维持性血液透析患者的血清硫化氢水平及其影响因素的分析

陈月梅　贾平　邹建洲　刘中华　沈波　吕文律　陈利明　丁小强,3,4

(1. 复旦大学附属中山医院肾内科，上海　200032； 2. 浙江大学医学院附属第二医院肾内科， 杭州　310009；

3. 上海市肾病与透析研究所，上海　200032； 4. 上海市肾脏疾病与血液净化重点实验室，上海　200032)



维持性血液透析患者的血清硫化氢水平及其影响因素的分析

陈月梅1,2贾平1邹建洲1刘中华1沈波1吕文律1陈利明1丁小强1,3,4

(1. 复旦大学附属中山医院肾内科，上海200032； 2. 浙江大学医学院附属第二医院肾内科， 杭州310009；

3. 上海市肾病与透析研究所，上海200032； 4. 上海市肾脏疾病与血液净化重点实验室，上海200032)

摘要目的：研究维持性血液透析患者的血清硫化氢水平及其影响因素。方法： 根据筛选及排除标准，纳入符合要求的维持性血液透析患者150例，同时收集健康志愿者17名作为健康对照。留取患者透析前后血标本，健康对照组则清晨空腹抽血。检测血清硫化氢、一氧化氮、一氧化氮/内皮素-1及硫化血红蛋白等水平，并作相关性分析。结果： 维持性血液透析患者透析前血清硫化氢、一氧化氮/内皮素-1比值、硫化血红蛋白水平明显低于健康对照组(P<0.01)，而内皮素-1和维生素B6含量与健康对照组差异无统计学意义(P>0.05)；透析前血清硫化氢与一氧化氮、一氧化氮/内皮素-1比值、硫化血红蛋白及肾小球滤过率正相关(P<0.01)，而与血肌酐水平负相关；透析后血清硫化氢水平较透析前明显上升，一氧化氮水平和一氧化氮/内皮素-1比值明显下降，而内皮素-1、硫化血红蛋白及维生素B6水平在透析前后无明显变化。结论： 维持性血液透析患者血清硫化氢水平明显降低，其水平与一氧化氮、硫化血红蛋白、肾功能等显著相关；血液透析后患者血清硫化氢水平较透析前显著升高。

关键词硫化氢；血液透析；一氧化氮

Serum Level of Hydrogen Sulfide and Its Influential Factors in Patients Undergoing Maintenance Hemodialysis

CHENYuemei1,2JIAPing1ZOUJianzhou1LIUZhonghua1SHENBo1LÜWenlü1CHENLiming1DINDXiaoqiang1,3,4

1.DepartmentofNephrology,ZhongshanHospital,FudanUniversity,Shanghai200032,China; 2.DepartmentofNephrology,TheSencondAffliatedHospitalofZhejiangUniversitySchoolofMedicine,Hangzhou310009,China; 3.KidneyDiseaseandDialysisInstituteofShanghai,Shanghai200032,China; 4.KidneyDiseaseandBloodPurificationLaboratoryofShanghai,Shanghai200032,China

AbstractObjective： To investigate the serum level of hydrogen sulfide (H2S) and its influential factors in patients undergoing maintenance hemodialysis (MHD). Methods： Based on screening and exclusion criteria, 150 patients undergoing MHD were enrolled. Meanwhile, 17 healthy volunteers were collected as healthy controls. Venous blood samples of MHD patients were obtained before and after dialysis, and fasting blood samples were collected from healthy controls. The levels including serum H2S, nitric oxide (NO), endothelin-1 (ET-1), and sulfhemoglobin were detected and the correlations among them were analyzed. Results： The levels of serum H2S, NO, NO/ET-1 and sulfhemoglobin in patients undergoing MHD were significantly lower than those in healthy control group before dialysis (P<0.01), while, there was no significant difference regarding ET-1 and Vitamin B6levels between these two groups (P>0.05). Before dialysis, serum H2S level was positively correlated with NO, NO/ET-1, sulfhemoglobin and eGFR (P<0.01), while negatively correlated to serum creatinine. After dialysis, serum H2S level increased significantly, while NO, NO/ET-1 decreased significantly. However, the levels of ET-1, sulfhemoglobin and Vitamin B6, compared with those before dialysis, did not change significantly after dialysis. Conclusions： Serum H2S level in patients undergoing MHD decreases significantly and it is significantly correlated with NO, sulfhemoglobin and renal function. Compared with that before hemodialysis, the serum H2S level increased significantly after hemodialysis.

