王晉祥,董宇新,趙一博,孟祥龍,柴艷芬,靳衡
擠壓綜合征(crush syndrome,CS)是指機(jī)體組織受到持續(xù)性壓力造成肌肉機(jī)械性或缺血性損傷,當(dāng)釋放壓力后出現(xiàn)以并發(fā)肌紅蛋白尿、酸中毒、高血鉀癥和急性腎損傷(acute kidney injury,AKI)為主要特點(diǎn)的全身炎癥反應(yīng)綜合征[1]。在地震、塌方、交通事故等災(zāi)害中CS病死率極高,僅次于災(zāi)害導(dǎo)致的直接病死率。AKI是CS嚴(yán)重并發(fā)癥之一,早期現(xiàn)場(chǎng)處理和對(duì)癥治療是降低患者死亡率的關(guān)鍵要素[2]。理論上血液凈化被認(rèn)為是治療CS相關(guān)AKI有效的方法之一,但是災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)有多種因素限制,一般很難有效開展[3]。目前關(guān)于CS相關(guān)AKI的發(fā)病機(jī)制及有效治療缺乏系統(tǒng)闡述,因此,探討CS相關(guān)AKI的發(fā)病機(jī)制及治療策略具有重要的臨床意義。
CS相關(guān)AKI的發(fā)病機(jī)制非常復(fù)雜,至今尚未完全闡明,目前認(rèn)為主要包括兩方面:橫紋肌溶解(RM)及缺血再灌注損傷(I/R)[4]。RM時(shí)大量肌紅蛋白釋放導(dǎo)致腎小管堵塞、腎缺血,引起急性腎小管壞死;I/R導(dǎo)致大量活性氧(ROS)產(chǎn)生、細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載、炎性反應(yīng)、細(xì)胞自噬及細(xì)胞凋亡等。
1.1 腎小管壞死 當(dāng)機(jī)體受到持續(xù)機(jī)械擠壓后會(huì)出現(xiàn)肌肉細(xì)胞與微循環(huán)破壞,持續(xù)的低灌注水平會(huì)造成肌肉細(xì)胞缺氧腫脹,引起三磷酸腺苷(ATP)缺乏和酸中毒等代謝異常;ATP減少導(dǎo)致Na+-K+-ATP酶依賴的泵損傷、肌纖維膜泄漏和細(xì)胞溶解。溶解的細(xì)胞釋放乳酸、鉀離子、肌紅蛋白及炎性遞質(zhì),炎性遞質(zhì)又引起血小板聚集、血管收縮和血管通透性增加,從而加重組織水腫。當(dāng)解除壓迫后缺血組織逐漸恢復(fù)血供,骨筋膜室大量組織液淤積,造成有效循環(huán)血容量急劇下降,釋放自由基、肌紅蛋白,并出現(xiàn)大量細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載[5]。腎臟血流量減少和代謝性酸中毒可造成酸性尿,而肌紅蛋白經(jīng)腎小球?yàn)V過(guò)后易與Tamm-Horsfall蛋白交聯(lián)沉淀引起肌紅蛋白管型,進(jìn)而堵塞遠(yuǎn)端腎單位致腎小管腔內(nèi)壓力驟升、腎小球?yàn)V過(guò)率降低,并致使近端腎小管上皮細(xì)胞嚴(yán)重受損,最終發(fā)生AKI甚至急性腎衰竭[6]。因此腎小管壞死可能是導(dǎo)致CS相關(guān)AKI重要的機(jī)制之一。
1.2 細(xì)胞自噬 自噬是一種廣泛存在于真核細(xì)胞的溶酶體依賴性降解途徑。I/R導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)大量過(guò)氧化物酶體、線粒體等細(xì)胞器及異常DNA、蛋白聚集,經(jīng)自噬溶酶體降解途徑被清除以維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)[7]。Pink1是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,PARK2(Parkin)是一種E3泛素連接酶,Pink1/Parkin信號(hào)通路介導(dǎo)自噬是清除受損細(xì)胞的主要途徑[8]。CS相關(guān)AKI的最基本致病因素是肌紅蛋白,大鼠CS模型中肌紅蛋白可通過(guò)Pink1/Parkin信號(hào)通路調(diào)節(jié)腎小管上皮細(xì)胞自噬,進(jìn)而參與AKI的發(fā)生、發(fā)展[9]。
