尿毒症毒素研究进展

[关键词]中分子毒素;蛋白结合毒素;血液透析;血液灌流

尿毒症毒素指所有终末期肾病(End Stage Renal Disease，ESRD)时体内潴留并具有毒性作用的物质。尿毒症毒素依据其生化性质以及清除方式可分为三类：①水溶性、不与蛋白质结合的小分子物质：分子量通常小于500Da，如尿素和肌酐，此类物质容易被血液透析清除;②中分子物质：分子量通常大于500Da，如甲状旁腺素(PTH)、β2微球蛋白(β2-M)，此类物质常规血液透析效果不理想，只能被采用大孔径透析膜的血液净化方式清除;③蛋白结合物质，如硫酸吲哚酚(indoxyl sulfate，IS)、硫酸对甲酚(p-cresylsulfate)。目前大多数血液净化方式对此类物质的清除效果均较差。最近几年的研究证明，后两类毒素与造成尿毒症患者死亡首要原因的心血管事件密切相关[1]。本文主要就中分子毒素和蛋白结合毒素的研究进展及其清除方式加以阐述。

1 中分子毒素

1.1 β2微球蛋白(β2-M)：β2微球蛋白是由100个氨基酸残基组成的单链多肽低分子蛋白，由淋巴细胞，血小板，多形核白细胞产生，分子量为11 800 Da。β2-M只能经肾脏代谢，能自由通过肾小球毛细血管壁，99%经肾小管重吸收并分解。其在正常人血清浓度为15~3 mg/L，ESRD患者可达到20~50 mg/L。研究表明尿毒症患者体内酸中毒、微炎症环境及透析模式等因素都可以使β2-M生成增多，这也解释了不同患者中β2-M浓度差异较大的原因[2]。终末期肾脏病患者由于β2-M在体内蓄积，在骨骼、关节及内脏等处形成淀粉样纤维，进而引起器官损害，称为透析相关淀粉样变(Dialysis-related amyloidosis，DRA)，是ESRD常见的并发症。β2-M作为中分子毒素的代表，被用作判断透析充分性。HEMO研究表明β2-M与ESRD患者的全因死亡率相关，浓度小于275 mg/L能获得最佳的生存率[3]。

1.2 甲状旁腺素(PTH)：甲状旁腺素(PTH)是由甲状旁腺主细胞分泌的，含有84个氨基酸的多肽，分子量约为9 400 Da。慢性肾衰患者常合并继发性甲状旁腺功能亢进，升高的PTH会造成骨和矿物质代谢紊乱，即慢性肾脏病矿物质和骨代谢紊乱(CKD-MBD)。PTH是一种中分子尿毒症毒素，除骨骼系统外，它对全身多个系统都有毒性作用。血液中浓度较高的PTH能够增加红细胞内钙含量，进而影响其完整性，使红细胞破坏增多，PTH还可以作用于白细胞，抑制免疫反应。高浓度的PTH还可以直接抑制心肌细胞能量代谢，造成心肌肥大，心脏衰竭[4]。动物实验证明PTH还和外周神经病变相关。

1.3 瘦素(Leptin)：瘦素(Leptin)是一种中分子尿毒症毒素，分子量约为16 000 Da。瘦素是由肥胖基因编码的蛋白质产物，其大多数是由白色脂肪组织分泌。它的主要生理功能包括：减少食欲、控制能量的摄取及机体的消耗、直接抑制脂肪的合成、影响内分泌、参与造血和免疫系统的调节、促进生长及影响生殖等广泛的外周生物学作用。瘦素主要通过肾脏代谢，ESRD患者中瘦素水平明显升高。国内外许多研究表明瘦素与血液透析患者营养不良相关。Peng，SJ等人还证实了瘦素水平和血液透析相关性肌痉挛有关[5]。

1.4 二核苷多磷酸盐(NPnN)：二核苷多磷酸盐(NPnN)是一类近期确认的中分子尿毒症毒素，由一条磷酸链连接的两个核苷酸分子组成，分子量在800~1 200 Da之间。研究表明NPnN在血管收缩、神经传递以及细胞信号传导中起重要作用。它通过影响血小板、内皮细胞和平滑肌细胞最终导致心血管病变[6]。最新的研究结果证实NPnN可以作用于白细胞，诱发炎性反应，与尿毒症患者的微炎症状态及动脉粥样硬化密切相关[7]。

