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在慢性腎功能不全進(jìn)行性加重后,體內(nèi)有200種以上物質(zhì)的水平比正常人增高,其中有些物質(zhì)具有毒性作用。這些具有毒性作用的物質(zhì)在體內(nèi)積聚,是引起尿毒癥癥狀、代謝紊亂和多個(gè)系統(tǒng)功能失調(diào)的主要原因之一。近二十年來(lái)關(guān)于大、中分子尿毒癥毒素的研究進(jìn)展相對(duì)遲緩,但近年來(lái)有關(guān)學(xué)者在這方面的研究已有某些新發(fā)現(xiàn),有些毒素蛋白已被分離出,通過(guò)體內(nèi)、外實(shí)驗(yàn)對(duì)其性質(zhì)及毒性有了一定的認(rèn)識(shí),對(duì)以前已知毒素的作用也有了新的了解。
1被認(rèn)為是“新毒素”的主要物質(zhì)
凡被稱為“尿毒癥毒素”的物質(zhì)應(yīng)具備以下條件:①在尿毒癥患者體內(nèi)該物質(zhì)的濃度顯著高于正常;②該物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)明確;③高濃度的該物質(zhì)與特異的尿毒癥臨床表現(xiàn)相關(guān);④動(dòng)物試驗(yàn)或體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)該物質(zhì)在其濃度與尿毒癥患者體內(nèi)濃度相似時(shí),可出現(xiàn)類似毒性作用;⑤體液內(nèi)該物質(zhì)濃度下降與尿毒癥癥狀、體征改善相伴隨[1]。
據(jù)近年有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)告,目前被認(rèn)為可能是“新”尿毒癥毒素的物質(zhì)約有20種左右(表1)。
表1近年報(bào)告的具有尿毒癥毒素作用的物質(zhì)
1粒細(xì)胞抑制蛋白Ⅰ(GIP-Ⅰ)和粒細(xì)胞抑制蛋白Ⅱ(GIP-Ⅱ)
2趨化抑制蛋白(CIP)
3中性粒細(xì)胞脫顆粒抑制蛋白Ⅰ(DIP-Ⅰ)和中性粒細(xì)胞脫顆粒抑制蛋白Ⅱ(DIP-Ⅱ)
4同型半胱氨酸(Homocysteine,Hcy)
5晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)和終末氧化蛋白產(chǎn)物(AOPP)
6氨甲?;陌被岷偷鞍踪|(zhì)
7瘦素(Leptin)
8活性維生素D抑制物
9影響一氧化氮合成的毒素
10其它:硫酸吲哚酚,癌原性雜環(huán)胺,馬尿酸,假尿嘧啶核苷,免疫球蛋白輕鏈,3-羧-4-甲-5-丙基呋喃戊酮酸(CMPF)
2具有抑制免疫細(xì)胞活性作用的毒素
這類毒素包括粒細(xì)胞抑制蛋白Ⅰ(GIP-Ⅰ)、粒細(xì)胞抑制蛋白Ⅱ(GIP-Ⅱ)、趨化抑制蛋白(CIP)、中性粒細(xì)胞脫顆粒抑制蛋白Ⅰ(DIP-Ⅰ)、中性粒細(xì)胞脫顆粒抑制蛋白Ⅱ(DIP-Ⅱ)、免疫球蛋白輕鏈等。GIP-Ⅰ和GIP-Ⅱ都是從規(guī)律血透患者的血漿中分離出來(lái)的[2]。GIP-Ⅰ分子量為28000,電離點(diǎn)位于4.0~4.5,屬于免疫球蛋白輕鏈類,其中80%與κ輕鏈同類,40%與λ輕鏈同類。GIP-Ⅱ分子量為9500,與β2微球蛋白(β2-MG)同一類。
