发布时间 : 星期五 文章终末期肾病蛋白结合类毒素AGES及其危害更新完毕开始阅读1ea195f6178884868762caaedd3383c4ba4cb419
终末期肾病蛋白结合类毒素AGES及其危害
尿毒症毒素(uremic toxin)是指肾功能衰竭时在体内潴留的、具有特定生化或生物学活性的物质，在正常情况下能通过健康肾脏排泄。目前通常根据分子量和蛋白结合情况将尿毒症毒素分为三大类：
(1) 小分子水溶性毒素，分子量小于300D，如尿素和肌酐等，它们能被低、高通量透析器清除；
(2) 中大分子类毒素，分子量多在300-12000D，主要是肽类和细胞因子，如肾上腺髓质素(ADM)(MW5700D)，β2-微球蛋白(β2-m)(MW12000D)、粒细胞抑制蛋白(GIP)、IL-6、TNF-a等，这类毒素在体内呈多室分布，常规透析不能有效清除；
(3) 与蛋白质结合的毒素及一些被化学修饰的蛋白质，如3-羟基-4-甲基-5丙基-2呋喃丙酸(CMPF)、甲酚、硫酸吲哚酚(Indoxyl sulfate)、晚期糖基化终末产物(AGEs)和晚期氧化蛋白产物(AOPP)等。这类毒素游离型的发挥生物学效应，低蛋白血症时游离水平升高，常规血液透析不能有效清除，还有一些完全不能被清除如硫酸吲哚酚。其中AGEs是近年研究的热点[1]。
本文主要就AGEs生物特性及其危害综述如下。
一、AGEs的生物学特性
AGEs是一种新型的尿毒症毒素，葡萄糖和其它还原糖与游离的氨基酸通过非酶化反应生成稳定的Amadori产物，Amadori产物再通过一系列化学重组，转变成AGEs，它是葡萄糖等糖类与蛋白质发生非酶性反应的终产物[2]。AGEs在尿毒症患者血浆和组织中显著升高主要与糖和脂质氧化反应增加及灭活减少而致活性羰基前体增加有关。终末期肾病（ESRD）中主要AGEs是AGE修饰的白蛋白和β2-m等。AGEs是一类高度异质性物质，分子量2000-6000D，主要的化学组份包括：戊糖素、N-羧甲基赖氨酸（CML）、pyrraline等。戊糖素具有产生荧光的特性，CML不产生荧光[3]。
二、AGEs与心血管疾病（CVD）
AGEs之所以受到关注是因为目前研究认为它的升高与心血管病变（CVD）、透析相关性淀粉样变、腹透患者的腹膜硬化和动脉粥样硬化（AS）的进展有关。尿毒症患者中的心血管病变（CVD）是一个重要的临床问题，并且是首要的死亡原因，占尿毒症患者所有死因中的45%。与同年龄、同性别的正常人相比，尿毒症患者发生CVD的危险性高20倍[4]。在对386例透析患者5年的随访研究结果显示，血浆中循环AGEs（戊糖素）的浓度与透析患者发生心血
1
管事件有显著的相关性，可以根据血液中AGEs的浓度预测CVD发生的风险（相对危险度：1.74，95%可信区间：1.11-2.74，P=0.017）[5]。
尿毒症心血管疾病的常见特点包括血管内膜钙化，动脉硬化和左心室形态改变[6-8]。血液透析患者动脉粥样硬化的发生情况远远高于非透析患者，在血液透析患者中研究发现颈动脉粥样硬化可以作为预测冠状动脉钙化的指标，而冠状动脉钙化又是预测心血管不良事件的重要指标[9-11]，在透析患者冠状动脉钙化危险因素的研究中，对225例血液透析患者根据CT结果判断冠状动脉钙化评分(CACS)研究发现，除了传统的心血管危险因素糖尿病、高龄、高血压和钙超载等，在HD患者中氧化应激（脂质过氧化物）和AGE（戊糖素）与广泛的冠状动脉钙化有明显的相关性，提示脂质过氧化和糖氧化可能参与了动脉粥样硬化的形成[12]。现有研究证实AGEs促进AS发展的作用机制可能为：AGEs结合并灭活NO，阻止NO的抗AS作用，并能促进血管内皮细胞表达VCAM-1和ICAM-1；诱导单核/巨噬细胞的活化和在动脉粥样斑块处聚集。侯凡凡院士课题组的研究，在体外分别用AGE修饰的人血清白蛋白(AGE-HSA)和牛血清白蛋白(AGE-BSA)刺激人的脐静脉内皮细胞可以减少NO的产生，这个过程主要与P38信号通路的活化有关，这可能是AGEs参与CVD发生的机制之一[13]。在减少NO生成的同时，还有研究发现AGEs通过抑制内皮一氧化碳合酶的活性导致血管功能的紊乱[14]。免疫组化研究也证实在AS的血管内膜部位有AGEs的大量沉积[15]，故而进一步证实AGEs有促进AS的作用。
