陳伊文 綜述 俞雨生 審校
腹膜是全身毛細(xì)血管最豐富的部位之一,腹膜間皮細(xì)胞可表達(dá)腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(renin-angiotensin-aldosterone system,RAAS)成分,并在急、慢性炎癥狀態(tài)下發(fā)揮作用。長期腹膜透析(peritoneal dialysis,PD)可引起腹膜纖維化及腹膜血管增生。長期PD后腹腔局部RAAS激活,有效阻斷RAAS能預(yù)防或延緩腹膜形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化,本文就RAAS在腹膜損傷中的作用機(jī)制及阻斷RAAS對腹膜和殘余腎功能的影響作一綜述。
腹膜薄而光滑,主要由單層間皮細(xì)胞和間皮下結(jié)締組織構(gòu)成,是腹膜彌散和滲透超濾(ultrafiltration,UF)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。間皮細(xì)胞呈單層排列覆蓋整個腹腔,形成一道機(jī)械防御屏障;間皮下結(jié)締組織層是由細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)等大分子物質(zhì)構(gòu)成的一層復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層,主要成分為纖維連接蛋白(fibronectin,F(xiàn)N)、彈性蛋白和膠原等,此外還有不同管徑的血管和細(xì)胞成分,如成纖維細(xì)胞、肥大細(xì)胞和巨噬細(xì)胞。生理狀態(tài)下間皮下結(jié)締組織厚度為40μm,尿毒癥時增至150μm,PD后可厚達(dá)270μm,且與透析時間成正比。有研究者對尿毒癥患者分別于PD治療前后行腹膜活檢發(fā)現(xiàn),尿毒癥時腹膜間皮細(xì)胞形態(tài)改變明顯,間皮下結(jié)締組織層顯著增厚;PD后腹膜間皮細(xì)胞形態(tài)改變更大,可見上皮細(xì)胞間質(zhì)化、細(xì)胞脫落、腹膜小血管壁透明樣變、管腔狹窄甚至閉鎖,靜脈病變較動脈更為明顯,且與透析時間呈正相關(guān),透析6年以上者89%可見顯著的血管病變[1-3]。
腹膜的另一形態(tài)改變是血管增生,該現(xiàn)象由Rubin等[4]首次報道。此后研究發(fā)現(xiàn),與暴露于林格式乳酸鹽透析液相比,暴露于4.25%葡萄糖透析液的大鼠腹膜新生血管數(shù)目明顯增多,其中腹膜硬化者血管數(shù)目最多[5]。長期PD患者腹膜間皮細(xì)胞受損、脫落,向間充質(zhì)轉(zhuǎn)化,獲得類似成纖維細(xì)胞特征,細(xì)胞外基質(zhì)分泌增多,間皮下結(jié)締組織層增厚,深層的疏松組織富含脂肪細(xì)胞,血管網(wǎng)豐富,小動脈、靜脈管壁發(fā)生透明樣變性,管腔狹窄或閉鎖(圖1)。
Davies等[7]發(fā)現(xiàn)長期PD患者的腹膜小分子溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)增加,而超濾能力下降。前者可能與腹膜血管增生、總有效交換表面積擴(kuò)大及血管通透性增加等有關(guān)。而超濾功能下降則由多種因素引起,如血管增生導(dǎo)致葡萄糖滲透壓梯度迅速消散,腹膜纖維化導(dǎo)致腹膜對葡萄糖的電導(dǎo)下降等。Kawaguchi等[5]報道24%患者因超濾功能衰竭退出PD,其中PD 6年以上者占51%。故有必要詳細(xì)了解腹膜形態(tài)結(jié)構(gòu)改變,從而采取相應(yīng)措施以提高技術(shù)存活率。
圖1 生理及腹膜透析(PD)后腹膜組織學(xué)特點(diǎn)[6]
