维持性血液透析患者的微炎症状态与促红细胞生成素低反应性贫血

张 娟,田茂露,查 艳

(1．遵义医科大学,贵州 遵义 563000;2.贵州省人民医院 肾内科,贵州 贵阳 550002)

贫血是终末期肾脏病(end-stage kidney disease,ESRD)的并发症之一,主要原因是肾间质细胞受损导致促红细胞生成素(erythropoietin,EPO)生成不足。补充外源性促红细胞生成素制剂(erythropoietin-stimulating agents,ESAs)是慢性肾衰竭合并肾性贫血患者的重要治疗药物。2022年,美国肾脏病数据库系统(United States renal data system,USRDS)数据报告显示[1],截至2020年,78.2%的维持性血液透析(maintenance hemodialysis,MHD)患者接受了ESAs,较前有增长趋势,且在种族分布报告中,亚洲人的百分比最高。使用ESAs使肾性贫血患者获益,大部分患者贫血情况得以改善,降低了输血要求,但仍有部分患者表现出对ESAs的耐药性,即ESAs低反应性或抵抗(ESAs hyporesponsiveness/resistance),而微炎症状态及氧化应激在这一过程中发挥重要作用。本文结合目前国内外文献,探讨MHD患者微炎症状态与ESAs低反应性贫血的最新研究进展。

1 ESAs低反应性在临床中的意义

临床实践中,对于接受高于通常给定剂量的ESAs或需增加ESAs剂量以维持目标血红蛋白(hemoglobin,Hb)水平,但仍未达标者,应考虑存在ESAs低反应性的情况。ESAs低反应性的发病率根据人群特征和用于定义ESAs低反应的标准存在差异。目前,ESAs低反应性的发病率约为5%～20%。ESAs低反应性与不良预后相关,增加ESAs剂量以实现Hb目标可能会增加心血管事件及血栓形成,甚至是死亡风险。

2 血液透析患者微炎症状态的发生机制

2.1晚期糖基化终末产物(advanced glycation end products,AGEs) AGEs是慢性肾脏病(chornic kidney disease,CKD)尿毒症毒素的一种, 肾脏在AGEs的代谢中发挥重要作用。AGEs通过肾小球滤过后进入小管摄取和代谢[2],当肾脏清除率下降时,AGEs在体内堆积。AGEs与晚期糖基化终产物受体(receptor for advanced glycation end products,RAGE)结合,可促发单核/巨噬细胞介导的炎症反应。RAGE被AGEs激活后,通过还原型辅酶Ⅱ氧化酶增加活性氧(reactive oxygen species,ROS),进一步激活核转录因子(nuclear factor-kappa B,NF-κB)通路,诱导氧化应激(oxidative stress,OS)和炎症,引起大量炎症因子,如白介素1(interleukin 1,IL-1)、IL-6、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)的释放[3]。Pageon等[4]研究表明,单核细胞谱系的细胞,在AGEs的存在下,可分化为树突状细胞或巨噬细胞样细胞,从而形成恶性循环,并最终导致人体微炎症状态持续。由于血液中的大部分AGEs与白蛋白等高分子量蛋白质结合,因此很难通过血液透析方式清除[5],故ESRD患者无论是否已进行透析,均存在微炎症状态。

2.2OS及细胞因子激活 OS及伴随的炎症是CKD共同特征。CKD中的OS是由于ROS产生和抗氧化能力失衡导致。OS反应可激活血液中的中性粒细胞和单核细胞, 活化补体系统, 产生大量炎症细胞因子,如IL-1、IL-6及TNF-α[6]。炎症介质水平升高可能通过多种信号通路发挥独立和相互依赖的作用,导致高血糖介导的OS增加。OS增加可能会反向放大炎症,然后通过激活NF-κB通路机制建立恶性循环[7]。因此,炎症与OS相互促进。