1.3 細(xì)胞凋亡 I/R可導(dǎo)致線粒體外膜破壞、調(diào)控線粒體的凋亡信號(hào)分子如半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(caspase)、Bax等,進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡基因高表達(dá)、抗凋亡基因Bcl-2等表達(dá)降低,最終誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[10]。已有研究證實(shí),腎小管上皮細(xì)胞凋亡與腎功能的降低顯著相關(guān)[11]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在細(xì)胞內(nèi)具有蛋白質(zhì)折疊與分泌的功能,大量未折疊或錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)堆積引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(ERS)[12]。在大鼠CS模型中肌紅蛋白可通過(guò)誘導(dǎo)ERS引起腎小管上皮細(xì)胞凋亡,進(jìn)而導(dǎo)致AKI[13]。另有文獻(xiàn)提出,CS相關(guān)AKI的關(guān)鍵機(jī)制是由腎I/R所致,該過(guò)程可通過(guò)氧化應(yīng)激和炎性反應(yīng)進(jìn)而誘導(dǎo)腎小管萎縮、微血管系統(tǒng)血管內(nèi)皮單層破壞和細(xì)胞凋亡[14],而上述過(guò)程涉及多種信號(hào)通路,如核因子E2相關(guān)因子2(Nuclear factor E2 related factor 2,Nrf2)信號(hào)通路、Toll樣受體(Toll-like receptors,TLRs)/核因子 κB(NF-κB)信號(hào)通路等[15-16]。
1.4 炎性反應(yīng) I/R可激活炎性細(xì)胞和腎內(nèi)皮細(xì)胞,使相關(guān)細(xì)胞因子與黏附因子的表達(dá)增加[17]。其中腫瘤壞死因子α(TNF-α)是觸發(fā)全身炎性反應(yīng)的關(guān)鍵因子,可直接誘導(dǎo)、釋放大量炎性因子如白介素6(IL-6)等,進(jìn)而觸發(fā)炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)[18]。同時(shí),TNF-α使炎性細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞間的黏附作用增強(qiáng),導(dǎo)致白細(xì)胞活化、中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)、肥大細(xì)胞釋放大量炎性遞質(zhì)如嗜酸粒細(xì)胞趨化因子、白三烯等,最終造成腎臟細(xì)胞功能嚴(yán)重紊亂,導(dǎo)致AKI的發(fā)生[19]。
1.5 ROS產(chǎn)生及細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載 ROS是一類具有高生物活性的含氧分子,包括氧離子(O2-)、過(guò)氧化物、含氧自由基等[20]。大量ROS的產(chǎn)生可對(duì)生物膜造成損害,使其流動(dòng)性降低、通透性增強(qiáng),進(jìn)而導(dǎo)致生物膜功能性障礙,甚至發(fā)生細(xì)胞膜破裂、線粒體膜腫脹溶解、溶酶體膜溶解破裂等。ROS可誘發(fā)細(xì)胞凋亡,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Ca2+遷移、胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度增加,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)離子分布不均衡、影響調(diào)控功能,進(jìn)而使線粒體通透性增強(qiáng)、膜電位下降并發(fā)生功能損傷,最終導(dǎo)致ATP合成抑制;而Ca2+激活蛋白水解酶和磷脂酶A2促使ROS破壞作用增強(qiáng),二者相互協(xié)同,互相促進(jìn),進(jìn)一步加劇AKI 的發(fā)生[21]。此外,大量ROS可攻擊核酸堿基或攻擊糖苷鍵進(jìn)而引起核酸損傷;胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度升高,也可激活Ca2+/Mg2+依賴性核酸內(nèi)切酶,導(dǎo)致DNA鏈斷裂、細(xì)胞功能受損,進(jìn)一步誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[22]。綜上,各機(jī)制之間相互作用并相互影響,共同導(dǎo)致CS相關(guān)AKI的發(fā)生、發(fā)展。
