尿毒症毒素

代谢性酸中毒、体液超
氧化应激、微炎 症状态、蛋白质 修饰
尿毒症发病
尿毒症毒素
尿毒症毒素的特征：
潴留于尿毒症患者体内而且其浓度水平明显高于正常人 有明确的理化性质与分子结构 在体内潴留某种溶质与特异的尿毒症症征明确相关 采用尿毒症时其体内相应的浓度可以在动物模型再现尿 毒症症征，或组织细胞损伤现象 清除体内该物质时可以减轻或缓解尿毒症症征
尿毒症毒素
尿毒症毒素的分类
小分子物质： 分子量<500道尔顿
中分子物质： 分子量500~5000道尔顿
大分子物质： 分子量>5000道尔顿
尿毒症毒素
糖基化终末产物
（Advanced glycation end products，AGE）
氧化应激过程中AGE产生过多 肾功能不全导致肾脏清除能力低下 常规血透对AGE清除能力极低
尿毒症毒素
ADMA 的分子量只有 202 道尔顿 , 透析后血浆中 ADMA 水平可 以下降65%。 根据分子量推算出的理论清除率数值明显高于透析器的实际 清除率。只所以导致这一差异可能与下列因素有关：
ADMA与蛋白质的结合 透析膜的吸附 透析膜的吸附细胞再分布
透析过程中ADMA的合成
进行腹透患者血浆中ADMA水平的变化规律存在争议
AGE蓄积
2微球蛋白相关淀粉样性、血脂异常、血管功能失 常、加速性动脉硬化、腹膜损伤与硬化
尿毒症毒素
蛋白质
葡萄糖或 其它碳水化合物
氧化应激 羰基应激
（非酶糖基化、不可逆性）
AGE
诱导细胞因 子表达
调节多形核 白细胞功能
诱导多形核 白细胞凋亡
诱导化学 趋化反应
增加葡萄糖 摄取过程
损伤腹膜结 构与功能
尿毒症毒素
途径II：感染与细菌细胞壁成分向血液转移
膜析 透
尿毒症时感染增加 内毒素 透析液 血液 IL-6
CRP是IL-6受体生理性活化物质
产生细 胞因子
尿毒症免疫功能 存在矛盾状态
免疫活化
免疫抑制
IL-6r/IL-6复合体 IL-6R
直接或间接的炎症反 应放大
尿毒症毒素
在相对健康人群、透析患者、I型糖尿病患者 CRP浓度与心血 管事件明显相关 在糖尿病患者，可溶性VIII因子（von Willebrand factor）与 可溶性E选择素浓度水平同时升高，提示内皮细胞功能失常与 微炎症状态同时并存
途径III：急性期反应是否放大补体诱导的损伤，或者是反过来 补体放大了急性期反应 在细胞因子IL-1、IL-6、TNF-诱导下，急性期反应增加肝 脏细胞合成正性急性期反应物质如C3、C4、C9、因子B
IL-1 或 IL-6 可以独立性地上调 C3 、 CRP 表过水平，而且两 者还有协同作用
CRP可以与脂多糖、C3形成复合体，并由此而活化补体活 化的经典途径 细胞因子合成、急性期反应、补体系统活性亢进间存在强 烈的相互作用与影响
尿毒症时 蓄积而升 高 血液与外源性生物膜特别是 纤维素膜接触可以活化补体
活化的转换酶C3bBb
单核细胞、粒细胞与 血小板具有生物毒性
补体系统活化
尿毒症毒素
人工生物表面对补体的活化
透析开始后的数分钟内，活化的补体成分水平明显升高， 但持续时间较短
整个透析期间动、静脉内活化的补体水平存在明显的区别 补体活化与更新过程在很大程度上取决于透析膜表面存在 的亲离子活化位点 应用强效活性物质时，如再生纤维素膜，高达 70%的前体蛋白质如C3将发生转化 应用的膜对补体的活化作用较低的话，那么补体 活化水平也就会明显低下，如多聚微功能域表面 的聚酰胺 ，聚乙烯吡咯烷酮膜
尿毒症毒素
补体 Activated compliments
心血管疾病是终末期肾病的主要死亡原因 退行性病变过程 动脉硬化
？
炎症过程
炎症过程中的一个非常重要的 成员就是补体成分
？
尿毒症毒素
血透过程中补体活化途径 在人工物质表面补体的活化决定其理化特性，这个过程因 补体因子D的不断聚积而不断放大 终末期肾病患者因为内毒素的作用而处于一种微炎症状态， 这反过来可以恶化补体活化诱导的组织与器官损伤，内毒 素的来源很可能与机体的防御机制低下而反复出现感染过 程，或受到内毒素污染的透析液通过生物膜进入体内 来源于血膜反应的炎症反应信号直接转导至血管系统
