腎病對紅細(xì)胞影響的研究進(jìn)展*

李向庚，孫明玥，李旭妍，王亞奇，蘇 燕

(1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院烏蘭察布臨床醫(yī)學(xué)院，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012000；2.內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院2018級研究生；3.內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室)

腎病包括急性腎損傷(Acute kidney injury, AKI)、腎病綜合征(Nephrotic syndrome)、糖尿病腎病(diabetic nephropathy)、慢性腎臟疾病和終末期腎病(End-stage renal disease，ESRD)等。其中，糖尿病腎病屬于繼發(fā)性腎病綜合征，終末期腎病是5期慢性腎病。由于腎具有強(qiáng)大的代償能力，因此，病情非常隱匿，當(dāng)出現(xiàn)臨床癥狀時，往往就會非常嚴(yán)重，甚至危及生命。腎受損后會引起體液成分的改變，而循環(huán)紅細(xì)胞(Red blood cell，RBC)游走于全身，能夠最先感受到內(nèi)環(huán)境的改變。有大量研究表明，腎病會影響RBC的形態(tài)，結(jié)構(gòu)及功能。同時，紅細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的改變也會影響腎功能。通過檢測紅細(xì)胞來早期發(fā)現(xiàn)腎病或了解病情進(jìn)展程度，或通過藥物改善RBC的狀態(tài)從而治療腎病等成為一個獨(dú)特的研究方向。對此，我們對血液中紅細(xì)胞數(shù)量、分布寬度、變形能力、流動性、聚集能力、沉降率、免疫和抗氧化能力，胞內(nèi)血紅蛋白、膜上ATP酶活性在腎病發(fā)生過程中變化的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 紅細(xì)胞形態(tài)和功能在腎病發(fā)生發(fā)展中的變化

1.1紅細(xì)胞數(shù)量在腎病發(fā)生發(fā)展中的變化

1.1.1紅細(xì)胞數(shù)量增加與腎病 紅細(xì)胞數(shù)量增加會使血液粘稠，血流變得緩慢。血液流經(jīng)腎血管時，紅細(xì)胞會阻塞血管甚至出現(xiàn)血栓，導(dǎo)致腎無法進(jìn)行物質(zhì)交換，進(jìn)而出現(xiàn)腎功能障礙。在成人往往由于紅細(xì)胞增多造成腎病綜合征，此時尿蛋白多隨RBC增多癥的好轉(zhuǎn)而減輕。在兒童多因腎病綜合征造成RBC增多，此時腎病綜合征使得血液高凝，腎灌注不良，促紅細(xì)胞生成素(Erythropoietin，EPO)代償性生成增多，RBC生成增多。

1.1.2紅細(xì)胞數(shù)量減少與腎病 Sarkar等在實驗中發(fā)現(xiàn)，慢性腎病患者由于腎功能受損導(dǎo)致的EPO合成減少，進(jìn)而使紅細(xì)胞生成減少，出現(xiàn)貧血[1]。然而，腎病患者紅細(xì)胞衰亡(eryptosis)增加也是導(dǎo)致腎病患者貧血的原因。紅細(xì)胞衰亡是RBC在衰老前受到損傷時，發(fā)生的編程性死亡，其特征是細(xì)胞皺縮、細(xì)胞膜出現(xiàn)空泡、磷脂酰絲氨酸暴露于細(xì)胞膜表面，細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度、神經(jīng)酰胺增多、P38激酶、蛋白激酶C等酶的活性增加[2]。Lang等[3]發(fā)現(xiàn)，在終末期腎病患者中所出現(xiàn)的貧血，除了與EPO生成減少有關(guān)外，還和紅細(xì)胞衰亡有關(guān)，究其原因可能是由于血漿中的補(bǔ)體增高導(dǎo)致。此外，Li等[4]還在實驗中發(fā)現(xiàn)在慢性腎病早期階段，相比于EPO缺乏，RBC的破壞增加是導(dǎo)致貧血的主要原因。

1.2RBC分布寬度(Red blood cell distribution width,RDW)在腎病發(fā)生發(fā)展中的變化 RDW是反映紅細(xì)胞體積異質(zhì)性的參數(shù)，可以由血細(xì)胞分析儀測量而獲得。Ben等[5]在實驗中發(fā)現(xiàn)，RDW與急性腎損傷有關(guān)，并且可以作為一個獨(dú)立的指標(biāo)去預(yù)測急性腎損傷。血糖異常并伴有腎病者，也會出現(xiàn)RDW異常，且腎病的嚴(yán)重程度與RDW呈負(fù)相關(guān)。Zhang等[6]在研究中發(fā)現(xiàn)，在糖尿病腎病患者中，RDW越高的病人，其腎小球損傷越嚴(yán)重，RDW和患者出現(xiàn)尿蛋白以及腎小球的估計值有關(guān)。此外，RDW還和糖尿病腎病患者發(fā)生終末期腎病的風(fēng)險有相關(guān)性，且RDW可以作為糖尿病腎病患者在尚未出現(xiàn)終末期腎病時的的一個預(yù)測指標(biāo)。

