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烏司他丁與急危重患者重要臟器保護(hù)的研究進(jìn)展
烏司他丁與急危重患者重要臟器保護(hù)的研究進(jìn)展 烏司他丁(Ulinastatin, UTI)是一種從人尿中分離純化的蛋白酶抑制劑,是一種分子量為67000D 的糖蛋白。由143 個(gè)氨基酸殘基組成,其生物利用度為100%,半衰期40min,5min 達(dá)峰值。大量研究顯示當(dāng)人體受到感染、發(fā)熱、腫瘤、妊娠、休克、手術(shù)、給予糖皮質(zhì)激素等刺激時(shí),人體尿液中UTI 活性升高。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),在人血漿內(nèi)存在較高濃度的蛋白酶抑制劑,而在機(jī)體受到嚴(yán)重?fù)p傷時(shí),其被消耗,濃度明顯下降,但隨機(jī)體的恢復(fù),其濃度又回升。這表明UTI 可能具有抵抗外來刺激,減少外界損傷因子對(duì)機(jī)體的損傷,維持人體內(nèi)環(huán)境平衡的作用。隨后的研究充分證實(shí)了這一點(diǎn),大量藥理藥效學(xué)研究和臨床研究表明:UTI 具有抑制多種蛋白、糖和脂類的水解酶的活性,抑制炎癥介質(zhì)的過度釋放,改善微循環(huán)和組織灌注等重要的藥理作用,從而在機(jī)體受到外界損傷時(shí)起到保護(hù)作用。
1 UTI對(duì)重要臟器保護(hù)的可能機(jī)制
UTI 通過以下機(jī)制發(fā)揮其保護(hù)功能:①UTI 是一種典型的Kunitz 型的蛋白酶抑制劑,具有兩個(gè)活性功能區(qū),各自均有很廣的抑酶譜,且不完全重疊,能夠結(jié)合如胰蛋白酶、a-糜蛋白酶等絲氨酸蛋白酶和粒細(xì)胞彈性蛋白酶(PMNE)以及透明質(zhì)酸酶、巰基酶、纖溶酶、糖水解酶和脂水解酶等多種酶類,與酶結(jié)合后抑制酶的活性,并促進(jìn)酶的降解[1,2];②UTI 屬于人體內(nèi)源性抑炎物質(zhì),在穩(wěn)定溶酶體膜同時(shí)還可以抑制中性粒細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的黏附聚集及其活性物質(zhì)和彈性蛋白酶的釋放,抑制了細(xì)胞因子和炎性遞質(zhì)的釋放,減少凝血因子的損耗;③保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞,減少內(nèi)皮下膠原暴露的機(jī)會(huì),阻斷內(nèi)源性凝血的啟動(dòng),減輕組織細(xì)胞損傷和功能障礙;④通過維持促凝和抗凝的平衡,減少血液循環(huán)中血栓的形成,改善微循環(huán);⑤減少組織、細(xì)胞的損傷;改善循環(huán)、改善組織灌注;⑥具有穩(wěn)定溶酶體膜,抑制溶酶體酶的釋放,抑制心肌抑制因子(MDF)產(chǎn)生,清除氧自由基的作用[1];⑦UTI不僅能抑制 PMNE 的釋放,而且能抑制由PMNE誘導(dǎo)的IL-8基因表達(dá)和蛋白分泌,從而降低炎性反應(yīng)對(duì)組織的損傷;⑧UTI可降低血漿TNF-α、IL-6和IL-10 的含量,通過上調(diào)抗炎因子和下調(diào)促炎因子,調(diào)整促炎和抗炎雙方力量,促使機(jī)體恢復(fù)內(nèi)環(huán)境平衡,使機(jī)體的炎癥和抗炎癥反應(yīng)處于一種低水平的平衡狀態(tài)。
2 UTI對(duì)各重要臟器的保護(hù)作用
2.1 對(duì)肺的保護(hù)作用
2.1.1 UTI用于體外循環(huán)后的肺保護(hù)
心肺轉(zhuǎn)流(CPB)后肺損傷與CPB引起的非感染性的全身性炎性反應(yīng)綜合征(SIRS),缺血再灌注以及肺表面活性物質(zhì)減少有關(guān),其中全身炎癥反應(yīng)是造成肺損傷的重要原因。CPB 中血液同人工材料表面接觸、外科手術(shù)創(chuàng)傷、心肌細(xì)胞的缺血、再灌注損傷、腸源性內(nèi)毒素的釋放、手術(shù)中溫度的變化等將促發(fā)TNF-α、IL-6、IL-8 等促炎因子和IL-10 等抗炎因子的釋放,導(dǎo)致SIRS[3]。炎性因子共同作用促使肺泡細(xì)胞、肺血管內(nèi)皮細(xì)胞缺氧發(fā)生線粒體腫脹和細(xì)胞水腫,血流再灌時(shí)氧自由基、鈣超載和能量代謝障礙等導(dǎo)致嚴(yán)重的缺血再灌注損傷。研究證明[4,5]UTI通過抑制因CPB引起的中性粒細(xì)胞的激活和炎癥因子TNF-α、IL-6、IL-8的釋放,促進(jìn)抗炎因子IL-10 的釋放,減輕機(jī)體的炎性反應(yīng),減輕肺泡細(xì)胞和肺血管上皮細(xì)胞的損傷,促進(jìn)肺泡表面活性物質(zhì)的合成與釋放,以及穩(wěn)定溶酶體膜、清除氧自由基的作用,從多個(gè)方面減輕肺的損傷。
2.1.2 UTI用于肝移植術(shù)肺損傷的保護(hù)作用