AGEs作为促炎的毒素参与尿毒症和透析患者全身炎症综合症可能是它与CVD发生和透析患者死亡率有关的另一个重要原因。肾脏在维持体内促炎和促氧化物质的清除和代谢方面起到重要的自稳作用，随着肾功能的恶化体内的炎症指标日渐升高，到ESRD阶段可以用“炎症综合症”来形容，AGEs作为蛋白损伤的产物在促进内皮细胞和炎症细胞活化分泌炎症因子方面有重要作用，因此参与了这种炎症综合症的形成[16-17]。在透析的体外循环过程中，淋巴细胞被活化，激活的淋巴细胞可以激活血小板和内皮细胞导致动脉粥样硬化的发生和发展
[18-19]
，并且可以产生反常的促炎和促氧化的细胞因子如IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-a等[20]。IL-6
是与CVD的发生有密切关系的促炎因子，它刺激肝脏细胞升高C反应蛋白分泌，降低白蛋白的合成；刺激细胞间粘附分子的合成(sICAM-1)调解淋巴细胞和血管内皮细胞的接触和迁移；通过各种代谢、血管内皮细胞和促凝结等作用促进动脉粥样硬化的产生[21-22]。在对透析患者血液单核细胞表面AGE受体(RAGE)表达的检测发现，透析患者单核细胞RAGE表达水平明显高于正常人，血清中TNF-a和IL-1β也高于正常人，体外用AGE-HAS刺激单核细胞可以产生TNF-a和IL-1β，当对单核细胞进行抗-RAGE的预处理以后，发现促炎因子的产生被显著抑制了，这说明AGEs与其受体结合与血透患者促炎因子产生有直接的关系[23]。
除了AGEs，另外两种由肠道细菌分解食物蛋白，氨基酸代谢后产生另两种蛋白结合的尿
2
毒症毒素-硫酸吲哚(Indoxyl sulfate，IS)和硫酸对甲酚(p-cresylsulfate)，近几年的研究也发现它们与慢性肾衰患者CVD的发生和患者的死亡率有明确的相关关系[24-25]。
鉴于这些蛋白结合类毒素对CVD的危险作用，关注CRF患者体内的AGEs、IS等毒素的清除情况是非常必要的。然而各种肾脏替代治疗方法对于这类的清除都是非常有限的，主要是由于它们都跟蛋白质绑定在一起的。成功的肾移植是唯一可将AGEs降低至正常水平的，但由于肾源有限，所以应用不广泛[26]；腹膜透析本来是可以较好清除中分子大分子物质的，但由于含糖的腹膜透析液在加热灭菌的过程中会产生AGE的前体，这样不但不能很好的清除血液中的AGEs，反而增加了它的反向重吸收，同时也加速了腹膜的硬化和纤维化[27-29]；因此，通过血液净化降低AGEs具有更深远的临床意义。
三、AGEs与血液净化
常规血液透析不能有效清除AGEs，目前报道血液滤过(hemofiltration，HF)、血液透析滤过(hemodiafiltration，HDF)、超高通量的透析（super high flux dialysis），或使用含有维生素E的滤膜（dialysis with the use of membranes coated with vitamin E）对AGEs有一定的清除，但不能将之维持在正常范围[30]。除了透析方式的改进，透析膜的研究也在进行，研究者发现超流量滤膜（SF）对AGEs的清除效果比较好，可能与它的生物相容性好有关[31]，而在SF膜中又以三乙酰纤维素膜长期的清除效果最好[32]；对含有维生素E的聚丙烯透析膜（PSE）的研究发现，它对NO合成的抑制物二甲基精氨酸Asym metric dimethyl arginine(ADMA)有较好的清除作用，长期使用的疗效显著，提示这种PSE透析膜具有抗氧化活性，这可能对透析患者CVD的发生具有保护作用[33]。
除了对透析方式，透析膜、透析液等的研究，在抗凝药物对AGEs清除的影响也有研究。侯凡凡院士课题组研究发现透析过程中使用的肝素可以阻断AGE与单核细胞表面AGE受体相结合，这间接影响了AGE的代谢和清除，这可能也是HD患者始终存在体内AGE沉积的一个重要机制[34]。
吸附材料的发展似乎为这类蛋白结合的尿毒症毒素的清除打开了新的思路，口服吸附剂AST-120的研究发现尿毒症患者口服AST-120可以有效降低血浆中hippurate，phenylsulfate，硫酸吲哚和硫酸对甲酚等毒素水平[35]，长期的临床观察还发现可以减慢慢性肾功能不全患者进入透析的时间[36]，降低颈动脉斑块厚度和血管僵硬度[37]，预防心血管事件的发生[38]。伴随着多种材料出现和发展，一种血液净化的新方式血液吸附（Hemoadsorption）又名血液灌流（Hemoperfusion，HP）于上个世纪60年代出现。从最早的活性炭吸附到人工合成树脂材料，以及专门针对β2-M和AGEs的生物特异性吸附剂。还有研究将HD和HP联合应用发现对大分
3
子毒素清除和患者的长期生活质量的改善较单纯HD治疗相比具有较好的作用[39]。
