維持性血液透析患者的微炎癥狀態與促紅細胞生成素低反應性貧血

張 娟,田茂露,查 艷

(1．遵義醫科大學,貴州 遵義 563000;2.貴州省人民醫院 腎內科,貴州 貴陽 550002)

貧血是終末期腎臟病(end-stage kidney disease,ESRD)的并發癥之一,主要原因是腎間質細胞受損導致促紅細胞生成素(erythropoietin,EPO)生成不足。補充外源性促紅細胞生成素制劑(erythropoietin-stimulating agents,ESAs)是慢性腎衰竭合并腎性貧血患者的重要治療藥物。2022年,美國腎臟病數據庫系統(United States renal data system,USRDS)數據報告顯示[1],截至2020年,78.2%的維持性血液透析(maintenance hemodialysis,MHD)患者接受了ESAs,較前有增長趨勢,且在種族分布報告中,亞洲人的百分比最高。使用ESAs使腎性貧血患者獲益,大部分患者貧血情況得以改善,降低了輸血要求,但仍有部分患者表現出對ESAs的耐藥性,即ESAs低反應性或抵抗(ESAs hyporesponsiveness/resistance),而微炎癥狀態及氧化應激在這一過程中發揮重要作用。本文結合目前國內外文獻,探討MHD患者微炎癥狀態與ESAs低反應性貧血的最新研究進展。

1 ESAs低反應性在臨床中的意義

臨床實踐中,對于接受高于通常給定劑量的ESAs或需增加ESAs劑量以維持目標血紅蛋白(hemoglobin,Hb)水平,但仍未達標者,應考慮存在ESAs低反應性的情況。ESAs低反應性的發病率根據人群特征和用于定義ESAs低反應的標準存在差異。目前,ESAs低反應性的發病率約為5%～20%。ESAs低反應性與不良預后相關,增加ESAs劑量以實現Hb目標可能會增加心血管事件及血栓形成,甚至是死亡風險。

2 血液透析患者微炎癥狀態的發生機制

2.1晚期糖基化終末產物(advanced glycation end products,AGEs) AGEs是慢性腎臟病(chornic kidney disease,CKD)尿毒癥毒素的一種, 腎臟在AGEs的代謝中發揮重要作用。AGEs通過腎小球濾過后進入小管攝取和代謝[2],當腎臟清除率下降時,AGEs在體內堆積。AGEs與晚期糖基化終產物受體(receptor for advanced glycation end products,RAGE)結合,可促發單核/巨噬細胞介導的炎癥反應。RAGE被AGEs激活后,通過還原型輔酶Ⅱ氧化酶增加活性氧(reactive oxygen species,ROS),進一步激活核轉錄因子(nuclear factor-kappa B,NF-κB)通路,誘導氧化應激(oxidative stress,OS)和炎癥,引起大量炎癥因子,如白介素1(interleukin 1,IL-1)、IL-6、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)的釋放[3]。Pageon等[4]研究表明,單核細胞譜系的細胞,在AGEs的存在下,可分化為樹突狀細胞或巨噬細胞樣細胞,從而形成惡性循環,并最終導致人體微炎癥狀態持續。由于血液中的大部分AGEs與白蛋白等高分子量蛋白質結合,因此很難通過血液透析方式清除[5],故ESRD患者無論是否已進行透析,均存在微炎癥狀態。

2.2OS及細胞因子激活 OS及伴隨的炎癥是CKD共同特征。CKD中的OS是由于ROS產生和抗氧化能力失衡導致。OS反應可激活血液中的中性粒細胞和單核細胞, 活化補體系統, 產生大量炎癥細胞因子,如IL-1、IL-6及TNF-α[6]。炎癥介質水平升高可能通過多種信號通路發揮獨立和相互依賴的作用,導致高血糖介導的OS增加。OS增加可能會反向放大炎癥,然后通過激活NF-κB通路機制建立惡性循環[7]。因此,炎癥與OS相互促進。

