对尿毒症毒素的新认识

　在慢性肾功能不全进行性加重后，体内有200种以上物质的水平比正常人增高，其中有些物质具有毒性作用。这些具有毒性作用的物质在体内积聚，是引起尿毒症症状、代谢紊乱和多个系统功能失调的主要原因之一。近二十年来关于大、中分子尿毒症毒素的研究进展相对迟缓，但近年来有关学者在这方面的研究已有某些新发现，有些毒素蛋白已被分离出，通过体内、外实验对其性质及毒性有了一定的认识，对以前已知毒素的作用也有了新的了解。 　　1　被认为是“新毒素”的主要物质 　　凡被称为“尿毒症毒素”的物质应具备以下条件：①在尿毒症患者体内该物质的浓度显著高于正常；②该物质的化学结构和理化性质明确；③高浓度的该物质与特异的尿毒症临床表现相关；④动物试验或体外实验证实该物质在其浓度与尿毒症患者体内浓度相似时，可出现类似毒性作用；⑤体液内该物质浓度下降与尿毒症症状、体征改善相伴随［1］。 　　据近年有关文献报告，目前被认为可能是“新”尿毒症毒素的物质约有20种左右(表1)。 表1　近年报告的具有尿毒症毒素作用的物质 1　粒细胞抑制蛋白Ⅰ（GIP-Ⅰ）和粒细胞抑制蛋白Ⅱ（GIP-Ⅱ） 2　趋化抑制蛋白（CIP） 3　中性粒细胞脱颗粒抑制蛋白Ⅰ（DIP-Ⅰ）和中性粒细胞脱颗粒抑制蛋白Ⅱ（DIP-Ⅱ） 4　同型半胱氨酸（Homocysteine，Hcy） 5　晚期糖基化终末产物（AGEs）和终末氧化蛋白产物（AOPP） 6　氨甲酰化的氨基酸和蛋白质 7　瘦素（Leptin） 8　活性维生素D抑制物 9　影响一氧化氮合成的毒素 10　其它：硫酸吲哚酚，癌原性杂环胺，马尿酸，假尿嘧啶核苷，免疫球蛋白轻链，3-羧-4-甲-5-丙基呋喃戊酮酸（CMPF） 　　2　具有抑制免疫细胞活性作用的毒素 　　这类毒素包括粒细胞抑制蛋白Ⅰ（GIP-Ⅰ）、粒细胞抑制蛋白Ⅱ（GIP-Ⅱ）、趋化抑制蛋白（CIP）、中性粒细胞脱颗粒抑制蛋白Ⅰ（DIP-Ⅰ）、中性粒细胞脱颗粒抑制蛋白Ⅱ（DIP-Ⅱ）、免疫球蛋白轻链等。GIP-Ⅰ和GIP-Ⅱ都是从规律血透患者的血浆中分离出来的［2］。GIP-Ⅰ分子量为28000，电离点位于4.0～4.5，属于免疫球蛋白轻链类，其中80%与κ轻链同类，40%与λ轻链同类。GIP-Ⅱ分子量为9500，与β2微球蛋白（β2-MG）同一类。 　　GIP-Ⅰ和GIP-Ⅱ具有抑制多核粒细胞（PMN）对糖摄取的作用。GIP-Ⅰ是通过抑制趋化性肽（甲酰-甲硫氨酰-亮氨酰-苯丙氨酸）而影响PMN的功能，抑制PMN的趋化性、氧化代谢及细胞内的杀菌作用。GIP-Ⅱ则抑制由佛波醇酯（phorbolester）刺激的糖摄取；此外它也可刺激人体单核细胞分泌IL-1β和IL-6［3］。 　　DIP-Ⅰ和DIP-Ⅱ均为尿毒症规律血透患者的血浆超滤液中提出。DIP-Ⅰ分子量为14400，与血管生成素（Angiogenin）属同一类物质，在尿毒症时比正常人高2～3倍，而在CAPD患者的腹透液中DIP-Ⅰ浓度可高达正常人的1000倍，提示DIP-Ⅰ是由腹腔中的细胞合成。