GIP-Ⅰ和GIP-Ⅱ具有抑制多核粒細(xì)胞(PMN)對(duì)糖攝取的作用。GIP-Ⅰ是通過(guò)抑制趨化性肽(甲酰-甲硫氨酰-亮氨酰-苯丙氨酸)而影響PMN的功能,抑制PMN的趨化性、氧化代謝及細(xì)胞內(nèi)的殺菌作用。GIP-Ⅱ則抑制由佛波醇酯(phorbolester)刺激的糖攝取;此外它也可刺激人體單核細(xì)胞分泌IL-1β和IL-6[3]。
DIP-Ⅰ和DIP-Ⅱ均為尿毒癥規(guī)律血透患者的血漿超濾液中提出。DIP-Ⅰ分子量為14400,與血管生成素(Angiogenin)屬同一類物質(zhì),在尿毒癥時(shí)比正常人高2~3倍,而在CAPD患者的腹透液中DIP-Ⅰ濃度可高達(dá)正常人的1000倍,提示DIP-Ⅰ是由腹腔中的細(xì)胞合成。DIP-Ⅰ可抑制自發(fā)性及刺激后的PMN脫顆粒[4],而應(yīng)用人重組血管生成素多克隆抗體可消除DIP-Ⅰ對(duì)PMN的這種抑制作用。DIP-Ⅰ不僅抑制PMN的乳肝褐質(zhì)(Lactoferrin)、膠原酶、明膠酶的釋放,而且也抑制彈性硬蛋白酶釋放。含有血管生成素片段中的二硫化物C39~C92,對(duì)PMN的抑制作用與DIP-Ⅰ作用相同,但要弱得多。這表明DIP-Ⅰ在PMN細(xì)胞上有一個(gè)新的、生物學(xué)活性位置,而與血管生成素的活性部位有所不同。DIP-Ⅱ分子量為24000,這種蛋白質(zhì)可能為補(bǔ)體D,在血透患者中補(bǔ)體D比正常人高約10倍,補(bǔ)體D可引起刺激后的劑量依賴性的乳肝褐質(zhì)脫顆粒約減少到正常對(duì)照的34%[5]。
CIP是從腹透患者的腹透液中分離所得,在體外實(shí)驗(yàn)中,它抑制PMN的趨化呈濃度依賴性,且不可逆轉(zhuǎn)。氨基酸序列測(cè)定顯示這種多肽與泛素有著相同的氨基末端,但比泛素電離點(diǎn)更偏酸性,而泛素本身對(duì)PMN的趨化性無(wú)影響。由此看來(lái)CIP很可能是被修飾的泛素,其分子量為8500[6]。
免疫球蛋白輕鏈κ和λ的單體和二聚體在體外很小的濃度即可抑制PMN的糖攝取和趨化性,由B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的免疫球蛋白輕鏈多于重鏈,因此有少量的輕鏈以自由形式存在于血液中,嚴(yán)重腎功能減退患者其血中自由輕鏈的水平增高5倍[7]。
3氨甲?;被岷偷鞍踪|(zhì)
正常時(shí)人體內(nèi)的尿素可轉(zhuǎn)變?yōu)榍杷猁},氰酸鹽分子通過(guò)氨甲?;磺宄?。而尿毒癥時(shí),氨甲酰化氰酸鹽不能被有效清除,造成積聚,從而引起血液中氨基酸和蛋白質(zhì)氨甲酰化(附圖)。氨甲酰化的氨基酸稱為C-AA,沒(méi)有氨甲?;陌被釣镕-AA。由于C-AA沒(méi)有自由的氨基與另一個(gè)氨基酸的羧基結(jié)合,引起蛋白質(zhì)合成障礙,因而是造成尿毒癥患者的營(yíng)養(yǎng)不良的因素之一[8],也可引起某些物質(zhì)代謝的障礙,甚至影響組織、器官的功能。
血紅蛋白中纈氨酸的氨基端被氨甲?;瘯r(shí),形成了與氧高親和力的氨甲酰血紅蛋白,使氧離曲線左移,減少氧的釋放,造成組織缺氧[9]。尿毒癥時(shí),由于天門冬酰胺的氨甲?;?,且呈劑量依賴方式,損害胰島素敏感的糖轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng),是造成胰島素抵抗的原因之一,因而使CRF患者體內(nèi)組織的葡萄糖攝取量減少[10]。
