腹膜透析相關性腹膜炎大腸埃希菌感染與水孔蛋白1表達的研究進展

王成玉++廖蘊華

[摘要]水孔蛋白（aquaporin，AQP）1是在內皮有表達的跨膜通道蛋白，參與跨膜水轉運。AQP1在腹膜水轉運過程中起到相當大的作用，其在腹膜上的表達與功能均對腹膜透析超濾有影響。腹膜透析是通過腹膜作為半透膜清除尿素和肌酐等毒素和水分，腹膜透析相關性腹膜炎常見為大腸埃希菌感染，腹膜炎后腹膜纖維化可能導致超濾衰竭。本文通過綜述闡明和探討腹膜AQP1表達的意義及腹膜透析相關性腹膜炎時大腸埃希菌感染的最新研究。

[關鍵詞]水孔蛋白1；腹膜透析；腹膜炎

[中圖分類號] R459.5 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-4721（2017）04（a）-0012-04

Research progress in peritoneal dialysis related peritonitis Escherichia coli infection and the expression of aquaporin 1

WANG Cheng-yu LIAO Yun-hua

Department of Nephrology，the First Affiliated Hospital of Guangxi Medical University，Nanning 530021，China

[Abstract]Aquaporin 1 （AQP1） is a transmembrane channel protein that is expressed in endothelial cells and is involved in transmembrane water transport.AQP1 plays a significant role in the process of peritoneal water transport，and its expression and function on peritoneum have an effect on ultrafiltration of peritoneal dialysis.Peritoneal dialysis is through the peritoneum as a semipermeable membrane to remove urea and creatinine and other toxins and water.Peritoneal dialysis related peritonitis is common for Escherichia coli infection.Peritoneal fibrosis after peritonitis may lead to ultrafiltration failure.In this paper，the significance of the expression of AQP1 in peritoneal dialysis and the latest study of Escherichia coli infection in peritoneal dialysis related peritonitis were reviewed.

[Key words]Aquaporin 1；Peritoneal dialysis；Peritonitis

終末期腎功能衰竭（俗稱尿毒癥）是死亡率極高的重癥疾病，每年以5%～6%的速度增加。目前，我國依靠透析生存的患者已逾10萬，人數亦逐年上升。腎臟替代治療的方式主要有血液透析（血透）、腹膜透析和腎移植。腹膜透析是通過腹膜作為半透膜清除尿素和肌酐等毒素和水分，因此如何提高透析質量，減少腹膜透析患者的并發癥，尤其是如何減少腹膜的損傷，保持腹膜的長期使用是影響腹膜透析患者長期生存率的核心問題。目前使用的腹膜透析液主要以葡萄糖作為滲透劑，長期透析后患者的腹膜結構和功能會發生顯著改變。水轉運通道——水孔蛋白（aquaporin，AQP）在腹膜水轉運過程中起到相當大的作用，其在腹膜上的表達與功能、腹膜新生血管增加的研究日益得到重視。腹膜炎是引起腹膜透析技術失敗的重要原因之一，也是引起腹膜透析患者死亡的最重要原因。現就腹膜透析相關性腹膜炎大腸桿菌感染與腹膜AQP1表達的相關研究進行綜述。

1 AQP

AQP是與轉運水有關的一系列具有同源性的內在膜蛋白家族，廣泛存在于動植物和微生物中，迄今為止哺乳動物已發現13種AQP（AQP0～AQP12），其在機體的不同組織和部位也執行著不同的生物學功能。大量研究證實，許多疾病可能與AQP功能異常或調節失控有關。AQP1是第1個被鑒定的AQP，分布幾乎遍及全身各組織，是唯一在內皮細胞表達的水通道，與機體的許多病理狀態密切相關[1]。

Carlsson等[2]報道了AQP1，其主要參與調節膜通道水的轉運。部分學者通過人腹膜活檢標本研究發現，AQP1在人腹膜間皮細胞、內皮細胞上都有表達，血管則以毛細血管、小靜脈的表達為多見，小動脈上未見表達。Zhang等[3]報道，AQP1在各種細胞類型包括間皮細胞中廣泛表達，其認為腹膜內皮細胞通過AQP1介導超濾，AQP1在腹膜透析內皮細胞液體轉運中的相關功能驗證了腹膜轉運三個孔模型的基本預測。