RAAS作為內(nèi)分泌系統(tǒng),在調(diào)節(jié)血壓、電解質(zhì)和血容量穩(wěn)定等方面起著重要作用。近年研究表明,局部RAAS過度活化是導(dǎo)致腎、心、肺等重要臟器纖維化的主要因素。Gilbert等[8]證實(shí)腎小管上皮細(xì)胞分泌的腎素、血管緊張素(angiotensin,Ang),以自分泌或旁分泌形式與其相應(yīng)受體結(jié)合,將信號向細(xì)胞內(nèi)傳遞,使細(xì)胞內(nèi)的smad蛋白磷酸化,形成二聚體進(jìn)入細(xì)胞核,調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄,直接刺激ECM的生成,同時既可通過抑制降解基質(zhì)的酶如膠原酶等合成,又可通過促進(jìn)纖溶酶原激活物抑制物1(PAI-1)、金屬蛋白酶組織抑制物(TIMP)等蛋白酶抑制物的表達(dá)促進(jìn)ECM積聚。腹膜間皮細(xì)胞擁有自己的RAAS系統(tǒng),Noh等[9]的研究表明,體外培養(yǎng)的人腹膜間皮細(xì)胞可表達(dá)血管緊張素原、血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(angiotensin converting enzyme,ACE)、AngⅡ1 型和2型受體、轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)和 FN。Ang 還可誘導(dǎo)血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)Ⅰ型受體和醛固酮表達(dá),前者可促進(jìn)腹膜新生血管的生成及重塑,增加內(nèi)皮通透性,促進(jìn)ECM在內(nèi)皮細(xì)胞外堆積,直接導(dǎo)致間質(zhì)纖維化。
腹膜間皮細(xì)胞能表達(dá)RAAS的所有組成成分,灌入的PD液能上調(diào)這些基因的表達(dá)。RAAS激活與PD液的生物不相容性有關(guān),包括高糖、低pH、乳酸鹽和葡萄糖降解產(chǎn)物(glucose degradation products,GDPs)等。RAAS激活導(dǎo)致間皮細(xì)胞受損脫落,微絨毛減少,粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體增加,細(xì)胞由扁平變?yōu)橹鶢睿?xì)胞間結(jié)合部位加長加寬,干擾細(xì)胞損傷后的修復(fù)。
高糖 葡萄糖是RAAS系統(tǒng)最重要激活劑之一,1.5%透析液中葡萄糖濃度為 76 mmol/L,4.25%透析液糖高達(dá)215 mmol/L。體外研究表明高糖促進(jìn)血管緊張素原、ACE、Ang Ⅱ、TGF-β、VEGF和 FN 分泌增加[9,10],而甘露醇無此作用,說明RAAS的激活與透析液的滲透壓無關(guān)。這些研究均提示腹腔局部存在RAAS,長期PD患者腹膜組織學(xué)改變與典型的糖尿病微血管病變相似,均可觀察到局部RAAS的活化。
低pH 葡萄糖作為滲透劑必須保持透析液為酸性,可使腹膜間皮細(xì)胞活力下降,TGF-β表達(dá)增加,從而激活RAAS,參與腹膜纖維化。體外研究表明,酸性環(huán)境下大鼠腹膜增厚,間皮細(xì)胞脫落,而使用RAAS阻斷劑后,這種現(xiàn)象可減弱甚至消失[11]。
乳酸鹽和葡萄糖降解產(chǎn)物(GDPs) 體內(nèi)多種蛋白質(zhì)與還原糖發(fā)生非酶糖基化反應(yīng),最終生成不可逆的糖基化終末產(chǎn)物(advanced glycation end products,AGE),AGE通過與細(xì)胞受體結(jié)合發(fā)揮生物學(xué)作用,引起腹膜間質(zhì)纖維化和超濾衰竭。長期使用酸性和葡萄糖透析液的患者其腹膜間皮層、血管壁、結(jié)締組織層均可見AGE沉積,而使用中性pH及低GDPs透析液時TGF-β、VEGF的表達(dá)較低于使用1.5%透析液時。
腹膜炎 大鼠模型腹膜炎時,AngⅡ、TGF-β、纖維蛋白原水平升高,ECM成分合成增加,而使用厄貝沙坦和醛固酮后能有效抑制腹膜纖維化[12]。