一般采用RIFLE分類法對(duì)AKI進(jìn)行量化,包括從腎功能早期輕度受損到最終需要腎臟替代治療時(shí)所發(fā)生的所有相關(guān)指標(biāo)的異常改變。RIFLE分類的首字母縮略詞分別代表疾病的嚴(yán)重性,由危險(xiǎn)、損傷到衰竭逐漸加重,最終導(dǎo)致兩種結(jié)局,即喪失與終末期腎病[23]。3個(gè)嚴(yán)重程度分級(jí)是基于血肌酐水平的變化或尿量來(lái)定義;2個(gè)結(jié)局標(biāo)準(zhǔn)采用腎功能喪失的持續(xù)時(shí)間來(lái)定義[24](表1)。對(duì)不同程度擠壓傷的患者進(jìn)行RIFLE分類,可以制定有效治療方案并預(yù)防嚴(yán)重并發(fā)癥的發(fā)生。
表1 AKI的RIFLE分類標(biāo)準(zhǔn)Table 1 RIFLE criteria for acute kidney injury
3.1 院外治療策略 擠壓傷患者解壓后血管內(nèi)外液體滲入第三間隙,導(dǎo)致大量體液丟失及循環(huán)嚴(yán)重不足,保證液體正平衡對(duì)于預(yù)防CS相關(guān)AKI尤為重要[25]。建議選取0.9%氯化鈉溶液進(jìn)行補(bǔ)液,補(bǔ)液速度:成人1 000 ml/h,兒童20 ml·kg-1·h-1,持續(xù)補(bǔ)充2 h;隨后成年人逐漸降至500 ml/h,兒童降至10 ml·kg-1·h-1。當(dāng)補(bǔ)液3~6 L時(shí),每6 h檢查患者的尿量及血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài),以確定進(jìn)一步的補(bǔ)液量[26]。一旦確定患者無(wú)尿,在排除低血容量后,經(jīng)液體復(fù)蘇后患者尿量仍無(wú)增加,則必須限制液體總量,在前日所測(cè)量的液體丟失量上加500~1 000 ml/d,以保持容量平衡[27]。當(dāng)靜脈補(bǔ)液后出現(xiàn)排尿(尿量在50 ml/h以上),如果不能密切監(jiān)測(cè)患者,則液體限制在3~6 L/d;如果能密切隨訪,可考慮給予6 L/d的液體[28]。需要注意的是避免使用含有K+的液體進(jìn)行補(bǔ)液。若延遲超過(guò)6 h以上即使進(jìn)行液體復(fù)蘇,也將不可避免地發(fā)展為AKI[29]。通常0.9%氯化鈉溶液在災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)最方便獲取且不良反應(yīng)小,所以作為快速補(bǔ)液的首選[30]。如果條件許可建議采用等張鹽溶液聯(lián)合5%葡萄糖溶液按1∶1比例進(jìn)行補(bǔ)液,這樣更有助于避免加重高鉀血癥并可同時(shí)補(bǔ)充適當(dāng)熱量[31]。將碳酸氫鈉溶液混入半張鹽溶液中,可堿化尿液、有效防止過(guò)量肌紅蛋白等阻塞腎小管所致腎小管酸中毒,并可在一定程度上糾正全身酸中毒狀態(tài)并減輕高鉀血癥[32]。因此,補(bǔ)液治療是擠壓傷患者院外治療的關(guān)鍵措施之一,在補(bǔ)液的同時(shí)需要根據(jù)患者的病情變化對(duì)補(bǔ)液時(shí)機(jī)、補(bǔ)液量與速度以及補(bǔ)液種類制定個(gè)性化方案。
3.2 院內(nèi)治療策略
3.2.1 通過(guò)對(duì)CS相關(guān)AKI患者的快速查體,明確嚴(yán)重等級(jí)及危險(xiǎn)程度,及時(shí)采取有效措施處理急癥。若出現(xiàn)有效循環(huán)不足、血壓持續(xù)下降、嚴(yán)重貧血并伴大出血風(fēng)險(xiǎn)時(shí),可進(jìn)行快速輸血[33]。若AKI患者無(wú)明確的輸血指征且血流動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定,可采取“限制性”紅細(xì)胞輸血策略:輸血指征為血紅蛋白(Hb)<7 g/dl。如果血液或血制品等資源缺乏或短時(shí)間難以供給但AKI患者急需輸血以挽救生命時(shí),可考慮用膠體液等作為臨時(shí)替代治療[34]。