Key WordsHydrogen sulfide;Hemodialysis;Nitric oxide

内源性硫化氢(hydrogen sulfide, H2S)是近二十年来发现的一种新的气体信号分子,与一氧化氮(nitric oxide, NO)和一氧化碳(carbon monoxide, CO)相互作用，形成独特的气体信号网络，在体内参与调控多种病理生理过程[1]。内源性H2S在体内可执行多种生理功能，包括通过调节细胞信号转导以舒张血管及肠道平滑肌、抑制氧化应激、保护线粒体功能、抑制胰岛素释放、调节炎性反应以及抑制血管内皮细胞增殖等[2]。内源性H2S水平降低或缺乏是高血压、动脉粥样硬化、糖尿病等疾病发生的重要机制。目前关于维持性血液透析 (maintenance hemodialysis, MHD) 患者血清中H2S水平的研究较少，本研究就MHD前后血清H2S水平的变化、H2S和其他小分子气体如NO之间的关系以及透析患者H2S水平的可能影响因素作探讨。

1资料与方法

1.1一般资料选择2011年1—10月于复旦大学附属中山医院肾内科血液净化中心行MHD的患者，根据入选及排除标准筛选，收集患者临床及实验室资料并进行统计分析。入选标准：(1)年龄≥18岁；(2)稳定透析>6个月；(3)单次单室尿素清除指数(spKt/V)≥1.2。排除标准：(1)合并有肝脏疾病；(2)恶性肿瘤；(3)近1个月内有临床感染症状、中重度心力衰竭或急性心肌梗死、脑血管意外者；(4)活动性结核；(5)不能协助研究者。150例MHD患者入选，其中男性92例，女性58例，年龄为(55.2±14.9)岁。另外收集17名健康志愿者作为对照。

1.2方法收集如下资料：患者的一般资料，包括性别、年龄、体质量、透析龄、既往病史等；透析相关资料；透析间期体质量增长量、透析期间超滤率、透析时间、透析频次、透析方式、透析前后血压变化情况等。

患者于透析前空腹和透析结束前10 min留取血标本，健康对照组则清晨空腹抽血。对血液标本进行常规生化检测，并检测血清H2S、NO、维生素B6(Vit B6)、硫化血红蛋白(sulfmethemoglobin, SHb)及血浆内皮素-1(endothelin, ET-1)等。

2结果

2.1MHD患者与健康对照者的一般资料比较如表1所示,与健康对照者比较，MHD患者存在不同程度的血压升高、贫血和脂代谢异常，且其血肌酐、尿素氮和血尿酸浓度明显高于健康对照者(P<0.01)。

表1　维持性血液透析患者与健康对照者的临床及

注：与健康对照者比较，*P<0.05,**P<0.01

2.2MHD患者透析前血清H2S及相关指标的检测150例MHD患者透析前血清H2S、NO、NO/ET-1、SHb水平明显低于健康对照者(P<0.01)，而透析前血浆ET-1和Vit B6含量与健康对照者差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

2.3MHD患者透析前血清H2S水平的相关因素分析采用Pearson或Spearman分析MHD患者透析前血清H2S水平的相关因素。透析前血清H2S与NO、NO / ET-1、SHb及eGFR正相关(P<0.01)，而与透析前血肌酐水平负相关(P<0.01)。见表3。

2.4MHD患者透析前后血清H2S及相关指标的变化患者透析后血清H2S水平较透析前明显上升，NO浓度、NO/ET-1明显下降；而ET-1、SHb及Vit B6浓度在透析前后无明显变化。见表4。

表2　维持性血液透析患者透析前血清硫化氢水平及

注：△血清硫化氢测量值经自然对数转换Ln(μmol/L)；与健康对照者比较，**P<0.01

表3　维持性血液透析患者透析前血清硫化氢相关因素分析

表4　维持性血液透析患者透析前后硫化氢及

注：△血清硫化氢测量值经自然对数转换Ln(μmol/L)

3讨论

H2S广泛分布于人体的组织器官中，生理浓度为10~100 μmol/L。在血液中，不到20%的H2S以易挥发的未解离分子形式存在，而约80%以不易挥发的解离形式HS-存在。胱硫醚-β-合成酶(cystathionine β-synthase，CBS)、胱硫醚-γ-裂解酶(cystathionine γ-lyase，CSE)和3-巯基丙酮酸硫基转移酶(3-mercaptopyruvate sulfurtransferase，MST)是H2S合成中最重要的3种酶，Vit B6是其辅助因子。在肾脏，主要是肾近端小管，这3种酶均有分布并发挥作用，但以CSE为主[3]。体内H2S主要通过与血红蛋白结合为SHb进行转运，故SHb含量亦可作为H2S慢性暴露的评价指标。

H2S不仅在血管功能调节方面具有重要作用，也在肾脏局部发挥作用。越来越多的临床和基础研究显示，H2S在慢性肾脏病(chronic kidney disease, CKD)发生、发展的全过程中有重要作用。Aminzadeh等[4]发现，在5/6肾切除小鼠模型中，血浆H2S水平下降，氧化应激损伤明显，肾脏中CSE、CBS、MST 3种酶的表达显著降低，提示H2S参与CKD病程的进展。在小鼠肾动脉内灌注外源性H2S的供体——NaHS，肾血流增加，肾小球滤过率增加，钠和钾排泄率亦增加，提示H2S对肾血管和肾小管均有作用[3]。本研究发现，MHD患者血清H2S水平显著低于健康对照者； MHD患者透析前血浆H2S水平与eGFR正相关，与血肌酐负相关，提示H2S水平与肾功能及尿毒症毒素紧密相关。研究表明，H2S缺乏常见于各种心血管及代谢性疾病，包括原发性高血压[5]、动脉粥样硬化[6]及糖尿病[7]。而MHD患者除尿毒症毒素积聚以及水、电解质、酸碱失衡外，往往合并有多种心脑血管并发症及代谢性疾病，故考虑MHD患者H2S水平下降可能是尿毒症环境引发的多系统紊乱的综合表现，但其确切机制尚待进一步明确。

