而參與CKD患者心血管疾病和骨營(yíng)養(yǎng)不良的進(jìn)展。最新研究表明IS能夠上調(diào)上皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)的表達(dá)，進(jìn)而增強(qiáng)血管緊張素Ⅱ信號(hào)傳導(dǎo)，最終導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化［13］。IS促進(jìn)腎間質(zhì)單核/巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)，產(chǎn)生多種促纖維化因子，并激活腎小管細(xì)胞的核轉(zhuǎn)錄因子(NF－κB)，作為細(xì)胞因子激活的始動(dòng)因子，進(jìn)而調(diào)控MCP－1、TGF－β1等多種炎性反應(yīng)因子，誘導(dǎo)腎間質(zhì)纖維化［14］。

2.6 晚期糖基化終產(chǎn)物修飾蛋白質(zhì)(AGEs)和晚期氧化蛋白產(chǎn)物(AOPPs):糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)是多種蛋白質(zhì)非酶糖基化反應(yīng)的終末產(chǎn)物。AGEs通過(guò)與其受體(RAGE)結(jié)合，激活細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路、增強(qiáng)氧化應(yīng)激，誘導(dǎo)細(xì)胞因子、炎性介質(zhì)的釋放，促進(jìn)單核細(xì)胞趨化作用、血管平滑肌的增殖以及血小板積聚等。糖基化的脂蛋白能夠增加低密度脂蛋白在血管壁的沉積，加速動(dòng)脈粥樣硬化。另外AGEs還可能參與了腹膜透析患者腹膜纖維化的過(guò)程［15］。AOPPs是體內(nèi)氧化應(yīng)激過(guò)程中生成的一類(lèi)含雙酪氨酸的蛋白質(zhì)交聯(lián)物。研究表明，AOPPs在結(jié)構(gòu)及生物活性上跟AGEs類(lèi)似［16］。它能激發(fā)單核細(xì)胞呼吸爆發(fā)，刺激以腫瘤壞死因子(TNF－α)為主的大量促炎性細(xì)胞因子合成、釋放，促發(fā)單核細(xì)胞的炎性反應(yīng)，引起全身微炎性反應(yīng)狀態(tài)。是ESRD患者免疫功能紊亂、動(dòng)脈粥樣硬化、透析相關(guān)性淀粉樣變等長(zhǎng)期并發(fā)癥的重要致病因素［17］。

3 清除方式研究進(jìn)展

高通量血液透析采用較大孔徑的透析膜，能夠增加對(duì)中分子毒素的濾過(guò)，但其對(duì)蛋白結(jié)合毒素的清除效果較差，而血液透析濾過(guò)能增加蛋白結(jié)合毒素的清除，但是降低程度否具有臨床意義還需要進(jìn)一步的研究證實(shí)［18］。血液灌流操作簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求較低，對(duì)蛋白結(jié)合毒素清除效果較好。但因其不能脫水及調(diào)節(jié)電解質(zhì)紊亂，因此常與血液透析合用。蔣更如等人采用血液透析聯(lián)合血液灌流模式［19］，隨訪2年時(shí)間，發(fā)現(xiàn)HD加HP組瘦素、hsCRP、PTH、β2－MG和TNF－α的血清濃度和收縮壓、舒張壓、心率、心胸比、左室質(zhì)量指數(shù)(LVMI)、EPO劑量和降壓藥的種類(lèi)均低于HD組(均P＜0.05);HD加HP組患者的血紅蛋白濃度、左心室射血分?jǐn)?shù)、體質(zhì)量指數(shù)均高于HD組(均P＜0.05)。并且SF－36量表顯示HD加HP組患者的生活質(zhì)量明顯好于HD組，從而證明HD加P清除患者體內(nèi)中大分子毒素的效果明顯優(yōu)于單純性HD，同時(shí)在改善患者的生活質(zhì)量和提高其生存率方面有潛在的優(yōu)勢(shì)。劉蓮琴等人［20］比較了血液透析聯(lián)合血液灌流(HD加P)治療方法與單純血液透析(HD)方法，結(jié)果是血液灌流聯(lián)合血液透析的尿毒癥毒素清除更充分，提高患者的臨床癥狀更有效。但目前血液灌流與血液透析濾過(guò)對(duì)毒素清除效果的比較尚缺乏足夠的臨床試驗(yàn)證實(shí)。腹膜透析對(duì)毒素的清除作用是復(fù)雜的，與高通量血液透析相比，其對(duì)蛋白結(jié)合毒素的清除效果較差，但是血漿中毒素的濃度卻較低，原因可能與毒素代謝有關(guān)［21］。

許多蛋白結(jié)合毒素的前體都在腸道中由腸道菌群生成，因此干預(yù)此過(guò)程可能減少體內(nèi)毒素。腸道吸附劑AST－120最初用于清除硫酸吲哚酚，最近的研究表明它對(duì)其他蛋白結(jié)合毒素也有清除作用。Kikuchi等人對(duì)使用AST－120治療的尿毒癥鼠血清進(jìn)行質(zhì)譜分析后發(fā)現(xiàn)［22］，與對(duì)照組相比，包括硫酸吲哚酚、硫酸對(duì)甲酚、硫酸苯酯、馬尿酸在內(nèi)的11種毒素的濃度均明顯降低。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已證明AST－120具有腎臟保護(hù)作用，能夠防止腎小球硬化。人體試驗(yàn)也證明了AST－120延緩腎病進(jìn)展的作用。AST－120能夠減慢GFR的下降，推遲進(jìn)入透析的時(shí)間，透析前階段使用還可以調(diào)高進(jìn)入透析后的生存率［23］。腎小管細(xì)胞也是蛋白質(zhì)結(jié)合毒素攻擊的靶目標(biāo)。例如硫酸吲哚酚通過(guò)有機(jī)酸泵進(jìn)入小管細(xì)胞，誘導(dǎo)產(chǎn)生自由基，而通過(guò)藥物抑制這些泵就可能對(duì)腎小管細(xì)胞起到保護(hù)作用［24］。另一方面，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明腎小管細(xì)胞有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)分子(SLCO4C1)的過(guò)表達(dá)降低了血清中尿毒癥毒素的濃度，許多他汀類(lèi)藥物可以上調(diào)(SLCO4C1)的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，可能有利于毒素清除和腎臟保護(hù)［25］。

隨著透析技術(shù)的進(jìn)步，目前對(duì)小分子毒素的清除已經(jīng)達(dá)到基本滿意的效果。因此中分子毒素及蛋白結(jié)合毒素這兩類(lèi)“較難清除”的毒素越來(lái)越受到人們的關(guān)注。未來(lái)我們一方面要進(jìn)一步明確這兩類(lèi)毒素的病理生理作用及其與尿毒癥并發(fā)癥的相關(guān)性，另一方面要發(fā)展更有效的清除技術(shù)，而血液灌流及腸道吸附劑是很有希望的兩種清除手段。

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