不同血液透析模式對維持性血液透析患者成纖維生長因子23、Klotho蛋白及鈣磷代謝的影響

姚雅茹,霍 迪,陳衛東,劉 磊

0 引言

慢性腎臟病(Chronic kidney disease,CKD)是一種無法治愈的慢性進展性疾病,發病率和死亡率高,慢性腎臟病終末期會產生累及全身多系統的病理現象,慢性腎臟病-礦物質和骨異常(Chronic kidney disease-mineral and bone disorder,CKD-MBD)是其主要臨床表現。CKD-MBD是一種全身性疾病,包括血鈣(Calcium,Ca)和血磷(Phosphorus,P)調節障礙、繼發性甲狀旁腺功能亢進癥(Secondary hyperparathyroidism,SHPT)及酸堿失衡等因素而引起的全身性骨痛、骨變形、病理性骨折、肌無力和血管鈣化等骨代謝異常。

有報道,全球CKD的患病率約為13.4%(11.7%～15.1%),其中需要進行腎臟替代治療(Kidney replacement therapy,KRT)的終末期腎病(End-stage renal disease,ESRD)患者數量大約為490.2萬～708.3萬[1]。隨著醫療條件的進步,接受治療的ESRD的患病率不斷增加,收入水平較高的國家ESRD患病率更高[2],提示有效的KRT可降低ESRD患者死亡率。在大多數國家,透析是主要的KRT,血液透析是最常見的方式,維持性血液透析治療的患者得益于不斷進步的血液透析技術,疾病進展得以延緩,生存期也越來越長,但血液透析患者生活質量差,血液透析相關并發癥多,給社會造成了巨大的負擔[3]。不同的血液透析模式影響全球ESRD生存結果,KRT是治療ESRD的主要手段。臨床治療中如何有效維持患者鈣磷代謝穩定,以減輕患者CKD-MBD癥狀及血液透析相關并發癥是近年來的研究熱點。相關研究表明,成纖維生長因子23 (Fibroblast growth factor 23,FGF-23)及Klotho蛋白在腎臟礦物質代謝中起著至關重要的作用[4],為此,本研究目的在于通過觀察各種血液透析組合模式對維持性血液透析患者FGF-23、Klotho蛋白、堿性磷酸酶(Alkaline phosphatase,ALP)、Ca、P、甲狀旁腺激素(Parathyroid hormone,PTH)等指標的影響,探討如何通過調整血液透析組合模式,降低維持性血液透析(Maintenance hemodialysis,MHD)患者CKD-MBD發病率。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2020年11月至2022年4月蚌埠醫學院第一附屬醫院腎內科血液凈化中心慢性腎臟病5期、MHD患者117例,研究已獲得本院倫理委員會批準(倫科批字[2020]第117號)。根據血液透析組合模式的不同,將其分為血液透析(HD)組(n=30)、血液透析+血液透析濾過(HD+HDF)組(n=42)、血液透析+血液透析濾過+血液灌流(HD+HDF+HP)組(n=45)。三組患者性別、年齡、透析齡、BMI及原發疾病等差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。

表1 三組患者一般資料比較

納入標準：①依據《腎臟病學》中的診斷標準,已診斷為慢性腎臟病5期,接受血液透析治療時間>6個月,有穩定的血管通絡;②治療頻率≥3次/周;③年齡>18歲;④簽署知情同意。排除標準：①合并重度貧血、感染性疾病、惡性腫瘤等;②出現嚴重心力衰竭;③已切除甲狀旁腺;④合并自身免疫性疾病;⑤存在精神疾病或因其他原因無法配合檢查。

1.2 方法 三組患者均常規應用碳酸鈣、活性維生素D制劑等藥物治療,并叮囑患者低磷飲食。HD組采取單純HD(3次/周)治療,使用Fresenius公司、GAMBRO公司生產的透析機和Fresenius Fx10透析濾過器進行治療;HD+HDF組采取HD(2次/周)聯合HDF(1次/周)治療,使用Fresenius公司生產的5008S型透析濾過機和Fresenius Fx80透析濾過器;HD+HDF+HP組采取HD(2次/周)聯合HDF(1次/2周)及HP(1次/2周)治療,使用Fresenius公司生產的透析機和珠海健帆生物科技公司生產的HA130灌流器,聯合治療2 h后將灌流器去除,再單獨進行2 h透析治療。每周進行3次透析,每次透析時長4 h。

1.3 觀察指標 于患者入組前及治療6個月后,分別采集約5 ml空腹靜脈血,檢測血清ALP、Ca、P、PTH、肌酐(Serum creatinine,Scr)、尿素氮(Blood urea nitrogen,BUN) 等指標。FGF-23、Klotho蛋白檢測均使用酶聯免疫吸附法(ELISA),試劑盒購自上海優選生物有限公司。