由于AGEs沉积跟CVD的密切关系，而CVD又是影响透析患者存活的的重要因素，目前常规血液透析治疗对AGEs的清除能力还是很有限，因此对AGEs清除需要有更多的新方法、新材料、新技术来应用以减少终末期肾病患者体内AGEs的沉积，从而减少CVD的发生。
参考文献
1. 侯凡凡.对尿毒症毒素的新认识.中华肾脏病杂志,2003,19:69-70.
2. MisselwitzJ,etal.Advance dglycationend productsin children with chronicrenal fail ureand
type1diabetes.PediatrNephrol,2002;17(5):316-321.
3. 梁敏，侯凡凡，陈瑗.化学修饰蛋白质类尿毒症毒素的检测方法与评价.中华肾脏病杂志，
2003，19：190-191.
4. FoleyRN,ParfreyPS,SarnakMJ.Clinical epidemiology of cardiovascular disease in chronic renal
disease.AmJKidneyDis1998;32:S112–S119.
5. NishizawaY,KoyamaH,InabaM.AGEs and cardiovascular disease sinpatients with end-stage
renal diseases.JRenNutr.2012Jan;22(1):128-33.
6. Middleton R J, Parfrey P S,FoleyRN. Left Ventricular Hypertrophy in the Renal Patient [J].JAmSocNephrol,2001,12:1079-1084.
7. BlockGA,RaggiP,BellasiA,KooiengaL,SpiegelDM.Mortality effect of coronary calcification
and phosphate binder choice in incident hemodialysis patients[J].KidneyInt,2007,71:438-441. 8. RaggiP,BellasiA,FerramoscaE,IslamT,MuntnerP,BlockGA.Association of pulse wave velocity
with vascular and valvular calcification in hemodialysis patients[J].KidneyInt,2007,71:802-807. 9. YildizA,TepeS,OflazHetal.Carotid atherosclerosis is a predictor of coronary calcification in
chronichaemo dialysis patients. NephrolDial Transplant, 2004;19:885–891.
10. RaggiP,BoulayA,Chasan-TaberSetal.Cardiac calcification in adult hemodialysis patients.A
Link between end-stage renal disease and cardio vascular disease [J] JAmCollCardiol 2002;39:695–701.
11. GoodmanWG,GoldinJ,KuizonBDetal.Coronary-artery calcification in young adults with
end-stage renal disease who are undergoing dialysis. NEnglJ Med, 2000, 342: 1478–1483. 12. KTaki1,FTakayama1,YTsuruta2andTNiwa1Oxidativestress,advancedglycationendproduct,andc
oronaryarterycalcificationinhemodialysispatients.Kidneyinternational,2006,70,218–224 13. Guo Zhijian, Hou Fanfan, Zhang Xun. Advance dglycationend products in hibit production of
4