2 蛋白结合毒素

2.1 同型半胱氨酸(Hcy)：同型半胱氨酸为蛋氨酸的中间代谢产物。高同型半胱氨酸血症是心血管事件的独立危险因素。尿毒症患者高同型半胱氨酸血症与较高的心血管和全因死亡率密切相关[8]。研究证明高同型半胱氨酸血症能够损伤内皮细胞，机制包括增加了氧化应激反应以及抑制了NO的活性。此外，同型半胱氨酸还可以抑制血管的修复再生[9]。

2.2 非对称性精氨酸 (ADMA)：ADMA最初被认为是一种水溶性尿毒症毒素，但是普通透析效果却很差，这支持ADMA具有很强的蛋白结合能力。不仅CKD患者，高血压、糖尿病或高胆固醇血症患者体内的ADMA也高于正常水平。ADMA能够抑制NO合成，增加血管阻力，升高血压，还可以诱导内皮细胞炎性反应，促进动脉粥样硬化[10]。

2.3 苯乙酸(PAA)：苯乙酸是苯丙氨酸的代谢产物。终末期肾病患者体内的苯乙酸浓度比正常人明显升高。苯乙酸能够抑制诱生型一氧化氮合酶的表达，从而减少NO的生成;促进肿瘤坏死因子α的释放，促进动脉粥样硬化[11]。近期研究表明苯乙酸还具有抑制巨噬细胞的作用。

2.4 硫酸对甲酚(p-cresylsulfate)：对甲酚是苯丙氨酸和酪氨酸经肠道厌氧菌作用的代谢产物。肠道菌群产生的对甲酚绝大部分在肠壁结合为对甲苯基硫酸酯。早期研究集中在对甲酚的浓度和毒性，然而，后来的研究表明，循环中的对甲酚主要以硫酸对甲酚的形式存在。硫酸对甲酚与氧化爆发(Oxiditive burst)有关，加重血管内皮损伤，引起心血管事件。一项有关老年血液透析患者的前瞻队列研究表明，血清硫酸对甲酚浓度较低患者的全因和心血管事件死亡率均低于硫酸对甲酚浓度较高患者，在调整了年龄、性别、白蛋白、血红蛋白水平等影响因素以后，硫酸对甲酚仍与全因和心血管死亡率密切相关[12]。现已发现，对甲酚抑制白细胞在吞噬作用中的反应。

2.5 硫酸吲哚酚(Indoxyl sulfate，IS)：吲哚是色氨酸经肠道细菌作用的代谢产物，在肝脏中进一步转化为硫酸吲哚酚。尿毒症患者体内存在大量的吲哚化合物，硫酸吲哚酚是其中的代表。IS同时具有血管毒性和肾毒性。研究发现IS 诱导全身氧化应激状态是其造成心血管损害的关键环节，IS可以引起肾小管细胞、间质细胞、血管平滑肌细胞、心肌细胞和成骨细胞的氧化应激反应，此外它可以引起内皮损伤，抑制内皮增殖和修复。从而参与CKD患者心血管疾病和骨营养不良的进展。最新研究表明IS能够上调上皮生长因子受体(EGFR)的表达，进而增强血管紧张素Ⅱ信号传导，最终导致动脉粥样硬化[13]。IS促进肾间质单核/巨噬细胞浸润，产生多种促纤维化因子，并激活肾小管细胞的核转录因子( NF-κB)，作为细胞因子激活的始动因子，进而调控MCP-1、TGF- β1等多种炎性反应因子，诱导肾间质纤维化[14]。