2 結果

2.1 三組患者治療前指標比較 治療前,三組患者FGF-23、Klotho、ALP、Ca、P、PTH、Scr、BUN水平比較差異無統計學意義(P>0.05)。見表2。

2.2 三組患者治療6個月后指標比較 組內比較：三組治療后血Ca水平對比治療前差異無統計學意義(P>0.05);三組BUN、Scr值較治療前均明顯降低(P<0.05);HD組FGF-23、Klotho、ALP、P、PTH水平較治療前差異無統計學意義(P>0.05);與治療前相比,HD+HDF組和HD+HDF+HP組的FGF-23、ALP、P和PTH水平均明顯下降,Klotho水平明顯上升,差異有統計學意義(P<0.05)。見表2。

組間比較：三組BUN、Scr水平的差異無統計學意義(P>0.05)。與HD組比較,HD+HDF組及HD+HDF+HP組FGF-23、ALP、PTH、P水平均明顯降低,Klotho水平均明顯升高,差異有統計學意義(P<0.05);與HD+HDF組比較,HD+HDF+HP組FGF-23、P、PTH水平降低,Klotho水平升高,差異有統計學意義(P<0.05)。見表2。

表2 三組患者不同治療方式前后臨床指標比較

3 討論

引起CKD的原因是多方面的,主要的病理生理學特點是功能性腎單位數量的逐漸減少,最終發展為終末期腎病(ESRD)。腎單位數量的減少會激活FGF-23-αKlotho內分泌軸,FGF-23是一種主要由骨細胞產生和分泌的激素,在腎臟中,FGF-23的生理功能通過與成纖維細胞生長因子受體(Fibroblast growth factor receptor,FGFRs)及其特異性共受體Klotho的結合來介導[5]。FGF-23通過激活FGFR1-Klotho復合物來減少腎臟磷酸鹽的重吸收。FGFR1-Klotho復合物的活化可抑制II型鈉依賴性磷酸轉運蛋白NaPi-2a和NaPi-2c的表達和活性,從而增加腎臟磷酸鹽的排泄。在CKD早期,FGF-23循環水平上升是必要的,以抵消磷酸鹽潴留,并通過降低腎臟磷酸鹽的重吸收,使血清磷酸鹽維持正常水平。FGF-23還抑制1α-羥化酶[生產1,25(OH)2D3的關鍵酶],并下調PTH的分泌和合成[6],因此,FGF-23不僅使尿P排泄增加,而且通過降低1,25(OH)2D3的產生,間接地抑制腸道對P的吸收。ESRD中,這些代償機制失效,FGF-23的磷酸鹽作用不能再維持正常的血清鈣磷代謝,腎性Klotho缺乏也會降低FGF-23對FGFR1的親和力,繼而抑制FGF-23介導的磷酸鹽重吸收[7],導致血P循環超負荷,PTH還可反饋于骨細胞,直接增加FGF-23的分泌。FGF-23和礦物質穩態失穩,又會推動FGF-23進一步增加,最終表現出ESRD的明顯高磷血癥及FGF-23過量。

Klotho蛋白有抗氧化應激、抑制細胞衰老、延長壽命并防止組織損傷的作用[8]。血液中的可溶性Klotho因各種病因而降低,包括腎小球和腎小管間質疾病。由于可溶性Klotho的主要來源是腎臟,所以循環的Klotho水平會由于CKD的進展而明顯下降[9],FGF-23也會通過直接和間接機制加劇Klotho的減少[10]。

目前的腎臟病診斷主要依賴于腎小球濾過率(Estimated glomerular filtration rate,eGFR)和尿白蛋白及肌酐比值。因此,在早期CKD診斷中會出現盲點,盡管腎臟損害仍在繼續,但eGFR和尿白蛋白未高于異常閾值。血P、FGF-23、PTH、ALP的水平隨著CKD病情進展逐漸升高,Ca、eGFR、Klotho水平逐漸降低,但FGF-23和Klotho水平在早期CKD(第2階段),即血清磷酸鹽水平和PTH未紊亂時已開始出現異常。有研究表明,FGF-23水平升高是CKD初始階段中礦物質代謝紊亂的較早期生物標志物,FGF-23的代償性增加是高死亡率和病程發展為ESRD的強有力預測因素[11]。相關流行病學研究證實,腎臟中Klotho減少與eGFR減少呈正相關,Klotho消耗提示疾病進展及血管鈣化發展[12]。研究表明,增加SHPT大鼠Klotho水平,可降低甲狀旁腺細胞中PTH的分泌,抑制增殖,減少鈣化,并抑制了ALP活性[6]。因此,本研究以不同血液透析組合方式對FGF-23及Klotho的影響為切入點,旨在為治療CKD和ESRD患者增加新思路。