體內(nèi)結(jié)構(gòu)蛋白、胞漿蛋白、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白的氨甲?;捎绊懫鞴俚恼9δ?。白蛋白在結(jié)合和轉(zhuǎn)運(yùn)酸性藥物中起重要的作用,氨甲?;陌椎鞍卓墒顾幬锏纳锒壤媒档停?1]。在神經(jīng)系統(tǒng),酶和結(jié)構(gòu)蛋白的氨甲酰化,對(duì)大腦皮質(zhì)功能、學(xué)習(xí)和記憶造成不利影響,也可引起外周神經(jīng)病變。
氨甲?;墒苟喾N激素和酶活性降低,如胰島素、催產(chǎn)素、葡萄糖-6-磷酸脫氫酶、纖溶酶、谷氨酸脫氫酶、磷酸化酶a和b、丙酮酸激酶、堿性磷酸酶、核糖核酸酶、糜蛋白酶、胃蛋白酶等,從而影響多種物質(zhì)的代謝和某些器官的功能。4晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGE)和終末氧化蛋白產(chǎn)物(AOPP)
有人認(rèn)為AGE可代表尿毒癥中分子物質(zhì)毒性的“現(xiàn)代形式”,多肽AGE分子量多數(shù)均小于10000。AGE是蛋白質(zhì)的氨基組、脂質(zhì)和脂蛋白非酶糖基化反應(yīng)的終產(chǎn)物,反應(yīng)早期產(chǎn)物仍有可逆性,而其晚期產(chǎn)物(AGE)則較穩(wěn)定,已失去可逆性。慢性腎衰時(shí),由于腎臟清除障礙及其他尚不清楚的原因,體內(nèi)一些短半衰期的血漿蛋白如β2-MG被AGE修飾并導(dǎo)致蓄積。高流量透析可顯著降低由AGE修飾的小分子,在糖尿病腎衰患者中可使其降低47.4%,在非糖尿病腎衰患者中可使其降低60.6%,然而3h后其濃度又回到治療前水平。CAPD患者雖然與葡萄糖持續(xù)接觸,但血中AGE水平并不比血透者高;然而腹膜組織中的蛋白質(zhì)可發(fā)生糖基化。此外,某些食物中含有的AGE在小腸吸收,故食物的攝取也可增加尿毒癥患者的血AGE水平。高AGE水平是尿毒癥患者心血管并發(fā)癥原因之一,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)血透患者冠狀動(dòng)脈壁AGE積聚[12],AGE修飾的β2-MG是透析相關(guān)性淀粉樣變性的淀粉樣物質(zhì)的主要成分,它能刺激巨噬細(xì)胞增加分泌TNF-α和IL-1β,也能增加人單核細(xì)胞的趨化性,故淀粉樣物質(zhì)沉積處出現(xiàn)單核/巨噬細(xì)胞聚集及原發(fā)性炎癥反應(yīng),導(dǎo)致骨和關(guān)節(jié)損害。這些效應(yīng)是由AGE受體(RAGE)即AGE結(jié)合蛋白所介導(dǎo)的,AGE和RAGE相互作用,可引起氧化應(yīng)激反應(yīng),導(dǎo)致血管通透性增加,血管壁增厚[13]。
