尿毒癥毒素研究進展

陳 斌，李艷華，劉 楊 (.吉林大學第一醫院泌尿中心腎病科，吉林 長春 300;.吉林大學第一醫院ICU科，吉林 長春 300)

尿毒癥毒素指所有終末期腎病(End Stage Renal Disease，ESRD)時體內潴留并具有毒性作用的物質。尿毒癥毒素依據其生化性質以及清除方式可分為三類:①水溶性、不與蛋白質結合的小分子物質:分子量通常小于500Da，如尿素和肌酐，此類物質容易被血液透析清除;②中分子物質:分子量通常大于500Da，如甲狀旁腺素(PTH)、β2微球蛋白(β2－M)，此類物質常規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蛋白結合物質，如硫酸吲哚酚(indoxyl sulfate，IS)、硫酸對甲酚(p－cresylsulfate)。目前大多數血液凈化方式對此類物質的清除效果均較差。最近幾年的研究證明，后兩類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［1］。本文主要就中分子毒素和蛋白結合毒素的研究進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個氨基酸殘基組成的單鏈多肽低分子蛋白，由淋巴細胞，血小板，多形核白細胞產生，分子量為11800 Da。β2－M只能經腎臟代謝，能自由通過腎小球毛細血管壁，99%經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患者可達到20～50 mg/L。研究表明尿毒癥患者體內酸中毒、微炎癥環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在體內蓄積，在骨骼、關節及內臟等處形成淀粉樣纖維，進而引起器官損害，稱為透析相關淀粉樣變(Dialysis－related amyloidosis，DRA)，是 ESRD 常見的并發癥。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，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)是由甲狀旁腺主細胞分泌的，含有84個氨基酸的多肽，分子量約為9400 Da。慢性腎衰患者常合并繼發性甲狀旁腺功能亢進，升高的PTH會造成骨和礦物質代謝紊亂，即慢性腎臟病礦物質和骨代謝紊亂(CKD－MBD)。PTH是一種中分子尿毒癥毒素，除骨骼系統外，它對全身多個系統都有毒性作用。血液中濃度較高的PTH能夠增加紅細胞內鈣含量，進而影響其完整性，使紅細胞破壞增多，PTH還可以作用于白細胞，抑制免疫反應。高濃度的PTH還可以直接抑制心肌細胞能量代謝，造成心肌肥大，心臟衰竭［4］。動物實驗證明PTH還和外周神經病變相關。

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產物，其大多數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體的消耗、直接抑制脂肪的合成、影響內分泌、參與造血和免疫系統的調節、促進生長及影響生殖等廣泛的外周生物學作用。瘦素主要通過腎臟代謝，ESRD患者中瘦素水平明顯升高。國內外許多研究表明瘦素與血液透析患者營養不良相關。Peng，S.J等人還證實了瘦素水平和血液透析相關性肌痙攣有關［5］。

1.4 二核苷多磷酸鹽(NPnN):二核苷多磷酸鹽(NPnN)是一類近期確認的中分子尿毒癥毒素，由一條磷酸鏈連接的兩個核苷酸分子組成，分子量在800～1200 Da之間。研究表明NPnN在血管收縮、神經傳遞以及細胞信號傳導中起重要作用。它通過影響血小板、內皮細胞和平滑肌細胞最終導致心血管病變［6］。最新的研究結果證實NPnN可以作用于白細胞，誘發炎性反應，與尿毒癥患者的微炎癥狀態及動脈粥樣硬化密切相關［7］。

2 蛋白結合毒素

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物。高同型半胱氨酸血癥是心血管事件的獨立危險因素。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［8］。研究證明高同型半胱氨酸血癥能夠損傷內皮細胞，機制包括增加了氧化應激反應以及抑制了NO的活性。此外，同型半胱氨酸還可以抑制血管的修復再生［9］。

2.2 非對稱性精氨酸 (ADMA):ADMA最初被認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具有很強的蛋白結合能力。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，還可以誘導內皮細胞炎性反應，促進動脈粥樣硬化［10］。

2.3 苯乙酸(PAA):苯乙酸是苯丙氨酸的代謝產物。終末期腎病患者體內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，從而減少NO的生成;促進腫瘤壞死因子α的釋放，促進動脈粥樣硬化［11］。近期研究表明苯乙酸還具有抑制巨噬細胞的作用。