針對目前ESRD患者鈣磷代謝紊亂的問題,主要有降低磷的攝入、應用降磷藥物、行甲狀旁腺切除術及選擇合適的血液透析方式等解決辦法。但是患者難以每天精準計算磷攝入量,且藥物降磷治療僅在疾病初期效果明顯,隨著病情發展,患者對藥物逐漸耐受后,藥物療效也會越來越差。甲狀旁腺切除術也存在術后低血鈣、喉返神經損傷、復發等風險,現臨床治療上主要采取血液透析以清除磷相關代謝產物。隨著MHD患者逐年增多,如何提高血液透析質量,以減少礦物質代謝紊亂、血管鈣化等透析相關并發癥越來越為臨床工作者所重視。盡管維持性HD治療廣泛用于全球ESRD患者,但具體實施在各國及各地區仍然存在很大差異[13]。本研究主要觀察不同組合模式血液透析方式的ESRD患者治療前后的鈣磷代謝相關指標變化。

HD是ESRD患者的基本且常用的療法,利用半透膜的原理,在膜兩側溶質滲透、濃度和水壓梯度等作用下,可有效清除蓄積在血液內的Scr、BUN等毒素以及多余的水分。但是HD透析膜的孔徑很小,超濾系數低,只能通過相對分子量在500 D以下的物質,即僅可清除小分子和少量的中分子毒素,而對中、大分子的毒素清除率很低[14]。本研究也證實,單純HD治療6個月后,可明顯降低ESRD患者Scr、BUN水平,但對FGF-23、P、PTH及ALP清除效果不佳,且HD組Klotho水平明顯下降。單純HD治療無法清除的中大分子毒素會誘發新的毒素出現,CKD中Klotho表達降低不僅僅是由于腎臟活組織的丟失,還可歸因于炎性細胞因子和尿毒癥毒素如硫酸吲哚酚對Klotho基因啟動子的高甲基化或去乙酰化[15],晚期腎功能逐漸喪失與腎Klotho缺乏也會進一步降低腎臟磷酸鹽排泄,進而導致患者出現SHPT等并發癥[16],不但會降低患者生活質量,還會影響患者的生存周期。

HDF聯合了血液透析和血液濾過的優勢,在HD的基礎上增加了對流的過程[17],使用高通量血液透析器模擬腎小球濾過和腎小管重吸收的正常生理過程,通過對流以凈化患者血液中含有中分子毒素的液體,然后補充一定的水、電解質和堿基等,保證透析時血流動力學更穩定[18]。通過高滲透膜對中分子及部分大分子尿毒癥毒素的清除效率較高。本次試驗中,HD+HDF組對FGF-23、ALP、P及PTH等因子相比單純HD組有更好的清除效果。其有助于減少透析相關病理改變,如淀粉樣變性和加速動脈粥樣硬化。另有研究指出,HDF與瘦素的清除、保留肌肉質量和增加蛋白質攝入量有關,HDF可以幫助防止蛋白質能量消耗[19],但由于檢測條件的限制,本試驗未開展進一步研究。

HP是將患者的血流經過體外循環流入血液灌流器內,其吸附劑孔徑約為13～15 mm,通過吸附作用,可以凈化患者體內經單純血液透析無法去除的內源性和外源性毒素、炎癥介質及代謝廢物,尤其對蛋白結合類毒素的凈化效果好,包括分子量為32 000 D的多肽激素FGF-23等大分子物質[20]。但單純HP無法平衡水及電解質,因此,本研究中HP通過與HD及HDF聯用彌補其不足,實現優勢互補。HD+HDF+HP治療不僅對Scr、BUN清除效果好,對FGF-23、ALP、P及PTH等大中分子物質的清除優勢更明顯,HP因其灌流器的吸附容量大、吸附速率高,清除效果更優于HD及HD+HDF。本研究表明,相較于HD+HDF治療,HD+HDF+HP治療后,FGF-23、P、PTH水平下降更明顯,同時,HD+HDF+HP治療6個月后,患者Klotho蛋白水平亦明顯升高。3種不同血液透析治療方式對Ca水平影響較小,可能與患者定期口服活性維生素D或含鈣的降磷藥物有關。

本研究結果顯示,3種血液透析組合模式中,HD+HDF或HD+HDF+HP治療6個月,對與鈣磷代謝有顯著正相關的FGF-23的清除效果比單純HD組更好,同時,降低ALP、P及PTH,提高MHD患者Klotho蛋白水平,且HD+HDF+HP治療效果最佳。其操作簡單、方便,能更好地調節鈣磷代謝,減少CKD-MBD發病率,有助于延長MHD患者生存時間,提升生活質量,值得臨床借鑒應用。