3.2.2 當(dāng)AKI患者出現(xiàn)液體、電解質(zhì)和酸堿平衡嚴(yán)重紊亂且藥物治療效果不佳時(shí),一旦具備明確血液凈化指征,特別是高血鉀、高血容量及嚴(yán)重的尿毒癥中毒癥狀時(shí),盡早啟動(dòng)腎臟替代治療(RRT)??筛鶕?jù)患者的病情以及醫(yī)療條件,選擇連續(xù)腎臟替代治療(continuous renal replacement therapy,CRRT)、間歇性血液透析(intermittent hemodialysis,IHD)或腹膜透析(peritoneal dialysis,PD),但仍首選IHD[35]??紤]到潛在的嚴(yán)重并發(fā)癥,原則上對(duì)CS相關(guān)AKI患者給予更寬松的透析治療指征:(1)血鉀≥6.5 mmol/L,或?qū)ζ渌委煙o(wú)反應(yīng)的血鉀快速升高;(2)酸中毒:血pH≤7.1;(3)尿素氮(BUN)≥100 mg/dl(30 mmol/L)或血肌酐≥8 mg/dl(700 μmol/L);(4)尿毒癥癥狀,如容量負(fù)荷過(guò)重、心包炎、出血或不能解釋的精神狀態(tài)改變;(5)給予足夠的液體復(fù)蘇后仍持續(xù)存在的少尿或無(wú)尿[36]。IHD和CRRT治療需要置管建立血管通路并使用抗凝劑,容易引起出血并發(fā)癥,如血胸、心包填塞或縱隔出血等。因此這兩種方式的禁忌證包括有出血傾向或者凝血功能紊亂的AKI患者。而PD方式的禁忌證是伴有胸廓、肺和腹壁損傷的AKI患者[37]。
3.2.3 AKI患者的平均RRT治療周期是12~13 d。RRT頻率的減少,比如從每日到隔日,是反映AKI患者腎臟功能恢復(fù)的直接方法。如果出現(xiàn)任何臨床或?qū)嶒?yàn)室檢查指標(biāo)惡化,需再次開始RRT。如果指標(biāo)在RRT間期保持穩(wěn)定或持續(xù)改善,尿量開始明顯增加,可以逐漸減少RRT頻率直至徹底停止[38]。
3.3 新的治療策略 (1)精準(zhǔn)靶向肌紅蛋白的新型高特異、高親和力的兔源Anti-Mb重組單克隆中和抗體;(2)以線粒體為靶點(diǎn)的抗氧化劑;(3)潛在可能有效的手段:如巨噬細(xì)胞表面分子Mac-1抑制劑;重組人促紅細(xì)胞生成素;間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)治療;富含CO的紅細(xì)胞(CO-RBC);結(jié)合冰敷的液體療法等[39];(4)TAK-242(TLR4抑制劑)治療[40]。以上治療方法證實(shí)在CS相關(guān)AKI 動(dòng)物模型中對(duì)腎臟有一定保護(hù)作用,但需要在臨床試驗(yàn)中驗(yàn)證。
綜上,擠壓傷患者的院外治療因條件受限,主要治療措施以補(bǔ)液為主;而院內(nèi)治療則更加全面,包括輸注成分血、藥物治療及RRT等。隨著醫(yī)療技術(shù)不斷發(fā)展,出現(xiàn)了諸多新的治療策略,盡管仍需不斷臨床驗(yàn)證,但也為擠壓傷患者的綜合治療提供了更多的思路與方向。
CS常合并多種復(fù)雜并發(fā)癥如AKI等,要求在診療過(guò)程中早預(yù)防、早診斷、早治療,根據(jù)不同的損傷程度制定個(gè)性化的治療方案,并進(jìn)行有效的預(yù)后判定及干預(yù)。對(duì)需要進(jìn)行RRT的重癥患者,可以采用藥物治療、外科手術(shù)干預(yù)、控制感染、腸內(nèi)腸外營(yíng)養(yǎng)支持等多種治療措施相結(jié)合,以達(dá)到最理想的治療效果。近年來(lái)針對(duì)CS相關(guān)AKI的發(fā)病機(jī)制、診斷標(biāo)準(zhǔn)及治療方法也提出了新的觀點(diǎn)。既往認(rèn)為RRT是治療CS相關(guān)AKI有效的治療方式之一,現(xiàn)已有一些新的治療策略可以在RRT前后進(jìn)行輔助治療,使患者臨床受益達(dá)到最大化。相信隨著對(duì)CS相關(guān)AKI的不斷深入研究及各種治療策略的進(jìn)一步完善,將會(huì)制定更加高效的臨床干預(yù)措施,從而切實(shí)降低CS患者的死亡率,減少嚴(yán)重并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展。
作者貢獻(xiàn):王晉祥提出研究的選題方法和主要解決的問(wèn)題,進(jìn)行文章的構(gòu)思與設(shè)計(jì),負(fù)責(zé)文獻(xiàn)/資料收集、分析與整理,撰寫論文初稿;董宇新、趙一博、孟祥龍、柴艷芬進(jìn)行論文的修訂;靳衡負(fù)責(zé)論文終稿的審定,文章的質(zhì)量控制及審校,對(duì)文章整體負(fù)責(zé),監(jiān)督管理。
本文無(wú)利益沖突。