肝移植手術(shù)過程中供肝的缺血、無肝期血流動(dòng)力學(xué)的改變、腎淤血、凝血、 纖溶系統(tǒng)的紊亂、胃腸道淤血所致的內(nèi)毒素血癥、復(fù)流后的再灌注損傷、高鉀、低鈣和酸中毒、受體對(duì)供肝的免疫排斥等因素均可造成肺的損傷。此過程中大量激活的中性粒細(xì)胞、單核 巨噬細(xì)胞一方面能釋放氧自由基、彈性蛋白酶、組織蛋白酶G 對(duì)組織細(xì)胞特別是血管內(nèi)皮細(xì)胞、基底膜產(chǎn)生直接損害;另一方面可釋放大量炎性細(xì)胞因子,觸發(fā)過度的炎癥反應(yīng),通過炎性介質(zhì)對(duì)肺組織細(xì)胞造成損傷[6]。
UTI:①作為廣譜蛋白酶抑制劑,能抑制嗜中性白細(xì)胞釋放的彈性蛋白酶、組織蛋白酶G,減輕它們對(duì)組織的損傷;②抑制中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞釋放腫瘤壞死因子 α(TNF-α)、白細(xì)胞介素 10(IL-10)、白細(xì)胞介素 6(IL-6)等炎性細(xì)胞因子,減輕過度炎性反應(yīng)對(duì)組織、細(xì)胞的損傷[6];③穩(wěn)定溶酶體膜,減少溶酶體膜破裂,溶酶體酶的釋放造成的組織損傷;④清除氧自由基,并抑制中性粒細(xì)胞釋放氧自由基; ⑤通過抑制彈性蛋白酶和血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子ICAM-1 的表達(dá),從而抑制中性粒細(xì)胞在血管的黏附和逸出血管作用,減輕缺血再灌注損傷時(shí)中性粒細(xì)胞對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷,改善微循環(huán)。
2.1.3 UTI用于膿毒癥肺損傷的保護(hù)作用
2.1.3.1 膿毒癥肺損傷的相關(guān)機(jī)制
(1)炎癥途徑 肺組織中中性粒細(xì)胞(PMN)的浸潤和扣押是ALI和ARDS發(fā)病過程中的早發(fā)事件。
研究證實(shí)膿毒癥期間PMN 于肺內(nèi)大量扣押一方面由于其對(duì)肺毛細(xì)血管床的機(jī)械阻塞作用致微循環(huán)障礙;另一方面,滯留的PMN 激活并釋放氧自由基、蛋白水解酶、血小板活化因子、促炎細(xì)胞因子等炎癥介質(zhì),直接損害肺組織細(xì)胞,從而介導(dǎo)肺血管內(nèi)皮細(xì)胞和肺泡上皮細(xì)胞廣泛損傷及通透性增加、肺水腫及微血栓的形成。大量的研究證實(shí):在發(fā)生sepsis 時(shí),血管內(nèi)皮細(xì)胞失去了抗凝及促凝的平衡,趨向促凝狀態(tài)。內(nèi)皮素的生成增加,NO 的生成減少,致使血管收縮。內(nèi)皮素可介導(dǎo)PMN 與血管內(nèi)皮細(xì)胞(VEC)間的粘附過程,其中在PMN-VEC粘附過程中起著關(guān)鍵作用的是細(xì)胞間黏附分子-1(ICAM-1) 和血管細(xì)胞間黏附分子-1(VCAM-1)[7]。因EC 的直接損傷或炎性介質(zhì)作用,使血管通透性增加,一方面使大量液體滲入組織間隙,加重組織細(xì)胞的缺氧;另一方面使炎癥細(xì)胞過多聚集于局部組織,通過釋放蛋白酶及氧自由基等,直接造成組織細(xì)胞的損傷[8]。單核細(xì)胞激活與組織因子表達(dá)在膿毒癥肺損傷也發(fā)揮著重要作用,凝血系統(tǒng)激活可以損傷內(nèi)皮細(xì)胞,反之又可加劇凝血異常。同時(shí)由于內(nèi)毒素刺激免疫系統(tǒng)和血管內(nèi)皮系統(tǒng)的炎癥效應(yīng)致細(xì)胞產(chǎn)生大量的炎性介質(zhì),其中主要有促炎細(xì)胞因子如 TNF-α、IL-1β、IL-6 和抗炎細(xì)胞因子如IL-10 等[9-11]。這些細(xì)胞因子相互作用形成復(fù)雜的互動(dòng)關(guān)系,導(dǎo)致“炎癥瀑布效應(yīng)”,最終造成肺微循環(huán)障礙和功能損害。
(2)凝血、纖溶途徑 膿毒癥時(shí)多種炎性介質(zhì)激活了外源性凝血途徑,同時(shí)纖溶系統(tǒng)受到抑制,抗凝物質(zhì)組織因子途徑抑制物(TFPI)、蛋白C(PC)、抗凝血酶-Ⅲ(AT-Ⅲ)水平降低,使機(jī)體處于一種促凝狀態(tài),加重肺損傷。體內(nèi)凝血途徑包括內(nèi)源性凝血途徑和外源性凝血途徑,隨著研究的深入認(rèn)為外源性凝血途徑更為重要。組織因子(tissue factor, TF)是外源性凝血途徑的啟動(dòng)因子,單核細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞等多種炎性細(xì)胞在內(nèi)毒素(LPS)或炎癥介質(zhì)腫瘤壞死因子(TNF-α)、白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)的誘導(dǎo)下可表達(dá)TF[12]。TF與活化的Ⅶ因子(activated factorⅦ, FⅦa)組成TF/FVIIa 復(fù)合物,在有Ca2+存在的條件下,激活FX 和FIX,并同F(xiàn)Va 形成凝血酶原酶復(fù)合物激活凝血酶(antithrombin, AT)FII,從而激活凝血反應(yīng),使肺處于高凝環(huán)境。纖溶系統(tǒng)一方面可溶解血栓,保證血流通暢,另一方面,纖維蛋白降解產(chǎn)物的抗凝作用可彌補(bǔ)機(jī)體抗凝物質(zhì)大量消耗所致的抗凝能力下降。