2.6 晚期糖基化终产物修饰蛋白质( AGEs)和晚期氧化蛋白产物( AOPPs)：糖基化终末产物(AGEs)是多种蛋白质非酶糖基化反应的终末产物。AGEs通过与其受体(RAGE)结合,激活细胞内信号通路、增强氧化应激,诱导细胞因子、炎性介质的释放,促进单核细胞趋化作用、血管平滑肌的增殖以及血小板积聚等。糖基化的脂蛋白能够增加低密度脂蛋白在血管壁的沉积，加速动脉粥样硬化。另外AGEs还可能参与了腹膜透析患者腹膜纤维化的过程[15]。AOPPs是体内氧化应激过程中生成的一类含双酪氨酸的蛋白质交联物。研究表明，AOPPs在结构及生物活性上跟AGEs类似[16]。它能激发单核细胞呼吸爆发，刺激以肿瘤坏死因子(TNF-α)为主的大量促炎性细胞因子合成、释放，促发单核细胞的炎性反应，引起全身微炎性反应状态。是ESRD患者免疫功能紊乱、动脉粥样硬化、透析相关性淀粉样变等长期并发症的重要致病因素[17]。

3 清除方式研究进展

高通量血液透析采用较大孔径的透析膜，能够增加对中分子毒素的滤过，但其对蛋白结合毒素的清除效果较差，而血液透析滤过能增加蛋白结合毒素的清除，但是降低程度否具有临床意义还需要进一步的研究证实[18]。血液灌流操作简单，对设备要求较低，对蛋白结合毒素清除效果较好。但因其不能脱水及调节电解质紊乱，因此常与血液透析合用。蒋更如等人采用血液透析联合血液灌流模式[19]，随访2年时间，发现HD加HP组瘦素、hsCRP、PTH、β2-MG和TNF-α的血清浓度和收缩压、舒张压、心率、心胸比、左室质量指数(LVMI)、EPO剂量和降压药的种类均低于HD组(均P<005);HD加HP组患者的血红蛋白浓度、左心室射血分数、体质量指数均高于HD组(均P<005)。并且SF-36量表显示HD加HP组患者的生活质量明显好于HD组，从而证明HD加P清除患者体内中大分子毒素的效果明显优于单纯性HD，同时在改善患者的生活质量和提高其生存率方面有潜在的优势。刘莲琴等人[20]比较了血液透析联合血液灌流(HD加P)治疗方法与单纯血液透析(HD)方法，结果是血液灌流联合血液透析的尿毒症毒素清除更充分,提高患者的临床症状更有效。但目前血液灌流与血液透析滤过对毒素清除效果的比较尚缺乏足够的临床试验证实。腹膜透析对毒素的清除作用是复杂的，与高通量血液透析相比，其对蛋白结合毒素的清除效果较差，但是血浆中毒素的浓度却较低，原因可能与毒素代谢有关[21]。

许多蛋白结合毒素的前体都在肠道中由肠道菌群生成，因此干预此过程可能减少体内毒素。肠道吸附剂AST-120最初用于清除硫酸吲哚酚，最近的研究表明它对其他蛋白结合毒素也有清除作用。Kikuchi等人对使用AST-120治疗的尿毒症鼠血清进行质谱分析后发现[22]，与对照组相比，包括硫酸吲哚酚、硫酸对甲酚、硫酸苯酯、马尿酸在内的11种毒素的浓度均明显降低。动物实验已证明AST-120具有肾脏保护作用，能够防止肾小球硬化。人体试验也证明了AST-120延缓肾病进展的作用。AST-120能够减慢GFR的下降，推迟进入透析的时间，透析前阶段使用还可以调高进入透析后的生存率[23]。肾小管细胞也是蛋白质结合毒素攻击的靶目标。例如硫酸吲哚酚通过有机酸泵进入小管细胞，诱导产生自由基，而通过药物抑制这些泵就可能对肾小管细胞起到保护作用[24]。另一方面，动物实验表明肾小管细胞有机阴离子转运分子 (SLCO4C1)的过表达降低了血清中尿毒症毒素的浓度，许多他汀类药物可以上调(SLCO4C1)的转录表达，可能有利于毒素清除和肾脏保护[25]。

随着透析技术的进步，目前对小分子毒素的清除已经达到基本满意的效果。因此中分子毒素及蛋白结合毒素这两类“较难清除”的毒素越来越受到人们的关注。未来我们一方面要进一步明确这两类毒素的病理生理作用及其与尿毒症并发症的相关性，另一方面要发展更有效的清除技术，而血液灌流及肠道吸附剂是很有希望的两种清除手段。

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