乌司他丁与急危重患者重要脏器保护的研究进展_护理学论文
乌司他丁(ulinastatin, uti)是一种从人尿中分离纯化的蛋白酶抑制剂,是一种分子量为67000d 的糖蛋白。由143 个氨基酸残基组成,其利用度为100%,半衰期40min,5min 达峰值。大量研究显示当人体受到感染、发热、肿瘤、妊娠、休克、手术、给予糖皮质激素等刺激时,人体尿液中uti 活性升高。进一步研究发现,在人血浆内存在较高浓度的蛋白酶抑制剂,而在机体受到严重损伤时,其被消耗,浓度明显下降,但随机体的恢复,其浓度又回升。这表明uti 可能具有抵抗外来刺激,减少外界损伤因子对机体的损伤,维持人体内环境平衡的作用。随后的研究充分证实了这一点,大量药理药效学研究和临床研究表明:uti 具有抑制多种蛋白、糖和脂类的水解酶的活性,抑制炎症介质的过度释放,改善微循环和组织灌注等重要的药理作用,从而在机体受到外界损伤时起到保护作用。
1 uti对重要脏器保护的可能机制
uti 通过以下机制发挥其保护功能:①uti 是一种典型的kunitz 型的蛋白酶抑制剂,具有两个活性功能区,各自均有很广的抑酶谱,且不完全重叠,能够结合如胰蛋白酶、a-糜蛋白酶等丝氨酸蛋白酶和粒细胞弹性蛋白酶(pmne)以及透明质酸酶、巯基酶、纤溶酶、糖水解酶和脂水解酶等多种酶类,与酶结合后抑制酶的活性,并促进酶的降解[1,2];②uti 属于人体内源性抑炎物质,在稳定溶酶体膜同时还可以抑制中性粒细胞与内皮细胞的黏附聚集及其活性物质和弹性蛋白酶的释放,抑制了细胞因子和炎性递质的释放,减少凝血因子的损耗;③保护内皮细胞,减少内皮下胶原暴露的机会,阻断内源性凝血的启动,减轻组织细胞损伤和功能障碍;④通过维持促凝和抗凝的平衡,减少血液循环中血栓的形成,改善微循环;⑤减少组织、细胞的损伤;改善循环、改善组织灌注;⑥具有稳定溶酶体膜,抑制溶酶体酶的释放,抑制心肌抑制因子(mdf)产生,清除氧自由基的作用;⑦uti不仅能抑制 pmne 的释放,而且能抑制由pmne诱导的il-8基因表达和蛋白分泌,从而降低炎性反应对组织的损伤;⑧uti可降低血浆tnf-α、il-6和il-10 的含量,通过上调抗炎因子和下调促炎因子,调整促炎和抗炎双方力量,促使机体恢复内环境平衡,使机体的炎症和抗炎症反应处于一种低水平的平衡状态。
2 uti对各重要脏器的保护作用
2.1 对肺的保护作用
2.1.1 uti用于体外循环后的肺保护
心肺转流(cpb)后肺损伤与cpb引起的非感染性的全身性炎性反应综合征(sirs),缺血再灌注以及肺表面活性物质减少有关,其中全身炎症反应是造成肺损伤的重要原因。cpb 中血液同人工材料表面接触、外科手术创伤、心肌细胞的缺血、再灌注损伤、肠源性内毒素的释放、手术中温度的变化等将促发tnf-α、il-6、il-8 等促炎因子和il-10 等抗炎因子的释放,导致sirs。炎性因子共同作用促使肺泡细胞、肺血管内皮细胞缺氧发生线粒体肿胀和细胞水肿,血流再灌时氧自由基、钙超载和能量代谢障碍等导致严重的缺血再灌注损伤。研究证明[4,5]uti通过抑制因cpb引起的中性粒细胞的激活和炎症因子tnf-α、il-6、il-8的释放,促进抗炎因子il-10 的释放,减轻机体的炎性反应,减轻肺泡细胞和肺血管上皮细胞的损伤,促进肺泡表面活性物质的合成与释放,以及稳定溶酶体膜、清除氧自由基的作用,从多个方面减轻肺的损伤。