膿毒癥病程中,細(xì)菌及內(nèi)毒素最初是合成和釋放纖溶激活物質(zhì),但過程短暫,隨即被產(chǎn)生的纖溶抑制物所取代,主要是血漿纖溶酶原激活物抑制劑-1(PAI-1)。造成纖溶系統(tǒng)被抑制,纖維蛋白在肺泡內(nèi)沉積,微血栓形成,加重了肺血管內(nèi)皮和肺泡上皮的損傷。研究證實(shí)LPS、TNF-a和IL-1等促炎物質(zhì)能增加EC表達(dá)PAI-1。膿毒癥期間機(jī)體的生理性抗凝機(jī)制:抗凝血酶(AT)系統(tǒng)、TF 途徑抑制(TFPI)系統(tǒng)和蛋白C(PC)系統(tǒng)受到抑制。 ①AT 活性降低,半衰期縮短,無法發(fā)揮其抑制多種絲氨酸蛋白酶,如因子Ⅸa、Ⅹa、Ⅺa、Ⅻa,阻止 Ⅶa 同TF 結(jié)合的作用。TFPI 是由內(nèi)皮細(xì)胞合成并分泌的絲氨酸蛋白酶抑制劑。②TFPI 可直接抑制因子Xa,并依賴于Xa抑制TF/FVIIa 復(fù)合物形成,使凝血受抑。生理狀態(tài)下循環(huán)血中TFPI濃度很低,肝素可使儲(chǔ)存或結(jié)合于內(nèi)皮細(xì)胞的TFPI 釋放入血,其濃度升高10 倍。膿毒癥時(shí),與內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)合的 TFPI池被耗竭,血TFPI增加,但升高的TFPI不足以抑制凝血,TF激活的凝血與TFPI間的失衡在膿毒癥發(fā)展中十分重要。③PC 含量下降且功能受損:內(nèi)皮細(xì)胞損傷后,血栓調(diào)節(jié)蛋白(TM)失活被清除入血,致使凝血酶-TM 復(fù)合物形成減少,降低活化蛋白C 形成,不能有效滅活FⅤa 和FⅧa 從而抑制凝血酶生成、減少TF表達(dá)、抑制PAI-1、凝血酶激活的纖溶抑制物(TAFI)等促進(jìn)纖溶。
此外,內(nèi)皮細(xì)胞損傷,一方面使凝血酶受體上調(diào),導(dǎo)致炎癥因子和內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子的表達(dá);另一方面內(nèi)皮下膠原暴露,釋放血小板活化因子(PAF)激活血小板,同時(shí)使凝血因子Ⅻ活化啟動(dòng)內(nèi)源性凝血途徑。內(nèi)皮細(xì)胞還可在炎癥因子的誘導(dǎo)下表達(dá)凝血調(diào)節(jié)蛋白、von Willebrand因子(vWF)和生長因子,以及E-選擇素、細(xì)胞間黏附分子-1(inter-cellular adhesion molecule-1, ICAM1)和血管細(xì)胞黏附分子 -1(vascular cell adhesion molecule-1, VCAM-1)等黏附分子,促進(jìn)白細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞黏附,并激活白細(xì)胞。已證實(shí),血小板在凝血酶、花生四烯酸代謝產(chǎn)物、腎上腺素的誘導(dǎo)下活化,并通過膜表面的糖蛋白Ⅱb Ⅲa(glycoproteinⅡb Ⅲa, GPⅡb Ⅲa)黏附到內(nèi)皮細(xì)胞、血小板、膠原蛋白、纖維蛋白沉淀等表面,形成聚集,加重肺損傷。
2.1.3.2 UTI對(duì)膿毒癥肺損傷的保護(hù)機(jī)制
(1)炎癥途徑 UTI能降低炎癥介質(zhì),從而抑制肺組織的炎癥反應(yīng)。研究表明⑴UTI可抑制TNF-α 的釋放,減輕全身炎性反應(yīng),其實(shí)TNF-α最初的合成是以膜包裹的未成熟狀態(tài)存在,由血清蛋白酶分解后形成成熟的TNF-α,TNF-α 主要可通過下列途徑引起肺損傷:①TNF-α與肺組織TNF受體結(jié)合,溶酶體受損,酶外泄引起肺損傷;②TNF-α刺激粒細(xì)胞粘附,呼吸爆發(fā)和繼發(fā)性脫顆粒,釋放蛋白酶、血小板激活因子(PAF)和氧自由基;③刺激單核巨噬細(xì)胞產(chǎn)生和釋放IL-1、IL-2、IL-6和IL-8等前炎細(xì)胞因子,并可因“級(jí)聯(lián)放大”作用引起組織損傷;④TNF-α 直接作用于內(nèi)皮細(xì)胞,使其受損、毛細(xì)血管通透性增加和血栓形成。UTI抑制TNF-α 由不成熟向成熟轉(zhuǎn)變的過程,減少由內(nèi)毒素刺激巨噬細(xì)胞釋放的TNF-α,從而阻止了TNF-α對(duì)肺組織的損傷;⑵UTI能增強(qiáng)超氧化物歧化酶(SOD)活性,有效清除氧自由基,同時(shí)下調(diào)IL-8 濃度,阻斷IL-8與炎性反應(yīng)和自由基之間的惡性循環(huán)及連鎖反應(yīng),減輕肺損傷;⑶UTI可抑制sICAM-1和CD11b 的表達(dá),減少白細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞的粘附,減輕肺內(nèi)炎性反應(yīng),明顯減輕肺血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷,改善肺的氧合指數(shù),具有良好的肺保護(hù)作用。⑷UTI還是彈性蛋白酶的抑制物,減少彈性蛋白酶對(duì)肺泡上皮彈性蛋白及肺泡毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞表面蛋白質(zhì)的分解,從而減少肺泡內(nèi)滲液,減輕肺毛細(xì)血管通透性的增加,使得水腫液和活性物質(zhì)不易滲透至肺間質(zhì)。此外,UTI能降低促炎因子IL-1b、IL-6 活性,但其具體機(jī)制尚需進(jìn)一步研究。
