移植肾缺血-再灌注损伤的防治研究进展

发表时间:2017/1/10   来源:《航空军医》2016年第25期   作者:谢彪1 李建军(通讯作者)
[导读] 缺血-再灌注损伤(IRI)是指组织或器官在缺血一段时间后,当重新恢复血供时。
南华大学附属第二医院泌尿外科  湖南衡阳  421002
  【摘  要】肾移植是终末期肾病的有效治疗手段之一,缺血-再灌注损伤(IRI)是影响移植肾早期肾功能恢复和长期存活的重要因素。本文从供体保存及IRI的防治等几个方面,针对该病理发生发展的过程,对移植肾IRI防治方法的研究进展作一综述。
  【关键词】缺血-再灌注损伤;肾移植;抗氧化剂;抗炎症药物;研究进展
  
  
  缺血-再灌注损伤(IRI)是指组织或器官在缺血一段时间后,当重新恢复血供时,不仅不能使组织器官的功能恢复,反而加重了组织、器官的功能障碍和结构损伤。肾脏为血流高灌注器官,对缺血缺氧等损伤的反应极为敏感,在DCD供肾肾移植手术中,供体经历血流动力学紊乱、热缺血、冷缺血和血流再灌注等一系列过程,移植肾不可避免的发生IRI。移植肾IRI可引起移植肾功能延迟恢复(DGF)、移植肾原发性无功能(primary non-function,PNF)、急性排斥反应甚至导致移植肾丢失,是影响移植肾早期肾功能恢复和长期存活的重要因素[1]。因此,对移植肾IRI的防治也成为近年肾移植领域研究的热点,本文将就移植肾IRI防治方法的研究进展展开综述。
  1.缺血预处理
  (ischemic-preconditioning,IPC)是指预先给予一定次数的、短暂的、非致死性的、重复性的缺血,诱导供体产生内源性保护机制,使移植物“耐受”随后的缺血期。在此期间,对脑死亡大鼠给予胸腺球蛋白(rATS)可减少促炎细胞因子的表达和减轻肾损伤[2]。补充Klotho蛋白(一种具有多效性功能的跨膜蛋白),可以减轻IRI并且可以抑制纤维化[3]。最近对动物肾移植模型的系统回顾已证实缺血预处理能有效降低IRI[4]。但该项结论还有待进一步证实。
  2.保存方法
  2.1静态低温保存法
  目前普遍采用低温机器灌注法。相对于静态低温保存,机器灌注法可降低DGF发生率、提高移植成功率,为供肾提供更好的保护作用,这在DCD供体中尤为显著[5],机器灌注的优势在于可以为供肾在冷保存时提供流动的液体、持续的营养供给以及带走有毒代谢产物。Nath 等[6]通过建立Lifeport灌注猪肾建立较为可靠的动物灌注模型。Lifeport 灌注猪肾后,可减少肾IRI中肾小管功能损伤和肾小管上皮细胞的炎症[7]。通过研究猪肾灌注模型,发现Lifeport可对肾血管提供流体效应,有可能增加皮质腺苷酸活化蛋白激酶的含量,从而磷酸化内皮型一氧化氮合成酶(NOS),改善移植肾脏微循环。Sedigh 等[8]通过在猪肾灌注模型的灌注液中加入生物素化的肝素与普通肝素对比研究,发现生物素化的肝素可减少IRI带来血管内皮损伤。目前,探讨机器灌注对肾IRI的防治作用的机制较少,相信随着Lifeport的广泛应用,对其作用的机制会更加深入,也有助于寻找肾IRI防治的新策略。
  2.2医用气体
  一些具有抗IRI作用的气体已经被应用于IRI的防治,这包括氢(H2),NO,硫化氢(H2S)和一氧化碳。其中研究最深入的是NO,因为这种分子也在内皮细胞中通过NO合酶(NOS)合成。NO在内皮细胞中起主要作用,低浓度 NO 可通过抗氧化作用发挥保护作用,可舒张机体血管平滑肌,增加组织血流灌注;还可通过抑制血小板聚集、粘附;或者扩张血管、增加灌注从而减轻IRI损伤。此外,NO还可通过缺氧性肺血管收缩有助于维持血液氧合,在肝移植期间患者吸入NO具有改善的肝功能,减少肝细胞凋亡的作用[9],类似地,应用亚硝酸盐刺激NO信号传导通路可减轻大鼠肾移植模型中的IRI[10]。
  3.代谢和抗炎症策略
  在缺血期,器官的能量代谢从脂肪酸氧化转化为糖酵解,以维持组织能量供应,该反应受HIF低氧诱导因子的表达和调控,HIF低氧诱导因子活性则由氧敏感性PHD酶调节,应用治疗剂量的PHD抑制剂的治疗可增加肾脏对缺血的耐受性[11],此外,已经证明PHD2的抑制能够通过内皮细胞正常化恢复肿瘤氧合并抑制转移[12].
  促红素(EPO)对肾IRI的预防作用也已经进行了测试,Imamura的一项研究[13]证实EPO可增加HIF-1α的表达并减轻肾小管缺氧。血红素加氧酶1(HO-1)在肾IRI中的保护作用也得到实验证实。在小鼠移植模型中,对供体的HO-1的诱导表达可移植物存活率[14].
  移植肾缺血再灌注损伤过程中,产生大量的炎症介质、趋化因子,如白细胞介素IL-1、IL-6、IL-8、肿瘤坏死因子(tumour necrosis factor,TNF-α)等释放进入肾组织及血液循环,吸引大量白细胞进入缺血组织或粘附于血管内皮细胞,大量增多的白细胞对坏死细胞清除的同时,也产生了大量的OFR,加剧了再灌注组织的损伤,此外,白细胞的聚集、黏附也导致了微循环障碍。因此,抗炎症治疗也成了防治移植肾IRI的重要措施。