体外血路的异物特性是补体依赖与补体非依赖细胞活化途径的 一种激活信号
CRP浓度与膜的生物相容性有关
应用活化补体能力较强的膜进行透析的患者，与应用补体活化 能力低的膜进行透析的患者相比，前者血浆中 CRP 的浓度明 显高于后者，而且与透析患者的生存率明显相关 CAPD患者血浆中CRP浓度水平明显低下
尿毒症毒素
同型半胱氨酸是一种具有毒性的非蛋白质合成性含硫氨基 酸，它是在蛋白质分解代谢过程形成的中间产物
同型半胱氨酸发生再甲基化而形成蛋氨酸
发生转硫反应而形成半胱氨酸
尿毒症毒素
S-腺苷高半胱氨酸 胱硫脒
转甲基反应
转硫反应
S-腺苷甲硫氨酸
同型半胱氨酸
再甲基化反应
甲硫氨酸 （蛋氨酸）酸
同型半胱氨酸合成代谢流程
尿毒症毒素
无 事 件 生 存 机 率
随访时间 同型半胱氨酸水平与生存率关系图 同型半胱氨酸水平每升高1mM，尿毒症患者心血管并发症的危险性将上升 1%
尿毒症毒素
前瞻性研究显示，空腹同型半胱氨酸水平与 ESRD 心血管疾病 发生率间存在独立的关联性 在透析与肾移植患者，年龄、血清肌酐水平、总体同型半胱氨 酸水平是CVD的独立预示因子 治疗包括叶酸、或联合应用维生素B6和/或维生素B12 补充叶酸的潜在效应就是使 S 腺苷甲硫氨酸（蛋氨 酸）/S腺苷高半胱氨酸比值正常化 S腺苷高半胱氨酸是一种毒性极强的化合物，与S腺 苷甲硫氨酸进行竞争，从而抑制甲基转移酶活性
C7 C6
C6 C7 C5b
I
D
H B
C5b
C6
Ba
C5b C3b Bb C3b C5 C5a
C9 C9 C7 C8 C5b C6 S Fluid phase SC5b-9 TCC
C3a C3b B C3b Bb C3b
C3
Nucleophilic synthetic surface
血管与心肌炎症反应的局部反应过程
尿毒症毒素
非对称二甲基精氨酸 Asymmetric dimethylarginine ADMA
ADMA是NO合成酶的内源性、竞争性抑制物质
ADMA及其无活性代谢产物对称性二甲基精氨酸（SDMA）至 少是部分性地通过肾脏排泄
蓄积的ADMA对血管合成NO过程的抑制效应很可能是ESRD患 者高血压与动脉硬化的原因之一 慢性肾衰患者前臂血管 NO 依赖性舒张功能受损与 ADMA 水平 过高有关。而且Hand等也观察到，ESRD患者内皮依赖性舒张 功能受损现象在透析后可以逆转
动脉硬化 腹膜超滤过功丧失 炎症反应
尿毒症毒素
晚期蛋白质氧化产物 Advanced oxidation protein products,AOPP
氨基酸残基 活性氧 ROS
酪氨酸
双酪氨酸 氧化现象
蛋白质聚集 交联
尿毒症毒素
同型半胱氨酸 homocysteine
高同型半胱氨酸血症指血浆中同型半胱氨酸水平高于15mM
因子D的过度蓄积、补体成分合成亢进、以及CRP 对补体的活化过程导致了补体系统高反应现象 在人工体外血路表面间断性补体活化现象与补体 转换，以及透析液内污染物质向血液转移现象 氧化应激与羰基化应激反应亢进
尿毒症毒素
氰酸盐化合物（cyanate）
氰酸盐是体内尿素的天然转化产物，肾功能下降时蓄积于体内 异氰酸（Isocyanic acid）是氰酸盐的活性形式，在体内诱导氨 基甲酰化反应，后者在体内可以修饰多种酶、辅因子、激素、 LDL、抗体、受体、以及转运蛋白的分子结构与功能 尿素与（H2N2 ）2-C=O自发反应形成氰酸盐（ -N=C=O）与氨 （NH4+） 异氰酸（ HN=C=O ）与氨基酸分子结构内非离子化的氨基进 行不可逆性反应，促使游离氨基酸（F-AA）形成氨基甲酰化 氨基酸（C-AA）
原位免疫组化发现， CAPD 患者外周血 细胞中性粒细胞与单核细胞胞浆内存在氨基甲酰化赖氨酸
微炎症 状态
一种负性急性 期反应物质
心血管死亡 率明显相关 加速性动脉硬化
尿毒症毒素
人工膜激活补体的旁路途径 Membrane attack complex (MAC/TCC)
cell C8 C9 C9C9 C9 C7C6 C9 C9 C5b C9
C8 S C9 C9 C9