(2)凝血、纖溶途徑 研究發(fā)現(xiàn),UTI通過競(jìng)爭性的方式以劑量依賴性抑制凝血因子Xa、XⅡ、 Ⅷ因子,阻止了凝血酶原轉(zhuǎn)變成為凝血酶,切斷了內(nèi)、外源性凝血通路,避免了促凝系統(tǒng)的過度激活,從而使肺組織的高凝狀態(tài)得以改善;同時(shí)可以抑制血漿血管舒緩素的釋放,抑制Ⅴ因子釋放及活性致使PT輕度抑制,延長人血漿中APTT和TT?可保護(hù)凝血因子Ⅺ的促凝活性。對(duì)抗凝血酶Ⅲ無顯著影響,對(duì)蛋白C系統(tǒng)的影響目前尚無具體報(bào)道。UTI能維護(hù)血管正常舒縮功能及維護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞完整性,使得內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)的ICAM 和CD11b 明顯減少,使中性粒細(xì)胞無法與其黏附、活化,因而在抗血栓治療中有重要作用。UTI對(duì)纖溶酶起適當(dāng)拮抗作用,進(jìn)而抑制了纖容系統(tǒng)的激活以及血小板的活化,減少血小板GPIb 和纖維蛋白原的降解,維持血小板形態(tài)的完整、保護(hù)其黏附、聚集等功能。改善血小板花生四稀酸代謝,可抑制血小板釋放活性物質(zhì)、維護(hù)血小板正常聚集功能、維護(hù)血管正常舒縮功能以及維護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞完整性。
2.2 對(duì)肝臟組織的保護(hù)作用
2.2.1 膿毒癥對(duì)肝臟損害的相關(guān)機(jī)制
膿毒癥期間,巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞被內(nèi)毒素激活,大量釋放TNF-a,IL-6、IL-8等促炎因子。
肝臟枯否氏細(xì)胞是體內(nèi)最大的巨噬細(xì)胞池,是產(chǎn)生TNF-a 的主要部位。同時(shí)肝臟內(nèi)含有大量的 TNF-a 受體,因此成為了TNF-a 的主要靶器官。TNF-a 對(duì)肝損害的機(jī)制:①TNF-a 與其受體結(jié)合直接損傷肝細(xì)胞[13];②繼續(xù)活化中性粒細(xì)胞和單核巨噬細(xì)胞,并誘導(dǎo)IL-1、IL-6 的基因表達(dá),活化炎癥介質(zhì),加重炎癥反應(yīng);③損傷內(nèi)皮細(xì)胞,導(dǎo)致肝血竇微循環(huán)障礙;④激活補(bǔ)體系統(tǒng),以其細(xì)胞毒性作用加重組織損傷;⑤誘導(dǎo)氧自由基的產(chǎn)生,促發(fā)中性粒細(xì)胞的呼吸爆發(fā)。
IL-8對(duì)肝損害的機(jī)制:IL-8 具有介導(dǎo)白細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞起始粘附及趨化激活中性粒細(xì)胞的作用,促進(jìn)中性粒細(xì)胞溶酶體酶活性和吞噬作用,同時(shí)誘使中性粒細(xì)胞呼吸爆發(fā)釋放氧自由基,氧自由基產(chǎn)生超過機(jī)體抗氧化系統(tǒng)調(diào)節(jié)的范圍可造成肝組織細(xì)胞發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng),引起脂質(zhì)、酶、蛋白質(zhì)等大分子的氧化損傷。
IL-6 對(duì)肝損害的機(jī)制:是一個(gè)重要的促炎因子,在膿毒癥期間隨病情發(fā)展而逐漸升高,同時(shí)它還是組織損傷的敏感指標(biāo),可反應(yīng)肝損傷的程度。具體機(jī)制尚不明確。
2.2.2 UTI對(duì)膿毒癥肝損害的保護(hù)機(jī)制
UTI 通過抑制上述炎癥介質(zhì)的釋放,預(yù)防炎癥因子的級(jí)聯(lián)反應(yīng),抑制白細(xì)胞過度激活,阻斷了細(xì)胞因子、炎癥介質(zhì)和白細(xì)胞之間的惡性循環(huán)。同時(shí)穩(wěn)定細(xì)胞膜及細(xì)胞亞膜、穩(wěn)定溶酶體膜抑制溶酶體釋放、清除自由基、改善微循環(huán)衰竭狀態(tài),抑制蛋白質(zhì)分解代謝亢進(jìn),以及多種蛋白酶活性等藥理作用, 并對(duì)缺血再灌注損傷有保護(hù)作用。近年來有研究顯示,在休克、創(chuàng)傷、體外循環(huán)、器官移植等除對(duì)IL-6、 IL-1、TNF-a 等各種炎癥介質(zhì)的釋放有顯著的抑制,還對(duì)IL-10 起上調(diào)作用,有助于減輕各種蛋白酶與炎癥介質(zhì)對(duì)主要器官功能的損害。實(shí)驗(yàn)證明大大鼠的離體肝臟用白細(xì)胞氧合灌注液進(jìn)行再灌注時(shí),天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶和乳酸脫氫酶明顯增高。如果在灌注液中加入U(xiǎn)TI,則這種增高變化可被抑制。