2.1.2 uti用于肝移植术肺损伤的保护作用
肝移植手术过程中供肝的缺血、无肝期血流动力学的改变、肾淤血、凝血、 纤溶系统的紊乱、胃肠道淤血所致的内毒素血症、复流后的再灌注损伤、高钾、低钙和酸中毒、受体对供肝的免疫排斥等因素均可造成肺的损伤。此过程中大量激活的中性粒细胞、单核 巨噬细胞一方面能释放氧自由基、弹性蛋白酶、组织蛋白酶g 对组织细胞特别是血管内皮细胞、基底膜产生直接损害;另一方面可释放大量炎性细胞因子,触发过度的炎症反应,通过炎性介质对肺组织细胞造成损伤。
uti:①作为广谱蛋白酶抑制剂,能抑制嗜中性白细胞释放的弹性蛋白酶、组织蛋白酶g,减轻它们对组织的损伤;②抑制中性粒细胞、单核细胞释放肿瘤坏死因子 α(tnf-α)、白细胞介素 10(il-10)、白细胞介素 6(il-6)等炎性细胞因子,减轻过度炎性反应对组织、细胞的损伤;③稳定溶酶体膜,减少溶酶体膜破裂,溶酶体酶的释放造成的组织损伤;④清除氧自由基,并抑制中性粒细胞释放氧自由基; ⑤通过抑制弹性蛋白酶和血管内皮细胞黏附分子icam-1 的表达,从而抑制中性粒细胞在血管的黏附和逸出血管作用,减轻缺血再灌注损伤时中性粒细胞对血管内皮细胞的损伤,改善微循环。
2.1.3 uti用于脓毒症肺损伤的保护作用
2.1.3.1 脓毒症肺损伤的相关机制
(1)炎症途径 肺组织中中性粒细胞(pmn)的浸润和扣押是ali和ards发病过程中的早发事件。
研究证实脓毒症期间pmn 于肺内大量扣押一方面由于其对肺毛细血管床的机械阻塞作用致微循环障碍;另一方面,滞留的pmn 激活并释放氧自由基、蛋白水解酶、血小板活化因子、促炎细胞因子等炎症介质,直接损害肺组织细胞,从而介导肺血管内皮细胞和肺泡上皮细胞广泛损伤及通透性增加、肺水肿及微血栓的形成。大量的研究证实:在发生sepsis 时,血管内皮细胞失去了抗凝及促凝的平衡,趋向促凝状态。内皮素的生成增加,no 的生成减少,致使血管收缩。内皮素可介导pmn 与血管内皮细胞(vec)间的粘附过程,其中在pmn-vec粘附过程中起着关键作用的是细胞间黏附分子-1(icam-1) 和血管细胞间黏附分子-1(vcam-1)[7]。因ec 的直接损伤或炎性介质作用,使血管通透性增加,一方面使大量液体渗入组织间隙,加重组织细胞的缺氧;另一方面使炎症细胞过多聚集于局部组织,通过释放蛋白酶及氧自由基等,直接造成组织细胞的损伤[8]。单核细胞激活与组织因子表达在脓毒症肺损伤也发挥着重要作用,凝血系统激活可以损伤内皮细胞,反之又可加剧凝血异常。同时由于内毒素刺激免疫系统和血管内皮系统的炎症效应致细胞产生大量的炎性介质,其中主要有促炎细胞因子如 tnf-α、il-1β、il-6 和抗炎细胞因子如il-10 等[9-11]。这些细胞因子相互作用形成复杂的互动关系,导致“炎症瀑布效应”,最终造成肺微循环障碍和功能损害。
