碘對比劑滲透壓和黏度對腎臟損傷的研究進展

管延芳 劉軍波 張計旺

泰達國際心血管病醫(yī)院放射科，天津市 300457

隨著醫(yī)學影像檢查技術的迅速發(fā)展，碘對比劑廣泛應用于影像的診斷和治療，如動脈造影和CT增強等。一般情況下，人體對碘對比劑有較好的耐受性，但對有些人群特別是腎功能不全、血管內(nèi)皮功能紊亂和沒有充分預水化的糖尿病患者，有更高概率引起急性腎損傷(Acute kidney injury, AKI)的風險。對比劑誘導的AKI已成為醫(yī)源性AKI主要病因之一。大多數(shù)CIAKI患者只是一過性損傷，但仍有引起CIAKI患者的院內(nèi)合并癥，造成患者長期腎功能不全的風險，甚至死亡率的增加[1]。所有類型的對比劑都有造成CIAKI的可能性，但其滲透壓和黏度的差異對腎臟安全的影響程度亦有差異。

1 CIAKI定義及發(fā)病機制

CIAKI的定義：排除其他因素血管注射對比劑24～48h后發(fā)生的AKI。目前CIAKI的診斷標準為注入對比劑48或72h內(nèi)，血清肌酐比造影前升高≥25%以及(或者)絕對值升高≥0.5mg/dl(44.2μmol/L)。CIAKI發(fā)病機制比較復雜且臨床上并未明確其主要原因，但其發(fā)病機制有可能與腎臟血流動力學的改變、氧化應激以及對腎小管上皮細胞的直接細胞毒性作用相關[2]。第一、在使用對比劑后，對比劑在腎小管自由濾過，可迅速增加細胞外液滲透壓，使得鈉離子、氯離子等其他電解質(zhì)排泄增加，起到利尿排鈉的作用，增加腎血管的阻力，降低腎小球濾過率，造成腎髓質(zhì)的缺血缺氧，引起全身血流動力學的變化。第二、氧化應激主要表現(xiàn)在當使用對比劑后小管液中滲透壓升高，加強了鈉離子的重吸收[3]，加速了細胞凋亡且增加活性氧的釋放。當活性氧含量超過抗氧化劑含量時即發(fā)生氧化應激反應，可引起小管及毛細血管內(nèi)皮的直接損傷，加重組織缺氧。第三、對比劑的高滲透，高黏滯的特點破壞了腎小管上皮細胞線粒體的完整性，導致細胞變性、損傷與凋亡。

2 對比劑的碘摩爾濃度

碘對比劑主要為三碘化苯衍生物，成像主要依靠碘的摩爾濃度，因此高碘溶液濃度(通常為250～400mgI/ml)是客觀需求。對比劑溶液的摩爾濃度是影響滲透壓和黏度的主要因素，摩爾濃度與滲透壓呈正線性關系增加，而與黏度呈指數(shù)關系增加。最早的單體高摩爾濃度碘對比劑(酞酸鹽、泛影葡胺)是離子型對比劑，其溶液的滲透壓比血漿滲透壓明顯高。這類對比劑被稱為高滲型對比劑(1 000～2 500mOsmol/kg H2O )，它們與增加CIAKI的風險有直接關系。后來次高滲(低滲)對比劑開始研發(fā)：通過形成離子二聚體或非離子單體(碘普羅胺、碘醇、碘海醇等)使得滲透壓在400～800mOsmol/kg H2O。盡管他們滲透壓仍高于血漿，但比單體離子型對比劑的滲透壓低得多，因此被稱為次高滲對比劑。次高滲對比劑明顯降低了CIAKI的風險，尤其是在高危患者中。后來又研發(fā)了非離子型二聚體等滲對比劑(碘克沙醇、碘曲侖和碘美醇)，進一步降低了滲透壓。然后出現(xiàn)了等滲對比劑，其滲透壓與血液等滲，但相當大程度上增加了血液的黏度。

3 滲透壓對腎小管的影響

高滲對比劑與次高滲對比劑相比，在高?；颊咧惺褂酶邼B對比劑發(fā)生CIAKI的風險更高。體內(nèi)注射高滲性溶液，CIAKI的風險加大。當腎小管液滲透壓超過周圍腎髓質(zhì)滲透壓時會對腎小管細胞產(chǎn)生直接的損傷。當對比劑滲透壓>800mOsmol/kg H2O時，變成在腎小管被過多聚集，因此對比劑滲透壓與腎毒性有著因果關系。增加滲透壓會增加腎小管的氧消耗，高滲對比劑亦影響紅細胞的形狀和剛度，使他們通過狹窄的腎小管變得更加困難，從而使腎髓質(zhì)缺血缺氧。而次高滲和等滲對比劑則明顯降低了CIAKI的風險，但兩者之間的差異無統(tǒng)計學意義。Solomon等的研究顯示[4]，在高?；颊咧惺褂么胃邼B和等滲對比劑，CIAKI的發(fā)生率沒有區(qū)別，并指出滲透壓>1 000mOsmol/kg H2O的高滲對比劑，腎毒性主要由其滲透壓決定，而滲透壓在209～800mOsmol/kg H2O的等滲和次高滲對比劑，除滲透壓外離子性及黏度都對CIAKI的發(fā)生起重要作用。