1.3RBC變形能力在腎病發(fā)生發(fā)展中的變化 RBC變形能力是RBC的固有屬性，是影響血液表觀黏度和體內(nèi)微循環(huán)有效灌注的重要因素之一，同時也是紅細(xì)胞壽命的重要決定因素。RBC借助變形能力通過微循環(huán)，將氧氣運(yùn)送給組織器官。Lee等[7]在研究中發(fā)現(xiàn)，高糖環(huán)境會使RBC的細(xì)胞膜發(fā)生糖基化，糖基化的細(xì)胞膜會變硬，導(dǎo)致RBC的變形能力降低。而RBC變形能力下降會增加血液粘稠度，反過來影響腎功能。腎病綜合征患者血中RBC變形能力和聚集能力下降。因為腎病綜合征可出現(xiàn)脂代謝紊亂，使體內(nèi)自由基增多，破壞紅細(xì)胞膜中蛋白質(zhì)和磷脂，膜結(jié)構(gòu)變的松散，從而導(dǎo)致膜的流動性發(fā)生變化，造成膜脆性升高。此外，EPO和左旋肉毒堿分泌減少可以使RBC壽命和RBC對不同類型應(yīng)激的抵抗力下降、膜脆性升高。

1.4RBC膜流動性在腎病發(fā)生發(fā)展中的變化 RBC膜的流動性與RBC許多重要功能密切相關(guān)，是細(xì)胞進(jìn)行正常生命活動的必要條件。TsudaK[8]發(fā)現(xiàn)，慢性腎病患者的腎小球濾過率的估計值(estimated glomerular filtration rate，eGFR)下降并伴有RBC膜流動性減弱，但是具體機(jī)制尚未明確，他們推測可能與氧化應(yīng)激以及NO代謝有關(guān)。Lee等[9]同樣認(rèn)為eGFR下降會伴有RBC流動性下降。

1.5RBC聚集能力在腎病發(fā)生發(fā)展中的變化 RBC聚集性反映的是紅細(xì)胞聚集在一起的能力。臨界切應(yīng)力(Critical shear stress,CSS)是反應(yīng)RBC聚集能力的指標(biāo)之一。Chung等[10]發(fā)現(xiàn)，糖尿病腎病患者紅細(xì)胞的臨界切應(yīng)力增高，RBC聚集能力增高，血流速度減慢，影響腎功能。同時，臨界切應(yīng)力較高的病人患有糖尿病腎病的風(fēng)險更高。因此，臨界切應(yīng)力也可作為一個新的指標(biāo)來說明糖尿病微血管病變的血液流變學(xué)方面的變化。

1.6RBC沉降率(erythrocyte sedimentation rate,ESR)在腎病發(fā)生發(fā)展中的變化 ESR是指RBC在血液中沉降的速度，健康人的血沉數(shù)值波動在一個較窄的范圍，許多病理情況可以使血沉明顯增快。周曉等研究發(fā)現(xiàn)，急性腎損傷患者的ESR明顯低于非AKI患者[11]。在糖尿病腎病早期，可以通過檢測ESR來鑒別病情。此外，尿白蛋白與肌酸酐的比率(Urinary albumin to creatinine ratio,ACR)與ESR效果相似。Sang等還在實驗中發(fā)現(xiàn)，利用(纖維蛋白原·ESR)/ACR可以更好地反應(yīng)病情[12]。

1.7RBC免疫功能在腎病發(fā)生發(fā)展中的變化 正常情況下，RBC表面有成簇分布的補(bǔ)體受體，體內(nèi)的免疫復(fù)合物激活補(bǔ)體，形成抗原-抗體-補(bǔ)體復(fù)合物，這一復(fù)合物與補(bǔ)體受體1(complement receptor 1,CR1)結(jié)合，然后被巨噬細(xì)胞等吞噬清除，從而發(fā)揮RBC的免疫功能。朱智全等[13]在研究中發(fā)現(xiàn)，糖尿病腎病會使RBC免疫力下降，機(jī)體抗氧化能力下降，進(jìn)而出現(xiàn)血液循環(huán)和新陳代謝障礙。呂達(dá)嶸等[14]通過實驗發(fā)現(xiàn)，腎病患者體內(nèi)如丙二醛(MDA)等自由基生成增多，這些自由基與RBC膜上的蛋白質(zhì)和磷脂交聯(lián)，并使蛋白質(zhì)和巰基氧化，使膜脂質(zhì)發(fā)生過氧化反應(yīng)，進(jìn)一步影響到補(bǔ)體受體，使得RBC清除免疫復(fù)合物的功能降低。因此，腎病會降低紅細(xì)胞免疫功能。