翟春娟等[4]在尿毒癥未透析患者行首次腹膜透析置管術時及維持性腹膜透析患者拔管或再次置管時取腹膜活檢標本，采用免疫組化（SP）方法及半定量評分系統檢測尿毒癥未透析患者及腹膜透析患者腹膜AQP1的表達，結果顯示，AQP1的表達不受性別的影響，AQP1的表達與體重成正相關；長期腹膜透析可能會影響AQP1的表達，超濾衰竭者AQP1表達量增加；AQP1表達量尚不能作為評價腹膜轉運的理想指標；在超濾衰竭中，AQP1結構的改變可能比其表達量的改變更為重要。

Stoenoiu等[5]的研究發現，糖皮質激素可能誘導腹膜AQP1的表達和提高大鼠腹膜細胞水通透性和超濾。Ni等[6]通過采用與人類基因極其類似的C57BL/6J小鼠腹膜透析模型發現了同樣的結果，并研究證實了腹膜透析時AQP1對體內液體的清除作用。其還報道，在AQP1敲除小鼠（aquaporin1 knock out mouse）中，“鈉篩現象”消失，腹腔腹膜清除水分能力明顯下降，充分說明AQP1在腹膜水轉運中的扮演重要的角色。研究顯示，腹膜轉運類型與AQP1對應的超孔隙密切相關[7]。AQP1介導的跨細胞水轉運是腹膜透析患者水清除的主要方式。Kuboshima[8]對培養的大鼠腹膜間皮細胞的研究發現，葡萄糖或甘露醇等高滲刺激可使細胞膜AQP1表達量增加。Morelle等[9]報道，超濾衰竭和受損的鈉篩相關，1例超濾衰竭的腹膜透析患者AQP1在腹膜毛細血管正常表達，由此推測，AQP1功能障礙可能是轉運水能力下降的原因。腹膜轉運水能力下降與腹膜纖維化有關，盡管腹膜AQP1的表達正常[10]。腹膜纖維化與血管內皮生長因子和內皮型一氧化氮合酶的過度表達上調有關，但AQP1水通道的表達是不變的[11]。

2腹膜透析相關性腹膜炎大腸桿菌感染

腹膜炎是引起腹膜透析技術失敗的重要原因之一，也是引起腹膜透析患者死亡的最重要原因之一。而腹膜透析相關性腹膜炎的細菌學培養比例各個中心報道不一。余學清等[12]報道，中山大學附屬第一醫院的腹膜透析中心2001～2005年腹膜透析相關性腹膜炎G-菌感染占培養陽性菌的35.5%。黎偉等[13]報道，在廣西醫科大學第一附屬醫院腹膜透析中心腹膜炎患者腹膜透析液培養陽性的患者中，G-桿菌占39.47%，大腸桿菌占所有培養陽性的比例約為15.79%。

目前，國內G-菌占所有腹膜透析相關性感染的20%～30%。與G+菌感染相比，G-菌導致的感染患者的住院率、拔管率及復發率均顯著增加。中山大學的研究資料顯示，大腸桿菌引起的腹膜感染復發率高達35%，且各不同中心資料均提示G-菌感染尤其大腸桿菌感染臨床治療難度大效果差[12]。Lin等[14]報道，在臺灣南部肺炎克雷伯菌是腹膜透析相關性腹膜炎第二種常見的G-菌。Zelenitsky等[15]報道，從2004～2015年，539例培養陽性的腹膜透析相關性腹膜炎患者G-與G+菌各占58%和24%，其中環丙沙星耐藥的大腸桿菌比例為24%，比過去（1991～1998年）上升3%；耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）占腹膜炎的比例為11%，而過去（1991～1998年）為2%。Li等[16]報道，大腸桿菌是導致G-菌腹膜炎的常見原因，是導致腹膜功能惡化和臨床預后不良的最常見原因，研究發現，腹膜炎分離的大腸桿菌與腹膜透析患者直腸分離的大腸桿菌是不同的菌株。