4 黏度對腎小管的影響

對比劑的血管內(nèi)給藥經(jīng)過身體循環(huán)稀釋后才到達腎臟，靜脈注射和動脈注射稀釋程度的不同是造成CIAKI發(fā)生差異的主要原因。有文獻指出對比劑到達腎臟之前盡量稀釋降低其黏度，可減少CIAKI的發(fā)生概率。還有文獻報道通過體外透析對次高滲對比劑和等滲對比劑比較其碘濃度與黏度。結(jié)果顯示：雖然等滲對比劑溶液的碘濃度是次高滲對比劑溶液的2倍，但其黏度卻是成倍增加。其原因為透析液在外周滲透壓為290mOsmol/kg H2O(即等滲血液)，導致次高滲對比劑碘濃度降低，但是等滲對比劑溶液不會，在次高滲對比劑的高滲透壓溶液驅(qū)動下隨著周圍滲透壓的增加，水逐漸從溶液中提取，使得碘的濃度逐漸增加。而等滲對比劑的碘濃度在每一步滲透壓上都超過了次高滲對比劑。在周圍滲透壓1 000mOsmol/kg H2O(相當于髓質(zhì))的溶液中，次高滲對比劑溶液的碘濃度比交換液略高，而等滲對比劑溶液的碘濃度比交換液高1倍。由于指數(shù)濃度黏度的關系，次高滲對比劑溶液黏度增加，等滲對比劑溶液黏度幾倍增加；事實上，它遠遠超過了黏度計測量的范圍[4]。腎髓質(zhì)是獨特的，他的滲透壓高于所有其他組織，腎髓質(zhì)缺氧是一個惡性循環(huán)，導致細胞損傷，氧化應激和血管收縮，是CIAKI的一個重要標志。外髓質(zhì)特別容易缺氧，鹽的重吸收對氧氣要求很高，然而其氧含量卻很低[5]。在腎小管內(nèi)，對比劑變得豐富，水被重吸收，但對比劑不會。因此，腎小管內(nèi)流體的黏度成倍增加，使得腎小管壓力增加引起滲透性利尿，加速尿酸鹽的形成和沉積，阻礙了腎小球濾過和腎小管液的流動，延長了細胞毒性的作用時間。

5 水化狀態(tài)對小管流體黏度的影響

水化療法作用機制為：水化能擴充血容量，增加腎臟的灌注，改善腎髓質(zhì)缺血缺氧，同時也可降低對比劑在血液中的濃度和黏度，減輕對比劑對腎小管上皮細胞的直接損傷。腎小管水重吸收的程度取決于主體的水化和血容量的狀態(tài)，在沒有水化或低血容量者，腎素—血管緊張素-Ⅱ和醛固酮含量的增加，其生理機制將針對水和血容量發(fā)生應激反應。血管緊張素-Ⅱ和加壓素增加了腎小管液的重吸收，從而進一步增加小管內(nèi)對比劑濃度，增加了腎小管的壓力，導致腎髓質(zhì)血管收縮[6]。由于濃度—黏度的關系，使尿液黏度比例的增加，而脫水或血容量體積的濃縮是引起CIAKI發(fā)生的主要風險，因此臨床指南強烈推薦對比劑水化。水化治療是目前認為最簡單、經(jīng)濟、有效的預防CIAKI方法,臨床實踐發(fā)現(xiàn)，通過充分有效的水化治療CIAKI的發(fā)生率可最多下降50%[7]。目前指南建議通過等滲NaCl、碳酸氫鈉進行水化，或者通過低滲0.45%氯化鈉溶液或水口服。有文獻曾指出在口服、外周靜脈或者中心靜脈等水化途徑中，效果最好的是中心靜脈，其次為外周靜脈[8]。然而，不管口服還是靜脈注射，都是增加血容量降低血液中對比劑的濃度以及加速對比劑的排泄，減少對腎臟的細胞毒性作用，同時擴容還增加了腎灌注起到了對腎臟的保護[9]。

6 總結(jié)

對比劑高滲透壓與黏度是CIAKI的病理生理學的一個關鍵因素，因為在高滲環(huán)境下，腎小管和腎髓質(zhì)血管是對比劑的聚集地。因此，流體的黏度成倍增加，使通過髓管和血管的流量減低，而減少流量增加了對比劑細胞毒性與腎小管上皮細胞和血管內(nèi)皮細胞的接觸時間。這引發(fā)了一個細胞損傷的惡性循環(huán)，腎髓質(zhì)血管收縮、缺氧。此外，由于高黏度的管狀流體的擁堵，使腎小球率過濾下降。次高滲對比劑和等滲對比劑的黏度明顯超過了血漿黏度，但次高滲對比劑較高的滲透壓具有一定的保護作用：迫使它們具有更大的管狀滲透力，使得次高滲對比劑不能濃縮到和等滲對比劑一樣的程度。目前雖然CIAKI發(fā)病機制不夠明確，也沒有特異性的治療措施，預防措施的應用更加顯得尤為重要，充分水化可有效的增加血容量，降低造影劑的濃度，預防造影劑阻塞腎小管以及造影劑滲透性利尿所致的脫水[10-11]，對CIAKI的預防有明確的療效，各種新型預防措施的應用，仍需進一步研究。