2.3免疫功能障礙 CKD患者的免疫功能障礙是多方面的,涉及細胞水平失調和高細胞因子血癥,包括中性粒細胞殺菌能力下降、單核細胞向樹突狀細胞分化減少、胸腺T細胞輸出減少及激活受損、T和B細胞凋亡減少等。免疫防御減弱導致感染和炎癥的易感性[8],而患者接受長期血液凈化治療則成倍加重炎癥反應的發展。

2.4透析相關因素 血液透析回路中使用的生物材料的生物不相容性,特別是膜和血液不相容性,導致患者全身炎癥,并激活白細胞及血小板致炎癥生物標志物,如C-反應蛋白(c-reactive protein,C-RP)、IL-6、TNF釋放[9]。此外,透析液中內毒素小片段細菌DNA及內毒素等產物可通過濾過膜反超入血液,激活單核細胞產生炎性因子,引起炎性反應[10]。當選用超純透析液時,患者體內炎性因子水平下降證實了這一觀點。反復穿刺動靜脈內瘺及存在血管通路、透析不充分、透析通路感染等也可誘發炎癥反應。

2.5其他 最近,研究[11]表明,腸道微生物失調對腎臟生理和病理生理均有重大影響,包括全身炎癥、尿毒癥毒素的積聚和感染等。慢性腎衰竭時,腸道微生物失調及功能變化,細菌代謝產物通過腸道屏障的移位增加將激活先天免疫,促發炎癥反應。此外,營養不良、維生素D缺乏、脂代謝異常等也在微炎癥中起不同程度的作用。

3 微炎癥狀態與血液透析患者ESAs低反應性的關系

微炎癥狀態是影響血液透析患者貧血ESAs療效的主要因素之一,且炎癥因子水平越高,貧血療效越差。

3.1鐵調素 鐵調素是血液透析患者發生ESAs低反應性的重要介質。炎癥狀態下, 通過激活IL-6-Stat3及BMP-Smad途徑促進肝臟分泌鐵調素。鐵調素與單核細胞吞噬細胞及十二指腸細胞膜上膜鐵轉運蛋白(ferroportin,FPN)結合,從而促進FPN內化和降解,導致單核巨噬細胞和十二指腸細胞鐵吸收障礙[12-14]。另外,鐵調素還能抑制二價金屬轉運蛋白1(divalent metal transporter1,DMT1)和細胞色素B(cytochrome B,cytB)分泌,從而影響腸道鐵吸收[14]。上述因素導致血漿鐵不足,無法滿足紅細胞生成所需的鐵而導致貧血以及ESAs低反應性。

3.2細胞因子 細胞因子發揮多重效應,共同促進貧血。紅細胞由骨髓中造血干細胞產生。早期祖細胞群體同時有向髓系、紅系或巨核細胞分化的潛力,分化路徑的選擇受到2種轉錄因子相互拮抗相互作用的影響,即有利于髓系分化的PU.1和有利于紅系分化的GATA1,這2種轉錄因子的相對比例受炎癥影響。炎癥細胞因子,如TNF-α和干擾素-γ(interferon-γ, IFN-γ),介導骨髓重新編碼,其激活轉錄因子PU.1,以減少紅細胞生成為代價促進骨髓細胞和淋巴細胞生成,爆式紅系集落形成單位(burst forming unit-erythroid,BFU-E)分化為紅系細胞的能力亦受到炎性細胞因子的抑制[15]。其次,細胞因子通過與靶細胞膜上特定受體結合,觸發信號轉導途徑,啟動相應效應,調控體內紅細胞生成。IFN-γ通過刺激亞鐵攝取來增強巨噬細胞中DMT1蛋白的表達。IL-10抗炎細胞因子調節轉鐵蛋白受體表達,增強其與鐵相關的攝取。TNF-α激活巨噬細胞吞噬并降解衰老的紅細胞以進行鐵循環,誘導鐵蛋白表達并刺激鐵在巨噬細胞內的儲存和保留。綜上所述,炎性細胞因子導致循環中鐵水平及其對紅系細胞的可用性下降[16]。此外,TNF-α和IFN-γ還會損害產生EPO的腎間質細胞,抑制腎臟中EPO產生,導致血液中EPO水平過低,直接抑制紅細胞祖細胞的增殖和分化,從而促進貧血發展[17]。炎性細胞因子可直接或間接地限制紅細胞生成,縮短其壽命。