(2)凝血、纤溶途径 脓毒症时多种炎性介质激活了外源性凝血途径,同时纤溶系统受到抑制,抗凝物质组织因子途径抑制物(tfpi)、蛋白c(pc)、抗凝血酶-Ⅲ(at-Ⅲ)水平降低,使机体处于一种促凝状态,加重肺损伤。体内凝血途径包括内源性凝血途径和外源性凝血途径,随着研究的深入认为外源性凝血途径更为重要。组织因子(tissue factor, tf)是外源性凝血途径的启动因子,单核细胞及内皮细胞等多种炎性细胞在内毒素(lps)或炎症介质肿瘤坏死因子(tnf-α)、白细胞介素-1β(il-1β)的诱导下可表达tf[12]。tf与活化的Ⅶ因子(activated factorⅦ, fⅦa)组成tf/fviia 复合物,在有ca2+存在的条件下,激活fx 和fix,并同fva 形成凝血酶原酶复合物激活凝血酶(antithrombin, at)fii,从而激活凝血反应,使肺处于高凝环境。纤溶系统一方面可溶解血栓,保证血流通畅,另一方面,纤维蛋白降解产物的抗凝作用可弥补机体抗凝物质大量消耗所致的抗凝能力下降。脓毒症病程中,细菌及内毒素最初是合成和释放纤溶激活物质,但过程短暂,随即被产生的纤溶抑制物所取代,主要是血浆纤溶酶原激活物抑制剂-1(pai-1)。造成纤溶系统被抑制,纤维蛋白在肺泡内沉积,微血栓形成,加重了肺血管内皮和肺泡上皮的损伤。研究证实lps、tnf-a和il-1等促炎物质能增加ec表达pai-1。脓毒症期间机体的生理性抗凝机制:抗凝血酶(at)系统、tf 途径抑制(tfpi)系统和蛋白c(pc)系统受到抑制。 ①at 活性降低,半衰期缩短,无法发挥其抑制多种丝氨酸蛋白酶,如因子Ⅸa、Ⅹa、Ⅺa、Ⅻa,阻止 Ⅶa 同tf 结合的作用。tfpi 是由内皮细胞合成并分泌的丝氨酸蛋白酶抑制剂。②tfpi 可直接抑制因子xa,并依赖于xa抑制tf/fviia 复合物形成,使凝血受抑。生理状态下循环血中tfpi浓度很低,肝素可使储存或结合于内皮细胞的tfpi 释放入血,其浓度升高10 倍。脓毒症时,与内皮细胞结合的 tfpi池被耗竭,血tfpi增加,但升高的tfpi不足以抑制凝血,tf激活的凝血与tfpi间的失衡在脓毒症发展中十分重要。③pc 含量下降且功能受损:内皮细胞损伤后,血栓调节蛋白(tm)失活被清除入血,致使凝血酶-tm 复合物形成减少,降低活化蛋白c 形成,不能有效灭活fⅤa 和fⅧa 从而抑制凝血酶生成、减少tf表达、抑制pai-1、凝血酶激活的纤溶抑制物(tafi)等促进纤溶。
此外,内皮细胞损伤,一方面使凝血酶受体上调,导致炎症因子和内皮细胞黏附分子的表达;另一方面内皮下胶原暴露,释放血小板活化因子(paf)激活血小板,同时使凝血因子Ⅻ活化启动内源性凝血途径。内皮细胞还可在炎症因子的诱导下表达凝血调节蛋白、von willebrand因子(vwf)和生长因子,以及e-选择素、细胞间黏附分子-1(inter-cellular adhesion molecule-1, icam1)和血管细胞黏附分子 -1(vascular cell adhesion molecule-1, vcam-1)等黏附分子,促进白细胞与内皮细胞黏附,并激活白细胞。已证实,血小板在凝血酶、花生四烯酸代谢产物、肾上腺素的诱导下活化,并通过膜表面的糖蛋白Ⅱb Ⅲa(glycoproteinⅡb Ⅲa, gpⅡb Ⅲa)黏附到内皮细胞、血小板、胶原蛋白、纤维蛋白沉淀等表面,形成聚集,加重肺损伤。
2.1.3.2 uti对脓毒症肺损伤的保护机制