在尿毒癥時(shí)血中存在著氧化損傷的蛋白產(chǎn)物,稱為終末氧化蛋白產(chǎn)物(Advancedoxidationproteinproducts,AOPP)。由活性中性粒細(xì)胞產(chǎn)生的氧化物增多,或這些氧化物的清除減少,均可導(dǎo)致AOPP增加。氧化物是吞噬細(xì)胞尤其是中性粒細(xì)胞在呼吸爆裂時(shí)產(chǎn)生的大量的反應(yīng)性氧類(ractiveoxygenspecies)物質(zhì),為氧分子被單價(jià)還原成過(guò)氧離子(O-2)、原始羥基(OH0)、單價(jià)氧(1O2)和含氯氧化物(HOCl),它們可殺死病原菌,但當(dāng)宿主的抗氧化系統(tǒng)被抑制時(shí),它也造成組織損傷[14]。氧化應(yīng)激時(shí)氧化物前體與抗氧化物的平衡被打破,而前者偏高,使DNA、蛋白和脂質(zhì)等人體基本成分的氧化增多;此外,氧化物被認(rèn)為是炎癥介質(zhì),可導(dǎo)致氧化性結(jié)構(gòu)損傷和細(xì)胞的功能紊亂。氧化物對(duì)蛋白質(zhì)水解的敏感度依賴于氧化應(yīng)激的強(qiáng)度[15]。
據(jù)報(bào)告尿毒癥患者AOPP水平可高出正常人3倍。AOPP的積聚可反映尿毒癥時(shí)清除受損傷蛋白的能力下降。高分子量的AOPP為600000,是蛋白質(zhì)的集合體;低分子量的AOPP為80000左右,白蛋白是其主要成分。AOPP是一組“奇特”的毒素和(或)前炎癥介質(zhì),在尿毒癥時(shí)AOPP可引起免疫紊亂和炎癥損傷[16]。
5同型半胱氨酸(Hcy)
在腎功能不全時(shí),Hcy水平升高,并與血肌酐水平呈正相關(guān),與肌酐清除率呈負(fù)相關(guān)。Hcy升高的機(jī)制尚不完全清楚。僅有小部分Hcy從腎臟排泄,故腎臟排泄率降低并不能完全解釋CRF時(shí)的高同型半胱氨酸血癥。在CRF時(shí),腎小管攝取Hcy減少;此外正常人的Hcy可通過(guò)分解代謝而變成半胱氨酸,也可甲基化成為蛋氨酸。尿毒癥時(shí)腎小管功能減退,Hcy的分解和(或)甲基化受抑制[17]。有人報(bào)告,尿毒癥患者甲基四氫葉酸還原酶缺陷是由于其純合子基因突變發(fā)生率(677C被T代替)比健康人增高所致[18]。血Hcy是葉酸鹽缺乏的一個(gè)敏感的生物標(biāo)記物。當(dāng)葉酸鹽缺乏時(shí),血中Hcy水平增高。葉酸的活性形式是5-甲-四氫葉酸,在Hcy轉(zhuǎn)變?yōu)榈鞍彼釙r(shí),它作為聯(lián)合底物。
高Hcy血癥是心血管疾病的一個(gè)獨(dú)立的危險(xiǎn)因素,隨著血中Hcy水平增高,頸動(dòng)脈狹窄、頸動(dòng)脈內(nèi)膜增厚、冠狀動(dòng)脈疾病、心肌梗塞[19]和深靜脈血栓的發(fā)病率升高。高Hcy血癥致血管疾病的機(jī)制,主要與引起內(nèi)皮產(chǎn)生的松弛因子(NO)減少、刺激平滑肌細(xì)胞增殖[20]、增加血栓調(diào)節(jié)素(thrombomodulin)的表達(dá)及蛋白酶C的活性、抑制內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)等作用有關(guān)。Hcy也可通過(guò)使低密度脂蛋白氧化而促進(jìn)動(dòng)脈硬化的發(fā)生與發(fā)展。
有人報(bào)告,尿毒癥患者血中Hcy水平可比健康人高4倍,而在有過(guò)動(dòng)脈閉塞病史的尿毒癥患者中更高。通過(guò)透析可部分(11%~50%)將Hcy清除[21]。血中總Hcy濃度由自由Hcy及與蛋白結(jié)合的Hcy組成,血中大多以結(jié)合形式存在,因此透析只能清除體內(nèi)部分Hcy,而難以將Hcy水平降至正常。據(jù)報(bào)道,正常人每天飲食中攝入葉酸鹽400μg時(shí),血中Hcy水平可維持在相對(duì)較低水平;尿毒癥患者每天服葉酸5~10mg,即可明顯降低血中Hcy的水平[22]。