DIP-Ⅰ可抑制自发性及刺激后的PMN脱颗粒［4］，而应用人重组血管生成素多克隆抗体可消除DIP-Ⅰ对PMN的这种抑制作用。DIP-Ⅰ不仅抑制PMN的乳肝褐质（Lactoferrin）、胶原酶、明胶酶的释放，而且也抑制弹性硬蛋白酶释放。含有血管生成素片段中的二硫化物C39～C92，对PMN的抑制作用与DIP-Ⅰ作用相同，但要弱得多。这表明DIP-Ⅰ在PMN细胞上有一个新的、生物学活性位置，而与血管生成素的活性部位有所不同。DIP-Ⅱ分子量为24000，这种蛋白质可能为补体D，在血透患者中补体D比正常人高约10倍，补体D可引起刺激后的剂量依赖性的乳肝褐质脱颗粒约减少到正常对照的34%［5］。 　　CIP是从腹透患者的腹透液中分离所得，在体外实验中，它抑制PMN的趋化呈浓 度依赖性，且不可逆转。氨基酸序列测定显示这种多肽与泛素有着相同的氨基末端，但比泛素电离点更偏酸性，而泛素本身对PMN的趋化性无影响。由此看来CIP很可能是被修饰的泛素，其分子量为8500［6］。 　　免疫球蛋白轻链κ和λ的单体和二聚体在体外很小的浓度即可抑制PMN的糖摄取和趋化性，由B淋巴细胞产生的免疫球蛋白轻链多于重链，因此有少量的轻链以自由形式存在于血液中，严重肾功能减退患者其血中自由轻链的水平增高5倍［7］。 　　3　氨甲酰化氨基酸和蛋白质 　　正常时人体内的尿素可转变为氰酸盐，氰酸盐分子通过氨甲酰化被清除。而尿毒症时，氨甲酰化氰酸盐不能被有效清除，造成积聚，从而引起血液中氨基酸和蛋白质氨甲酰化（附图）。氨甲酰化的氨基酸称为C-AA，没有氨甲酰化的氨基酸为F-AA。由于C-AA没有自由的氨基与另一个氨基酸的羧基结合，引起蛋白质合成障碍，因而是造成尿毒症患者的营养不良的因素之一［8］，也可引起某些物质代谢的障碍，甚至影响组织、器官的功能。 　　血红蛋白中缬氨酸的氨基端被氨甲酰化时，形成了与氧高亲和力的氨甲酰血红蛋白，使氧离曲线左移，减少氧的释放，造成组织缺氧［9］。尿毒症时，由于天门冬酰胺的氨甲酰化，且呈剂量依赖方式，损害胰岛素敏感的糖转运系统，是造成胰岛素抵抗的原因之一，因而使CRF患者体内组织的葡萄糖摄取量减少［10］。 　　体内结构蛋白、胞浆蛋白、内质网蛋白的氨甲酰化，可影响器官的正常功能。白蛋白在结合和转运酸性药物中起重要的作用，氨甲酰化的白蛋白可使药物的生物度利用降低［11］。在神经系统，酶和结构蛋白的氨甲酰化，对大脑皮质功能、学习和记忆造成不利影响，也可引起外周神经病变。 　　氨甲酰化可使多种激素和酶活性降低，如胰岛素、催产素、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶、纤溶酶、谷氨酸脱氢酶、磷酸化酶a和b、丙酮酸激酶、碱性磷酸酶、核糖核酸酶、糜蛋白酶、胃蛋白酶等，从而影响多种物质的代谢和某些器官的功能。4　晚期糖基化终末产物（AGE）和终末氧化蛋白产物（AOPP） 　　有人认为AGE可代表尿毒症中分子物质毒性的“现代形式”，多肽AGE分子量多数均小于10000。AGE是蛋白质的氨基组、脂质和脂蛋白非酶糖基化反应的终产物，反应早期产物仍有可逆性，而其晚期产物(AGE)则较稳定，已失去可逆性。