2.3免疫功能障碍 CKD患者的免疫功能障碍是多方面的,涉及细胞水平失调和高细胞因子血症,包括中性粒细胞杀菌能力下降、单核细胞向树突状细胞分化减少、胸腺T细胞输出减少及激活受损、T和B细胞凋亡减少等。免疫防御减弱导致感染和炎症的易感性[8],而患者接受长期血液净化治疗则成倍加重炎症反应的发展。

2.4透析相关因素 血液透析回路中使用的生物材料的生物不相容性,特别是膜和血液不相容性,导致患者全身炎症,并激活白细胞及血小板致炎症生物标志物,如C-反应蛋白(c-reactive protein,C-RP)、IL-6、TNF释放[9]。此外,透析液中内毒素小片段细菌DNA及内毒素等产物可通过滤过膜反超入血液,激活单核细胞产生炎性因子,引起炎性反应[10]。当选用超纯透析液时,患者体内炎性因子水平下降证实了这一观点。反复穿刺动静脉内瘘及存在血管通路、透析不充分、透析通路感染等也可诱发炎症反应。

2.5其他 最近,研究[11]表明,肠道微生物失调对肾脏生理和病理生理均有重大影响,包括全身炎症、尿毒症毒素的积聚和感染等。慢性肾衰竭时,肠道微生物失调及功能变化,细菌代谢产物通过肠道屏障的移位增加将激活先天免疫,促发炎症反应。此外,营养不良、维生素D缺乏、脂代谢异常等也在微炎症中起不同程度的作用。

3 微炎症状态与血液透析患者ESAs低反应性的关系

微炎症状态是影响血液透析患者贫血ESAs疗效的主要因素之一,且炎症因子水平越高,贫血疗效越差。

3.1铁调素 铁调素是血液透析患者发生ESAs低反应性的重要介质。炎症状态下, 通过激活IL-6-Stat3及BMP-Smad途径促进肝脏分泌铁调素。铁调素与单核细胞吞噬细胞及十二指肠细胞膜上膜铁转运蛋白(ferroportin,FPN)结合,从而促进FPN内化和降解,导致单核巨噬细胞和十二指肠细胞铁吸收障碍[12-14]。另外,铁调素还能抑制二价金属转运蛋白1(divalent metal transporter1,DMT1)和细胞色素B(cytochrome B,cytB)分泌,从而影响肠道铁吸收[14]。上述因素导致血浆铁不足,无法满足红细胞生成所需的铁而导致贫血以及ESAs低反应性。

3.2细胞因子 细胞因子发挥多重效应,共同促进贫血。红细胞由骨髓中造血干细胞产生。早期祖细胞群体同时有向髓系、红系或巨核细胞分化的潜力,分化路径的选择受到2种转录因子相互拮抗相互作用的影响,即有利于髓系分化的PU.1和有利于红系分化的GATA1,这2种转录因子的相对比例受炎症影响。炎症细胞因子,如TNF-α和干扰素-γ(interferon-γ, IFN-γ),介导骨髓重新编码,其激活转录因子PU.1,以减少红细胞生成为代价促进骨髓细胞和淋巴细胞生成,爆式红系集落形成单位(burst forming unit-erythroid,BFU-E)分化为红系细胞的能力亦受到炎性细胞因子的抑制[15]。其次,细胞因子通过与靶细胞膜上特定受体结合,触发信号转导途径,启动相应效应,调控体内红细胞生成。IFN-γ通过刺激亚铁摄取来增强巨噬细胞中DMT1蛋白的表达。IL-10抗炎细胞因子调节转铁蛋白受体表达,增强其与铁相关的摄取。TNF-α激活巨噬细胞吞噬并降解衰老的红细胞以进行铁循环,诱导铁蛋白表达并刺激铁在巨噬细胞内的储存和保留。综上所述,炎性细胞因子导致循环中铁水平及其对红系细胞的可用性下降[16]。此外,TNF-α和IFN-γ还会损害产生EPO的肾间质细胞,抑制肾脏中EPO产生,导致血液中EPO水平过低,直接抑制红细胞祖细胞的增殖和分化,从而促进贫血发展[17]。炎性细胞因子可直接或间接地限制红细胞生成,缩短其寿命。

