腹膜透析相关性腹膜炎大肠埃希菌感染与水孔蛋白1表达的研究进展

王成玉++廖蕴华

[摘要]水孔蛋白（aquaporin，AQP）1是在内皮有表达的跨膜通道蛋白，参与跨膜水转运。AQP1在腹膜水转运过程中起到相当大的作用，其在腹膜上的表达与功能均对腹膜透析超滤有影响。腹膜透析是通过腹膜作为半透膜清除尿素和肌酐等毒素和水分，腹膜透析相关性腹膜炎常见为大肠埃希菌感染，腹膜炎后腹膜纤维化可能导致超滤衰竭。本文通过综述阐明和探讨腹膜AQP1表达的意义及腹膜透析相关性腹膜炎时大肠埃希菌感染的最新研究。

[关键词]水孔蛋白1；腹膜透析；腹膜炎

[中图分类号] R459.5 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2017）04（a）-0012-04

Research progress in peritoneal dialysis related peritonitis Escherichia coli infection and the expression of aquaporin 1

WANG Cheng-yu LIAO Yun-hua

Department of Nephrology，the First Affiliated Hospital of Guangxi Medical University，Nanning 530021，China

[Abstract]Aquaporin 1 （AQP1） is a transmembrane channel protein that is expressed in endothelial cells and is involved in transmembrane water transport.AQP1 plays a significant role in the process of peritoneal water transport，and its expression and function on peritoneum have an effect on ultrafiltration of peritoneal dialysis.Peritoneal dialysis is through the peritoneum as a semipermeable membrane to remove urea and creatinine and other toxins and water.Peritoneal dialysis related peritonitis is common for Escherichia coli infection.Peritoneal fibrosis after peritonitis may lead to ultrafiltration failure.In this paper，the significance of the expression of AQP1 in peritoneal dialysis and the latest study of Escherichia coli infection in peritoneal dialysis related peritonitis were reviewed.

[Key words]Aquaporin 1；Peritoneal dialysis；Peritonitis

終末期肾功能衰竭（俗称尿毒症）是死亡率极高的重症疾病，每年以5%～6%的速度增加。目前，我国依靠透析生存的患者已逾10万，人数亦逐年上升。肾脏替代治疗的方式主要有血液透析（血透）、腹膜透析和肾移植。腹膜透析是通过腹膜作为半透膜清除尿素和肌酐等毒素和水分，因此如何提高透析质量，减少腹膜透析患者的并发症，尤其是如何减少腹膜的损伤，保持腹膜的长期使用是影响腹膜透析患者长期生存率的核心问题。目前使用的腹膜透析液主要以葡萄糖作为渗透剂，长期透析后患者的腹膜结构和功能会发生显著改变。水转运通道——水孔蛋白（aquaporin，AQP）在腹膜水转运过程中起到相当大的作用，其在腹膜上的表达与功能、腹膜新生血管增加的研究日益得到重视。腹膜炎是引起腹膜透析技术失败的重要原因之一，也是引起腹膜透析患者死亡的最重要原因。现就腹膜透析相关性腹膜炎大肠杆菌感染与腹膜AQP1表达的相关研究进行综述。

1 AQP

AQP是与转运水有关的一系列具有同源性的内在膜蛋白家族，广泛存在于动植物和微生物中，迄今为止哺乳动物已发现13种AQP（AQP0～AQP12），其在机体的不同组织和部位也执行着不同的生物学功能。大量研究证实，许多疾病可能与AQP功能异常或调节失控有关。AQP1是第1个被鉴定的AQP，分布几乎遍及全身各组织，是唯一在内皮细胞表达的水通道，与机体的许多病理状态密切相关[1]。

Carlsson等[2]报道了AQP1，其主要参与调节膜通道水的转运。部分学者通过人腹膜活检标本研究发现，AQP1在人腹膜间皮细胞、内皮细胞上都有表达，血管则以毛细血管、小静脉的表达为多见，小动脉上未见表达。Zhang等[3]报道，AQP1在各种细胞类型包括间皮细胞中广泛表达，其认为腹膜内皮细胞通过AQP1介导超滤，AQP1在腹膜透析内皮细胞液体转运中的相关功能验证了腹膜转运三个孔模型的基本预测。