3.3OS OS產生的ROS可損害鄰近組織及細胞,引起炎癥反應,并表達各種炎癥因子,通過加劇促炎并通過對紅細胞膜的氧化損傷引起溶血[18]。另外,ROS可能會加重尿毒癥性貧血并導致對ESAs療法反應不佳,Hsu等[19]在N-乙酰半胱氨酸治療血液透析患者貧血和OS的研究中發現,經4個月治療,N-乙酰半胱氨酸可改善血液透析患者貧血和OS。這說明了OS參與ESAs低反應性的調控。

4 微炎癥狀態下MHD患者貧血和ESAs低反應性的管理

4.1鐵劑的應用 鐵缺乏是ESAs低反應性的重要原因。微炎癥狀態下,炎癥因子引起的鐵代謝紊亂是貧血及ESAs低反應性的原因。補鐵治療仍是貧血管理的“基石”。在有全身炎癥的疾病中,炎癥狀態、鐵調素上調均可抑制鐵吸收[15]。既往研究[20]表明,靜脈補鐵在改善貧血療效方面優于口服補鐵,且能減少ESAs的使用劑量,但亦有早期研究[21]發現,過量的游離鐵可參與細胞內ROS生成,進而誘導細胞損傷,此外,靜脈注射鐵劑會產生非轉鐵蛋白結合的鐵,這種鐵劑已在動物實驗[22]中被證明可促進嗜鐵細菌的生長及并使其表現出更強度的毒力,從而加重炎癥狀態。靜脈補鐵所誘發的微炎癥狀態與OS損傷相互促進,形成惡性循環從而導致微炎癥狀態和鐵代謝紊亂的進一步加重。Shah等[23]報告了在162項臨床試驗中接受靜脈鐵劑治療的約40000例患者的薈萃分析結果,與口服補鐵或不補鐵相比,靜脈補鐵與Hb增加、輸血需求降低相關,但同時也與感染風險增加相關。有回顧性研究[24]納入了透析時間較長且合并癥復雜的血液透析患者進行靜脈補鐵的安全分析,其結果亦表明,應用靜脈鐵劑與死亡率及感染風險增加密切相關。新型口服補鐵劑的開發可能為靜脈補鐵提供了可替代方案。麥芽酚鐵(ferricneltol)是英國ShieldTherapeutics公司的新型口服補鐵劑,由1個Fe3+與3個麥芽酚絡合而成,麥芽酚在小腸中處于可溶性狀態,穿過細胞膜過程中與Fe3+分離,實現Fe3+在腸壁的運輸,相較其他口服鐵劑,其鐵元素轉移率更高[25]。CKD貧血患者Ⅲ期臨床試驗[26]結果發現,與口服安慰劑比較,麥芽酚鐵組在第16及52周時,Hb和鐵指數均升高,且在長達52周的治療期間耐受性良好。麥芽酚鐵的應用有望改變MHD患者補鐵治療模式。

4.2缺氧誘導因子脯氨酰羥化酶抑制劑 自1992年發現EPO基因的缺氧誘導因子(hypoxia inducible factor,HIF)以來,通過HIF-脯氨酰羥化酶途徑起作用的藥物,如HIF-穩定劑或HIF-脯氨酰羥化酶抑制劑(hypoxia inducible factor-prolyl hydroxylase inhibitor,HIF-PHI)的開發為腎性貧血的管理帶來了新的機會。HIF在機體缺氧條件下可穩定表達,通過促進內源性EPO生成,從而調節紅細胞生成和鐵代謝。HIF-PHI可在細胞氧分壓正常下穩定體內HIF,調控紅細胞生成、血管生成及鐵代謝等[27]。多項研究[28-30]結果表明,羅沙司他通過穩定HIF可上調EPO,降低鐵調素水平,促進鐵的腸道吸收,因此,其可糾正體內因炎癥引起的鐵代謝紊亂,但該藥臨床使用歷史較短,且在大多數國家仍未大規模使用,目前仍有不少關于其不良反應的擔憂。一項meta分析[31]結果顯示,羅沙司他與促紅素組在Hb增加方面比較,差異無統計學意義,但羅沙司他在提高透析患者Hb達標率方面優于促紅素組, 同時羅沙司他可促進鐵的有效利用, 改善鐵代謝;羅沙司他治療組總不良事件發生率略高于對照組。在我國,羅沙司他組2項III期研究中,發生率>5%的不良反應包括代謝性酸中毒、高鉀血癥、上呼吸道感染、高血壓、外周水腫、惡心、虛弱和轉氨酶升高[28-29],另外,有研究表達了對HIF-PHI調控血管生成導致惡性腫瘤病變和糖尿病性視網膜病變風險的擔憂,但在Su等[32]最新研究中卻發現,羅沙司他可通過激活 HIF-α誘導鐵凋亡抑制化學耐藥性膠質母細胞瘤的生長。