研究者認(rèn)為UTI 是通過抑制肝臟內(nèi)白細(xì)胞的聚集、活化,減少細(xì)胞因子和氧自由基的釋放,保護(hù)肝臟血管內(nèi)皮和基底膜免受損傷,從而抑制肝臟的再灌注損傷。另有研究認(rèn)為,在需要阻斷肝臟血流進(jìn)行巨大肝癌切除的手術(shù)中使用UTI,能將增加溶酶體膜穩(wěn)定性,抑制粒細(xì)胞產(chǎn)生過氧化物,防止肝臟的脂質(zhì)過氧化,從而減輕肝臟的缺血再灌注損傷,促進(jìn)術(shù)后肝功能的恢復(fù)。Hamazaki 等在行肝部分切除術(shù)的術(shù)中和術(shù)后四天內(nèi)使用UTI,術(shù)后病人血液中粒細(xì)胞彈性蛋白酶和細(xì)胞因子濃度明顯低于未用藥組,認(rèn)為肝臟切除術(shù)中病人使用UTI 可以抑制彈性蛋白酶和細(xì)胞因子的釋放,起到保護(hù)肝臟和防御組織破壞的作用。
2.3 UTI對(duì)腎功能保護(hù)
UTI(Ulinastatin,UTI)是在人類尿液中分離純化的(廣譜)蛋白酶抑制劑,能夠同時(shí)抑制多種水解酶的活性。近年已發(fā)現(xiàn),其除了抑制以胰蛋白酶為主的多種酶活性之外,又是膜穩(wěn)定劑及氧自由基清除劑,能夠抑制炎癥介質(zhì)的過度釋放,改善微循環(huán)和組織灌注[14],同時(shí)能抑制多形核粒細(xì)胞(PMN)活化,阻止炎癥反應(yīng)的發(fā)展[15],具有很好的抗休克和保護(hù)重要臟器功能的作用。UTI 降解產(chǎn)物對(duì)酶活性仍有明顯抑制作用,且抑制效率更高。近來一系列的臨床和實(shí)驗(yàn)研究表明UTI 對(duì)各種原因所致的腎損害可明顯保護(hù)作用。
2.3.1 UTI用于圍術(shù)期的腎功能保護(hù)
手術(shù)創(chuàng)傷對(duì)機(jī)體產(chǎn)生的侵襲性損害是通過激活多種相關(guān)炎癥介質(zhì)造成細(xì)胞因子的瀑布樣級(jí)聯(lián)反應(yīng),同時(shí)被過度激活的白細(xì)胞釋放大量氧自由基及溶酶體,產(chǎn)生全身炎癥反應(yīng),直接或間接損害腎功能,引起圍術(shù)期血尿素氮和血肌酐水平升高。UTI 有穩(wěn)定溶酶體膜、抑制多種酶活及清除氧自由基等作用,同時(shí)通過抑制單核細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白激酶-早期生長反應(yīng)因子21 ( Egr21) 通路的激活對(duì)TNF-α 有抑制作用[16,17],從而抑制TNF-α 誘導(dǎo)產(chǎn)生的IL-1、IL-6、IL-8 以及繼發(fā)性炎癥介質(zhì)的釋放,對(duì)圍術(shù)期有顯著的腎功能保護(hù)作用。
2.3.1.1 UTI用于體外循環(huán)術(shù)后的腎功能保護(hù)
有研究證實(shí)術(shù)前腎功能不全、術(shù)后高血壓、超長體外循環(huán)時(shí)間、高齡等都是體外循環(huán)(CPB)直視下心臟手術(shù)后發(fā)生ARF的獨(dú)立危險(xiǎn)因素,ARF是導(dǎo)致體外循環(huán)直視下心臟手術(shù)術(shù)后死亡率升高的重要原因之一。
(1)CPB下心內(nèi)直視手術(shù)與腎功能 CPB心內(nèi)直視手術(shù)后發(fā)生ARF的原因和機(jī)制不是很清楚,可能是由于長時(shí)間CPB低灌注引起腎皮質(zhì)外層腎單位發(fā)生缺血缺氧性損害;中性粒細(xì)胞的激活和炎癥因子的釋放,從而腎小管和腎小球受損,引起腎小管的回漏增加,腎小球?yàn)V過率下降所致;腎小管細(xì)胞腫脹、管型或細(xì)胞碎片的阻塞;腎缺血時(shí),氧自由基增加,流入腎小管內(nèi)皮的鈣離子增加,促使細(xì)胞的ATP 降低,進(jìn)一步加重了對(duì)腎臟的損害; CPB 過程中可以發(fā)生不同程度的溶血,其形成的游離血紅蛋白可損害腎功能。
(2)UTI 對(duì)CPB 病人腎功能的保護(hù)作用 主要是通過①穩(wěn)定細(xì)胞溶酶體膜,清除氧自由基,抑制因CPB引起的中性粒細(xì)胞的激活和炎癥因子的釋放,減少內(nèi)皮素的釋放,改善循環(huán)和能量代謝;② 減輕CPB 造成的血管內(nèi)皮損傷,保護(hù)腎功能和促乳酸排泄的作用;③降低CBP 后尿中被認(rèn)為是腎小管功能標(biāo)志的N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)含量[18];④降低儲(chǔ)存濃縮紅細(xì)胞總的和游離血紅蛋白濃度而抑制溶血等起到腎保護(hù)作用。對(duì)于術(shù)前腎功能不全的患者,在體外循環(huán)中應(yīng)用UTI 可明顯抑制體外循環(huán)對(duì)腎功能進(jìn)一步損傷及術(shù)后ARF的發(fā)生。
2.3.1.2 UTI用于移植腎的保護(hù)