翟春娟等[4]在尿毒症未透析患者行首次腹膜透析置管术时及维持性腹膜透析患者拔管或再次置管时取腹膜活检标本，采用免疫组化（SP）方法及半定量评分系统检测尿毒症未透析患者及腹膜透析患者腹膜AQP1的表达，结果显示，AQP1的表达不受性别的影响，AQP1的表达与体重成正相关；长期腹膜透析可能会影响AQP1的表达，超滤衰竭者AQP1表达量增加；AQP1表达量尚不能作为评价腹膜转运的理想指标；在超滤衰竭中，AQP1结构的改变可能比其表达量的改变更为重要。

Stoenoiu等[5]的研究发现，糖皮质激素可能诱导腹膜AQP1的表达和提高大鼠腹膜细胞水通透性和超滤。Ni等[6]通过采用与人类基因极其类似的C57BL/6J小鼠腹膜透析模型发现了同样的结果，并研究证实了腹膜透析时AQP1对体内液体的清除作用。其还报道，在AQP1敲除小鼠（aquaporin1 knock out mouse）中，“钠筛现象”消失，腹腔腹膜清除水分能力明显下降，充分说明AQP1在腹膜水转运中的扮演重要的角色。研究显示，腹膜转运类型与AQP1对应的超孔隙密切相关[7]。AQP1介导的跨细胞水转运是腹膜透析患者水清除的主要方式。Kuboshima[8]对培养的大鼠腹膜间皮细胞的研究发现，葡萄糖或甘露醇等高渗刺激可使细胞膜AQP1表达量增加。Morelle等[9]报道，超滤衰竭和受损的钠筛相关，1例超滤衰竭的腹膜透析患者AQP1在腹膜毛细血管正常表达，由此推测，AQP1功能障碍可能是转运水能力下降的原因。腹膜转运水能力下降与腹膜纤维化有关，尽管腹膜AQP1的表达正常[10]。腹膜纤维化与血管内皮生长因子和内皮型一氧化氮合酶的过度表达上调有关，但AQP1水通道的表达是不变的[11]。

2腹膜透析相关性腹膜炎大肠杆菌感染

腹膜炎是引起腹膜透析技术失败的重要原因之一，也是引起腹膜透析患者死亡的最重要原因之一。而腹膜透析相关性腹膜炎的细菌学培养比例各个中心报道不一。余学清等[12]报道，中山大学附属第一医院的腹膜透析中心2001～2005年腹膜透析相关性腹膜炎G-菌感染占培养阳性菌的35.5%。黎伟等[13]报道，在广西医科大学第一附属医院腹膜透析中心腹膜炎患者腹膜透析液培养阳性的患者中，G-杆菌占39.47%，大肠杆菌占所有培养阳性的比例约为15.79%。

目前，国内G-菌占所有腹膜透析相关性感染的20%～30%。与G+菌感染相比，G-菌导致的感染患者的住院率、拔管率及复发率均显著增加。中山大学的研究资料显示，大肠杆菌引起的腹膜感染复发率高达35%，且各不同中心资料均提示G-菌感染尤其大肠杆菌感染临床治疗难度大效果差[12]。Lin等[14]报道，在台湾南部肺炎克雷伯菌是腹膜透析相关性腹膜炎第二种常见的G-菌。Zelenitsky等[15]报道，从2004～2015年，539例培养阳性的腹膜透析相关性腹膜炎患者G-与G+菌各占58%和24%，其中环丙沙星耐药的大肠杆菌比例为24%，比过去（1991～1998年）上升3%；耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）占腹膜炎的比例为11%，而过去（1991～1998年）为2%。Li等[16]报道，大肠杆菌是导致G-菌腹膜炎的常见原因，是导致腹膜功能恶化和临床预后不良的最常见原因，研究发现，腹膜炎分离的大肠杆菌与腹膜透析患者直肠分离的大肠杆菌是不同的菌株。