腹膜 RAAS激活,引起 TGF-β、VEGF表達(dá)上調(diào)。Margetts等[13]發(fā)現(xiàn)置于 TGF-β 濃度較高微環(huán)境中的腹膜間皮細(xì)胞下緊密結(jié)締組織層厚度明顯增厚,PD引流液中VEGF含量更高,腹膜血管數(shù)目增加,而凈超濾量減少。在另一個實(shí)驗(yàn)中,將編碼抗纖維化和抗血管增生的基因轉(zhuǎn)移到正常小鼠腹膜中,產(chǎn)生的TGF-β蛋白多糖抑制劑,能有效減輕腹膜纖維化程度,抑制新生血管形成,改善腹膜超濾功能。在局部或系統(tǒng)性刺激因子的作用下,腹膜局部RAAS激活,以自分泌或旁分泌形式與相應(yīng)受體結(jié)合,將信號向細(xì)胞內(nèi)傳遞,產(chǎn)生促進(jìn)腹膜纖維化或血管增生的細(xì)胞因子,從而引起腹膜纖維化及腹膜血管增加(圖2)。
圖2 RAAS對腹膜的影響[6]
Margetts等[14]將攜帶活性 TGF-β 腺病毒載體轉(zhuǎn)染至大鼠腹膜間皮細(xì)胞,28d后與對照組相比發(fā)現(xiàn),腹膜顯著增厚,大量膠原沉積,證實(shí)腹膜間皮細(xì)胞過度表達(dá)TGF-β使ECM沉積增加,是腹膜纖維化的主要原因。隨著PD時間延長,腹膜間皮上皮細(xì)胞表型逐漸喪失,獲得類似成纖維細(xì)胞特征,并向間皮下緊密結(jié)締組織層遷移,引起 ECM堆積和VEGF高表達(dá)。Aroeira等[15]認(rèn)為促進(jìn)上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化的因素包括炎癥、AGE、GDPs、AngⅡ、低pH、機(jī)械損傷及腹腔積血。AngⅡ可直接或間接介導(dǎo)TGF-β而發(fā)揮促纖維化作用,是參與RAAS激活的另一重要介質(zhì),抑制RAAS的活化對阻止或限制上皮細(xì)胞-間充質(zhì)化有重要意義。
盡管目前有很多動物實(shí)驗(yàn)研究表明腹膜機(jī)械損傷能引起RAAS的激活,但這些研究觀察時間較短,而且動物的腎功能大多是正常的。目前尚缺乏對終末期腎病長期PD患者的觀察研究。
長期PD使腹膜間皮細(xì)胞受損,腹膜局部RAAS激活,針對其活化途徑可采取以下措施抑制RAAS的啟動:(1)阻斷全身RAAS;(2)阻斷腹膜局部RAAS。
全身RAAS的阻斷 體外、動物和臨床試驗(yàn)證實(shí)RAAS阻斷劑對腹膜功能有保護(hù)作用,阻斷RAAS系統(tǒng)的生理病理作用有以下三個位點(diǎn):血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑(ACE inhibitor,ACEI)減少血管緊張素原向Ang I轉(zhuǎn)化;血管緊張素受體拮抗劑(angiotensin-receptor blocker,ARB)阻斷 Ang II的作用;腎素抑制劑(RI)則從源頭上阻斷RAAS系統(tǒng),與前兩種阻斷劑相比,其優(yōu)點(diǎn)在于比ACEI更有效減少AngⅡ生成,消除ARB致AngⅡ堆積效應(yīng)及AngⅡ?qū)Ω鞣N亞型受體的激活。醛固酮受體拮抗劑可抑制心肌、肺和肝纖維化,但在腹膜纖維化中的作用未見報道。
除經(jīng)典的ACE途徑外,AngⅡ還有其他生成旁路,組織蛋白酶G、組織纖溶酶原激活劑、彈性蛋白酶和糜蛋白酶等均可催化其生成。長期應(yīng)用ACEI,導(dǎo)致AngⅠ堆積,可使旁路激活,循環(huán)及組織的AngⅡ濃度逐漸回升到治療前水平,即出現(xiàn)所謂的“血管緊張肽Ⅱ逃逸”現(xiàn)象[16]。
Noh等[9]在大鼠實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),氯沙坦可抑制大鼠腹膜TGF-β和VEGF的合成和分泌,延緩腹膜的硬化,并改善腹膜的超濾功能,具有腹膜保護(hù)作用。Duman等[17]在動物實(shí)驗(yàn)中在腹腔內(nèi)注入高滲性葡萄糖發(fā)現(xiàn),依那普利可部分抑制大鼠腹膜纖維化和炎癥細(xì)胞浸潤,因此推測ACEI和ARB可通過抑制TGF-β預(yù)防腹膜纖維化。