  众所周知,腺苷是一种抗炎症分子,通过激活DC细胞上的腺苷A2ABR受体可阻断NFkB通路的激活,最近已经证明,应用选择性A2ABR受体激动剂(BAY 60-6583)可通过增加对DC细胞的耐受作用从而减弱肾IRI[15,16]。Oguz[17]等的研究则发现,褪黑素可以通过抑制促炎症基因的活化,降低血清中 TNF-α水平,发挥对再灌注后肾的保护作用。
  4.抗氧化剂的应用
  生理状态下,体内存在两大抗氧化防御系统,酶性抗氧化剂和非酶性抗氧化剂可以及时清除氧自由基(oxygen free radical,OFR),自由基的产生与清除处于动态平衡,细胞免遭其损伤。当肾脏发生缺血再灌注损伤时,OFR便爆发性产生及急剧堆积。OFR可以直接与细胞膜的不饱和脂肪酸和胆固醇发生脂质过氧化反应,使细胞膜的流动性下降、通透性增高,造成Ca2 + 跨膜内流与Ca2 +超载,还可以通过对氨基酸的修饰和与肽键反应而攻击蛋白质,使蛋白质尤其是酶蛋白丧失活性,OFR可直接损伤DNA分子,最终导致细胞损伤或死亡。实验证实,应用外源性自由基发生剂可使正常及缺血组织细胞受到严重损伤,自由基清除剂则可有效减轻IRI[18]。
  常见的自由基清除剂有超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶、钙通道阻滞剂等。褪黑素是由松果体合成的一种激素,被证实具有清除自由基的作用。褪黑素通过直接与氧自由基发生中和反应,起到抗氧化的作用,此外,还可降低NOS的活性,使活性氧产生减少,间接起到抗氧化的作用,近年来,依达拉奉被证实了可有效地清除活性氧、活性氮、羟自由基等,可用于广泛治疗各种IRI。乔振奎等[19]研究表明,依达拉奉可减轻犬自体肾移植模型的IRI。崔华庆等[20]则将依达拉奉应用于临床,证实依达拉奉具有移植肾IRI保护作用。有报道别嘌呤醇、Vit C、Vit E等药亦有抗氧自由基的作用,在临床上也得到应用。
  DC细胞功能的调控
  DC细胞是连接固有免疫应答和适应性免疫应答的桥梁。rATG(兔源抗胸腺球蛋白)可抑制DC细胞的功能。还有,在灵长类动物肾缺血再灌注损伤模型中,在肾脏恢复再灌注前应用rATG(兔源抗胸腺球蛋白)可降低ICAM-1(细胞间黏附分子-1)、PECAM(血小板内皮细胞黏附分子),CD11b、E选择素的表达[21]。Xue C等人最近的一项研究证实,通过T细胞特异性的NFkB通路抑制可以对肾IRI起到有力的保护作用[22]。
  5.补体抑制
  补体系统参与固有免疫应答的调节,目前一些抑制补体系统激活的药物正在临床试验当中。
  Eculizumab单抗是抑制末端补体成分活化的重组人源型单克隆抗体,其能特异性地键合到人末端补体蛋白C5,通过抑制人补体C5向C5a和C5b的裂解以阻断炎症因子C5a的释放及C5b-9的形成。在临床上已经被用于治疗非典型溶血尿毒综合征(aHUS)及抗体介导的排斥反应(ABMR)。补体系统激活导致的肾脏损伤主要发生在以下两个时期:一是经历过显著缺血期的肾脏恢复再灌注时,二是在急性排斥期间,受体的免疫系统识别供体抗原时。在两种情况中,补体系统都起相关的作用。补体C5裂解是IRI发生重要的一步,因此通过抑制其发生对预防AKI来说是非常有效的一个措施,Eculizumab单抗可能对AKI能起到预防和治疗作用,有关研究正在进行中[25]。
  Castellano等人对重组C1抑制剂(C1-INH)对IRI损伤的保护作用已进行广泛研究[26],纯化或重组的C1-INH可通过经典或凝集素途径抑制补体级联反应。应用于预防DCD供肾肾移植患者DGF的研究正在进行。
  可溶性补体受体1型(sCR1)是调节C3转化酶的一种细胞膜蛋白。主要存在于单核细胞、APC细胞、T细胞、B细胞和足细胞,对补体分子的过度活化具有抑制和调节作用,在防治补体介导的缺血再灌注损伤以及异种器官移植超急性排斥反应等疾病中具有广阔的应用前景。在通常情况下,循环中只存在着少量的sCR1,Li[27]等人通过对实行心肺转流术的病人应用高剂量sCR1来抑制补体系统的激活。此外,在肾脏疾病及肾移植中最近也已有应用。
  Sacks[28]等人对新型补体抑制剂APT070进行了广泛的研究,也是目前防治移植肾IRI的研究新热点。此外,通过对其他补体调节蛋白如CD59、CD55或CD6的调控,为减少肾移植IRI提供了一种新思路,不过相关研究尚未完成。
  6.展望
  公民逝世后器官捐献肾移植中移植肾IRI不可避免,影响术后肾功能恢复和长期存活,虽然近年来对移植肾IRI的防治取得了一定的进展,但由于IRI是多因素、多通道、多方面相互影响的复杂病理生理过程,因此防治措施应从其不同环节起到一定的抗损伤作用,更多的有效措施有待进一步研究。


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