6瘦素(Leptin)
瘦素是由肥胖基因編碼,脂肪細(xì)胞分泌的肽類激素,它由167個(gè)氨基酸組成,分子量16000。非肥胖尿毒癥患者血中瘦素水平明顯升高,其原因與瘦素的排泄障礙及某些因素如高胰島素血癥、C反應(yīng)蛋白升高及TNF-α、IL-1增多等刺激其合成增加有關(guān)。瘦素可引起食欲下降,使蛋白質(zhì)、熱量攝入減少,并增加能量消耗,很可能是引起CRF患者食欲減退、營(yíng)養(yǎng)不良的原因之一。透析治療前后,血清瘦素水平變化較小,透析治療難以糾正尿毒癥患者的高瘦素血癥。據(jù)報(bào)告,給尿毒癥患者胰島素樣生長(zhǎng)因子-1治療,其血瘦素水平可明顯降低[23]。
7其它
NO合成抑制物、活性維生素D抑制物等也具有潛在的毒性作用。NO是L-精氨酸合成酶在內(nèi)皮細(xì)胞中形成的,NO有松弛血管的作用,抑制血小板粘附和聚集,是神經(jīng)傳導(dǎo)和神經(jīng)毒性介質(zhì)。NO能殺死或抑制許多病原體,包括細(xì)菌、真菌、寄生蟲、結(jié)核桿菌等。尿毒癥時(shí)有幾種毒素影響NO的合成,如不對(duì)稱的二甲-L-精氨酸(ADMA)可作為抑制劑。NO的合成受抑制可導(dǎo)致隱靜脈和腸系膜血管收縮、高血壓、腎小球局部缺血、神經(jīng)病變。在大腦中,ADMA引起血管收縮及抑制乙酰膽堿誘導(dǎo)的血管松弛[24]。
用尿毒癥的超濾液灌注正常大鼠,可抑制1,25(OH)2D3的合成,也可使其小腸鈣三醇受體濃度明顯降低。腎衰時(shí),鈣三醇受體的合成在轉(zhuǎn)錄部位被抑制,并有明顯的鈣三醇抵抗。腎功能正常時(shí),鈣三醇誘導(dǎo)的單核細(xì)胞CD14表達(dá)是升高的,而尿毒癥患者的超濾液不僅能抑制基本的CD14的表達(dá),也可使鈣三醇誘導(dǎo)的單核細(xì)胞CD14表達(dá)明顯受到抑制。實(shí)驗(yàn)研究已發(fā)現(xiàn)尿酸、黃嘌呤、次黃嘌呤等物質(zhì)具有這種抑制作用[25]。
CMPF及硫酸吲哚酚均為與蛋白結(jié)合的有機(jī)酸,結(jié)合率分別高達(dá)98%、90%,其毒性作用抑制藥物與蛋白結(jié)合,CMPF可抑制紅細(xì)胞生成,抑制肝內(nèi)谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶及線粒體呼吸。硫酸吲哚酚的重要作用之一是加速腎小球硬化,降低肝細(xì)胞內(nèi)甲狀腺素的轉(zhuǎn)移。
結(jié)語(yǔ)近年新發(fā)現(xiàn)的某些尿毒癥毒素的作用,使人們加深了對(duì)尿毒癥發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識(shí)。加強(qiáng)尿毒癥毒素的清除途徑的研究,包括應(yīng)用血液吸附劑、口服吸附劑、高效的透析器和某些藥物等,將可能進(jìn)一步改善CRF患者尿毒癥癥狀和患者預(yù)后。
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