我科對抗生素治療效果差反復發作的2例腹膜透析相關性腹膜炎患者拔管后進行腹膜透析管的細菌培養及掃描電鏡檢查，均證實為大腸桿菌感染并有細菌生物被膜形成于腹膜透析管內面，可見大腸桿菌感染已經成為腹膜透析相關性腹膜炎治療的一大難題。本課題組已成功在體外建立了腹膜透析管大腸桿菌菌膜模型[17]，亦對體外形成大腸桿菌菌膜的條件作了初步探討[18]，并且證實左氧氟沙星及苦參等藥物對大腸桿菌生物膜有干預作用[19]。其中，生物被膜（biofilm，BF）的形成被認為是細菌產生耐藥及腹膜炎反復發作的重要機制之一。羅瓊等[20]的研究發現，急性腹膜炎時，患者的腹膜轉運水能力下降，轉運肌酐能力增加。Smit等[21]的研究發現，急性腹膜炎時，高溶質的轉運率可能是由于腹膜毛細血管數量增加引起，與長期腹膜透析患者相比，腹膜炎患者的葡萄糖滲透壓不受影響，盡管存在較低的凈超濾和高溶質轉運。

目前，腹膜透析患者的生存率仍不理想，最主要的死亡原因是心血管事件，容量負荷增加及微炎癥狀態是心血管事件的危險因素。在臨床中可以觀察到，在腹膜透析初始的1～2年內，患者的血壓趨于正常和穩定，但之后血壓有上升趨勢。追究原因發現，除了殘余腎功能清除水分能力下降外，在非生物相容性腹膜透析液長期作用下患者腹膜受到損傷，其清除水分的能力明顯下降，兩者結合導致體內水負荷增加。另外，有資料顯示，腹膜透析液的長期使用或多次腹腔感染可造成腹腔局部分泌大量諸如IL-1、IL-6、TNF-α等炎癥因子[22]，這些炎癥因子釋放可使腹膜組織受損并進一步造成機體炎癥狀態。Kim[23]的研究認為，腹膜轉運與基因多態性相關，包括血管內皮生長因子、IL-6、內皮型一氧化氮合酶、纖溶酶原激活物抑制劑1等。Mizuno等[24]報道，腹膜透析相關性腹膜炎患者經治療后無法恢復并最終拔管的患者腹膜透析液中可溶性補體C5b-9、C3、C4水平明顯高于腹膜炎恢復組，提示腹膜透析液中高濃度的可溶性C5b-9可預測腹膜透析相關性腹膜炎患者的預后。當腹膜透析相關性腹膜炎治療效果不佳時，除了需考慮細菌耐藥或者形成生物膜需拔管等，還要注意是否合并外科急腹癥需要腹部探查手術治療。Mihalache等[25]報道了1例不尋常的腹膜透析相關性腹膜炎，行腹膜透析管拔除術過程中行腹部探查，在回腸末端發現了壞死包塊，行節段性切除壞死段后行端端吻合術，術后患者病情恢復。

為了能夠降低透析人群心血管事件，在積極研究導致炎癥原因（如非生物相容性透析液等）的同時，應努力尋找抗炎癥、控制水平衡的有效治療，因此，如何在腹膜透析中有效控制炎癥狀態、保護腹膜、增加超濾量已成為當今腹膜透析研究的重要課題。

綜上所述，腹膜透析相關性腹膜炎是引起技術失敗甚至患者死亡的最重要原因，而細菌生物被膜的形成在腹膜纖維化進展過程中起到重要角色。在腹膜炎狀態下，腹膜超濾的變化情況及其AQP1表達影響、腹膜炎后腹膜纖維化可能導致超濾衰竭。總之，腹膜透析相關性腹膜炎時腹膜結構有改變，而對應AQP1的表達量是否增加還有待進一步研究和探討。超濾衰竭中，AQP1結構的改變及其表達量的改變對腹膜的超濾均有影響；腹膜透析相關性腹膜炎中G-桿菌感染尤其大腸埃希菌感染可于腹膜透析管內面形成生物被膜，是細菌產生耐藥及腹膜炎反復發作的重要機制之一。本文通過綜述來闡明和探討腹膜AQP1表達的意義、腹膜透析相關性腹膜炎時大腸埃希菌感染的比例、大腸埃希菌感染后形成生物膜、腹膜透析相關性腹膜炎腹腔炎癥因子及相關新的信息，相信在未來，AQP1在腹膜透析相關性腹膜炎中導致超濾衰竭的相關機制會進一步揭開，有關腹膜透析相關性腹膜炎大腸埃希菌的感染的研究結果也將在提高腹膜透析患者存活的重任中發揮更大的作用。

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（收稿日期：2017-02-08 本文編輯：祁海文）