移植腎熱缺血和再灌注損傷是直接影響移植腎的早期功能恢復(fù)和遠(yuǎn)期存活的主要原因之一。UTI 通過下調(diào)NF-kB,減少移植腎圍術(shù)期缺血再灌注損傷后TNF-a產(chǎn)生和釋放;促進(jìn)抑炎細(xì)胞因子IL-10 產(chǎn)生和釋放,穩(wěn)定機(jī)體的內(nèi)環(huán)境;抑制多種致炎細(xì)胞因子釋放,減輕移植腎熱缺血再灌注損傷,促進(jìn)術(shù)后早期移植腎功能恢復(fù)[19];增加SOD 的活性,降低靜脈血中氧自由基MDA的含量,清除氧自由基,減輕腎小球、腎小管和血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷,從而達(dá)到保護(hù)移植腎功能的作用。絕大多數(shù)行腎移植的患者術(shù)前都有腎功能不全或腎衰,出現(xiàn)少尿、無尿,尿素氮和肌酐升高,同時(shí)長期行血液透析,術(shù)前血液中的粒細(xì)胞彈性蛋白酶已有增高,腎移植和麻醉后增高更為明顯,術(shù)后容易發(fā)生感染。UTI 能夠抑制腎移植患者麻醉誘導(dǎo)后和腎血管吻合后粒細(xì)胞彈性蛋白酶釋放,改善移植腎血流灌注,增加移植腎術(shù)中和術(shù)后排尿量,減少術(shù)后感染發(fā)生,促進(jìn)腎功能恢復(fù)。
2.3.1.3 UTI用于肝臟手術(shù)后腎功能的保護(hù)
機(jī)體內(nèi)UTI是在肝臟內(nèi)合成的內(nèi)源性抑炎物質(zhì),肝硬化病人肝切除后內(nèi)源性UTI的合成和釋放受到抑制,可直接或間接影響腎功能。肝硬變肝切除病人因肝功能衰竭,尿UTI 水平不會(huì)因?yàn)槭中g(shù)的應(yīng)激而增加,而低水平的尿UTI 可導(dǎo)致術(shù)后時(shí)期的腎功能異常。因而有腎功能衰竭等多器官功能衰竭高發(fā)率,靜脈給予UTI 可逆轉(zhuǎn)肝硬化病人肝切除病人由于應(yīng)激所致的腎功能紊亂,對(duì)腎功能有很好的保護(hù)作用。
對(duì)于接受肝移植的病人,術(shù)前已有明顯肝腎綜合征,或無癥狀性腎功能障礙,或腎血管收縮。UTI 可通過降低肝臟組織中的髓過氧化物酶(MPO)的水平,抑制中性粒細(xì)胞的聚集和氧自由基的產(chǎn)生,減輕中性粒細(xì)胞造成的損害,減少缺血損傷,促進(jìn)器官功能早期恢復(fù),對(duì)原位肝移植術(shù)圍術(shù)期腎功能有保護(hù)作用[20,21]。
2.3.1.4 UTI用于其他手術(shù)后的腎功能保護(hù)
(1)胸部外科手術(shù) 在手術(shù)治療的同時(shí)對(duì)機(jī)體也是一種打擊,由此而引發(fā)的神經(jīng)內(nèi)分泌等應(yīng)激反應(yīng)。一方面可使蛋白質(zhì)分解加強(qiáng)致機(jī)體呈負(fù)氮平衡狀態(tài),心、肝、腎等重要器官的負(fù)擔(dān)加重,并可促發(fā)多種炎癥介質(zhì)釋放;另一方面,手術(shù)創(chuàng)傷使肝腎血流及網(wǎng)狀內(nèi)皮細(xì)胞功能下降,這些因素均可造成肝、腎及免疫功能下降。UTI 通過抑制炎癥介質(zhì)的過度釋放,改善微循環(huán),改善組織灌注對(duì)普胸手術(shù)患者腎功能有保護(hù)作用。
(2)腹部大手術(shù) 由于手術(shù)創(chuàng)傷的侵襲、腎循環(huán)的有效血流量下降、凝血與纖溶系統(tǒng)功能紊亂、粒細(xì)胞彈性蛋白酶釋放等因素,均可導(dǎo)致腎功能的損害,UTI 通過有效地防止腎血流量的減少,改善術(shù)后腎小管的功能,對(duì)腹部術(shù)后的腎功能恢復(fù)有促進(jìn)作用。
(3)老年病人 老年病人器官功能相對(duì)不全,手術(shù)侵襲容易起腎血流量減少以及腎小管功能障礙,術(shù)后發(fā)生并發(fā)癥的危險(xiǎn)性較高,術(shù)后給予UTI能保護(hù)腎小管及腎臟功能,減少術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生。
(4)小兒手術(shù) 有研究顯示小兒手術(shù)后應(yīng)用UTI對(duì)小兒腎有保護(hù)作用,促進(jìn)腎功能的恢復(fù),使小兒平穩(wěn)度過圍手術(shù)期。近年來腹腔鏡手術(shù)開展日益普及,腹腔鏡手術(shù)對(duì)機(jī)體是微創(chuàng)而不是無創(chuàng),使用 UTI后可抑制手術(shù)引起的促炎癥細(xì)胞因子釋放,減輕全身炎癥反應(yīng),提高機(jī)體抵抗手術(shù)侵襲的能力。
2.3.2 UTI對(duì)內(nèi)毒素致腎功能損害的保護(hù)作用
膿毒癥是一種由感染引起的全身炎性反應(yīng)綜合征(SIRS),伴發(fā)器官功能衰竭時(shí),即稱為嚴(yán)重膿毒癥。中性粒細(xì)胞的凋亡延遲,造成組織中中性粒細(xì)胞聚集的數(shù)目增多,是導(dǎo)致組織損傷,發(fā)生嚴(yán)重膿毒癥的重要原因。而氧自由基損傷是引起內(nèi)毒素導(dǎo)致的多器官功能衰竭(MOF)重要炎性介質(zhì),參與了MOF的發(fā)生發(fā)展過程。