(1)炎症途径 uti能降低炎症介质,从而抑制肺组织的炎症反应。研究表明⑴uti可抑制tnf-α 的释放,减轻全身炎性反应,其实tnf-α最初的合成是以膜包裹的未成熟状态存在,由血清蛋白酶分解后形成成熟的tnf-α,tnf-α 主要可通过下列途径引起肺损伤:①tnf-α与肺组织tnf受体结合,溶酶体受损,酶外泄引起肺损伤;②tnf-α刺激粒细胞粘附,呼吸爆发和继发性脱颗粒,释放蛋白酶、血小板激活因子(paf)和氧自由基;③刺激单核巨噬细胞产生和释放il-1、il-2、il-6和il-8等前炎细胞因子,并可因“级联放大”作用引起组织损伤;④tnf-α 直接作用于内皮细胞,使其受损、毛细血管通透性增加和血栓形成。uti抑制tnf-α 由不成熟向成熟转变的过程,减少由内毒素刺激巨噬细胞释放的tnf-α,从而阻止了tnf-α对肺组织的损伤;⑵uti能增强超氧化物歧化酶(sod)活性,有效清除氧自由基,同时下调il-8 浓度,阻断il-8与炎性反应和自由基之间的恶性循环及连锁反应,减轻肺损伤;⑶uti可抑制sicam-1和cd11b 的表达,减少白细胞与血管内皮细胞的粘附,减轻肺内炎性反应,明显减轻肺血管内皮细胞的损伤,改善肺的氧合指数,具有良好的肺保护作用。⑷uti还是弹性蛋白酶的抑制物,减少弹性蛋白酶对肺泡上皮弹性蛋白及肺泡毛细血管内皮细胞表面蛋白质的分解,从而减少肺泡内渗液,减轻肺毛细血管通透性的增加,使得水肿液和活性物质不易渗透至肺间质。此外,uti能降低促炎因子il-1b、il-6 活性,但其具体机制尚需进一步研究。
(2)凝血、纤溶途径 研究发现,uti通过竞争性的方式以剂量依赖性抑制凝血因子xa、xⅡ、 Ⅷ因子,阻止了凝血酶原转变成为凝血酶,切断了内、外源性凝血通路,避免了促凝系统的过度激活,从而使肺组织的高凝状态得以改善;同时可以抑制血浆血管舒缓素的释放,抑制Ⅴ因子释放及活性致使pt轻度抑制,延长人血浆中aptt和tt?可保护凝血因子Ⅺ的促凝活性。对抗凝血酶Ⅲ无显着影响,对蛋白c系统的影响目前尚无具体报道。uti能维护血管正常舒缩功能及维护内皮细胞完整性,使得内皮细胞表达的icam 和cd11b 明显减少,使中性粒细胞无法与其黏附、活化,因而在抗血栓治疗中有重要作用。uti对纤溶酶起适当拮抗作用,进而抑制了纤容系统的激活以及血小板的活化,减少血小板gpib 和纤维蛋白原的降解,维持血小板形态的完整、保护其黏附、聚集等功能。改善血小板花生四稀酸代谢,可抑制血小板释放活性物质、维护血小板正常聚集功能、维护血管正常舒缩功能以及维护内皮细胞完整性。
2.2 对肝脏组织的保护作用
2.2.1 脓毒症对肝脏损害的相关机制
脓毒症期间,巨噬细胞、中性粒细胞、内皮细胞被内毒素激活,大量释放tnf-a,il-6、il-8等促炎因子。
肝脏枯否氏细胞是体内最大的巨噬细胞池,是产生tnf-a 的主要部位。同时肝脏内含有大量的 tnf-a 受体,因此成为了tnf-a 的主要靶器官。tnf-a 对肝损害的机制:①tnf-a 与其受体结合直接损伤肝细胞[13];②继续活化中性粒细胞和单核巨噬细胞,并诱导il-1、il-6 的基因表达,活化炎症介质,加重炎症反应;③损伤内皮细胞,导致肝血窦微循环障碍;④激活补体系统,以其细胞毒性作用加重组织损伤;⑤诱导氧自由基的产生,促发中性粒细胞的呼吸爆发。
il-8对肝损害的机制:il-8 具有介导白细胞与内皮细胞起始粘附及趋化激活中性粒细胞的作用,促进中性粒细胞溶酶体酶活性和吞噬作用,同时诱使中性粒细胞呼吸爆发释放氧自由基,氧自由基产生超过机体抗氧化系统调节的范围可造成肝组织细胞发生脂质过氧化反应,引起脂质、酶、蛋白质等大分子的氧化损伤。