本研究发现，MHD患者透析后血浆H2S水平显著上升，经透析期间超滤量分层后，透析前后的差异仍有统计学意义，提示透析后血清H2S浓度的上升并非由超滤导致体内血容量下降、血液浓缩所致。近来也有研究[8]显示，透析后H2S水平明显高于透析前，同时CSE转录水平亦显著升高，提示透析后H2S水平的变化可能由CSE生成增加引起。

研究中，我们通过相关性分析发现，透析前H2S水平与NO、NO/ET-1正相关，而与ET-1无明显相关性。同为气体信号分子，H2S与NO往往相互调节。既往研究[9]显示，NO可上调正常大鼠血管平滑肌细胞中CSE的转录水平，增加血管组织中内源性H2S的产生。在用Nω-硝基-L-精氨酸甲酯(L-NAME)抑制一氧化氮合成酶诱导的大鼠高血压模型中，在NO的产生减少的同时，CSE基因转录水平亦明显下降，H2S生成减少，提示NO对H2S/CSE体系有促进作用[10]。而关于H2S对NO的作用，有研究[11]表明，H2S可明显上调人脐静脉内皮细胞的内皮型一氧化氮合成酶的磷酸化水平， 使NO的生成增加。本研究发现，MHD患者透析前H2S水平与NO变化趋势一致，提示尿毒症患者体内血清H2S与NO之间可能存在相互促进作用，但具体机制还有待进一步明确。

总之，H2S在CKD以及血液透析心脑血管并发症的发生发展中起着重要作用，可能成为今后防治终末期肾脏病及血液透析慢性并发症的新靶点。

参考文献

[ 1 ]Kajimura M, Fukuda R, Bateman RM, et al. Interactions of multiple gas-transducing systems: hallmarks and uncertainties of CO, NO, and H2S gas biology [J]. Antioxid Redox Signal, 2010, 13(2): 157-92.

[ 2 ]Kimura H, Nagai Y, Umemura K, et al. Physiological roles of hydrogen sulfide: synaptic modulation, neuroprotection, and smooth muscle relaxation [J]. Antioxid Redox Signal, 2005, 7(5): 795-803.

[ 3 ]Xia M, Chen L, Muh RW, et al. Production and actions of hydrogen sulfide, a novel gaseous bioactive substance, in the kidneys [J]. J Pharmacol Exp Ther, 2009, 329(3): 1056-1062.

[ 4 ]Aminzadeh MA, Vaziri ND. Downregulation of the renal and hepatic hydrogen sulfide (H2S)-producing enzymes and capacity in chronic kidney disease [J]. Nephrol Dial Transplant, 2012, 27(2): 498-504.

[ 5 ]Yang G, Wu L, Jiang B, et al. H2S as a physiologic vasorelaxant: hypertension in mice with deletion of cystathionine gamma-lyase [J]. Science, 2008, 322(5901): 587-590.

[ 6 ]Wang Y, Zhao X, Jin H, et al. Role of hydrogen sulfide in the development of atherosclerotic lesions in apolipoprotein E knockout mice [J]. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2008, 29(2): 173-179.

[ 7 ]Wu L, Yang W, Jia X, et al. Pancreatic islet overproduction of H2S and suppressed insulin release in Zucker diabetic rats [J]. Lab Invest, 2009, 89(1): 59-67.

[ 8 ]Perna AF, Sepe I, Lanza D, et al. Hydrogen sulfide increases after a single hemodialysis session [J]. Kidney Int, 2011, 80(10): 1108-1109.

[ 9 ]Zhao W, Zhang J, Lu Y, et al. The vasorelaxant effect of H2S as a novel endogenous gaseous K (ATP) channel opener [J]. EMBO J, 2001, 20(21): 6008-6016.

[10]Zhong G, Chen F, Cheng Y, et al. The role of hydrogen sulfide generation in the pathogenesis of hypertension in rats induced by inhibition of nitric oxide synthase [J]. J Hypertens, 2003, 21(10): 1879-1885.

[11]Predmore BL, Julian D, Cardounel AJ. Hydrogen sulfide increases nitric oxide production from endothelial cells by an akt-dependent mechanism [J]. Front Physiol, 2011, 2:104.

中图分类号R459.5

文献标志码A

通讯作者陈利明， E-mail: chen.liming@zs-hospital.sh.cn；丁小强， E-mail: ding.xiaoqiang@zs-hospital.sh.cn

基金项目：国家自然科学基金青年基金项目(编号：81300634)；上海市卫生和计划生育委员会科研计划课题资助项目(编号：20114275)

陈月梅和贾平对本文有同等贡献，为共同第一作者。

·论著·