UTI可抑制LPS刺激下的單核細(xì)胞NF-κB的激活,降低TNF-α 的表達(dá)調(diào)節(jié)血液中各細(xì)胞因子的水平;調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞的凋亡延遲和抑制中性粒細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的粘附聚集;抗脂質(zhì)過氧化作用,顯著減少M(fèi)OF血清及腎組織中TNF-α、IL-6、IL-1β、iNOS的含量,減輕炎性細(xì)胞因子介導(dǎo)的腎臟損傷,保護(hù)腎臟功能,改善膿毒血癥的預(yù)后從而起到對(duì)腎組織的保護(hù)作用。在實(shí)驗(yàn)研究中應(yīng)用UTI 干預(yù)內(nèi)毒素血癥大鼠肺損傷過程中進(jìn)行了腎功能的檢測(cè),發(fā)現(xiàn)大鼠腹腔內(nèi)注射UTI后,血漿Cr、乳酸、血漿內(nèi)皮素1(ET-1)、尿NAG 水平均降低,血?dú)夥治鎏崾舅嶂卸厩闆r減輕,缺氧狀態(tài)改善,腎臟組織病理學(xué)損害減輕,也證實(shí)其對(duì)腎臟功能具有明顯的保護(hù)作用[22]。
2.3.3 UTI用于創(chuàng)傷休克后的腎功能保護(hù)
(1)失血性休克與腎功能 失血性休克過程中循環(huán)血量的顯著性減少導(dǎo)致局部缺血,溶酶體和酶原顆粒的破裂,溶酶體酶的大量釋放,而溶酶體功能和ATP 代謝之間存在著密切關(guān)系,導(dǎo)致ATP 的極端消耗、乳酸蓄積及組織pH 的降低,發(fā)生細(xì)胞的損傷,導(dǎo)致嚴(yán)重的組織損害。同時(shí)在缺氧和低血流狀態(tài)下釋放的溶酶體酶類能夠?qū)е戮�粒體內(nèi)氧化磷酸化的解偶聯(lián),使線粒體內(nèi)氧化磷酸化降低,破壞線粒體膜結(jié)構(gòu),從而影響線粒體的功能,進(jìn)一步加劇了細(xì)胞和組織的損傷。在急性循環(huán)障礙中,由于組織缺氧而釋放的溶酶體酶和胰蛋白酶與胰腺中的蛋白質(zhì)作用,產(chǎn)生抑制心臟輸出功能的心肌抑制因子。
(2)UTI用于創(chuàng)傷休克后的腎功能保護(hù)通過以下機(jī)制起作用:①減輕失血性休克導(dǎo)致的線粒體損害,維持腎臟的能量代謝;②抑制在休克中、后期細(xì)胞內(nèi)pH(intracellular pH, pHi)的下降,使仍保留的ATP把細(xì)胞內(nèi)H+通過膜通道轉(zhuǎn)運(yùn)出細(xì)胞,從而使Hi不致嚴(yán)重降低;③抑制心肌抑制因子的產(chǎn)生,明顯改善循環(huán)障礙與代謝異常,增強(qiáng)內(nèi)源性抗休克因子;④具有皮質(zhì)激素樣作用,不僅能增加細(xì)胞膜及細(xì)胞器的穩(wěn)定性,還可以通過抑制粒細(xì)胞彈性蛋白酶和細(xì)胞因子的作用,改善腎臟微循環(huán),從而減輕腎功能損害。
UTI 雖能抑制中性粒細(xì)胞產(chǎn)生炎性細(xì)胞因子對(duì)缺血再灌注的損傷作用,但不能完全阻止炎癥反應(yīng)所致的中性粒細(xì)胞增加,所以其作用有限。
2.3.4 UTI用于腫瘤化療后的腎功能保護(hù)
順鉑是一種非常重要的化療藥物,有很強(qiáng)的抗腫瘤作用,但有很多副作用,尤其是腎功能障礙是限制其使用劑量的一個(gè)最重要的因素,因而臨床上只能通過小劑量多次給藥用于抗腫瘤治療。在UTI 對(duì)順鉑腎毒性的Ⅱ、Ш 期臨床試驗(yàn)中,與對(duì)照組比較,UTI 組血漿Cr、Ccr 和FENa 有顯著性差異,認(rèn)為UTI 是一個(gè)安全有效的藥物,可有效地預(yù)防順鉑治療導(dǎo)致的腎毒性作用。臨床中順鉑化療聯(lián)合應(yīng)用UTI治療可明顯抑制尿γ-GTP、NAG 和β2-小球蛋白的排泄,鈉分次排泄率(FENa)的升高,也證實(shí)UTI對(duì)順鉑導(dǎo)致的腎毒性有明顯的預(yù)防作用。
2.3.5 UTI用于應(yīng)用腎毒性藥物后的腎功能保護(hù)
腎毒性藥物如慶在霉素對(duì)腎的損害呈劑量依賴性,主要是損害為近端小管上皮細(xì)胞脫落和壞死、玻璃樣透明管型的形成,造成血尿等生化改變,使腎功能受到損害。實(shí)驗(yàn)研究顯示UTI 可抑制慶大霉素誘導(dǎo)的生化學(xué)變化(血BUN、Cr,尿NAG 等)及組織的改變(小管上皮細(xì)胞脫落壞死、透明管型形成等),并具有明顯的劑量依賴性,UTI 3.0′105U·kg-1·d-1與1.0×105 U·kg-1·d-1治療五天后比較,大劑量UTI 對(duì)慶大霉素導(dǎo)致的腎功能改變明顯減弱45%~80%,其近端小管的損害和透明管型的形成也明顯減少,并表現(xiàn)出的濃度依賴性作用。
2.3.6 UTI用于蝮蛇咬傷患者的腎功能保護(hù)
腎臟是蛇毒排泄的一條重要途徑,有研究證明,經(jīng)腎臟排泄的蛇毒大約占總毒素量的1/3,因此保護(hù)腎功能十分重要。早期重視腎功能的監(jiān)測(cè)與保護(hù),以保證體內(nèi)解毒途徑通暢。蛇毒毒液中的細(xì)胞毒素可引起腎小管細(xì)胞的變性和溶解;同時(shí),蛇傷后腎處于缺血、缺氧狀態(tài),可導(dǎo)致大量促炎細(xì)胞激活和促炎細(xì)胞因子如黏附因子、趨化因子等和促炎介質(zhì)如磷脂酶A2的合成和釋放,以及具有細(xì)胞直接損害作用的氧自由基大量產(chǎn)生,都可直接或間接引起腎小管功能障礙。UTI 對(duì)各種絲氨酸蛋白酶均有抑制作用,能抑制溶酶體酶及炎性介質(zhì)的釋放、過氧超化物的生成及清除產(chǎn)生的超氧化物自由基等作用,從而減少這些物質(zhì)對(duì)組織器官損傷,達(dá)到保護(hù)組織器官的目的。研究證實(shí)UTI 通過以上途徑對(duì)蛇傷后腎功能損害具有積極的保護(hù)作用。