我科对抗生素治疗效果差反复发作的2例腹膜透析相关性腹膜炎患者拔管后进行腹膜透析管的细菌培养及扫描电镜检查，均证实为大肠杆菌感染并有细菌生物被膜形成于腹膜透析管内面，可见大肠杆菌感染已经成为腹膜透析相关性腹膜炎治疗的一大难题。本课题组已成功在体外建立了腹膜透析管大肠杆菌菌膜模型[17]，亦对体外形成大肠杆菌菌膜的条件作了初步探讨[18]，并且证实左氧氟沙星及苦参等药物对大肠杆菌生物膜有干预作用[19]。其中，生物被膜（biofilm，BF）的形成被认为是细菌产生耐药及腹膜炎反复发作的重要机制之一。罗琼等[20]的研究发现，急性腹膜炎时，患者的腹膜转运水能力下降，转运肌酐能力增加。Smit等[21]的研究发现，急性腹膜炎时，高溶质的转运率可能是由于腹膜毛细血管数量增加引起，与长期腹膜透析患者相比，腹膜炎患者的葡萄糖渗透压不受影响，尽管存在较低的净超滤和高溶质转运。

目前，腹膜透析患者的生存率仍不理想，最主要的死亡原因是心血管事件，容量负荷增加及微炎症状态是心血管事件的危险因素。在临床中可以观察到，在腹膜透析初始的1～2年内，患者的血压趋于正常和稳定，但之后血压有上升趋势。追究原因发现，除了残余肾功能清除水分能力下降外，在非生物相容性腹膜透析液长期作用下患者腹膜受到损伤，其清除水分的能力明显下降，两者结合导致体内水负荷增加。另外，有资料显示，腹膜透析液的长期使用或多次腹腔感染可造成腹腔局部分泌大量诸如IL-1、IL-6、TNF-α等炎症因子[22]，这些炎症因子释放可使腹膜组织受损并进一步造成机体炎症状态。Kim[23]的研究认为，腹膜转运与基因多态性相关，包括血管内皮生长因子、IL-6、内皮型一氧化氮合酶、纤溶酶原激活物抑制剂1等。Mizuno等[24]报道，腹膜透析相关性腹膜炎患者经治疗后无法恢复并最终拔管的患者腹膜透析液中可溶性補体C5b-9、C3、C4水平明显高于腹膜炎恢复组，提示腹膜透析液中高浓度的可溶性C5b-9可预测腹膜透析相关性腹膜炎患者的预后。当腹膜透析相关性腹膜炎治疗效果不佳时，除了需考虑细菌耐药或者形成生物膜需拔管等，还要注意是否合并外科急腹症需要腹部探查手术治疗。Mihalache等[25]报道了1例不寻常的腹膜透析相关性腹膜炎，行腹膜透析管拔除术过程中行腹部探查，在回肠末端发现了坏死包块，行节段性切除坏死段后行端端吻合术，术后患者病情恢复。

为了能够降低透析人群心血管事件，在积极研究导致炎症原因（如非生物相容性透析液等）的同时，应努力寻找抗炎症、控制水平衡的有效治疗，因此，如何在腹膜透析中有效控制炎症状态、保护腹膜、增加超滤量已成为当今腹膜透析研究的重要课题。

综上所述，腹膜透析相关性腹膜炎是引起技术失败甚至患者死亡的最重要原因，而细菌生物被膜的形成在腹膜纤维化进展过程中起到重要角色。在腹膜炎状态下，腹膜超滤的变化情况及其AQP1表达影响、腹膜炎后腹膜纤维化可能导致超滤衰竭。总之，腹膜透析相关性腹膜炎时腹膜结构有改变，而对应AQP1的表达量是否增加还有待进一步研究和探讨。超滤衰竭中，AQP1结构的改变及其表达量的改变对腹膜的超滤均有影响；腹膜透析相关性腹膜炎中G-杆菌感染尤其大肠埃希菌感染可于腹膜透析管内面形成生物被膜，是细菌产生耐药及腹膜炎反复发作的重要机制之一。本文通过综述来阐明和探讨腹膜AQP1表达的意义、腹膜透析相关性腹膜炎时大肠埃希菌感染的比例、大肠埃希菌感染后形成生物膜、腹膜透析相关性腹膜炎腹腔炎症因子及相关新的信息，相信在未来，AQP1在腹膜透析相关性腹膜炎中导致超滤衰竭的相关机制会进一步揭开，有关腹膜透析相关性腹膜炎大肠埃希菌的感染的研究结果也将在提高腹膜透析患者存活的重任中发挥更大的作用。

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（收稿日期：2017-02-08 本文編辑：祁海文）