2 RBC內(nèi)蛋白質(zhì)活性與功能在腎病發(fā)生發(fā)展中的變化

2.1RBC內(nèi)的血紅蛋白(hemoglobin,Hb)在腎病發(fā)生發(fā)展中的變化 Hb是RBC內(nèi)含量最多的蛋白，其主要功能是攜帶氧氣。血紅蛋白的改變主要出現(xiàn)在糖尿病腎病患者。血糖濃度增高引起的血紅蛋白糖基化最豐富的產(chǎn)物是HbA1c。可以有效反應(yīng)糖尿病患者血糖控制情況，也是糖尿病和糖尿病篩查的診斷標(biāo)準(zhǔn)。Blaslov等[15]發(fā)現(xiàn)在糖尿病腎病中RDW，MCV與HbA1C呈正相關(guān)。糖化血紅蛋白可降低紅細(xì)胞對氧的親和力，使組織細(xì)胞缺氧，引起腎小球基底膜增厚，誘發(fā)糖尿病腎病。此外，作者的課題組利用血紅蛋白再釋放實驗觀察到尿毒癥患者的紅細(xì)胞血紅蛋白再釋放明顯增加，推測可能是由于尿毒癥患者血液中代謝廢物的不及時排出影響了紅細(xì)胞膜與Hb的相互作用，使膜結(jié)合血紅蛋白增多，導(dǎo)致血紅蛋白再釋放增加。

2.2RBC內(nèi)酶蛋白活性在腎病發(fā)生發(fā)展中的變化

2.2.1RBC膜ATP酶活性在腎病發(fā)生發(fā)展中的變化 在RBC膜上分布著兩種酶，即鈉-鉀ATPase以及鈣-鎂ATPase，它們在維持細(xì)胞形態(tài)方面起著重要作用。鈉-鉀ATP酶活性降低會使得胞內(nèi)鈉離子增多，引起鈉水潴留，RBC腫脹。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在高糖環(huán)境下，RBC膜上的鈉-鉀ATP酶活性降低，RBC變形能力下降，進(jìn)而出現(xiàn)微血管疾病[16]。因此，鈉-鉀ATP酶與糖尿病腎病密切相關(guān)。鈣-鎂ATP酶活性降低會使胞內(nèi)鈣離子增多，引起胞內(nèi)鉀離子和水的大量流出，影響紅細(xì)胞的變形能力。胞內(nèi)鈣離子濃度升高還可引起粘附在RBC膜上的Hb增多，導(dǎo)致RBC膜硬度增大、RBC變形能力降低。此外，有研究發(fā)現(xiàn)胞內(nèi)鈣離子增多還會引起紅細(xì)胞衰亡，進(jìn)而引起腎性貧血[17]。

2.2.2RBC內(nèi)代謝酶活性在腎病發(fā)生發(fā)展中的變化 有學(xué)者在實驗中發(fā)現(xiàn)，與健康對照組相比，尿毒癥終末期患者RBC內(nèi)的NO合成酶數(shù)量減少，但活性增強(qiáng)，使得胞內(nèi)NO和cGMP數(shù)量增多，這是NO合成酶表達(dá)減少的代償結(jié)果[18]。此外，在尿毒癥條件下，RBC膜上MRP4(Multidrug-resistance-associated protein-4)減少。MRP4是cGMP的轉(zhuǎn)運(yùn)子，負(fù)責(zé)將胞內(nèi)cGMP轉(zhuǎn)運(yùn)至胞外。NO及cGMP增多會提高終末期腎病患者RBC對刺激的敏感性，防止微血管進(jìn)一步受累。這一發(fā)現(xiàn)更好的明確了終末期腎病患者RBC內(nèi)NO合成酶對RBC功能的影響，并且為找到延長尿毒癥患者RBC壽命的方法提供了思路。也有研究者發(fā)現(xiàn)在患有嚴(yán)重腎病的病人中，胞內(nèi)乳酸脫氫酶(lactatedehydrogenase，LDH)的平均值更高[19]。而Lee等[20]在實驗中發(fā)現(xiàn)，貓的情況與人和狗的都不同，患有AKI的貓與正常貓或是病情輕的貓相比，胞內(nèi)LDH濃度較低。

3 展望

綜上所述，紅細(xì)胞改變與腎病有著密切聯(lián)系：紅細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的變化容易引發(fā)腎病的發(fā)生；而腎病又會加重紅細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能等方面的變化。紅細(xì)胞形態(tài)數(shù)量功能等許多相關(guān)臨床檢測已經(jīng)用于腎病的診斷、治療和預(yù)后評斷，但還有很多紅細(xì)胞改變的內(nèi)在機(jī)制還未闡明，如腎病患者紅細(xì)胞內(nèi)Hb的存在狀態(tài)、膜蛋白的修飾、代謝酶的活性及蛋白間相互作用等，這些機(jī)制的進(jìn)一步闡明將會為腎病的診斷、治療提供新的思路和方法。