2.3.7 UTI對(duì)細(xì)菌性腎盂腎炎后腎臟瘢痕形成的預(yù)防作用
腎臟疤痕是泌尿系統(tǒng)感染的主要并發(fā)癥之一,被認(rèn)為是返流性腎病變的特征性改變。大鼠模型實(shí)驗(yàn)證實(shí)了中性粒細(xì)胞在細(xì)菌性腎盂腎炎后腎臟疤痕形成中的作用,抗氧化劑和抗炎藥物能夠抑制腎臟疤痕的形成,UTI 可能在預(yù)防疤痕性腎炎中起著重要作用。但用UTI 預(yù)防大鼠細(xì)菌性腎盂腎炎模型臟痕形成與劑量有關(guān),其機(jī)制仍不清楚。
2.4 UTI對(duì)腦的保護(hù)
腦對(duì)缺氧最敏感,腦缺血再灌注損傷時(shí),最明顯的組織變化是腦水腫和腦細(xì)胞壞死。在大鼠一過性局灶性腦缺血再灌注模型中,在阻斷右大腦中動(dòng)脈前靜脈給預(yù)UTI 能減少腦梗死量,改善神經(jīng)學(xué)的結(jié)果,明顯降低缺血半球的中性粒細(xì)胞黏附和亞硝化酪氨酸(過氧化亞硝酸鹽的生化標(biāo)志)在缺血半球的沉積,減輕腦組織的缺血再灌注損傷[23]。在狗左大腦中動(dòng)脈阻塞后的局灶性腦缺血再灌注模型中,通過檢測(cè)腦皮質(zhì)的重量,結(jié)果顯示在腦血流阻斷前靜脈給予UTI 明顯減輕腦缺血后水腫的程度。在心肺腦復(fù)蘇(CPCR)后給予UTI 能明顯降低復(fù)蘇后血漿升高的TNF-a 的水平,明顯改善復(fù)蘇后腦組織超微結(jié)構(gòu)的損傷。
2.5 UTI對(duì)心臟的保護(hù)作用
國外許多研究發(fā)現(xiàn),該藥對(duì)體外循環(huán)(CPB)病人粒細(xì)胞彈性蛋白酶、髓過氧化物酶、細(xì)胞因子和粘附分子均有抑制作用。在CPB心內(nèi)直視手術(shù)期間使用UTI能使血漿心肌肌鈣蛋白1濃度明顯降低,肌酸磷酸激酶(CK)肌酸磷酸激酶同工酶(CK-MB)活性降低,TNF-a、IL-6、TL-8 的生成和釋放受抑制,減輕了炎癥效應(yīng);保護(hù)SOD 活性,降低MDA水平,減少了自由基生成,減輕了心肌再灌注損傷的程度;從而提示其具有心肌保護(hù)作用。在體外循環(huán)心內(nèi)手術(shù)中靜注UTI后,血漿維生素E 水平無明顯變化,而對(duì)照組維生素E水平明顯降低,間接證明UTI對(duì)自由基有明顯的清除作用。
2.6 UTI對(duì)腸的保護(hù)作用
腸缺血再灌注損傷時(shí)出現(xiàn)為以粘膜損傷為特征的組織學(xué)損傷。實(shí)驗(yàn)證實(shí)UTI 能減輕大鼠缺血再灌注的腸粘膜組織切片中絨毛長度和隱窩寬度以及腸粘膜厚度的改變,同時(shí)降低組織中MPO 在再灌注過程中的升高,認(rèn)為UTI 預(yù)處理通過抑制中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶而抑制中性粒細(xì)胞在缺血后的腸聚集,減輕腸缺血再灌注損傷。在UTI 對(duì)大鼠小腸移植中腸移植缺血再灌注損傷的保護(hù)作用的實(shí)驗(yàn)中給予移植受者靜脈內(nèi)注入U(xiǎn)TI 能減少升高的黃嘌呤氧化酶(XOD)、丙二醛(MDA)水平和升高降低的 Na+-K+-ATP酶和谷胱甘肽(GSH)含量,UTI對(duì)小腸移植物的缺血再灌注損傷起保護(hù)作用,從而促進(jìn)移植物結(jié)構(gòu)和功能的恢復(fù)[24]。
2.7 UTI在急性胰腺炎中的應(yīng)用
UTI最早應(yīng)用于臨床是在急性胰腺炎。日本在80年代中期進(jìn)行的一系列有關(guān)急性胰腺炎的臨床研究,確證了該藥治療胰腺炎的安全性和有效性。研究還表明,UTI 除抗胰腺炎作用外,還有抗休克作用,對(duì)重癥病例具有明顯療效。在進(jìn)行的天普洛安(UTI)治療急性胰腺炎的多中心臨床試驗(yàn)得出的結(jié)果與日本相似。醫(yī)學(xué)家用含UTI的造影液治療慢性胰腺炎取得一定成果。在111 位病人中比較了含UTI和(或)潑尼松龍的造影液對(duì)ERCP治療后可能并發(fā)癥的預(yù)防作用。ERCP 后腹痛發(fā)生率和血清淀粉酶升高幅度在UTI組要低于對(duì)照組。在UTI組,腹痛和血清淀粉酶升高幾乎完全被抑制。說明用含UTI 的造影液治療慢性胰腺炎病人非常有效,不僅可以防治ERCP 可能造成的并發(fā)癥,而且也是一個(gè)新的診斷性治療方法。UTI用于治療急性重癥胰腺炎的治療,10d左右可有效地緩解病情,可使腹痛明顯減輕、血淀粉酶多降至正常范圍、血液高凝狀態(tài)及酸堿平衡紊亂得到明顯改善、全身炎性反應(yīng)明顯減輕,從而有效地阻抑多器官功能的進(jìn)一步損害,建議早期、足量、連續(xù)使用效果更佳。另有最新報(bào)道:Tsujino等[25]的臨床雙盲試驗(yàn)證實(shí),預(yù)防性使用UTI能減少ERCP術(shù)后胰腺炎的發(fā)病率。
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