4.3改善透析相關因素

4.3.1改善透析膜生物相容性 最近的一項Meta分析[33]結果顯示,維生素e涂層透析器可在不影響透析充分性的情況下降低OS和炎癥狀態。

4.3.2選用超純透析液可降低炎癥因子水平 Susantitaphong等[34]在超純透析液對炎癥標志物、OS參數影響的Meta分析發現,超純透析液可降低MHD患者CRP及IL-6水平。

4.3.3改善透析方式 Zhang等[35]研究發現,血液透析聯合血液灌流能更有效清除尿毒癥毒素及炎癥因子,改善微炎癥狀態。

4.3.4血管通路的選擇 Macdougall等[36]在維持性血液透析患者靜脈補鐵的大型隨機對照研究中發現,與使用動靜脈內瘺行透析的患者相比,通過導管透析的患者感染、因感染住院或致死性感染發生率更高,提示動靜脈內瘺可能是更優的透析通路選擇。

4.4其他治療 糾正非鐵營養不良,如補充左旋肉堿、糾正維生素D缺乏、服用他汀類藥物[37]、應用抗氧化劑[19]及腸道微生物調節藥物[38]可能發揮一定的作用改善微炎癥狀態,從而改善MHD患者ESAs低反應性。

4.5鐵調素拮抗劑及促炎細胞因子抑制藥物 鐵調素拮抗劑及促炎細胞因子抑制藥物正處于各階段研究中,被認為在治療炎癥性貧血方面具有潛力。鐵調素作為一種主要的鐵調節劑,是維持全身鐵穩態的關鍵角色。CKD患者鐵調素升高,被認為是可能的治療靶點。鐵調素調控包括siRNAs、抗體、化合物和植物提取物等,是鐵生物學領域研究的新進展[39],近年來,針對鐵調素、鐵調素-轉鐵蛋白軸及鐵調素生成通路調控的藥物在不同階段進行了臨床試驗, 如Lexaptepidpegol是一種能高度特異結合鐵調素并阻斷其生物活性的核苷酸。體外實驗[40]發現,Lexaptepidpegol能阻斷鐵調素導致的轉鐵蛋白降解,并抑制IL-6誘導鐵蛋白及Hb下降。Ⅰ期臨床試驗[41]中,與安慰劑組比較,Lexaptepidpegol組血清鐵明顯上升。PRS080是人工合成的類載脂蛋白藥物,同樣能結合鐵調素,在健康人群及CKD患者的Ⅰ期試驗[42]中,PRS080能抑制鐵調素水平、升高轉鐵蛋白濃度及轉鐵蛋白飽和度,且呈現出劑量依賴性,同時TNF-α單抗和IL-6單抗也能抑制鐵調素生成,改善鐵代謝。上述研究成果將為血液透析患者ESAs低反應性貧血的治療提供更多的可能性。

5 小結

ESAs低反應與CKD貧血患者的不良預后相關,微炎癥在血液透析患者貧血和ESAs低反應中發揮重要作用。HIF-PHI通過適度增加內源性EPO水平及改善鐵動員和吸收,從而升高Hb水平,以及改善鐵代謝狀態,這對CKD貧血患者而言是可行的治療選擇。目前,鐵調素拮抗劑及促炎細胞因子抑制藥物正處于各階段研究中,有望為腎性貧血患者帶來新的福音。