3.3OS OS产生的ROS可损害邻近组织及细胞,引起炎症反应,并表达各种炎症因子,通过加剧促炎并通过对红细胞膜的氧化损伤引起溶血[18]。另外,ROS可能会加重尿毒症性贫血并导致对ESAs疗法反应不佳,Hsu等[19]在N-乙酰半胱氨酸治疗血液透析患者贫血和OS的研究中发现,经4个月治疗,N-乙酰半胱氨酸可改善血液透析患者贫血和OS。这说明了OS参与ESAs低反应性的调控。

4 微炎症状态下MHD患者贫血和ESAs低反应性的管理

4.1铁剂的应用 铁缺乏是ESAs低反应性的重要原因。微炎症状态下,炎症因子引起的铁代谢紊乱是贫血及ESAs低反应性的原因。补铁治疗仍是贫血管理的“基石”。在有全身炎症的疾病中,炎症状态、铁调素上调均可抑制铁吸收[15]。既往研究[20]表明,静脉补铁在改善贫血疗效方面优于口服补铁,且能减少ESAs的使用剂量,但亦有早期研究[21]发现,过量的游离铁可参与细胞内ROS生成,进而诱导细胞损伤,此外,静脉注射铁剂会产生非转铁蛋白结合的铁,这种铁剂已在动物实验[22]中被证明可促进嗜铁细菌的生长及并使其表现出更强度的毒力,从而加重炎症状态。静脉补铁所诱发的微炎症状态与OS损伤相互促进,形成恶性循环从而导致微炎症状态和铁代谢紊乱的进一步加重。Shah等[23]报告了在162项临床试验中接受静脉铁剂治疗的约40000例患者的荟萃分析结果,与口服补铁或不补铁相比,静脉补铁与Hb增加、输血需求降低相关,但同时也与感染风险增加相关。有回顾性研究[24]纳入了透析时间较长且合并症复杂的血液透析患者进行静脉补铁的安全分析,其结果亦表明,应用静脉铁剂与死亡率及感染风险增加密切相关。新型口服补铁剂的开发可能为静脉补铁提供了可替代方案。麦芽酚铁(ferricneltol)是英国ShieldTherapeutics公司的新型口服补铁剂,由1个Fe3+与3个麦芽酚络合而成,麦芽酚在小肠中处于可溶性状态,穿过细胞膜过程中与Fe3+分离,实现Fe3+在肠壁的运输,相较其他口服铁剂,其铁元素转移率更高[25]。CKD贫血患者Ⅲ期临床试验[26]结果发现,与口服安慰剂比较,麦芽酚铁组在第16及52周时,Hb和铁指数均升高,且在长达52周的治疗期间耐受性良好。麦芽酚铁的应用有望改变MHD患者补铁治疗模式。

4.2缺氧诱导因子脯氨酰羟化酶抑制剂 自1992年发现EPO基因的缺氧诱导因子(hypoxia inducible factor,HIF)以来,通过HIF-脯氨酰羟化酶途径起作用的药物,如HIF-稳定剂或HIF-脯氨酰羟化酶抑制剂(hypoxia inducible factor-prolyl hydroxylase inhibitor,HIF-PHI)的开发为肾性贫血的管理带来了新的机会。HIF在机体缺氧条件下可稳定表达,通过促进内源性EPO生成,从而调节红细胞生成和铁代谢。HIF-PHI可在细胞氧分压正常下稳定体内HIF,调控红细胞生成、血管生成及铁代谢等[27]。多项研究[28-30]结果表明,罗沙司他通过稳定HIF可上调EPO,降低铁调素水平,促进铁的肠道吸收,因此,其可纠正体内因炎症引起的铁代谢紊乱,但该药临床使用历史较短,且在大多数国家仍未大规模使用,目前仍有不少关于其不良反应的担忧。一项meta分析[31]结果显示,罗沙司他与促红素组在Hb增加方面比较,差异无统计学意义,但罗沙司他在提高透析患者Hb达标率方面优于促红素组, 同时罗沙司他可促进铁的有效利用, 改善铁代谢;罗沙司他治疗组总不良事件发生率略高于对照组。在我国,罗沙司他组2项III期研究中,发生率>5%的不良反应包括代谢性酸中毒、高钾血症、上呼吸道感染、高血压、外周水肿、恶心、虚弱和转氨酶升高[28-29],另外,有研究表达了对HIF-PHI调控血管生成导致恶性肿瘤病变和糖尿病性视网膜病变风险的担忧,但在Su等[32]最新研究中却发现,罗沙司他可通过激活 HIF-α诱导铁凋亡抑制化学耐药性胶质母细胞瘤的生长。