慢性肾衰时，由于肾脏清除障碍及其他尚不清楚的原因，体内一些短半衰期的血浆蛋白如β2-MG被AGE修饰并导致蓄积。高流量透析可显著降低由AGE修饰的小分子，在糖尿病肾衰患者中可使其降低47.4％，在非糖尿病肾衰患者中可使其降低60.6%，然而3h后其浓度又回到治疗前水平。CAPD患者虽然与葡萄糖持续接触，但血中AGE水平并不比血透者高；然而腹膜组织中的蛋白质可发生糖基化。此外，某些食物中含有的AGE在小肠吸收，故食物的摄取也可增加尿毒症患者的血AGE水平。高AGE水平是尿毒症患者心血管并发症原因之一，实验发现血透患者冠状动脉壁AGE积聚［12］，AGE修饰的β2-MG是透析相关性淀粉样变性的淀粉样物质的主要成分，它能刺激巨噬细胞增加分泌TNF-α和IL-1β，也能增加人单核细胞的趋化性，故淀粉样物质沉积处出现单核／巨噬细胞聚集及原发性炎症反应，导致骨和关节损害。这些效应是由AGE受体（RAGE）即AGE结合蛋白所介导的，AGE和RAGE相互作用，可引起氧化应激反应，导致血管通透性增加，血管壁增厚［13］。 　　在尿毒症时血中存在着氧化损伤的蛋白产物，称为终末氧化蛋白产物（Advanced　oxidation　protein　products，AOPP）。由活性中性粒细胞产生的氧化物增多，或这些氧化物的清除减少，均可导致AOPP增加。氧化物是吞噬细胞尤其是中性粒细胞在呼吸爆裂时产生的大量的反应性氧类（ractive　oxygen　species）物质，为氧分子被单价还原成过氧离子（O－2）、原始羟基（OH0）、单价氧（1O2）和含氯氧化物（HOCl），它们可杀死病原菌，但当宿主的抗氧化系统被抑制时，它也造成组织损伤［14］。氧化应激时氧化物前体与抗氧化物的平衡被打破，而前者偏高，使DNA、蛋白和脂质等人体基本成分的氧化增多；此外，氧化物被认为是炎症介质，可导致氧化性结构损伤和细胞的功能紊乱。氧化物对蛋白质水解的敏感度依赖于氧化应激的强度［15］。< br>　　据报告尿毒症患者AOPP水平可高出正常人3倍。AOPP的积聚可反映尿毒症时清除受损伤蛋白的能力下降。高分子量的AOPP为600000，是蛋白质的集合体；低分子量的AOPP为80 000左右，白蛋白是其主要成分。AOPP是一组“奇特”的毒素和(或)前炎症介质，在尿毒症时AOPP可引起免疫紊乱和炎症损伤［16］。 　　5　同型半胱氨酸（Hcy） 　　在肾功能不全时，Hcy水平升高，并与血肌酐水平呈正相关，与肌酐清除率呈负相关。Hcy升高的机制尚不完全清楚。仅有小部分Hcy从肾脏排泄，故肾脏排泄率降低并不能完全解释CRF时的高同型半胱氨酸血症。在CRF时，肾小管摄取Hcy减少；此外正常人的Hcy可通过分解代谢而变成半胱氨酸，也可甲基化成为蛋氨酸。尿毒症时肾小管功能减退，Hcy的分解和(或)甲基化受抑制［17］。有人报告，尿毒症患者甲基四氢叶酸还原酶缺陷是由于其纯合子基因突变发生率（677C被T代替）比健康人增高所致［18］。血Hcy是叶酸盐缺乏的一个敏感的生物标记物。当叶酸盐缺乏时，