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

2.5 硫酸吲哚酚(Indoxyl sulfate，IS):吲哚是色氨酸經腸道細菌作用的代謝產物，在肝臟中進一步轉化為硫酸吲哚酚。尿毒癥患者體內存在大量的吲哚化合物，硫酸吲哚酚是其中的代表。IS同時具有血管毒性和腎毒性。研究發現IS誘導全身氧化應激狀態是其造成心血管損害的關鍵環節，IS可以引起腎小管細胞、間質細胞、血管平滑肌細胞、心肌細胞和成骨細胞的氧化應激反應，此外它可以引起內皮損傷，抑制內皮增殖和修復。從而參與CKD患者心血管疾病和骨營養不良的進展。最新研究表明IS能夠上調上皮生長因子受體(EGFR)的表達，進而增強血管緊張素Ⅱ信號傳導，最終導致動脈粥樣硬化［13］。IS促進腎間質單核/巨噬細胞浸潤，產生多種促纖維化因子，并激活腎小管細胞的核轉錄因子(NF－κB)，作為細胞因子激活的始動因子，進而調控MCP－1、TGF－β1等多種炎性反應因子，誘導腎間質纖維化［14］。

2.6 晚期糖基化終產物修飾蛋白質(AGEs)和晚期氧化蛋白產物(AOPPs):糖基化終末產物(AGEs)是多種蛋白質非酶糖基化反應的終末產物。AGEs通過與其受體(RAGE)結合，激活細胞內信號通路、增強氧化應激，誘導細胞因子、炎性介質的釋放，促進單核細胞趨化作用、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程［15］。AOPPs是體內氧化應激過程中生成的一類含雙酪氨酸的蛋白質交聯物。研究表明，AOPPs在結構及生物活性上跟AGEs類似［16］。它能激發單核細胞呼吸爆發，刺激以腫瘤壞死因子(TNF－α)為主的大量促炎性細胞因子合成、釋放，促發單核細胞的炎性反應，引起全身微炎性反應狀態。是ESRD患者免疫功能紊亂、動脈粥樣硬化、透析相關性淀粉樣變等長期并發癥的重要致病因素［17］。

3 清除方式研究進展

高通量血液透析采用較大孔徑的透析膜，能夠增加對中分子毒素的濾過，但其對蛋白結合毒素的清除效果較差，而血液透析濾過能增加蛋白結合毒素的清除，但是降低程度否具有臨床意義還需要進一步的研究證實［18］。血液灌流操作簡單，對設備要求較低，對蛋白結合毒素清除效果較好。但因其不能脫水及調節電解質紊亂，因此常與血液透析合用。蔣更如等人采用血液透析聯合血液灌流模式［19］，隨訪2年時間，發現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、左室質量指數(LVMI)、EPO劑量和降壓藥的種類均低于HD組(均P＜0.05);HD加HP組患者的血紅蛋白濃度、左心室射血分數、體質量指數均高于HD組(均P＜0.05)。并且SF－36量表顯示HD加HP組患者的生活質量明顯好于HD組，從而證明HD加P清除患者體內中大分子毒素的效果明顯優于單純性HD，同時在改善患者的生活質量和提高其生存率方面有潛在的優勢。劉蓮琴等人［20］比較了血液透析聯合血液灌流(HD加P)治療方法與單純血液透析(HD)方法，結果是血液灌流聯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對毒素清除效果的比較尚缺乏足夠的臨床試驗證實。腹膜透析對毒素的清除作用是復雜的，與高通量血液透析相比，其對蛋白結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［21］。

許多蛋白結合毒素的前體都在腸道中由腸道菌群生成，因此干預此過程可能減少體內毒素。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其他蛋白結合毒素也有清除作用。Kikuchi等人對使用AST－120治療的尿毒癥鼠血清進行質譜分析后發現［22］，與對照組相比，包括硫酸吲哚酚、硫酸對甲酚、硫酸苯酯、馬尿酸在內的11種毒素的濃度均明顯降低。動物實驗已證明AST－120具有腎臟保護作用，能夠防止腎小球硬化。人體試驗也證明了AST－120延緩腎病進展的作用。AST－120能夠減慢GFR的下降，推遲進入透析的時間，透析前階段使用還可以調高進入透析后的生存率［23］。腎小管細胞也是蛋白質結合毒素攻擊的靶目標。例如硫酸吲哚酚通過有機酸泵進入小管細胞，誘導產生自由基，而通過藥物抑制這些泵就可能對腎小管細胞起到保護作用［24］。另一方面，動物實驗表明腎小管細胞有機陰離子轉運分子(SLCO4C1)的過表達降低了血清中尿毒癥毒素的濃度，許多他汀類藥物可以上調(SLCO4C1)的轉錄表達，可能有利于毒素清除和腎臟保護［25］。

隨著透析技術的進步，目前對小分子毒素的清除已經達到基本滿意的效果。因此中分子毒素及蛋白結合毒素這兩類“較難清除”的毒素越來越受到人們的關注。未來我們一方面要進一步明確這兩類毒素的病理生理作用及其與尿毒癥并發癥的相關性，另一方面要發展更有效的清除技術，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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