侯凡凡等[18]對血肌酐為265.2~442μmol/L(3~5mg/dl)的非糖尿病腎病患者的隨機(jī)對照研究表明,應(yīng)用貝那普利20mg/d平均治療3.4年后,與安慰劑組比較,達(dá)到主要終點(diǎn)的危險率降低43%(P=0.005),蛋白尿水平降低52%,腎功能減退速度降低23%,主要不良事件的總發(fā)生率與安慰劑組相似。
目前有關(guān)ACEI/ARB用于PD患者的臨床研究較少。Kolesnyk等[19]對PD治療兩年以上的66例患者回顧性分析發(fā)現(xiàn),使用ACEI/ARB治療組小分子溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)增加,但ACEI/ARB治療前后兩組患者的技術(shù)存活率沒有差異。而2008年Fang等[20]發(fā)現(xiàn)使用ARB/ACEI前后兩組患者的生存率有差別。Li等[21]觀察到 PD患者使用用雷米普利12個月后,rGFR下降速度較對照組明顯減慢。Snzuki等[22]觀察了接受非臥床持續(xù)性腹膜透析(CAPD)治療患者應(yīng)用ARB(纈沙坦)治療24個月的療效,治療前ARB組與對照組的肌酐清除率水平相當(dāng),治療24個月后兩組間肌酐清除率的差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01),纈沙坦可明顯延緩RRF減退。上述結(jié)果表明,RAAS阻斷劑延緩腎功能減退的作用在PD患者也依然持續(xù)存在。
生理性透析液 有研究提示使用艾考糊精PD液后反映腹膜間皮細(xì)胞功能和增生的指標(biāo)得到明顯改善[23]。但也有學(xué)者認(rèn)為艾考糊精透析液和含糖透析液對腹膜間皮細(xì)胞均有毒性作用[24]。而Kim等[25]的體外大鼠模型表明使用艾考糊精透析液組的腹膜厚度、TGF-β含量低于2.5%葡萄糖透析液組。EAPOS對177例APD患者觀察兩年發(fā)現(xiàn),與葡萄糖透析液組相比,即使在基線時艾考糊精組的腹膜超濾能力較差,但兩年后其小分子溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率仍上升較慢,因此腹膜功能保護(hù)較好[26]。
中性pH值、低GDPs透析液 動物模型表明中性pH值、低GDPs的透析液與TGF-β和VEGF的表達(dá)減少有關(guān)[27],意味著腹膜纖維化減弱及血管生成減少。較多研究顯示,與傳統(tǒng)透析液相比,使用中性pH值透析液后引流液中CA125水平更高[28]。然而,PD纖維化的標(biāo)志物如引流液中TGF-β和ICTP等,并不受 pH、GDPs含量的影響[25]。值得關(guān)注的是,前期隨機(jī)對照試驗(yàn)表明,使用中性 pH值、低GDPs的透析液后,腹膜超濾有減少的趨勢,而腹膜轉(zhuǎn)運(yùn)速度加快[28]。
維生素 D(vitamin D,Vit D)制劑 Vit D是調(diào)節(jié)RAAS及活化腎臟組織的因子之一,Vit D的缺乏與RAAS系統(tǒng)活性上調(diào)相關(guān),補(bǔ)充Vit D可抑制RAAS活化[29,30]。絕大部分 PD 患者缺乏 25(OH)Vit D 和 1,25(OH)2Vit D[31],補(bǔ)充活性和(或)非活性的Vit D在減輕腹膜局部RAAS活化方面的潛在作用還有待進(jìn)一步研究。
小結(jié):腹膜間質(zhì)細(xì)胞擁有RAAS,可表達(dá) Ang、ACE及其相關(guān)受體、TGF-β和FN,有可能對腹膜纖維化及血管新生的發(fā)生起重要作用。RAAS系統(tǒng)阻斷劑如ACEI和ARB在腹膜保護(hù)方面可能發(fā)揮重要作用,部分臨床研究證實(shí)ACEI/ARB能延緩RRF下降速率,其確切臨床效果有待進(jìn)一步研究證實(shí)。
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