C3(H2o) C3(H2o)Bb
尿毒症毒素
途径I：体外血路中补体的活化过程到底与动脉硬化是否相关
活化补体的纤维素膜 透析过程中 CD11b/CD18表达水平明显升高 透析结束后循环 中存在活化的免 疫活性细胞 透析患者内 皮细胞常呈 活化状态 反映内皮细胞活化的 因子水平明显升高， 如纤溶酶-抗纤溶酶 复合物、8因子
与CD11b/CD18表达水平相 一致
尿毒症毒素
刘文虎
首都医科大学附属北京友谊医院肾内科
尿毒症毒素
Piorry、 Heritier
1840年
尿毒症概念
200余 种毒素
尿毒症症状
细胞与组织器 官结构损伤与 功能失常
机体代谢紊乱
尿毒症毒素
尿毒毒素蓄积
肾功能 净产生
其 负荷、电解质紊乱、蛋 它 因 白质代谢终末产物蓄积、 素 营养不良、激素失衡
尿素
氰酸盐
异氰酸
其它分子
游离氨基酸 非质子化氨基基团
蛋白质 非质子化氨基赖氨基 氨基末端氨基酸
功能变化 辅助因子 LDL
氨基甲酰氨基酸
氨基甲酰蛋白质
蛋白合质分解 蛋白合质合成 氨基甲酰化赖氨酸 （同型瓜氨酸）
转氨基作用
功能变化 酶 激素 受体 转运蛋白
氰酸盐引起的代谢变化过程
尿毒症毒素
例如
糖尿病肾病患者大约为47.9%
高通量血透
非糖尿病肾病患者大约为60.6% 透析后3个小时它们的水平又恢复到透析前水平
尿毒症毒素
脂质过氧化产物
ຫໍສະໝຸດ Baidu
（Advanced lipoxidation end products，ALE）
氧化应激
不饱和脂肪酸
脂质过氧化产物丙二醛
ALE修饰蛋白
单核细胞具有 化学趋化作用
CRP C3 B C5 C9
补体系统 预活化态
因 子 D
肝细胞“急性 期” 细胞感染时相延长 细胞因子
粘附分子 组织损伤
PMN（O2-.) MNC(MCP,TGF…) 补体
补体
内毒素转移
血膜接触所致炎 信号转导过程
尿毒症与体外血路
尿毒症毒素
因子D 补体活化旁路途径初始阶段的一 个限速酶
切割因子 C3bB 复 合体内的因子B
刺激巨噬细胞 释放细胞因子
促进滑膜细胞 表达胶原酶
刺激造骨细胞 诱导骨质吸收
诱导血管平滑 肌细胞增殖
刺激血小板的 聚集
尿毒症毒素
羰基化合物
Reactive carbonyl compounds
单核细胞化 学趋化 分泌炎症性 细胞因子 血管平滑肌 增殖 血小板的 聚集
激发炎症反应
透析相关 淀粉样变
动脉硬化
尿毒症毒素
到底在动脉硬化斑块进展过程中CRP与补体是否具有重要的作用
高胆固 醇饮食
动脉斑块内可以 发现有补体成分
家兔
人类主动脉斑块内确实发现存在补体成分 人类动脉硬化斑块的脂质提取物对补体系统具有强大的活化作用
持续释放 MCP-1 血管内膜存在 C5b-9/MAC 血管平滑肌细 胞
尿毒症毒素
在ESRD患者，补体系统是导致微炎症状态与加速性动脉硬化 的重要参与者
尿毒症毒素
甲基四氢叶酸（ S-methyltetrahydrofolate ，叶酸的活 性形式）治疗可以降低血浆中总体同型半胱氨酸水平， 增加S腺苷甲硫氨酸/S腺苷高半胱氨酸比值 透析后大约有一半的患者血浆中同型半胱氨酸水平正 常化 如果这些患者每周加用叶酸三次，那么透析后血浆中 同型半胱氨酸正常化比率将提高到74% 在应用叶酸治疗后，透析患者透析前总体同型半胱氨 酸水平正常的比率将从0上升至16%
腹膜失功能
尿毒症毒素
For example 血管内皮细胞 甲基乙二醛 VEGF
Ras, MAPK, cSrc
血管新生
增加血管 通透性
iNOS的合成
调节机体氧化还原反应状态、应用羰 基化合物抑制剂、吸附性清除 。外源 性补充含巯其物质如 GSH ，维生素 E、 泛醇以降低GSH的消耗 ，应用醛糖还 原酶抑制剂
补体活化在微炎症状态的形成中是一个重要的参与者，而且加速 了终末期肾病患动脉硬化的进展
尿毒症毒素
临床上主要采用的措施
最大限度地提高生物相容性 应用超纯水透析 高通量透析以清除过多的D因子
尿毒症毒素
死亡 指示 因子
？
透析患者营养不 良的特异性指标
微炎症状态的一种客观反映
低白蛋白血症
？
透析患者的 CRP水平