4.3改善透析相关因素

4.3.1改善透析膜生物相容性 最近的一项Meta分析[33]结果显示,维生素e涂层透析器可在不影响透析充分性的情况下降低OS和炎症状态。

4.3.2选用超纯透析液可降低炎症因子水平 Susantitaphong等[34]在超纯透析液对炎症标志物、OS参数影响的Meta分析发现,超纯透析液可降低MHD患者CRP及IL-6水平。

4.3.3改善透析方式 Zhang等[35]研究发现,血液透析联合血液灌流能更有效清除尿毒症毒素及炎症因子,改善微炎症状态。

4.3.4血管通路的选择 Macdougall等[36]在维持性血液透析患者静脉补铁的大型随机对照研究中发现,与使用动静脉内瘘行透析的患者相比,通过导管透析的患者感染、因感染住院或致死性感染发生率更高,提示动静脉内瘘可能是更优的透析通路选择。

4.4其他治疗 纠正非铁营养不良,如补充左旋肉碱、纠正维生素D缺乏、服用他汀类药物[37]、应用抗氧化剂[19]及肠道微生物调节药物[38]可能发挥一定的作用改善微炎症状态,从而改善MHD患者ESAs低反应性。

4.5铁调素拮抗剂及促炎细胞因子抑制药物 铁调素拮抗剂及促炎细胞因子抑制药物正处于各阶段研究中,被认为在治疗炎症性贫血方面具有潜力。铁调素作为一种主要的铁调节剂,是维持全身铁稳态的关键角色。CKD患者铁调素升高,被认为是可能的治疗靶点。铁调素调控包括siRNAs、抗体、化合物和植物提取物等,是铁生物学领域研究的新进展[39],近年来,针对铁调素、铁调素-转铁蛋白轴及铁调素生成通路调控的药物在不同阶段进行了临床试验, 如Lexaptepidpegol是一种能高度特异结合铁调素并阻断其生物活性的核苷酸。体外实验[40]发现,Lexaptepidpegol能阻断铁调素导致的转铁蛋白降解,并抑制IL-6诱导铁蛋白及Hb下降。Ⅰ期临床试验[41]中,与安慰剂组比较,Lexaptepidpegol组血清铁明显上升。PRS080是人工合成的类载脂蛋白药物,同样能结合铁调素,在健康人群及CKD患者的Ⅰ期试验[42]中,PRS080能抑制铁调素水平、升高转铁蛋白浓度及转铁蛋白饱和度,且呈现出剂量依赖性,同时TNF-α单抗和IL-6单抗也能抑制铁调素生成,改善铁代谢。上述研究成果将为血液透析患者ESAs低反应性贫血的治疗提供更多的可能性。

5 小结

ESAs低反应与CKD贫血患者的不良预后相关,微炎症在血液透析患者贫血和ESAs低反应中发挥重要作用。HIF-PHI通过适度增加内源性EPO水平及改善铁动员和吸收,从而升高Hb水平,以及改善铁代谢状态,这对CKD贫血患者而言是可行的治疗选择。目前,铁调素拮抗剂及促炎细胞因子抑制药物正处于各阶段研究中,有望为肾性贫血患者带来新的福音。