il-6 对肝损害的机制:是一个重要的促炎因子,在脓毒症期间随病情发展而逐渐升高,同时它还是组织损伤的敏感指标,可反应肝损伤的程度。具体机制尚不明确。
2.2.2 uti对脓毒症肝损害的保护机制
uti 通过抑制上述炎症介质的释放,预防炎症因子的级联反应,抑制白细胞过度激活,阻断了细胞因子、炎症介质和白细胞之间的恶性循环。同时稳定细胞膜及细胞亚膜、稳定溶酶体膜抑制溶酶体释放、清除自由基、改善微循环衰竭状态,抑制蛋白质分解代谢亢进,以及多种蛋白酶活性等药理作用, 并对缺血再灌注损伤有保护作用。近年来有研究显示,在休克、创伤、体外循环、器官移植等除对il-6、 il-1、tnf-a 等各种炎症介质的释放有显着的抑制,还对il-10 起上调作用,有助于减轻各种蛋白酶与炎症介质对主要器官功能的损害。实验证明大大鼠的离体肝脏用白细胞氧合灌注液进行再灌注时,天冬氨酸氨基转移酶、丙氨酸氨基转移酶和乳酸脱氢酶明显增高。如果在灌注液中加入uti,则这种增高变化可被抑制。研究者认为uti 是通过抑制肝脏内白细胞的聚集、活化,减少细胞因子和氧自由基的释放,保护肝脏血管内皮和基底膜免受损伤,从而抑制肝脏的再灌注损伤。另有研究认为,在需要阻断肝脏血流进行巨大肝癌切除的手术中使用uti,能将增加溶酶体膜稳定性,抑制粒细胞产生过氧化物,防止肝脏的脂质过氧化,从而减轻肝脏的缺血再灌注损伤,促进术后肝功能的恢复。hamazaki 等在行肝部分切除术的术中和术后四天内使用uti,术后病人血液中粒细胞弹性蛋白酶和细胞因子浓度明显低于未用药组,认为肝脏切除术中病人使用uti 可以抑制弹性蛋白酶和细胞因子的释放,起到保护肝脏和防御组织破坏的作用。
2.3 uti对肾功能保护
uti(ulinastatin,uti)是在人类尿液中分离纯化的(广谱)蛋白酶抑制剂,能够同时抑制多种水解酶的活性。近年已发现,其除了抑制以胰蛋白酶为主的多种酶活性之外,又是膜稳定剂及氧自由基清除剂,能够抑制炎症介质的过度释放,改善微循环和组织灌注[14],同时能抑制多形核粒细胞(pmn)活化,阻止炎症反应的发展[15],具有很好的抗休克和保护重要脏器功能的作用。uti 降解产物对酶活性仍有明显抑制作用,且抑制效率更高。近来一系列的临床和实验研究表明uti 对各种原因所致的肾损害可明显保护作用。
2.3.1 uti用于围术期的肾功能保护
手术创伤对机体产生的侵袭性损害是通过激活多种相关炎症介质造成细胞因子的瀑布样级联反应,同时被过度激活的白细胞释放大量氧自由基及溶酶体,产生全身炎症反应,直接或间接损害肾功能,引起围术期血尿素氮和血肌酐水平升高。uti 有稳定溶酶体膜、抑制多种酶活及清除氧自由基等作用,同时通过抑制单核细胞外信号调节蛋白激酶-早期生长反应因子21 ( egr21) 通路的激活对tnf-α 有抑制作用[16,17],从而抑制tnf-α 诱导产生的il-1、il-6、il-8 以及继发性炎症介质的释放,对围术期有显着的肾功能保护作用。
2.3.1.1 uti用于体外循环术后的肾功能保护
有研究证实术前肾功能不全、术后高血压、超长体外循环时间、高龄等都是体外循环(cpb)直视下心脏手术后发生arf的独立危险因素,arf是导致体外循环直视下心脏手术术后死亡率升高的重要原因之一。
(1)cpb下心内直视手术与肾功能 cpb心内直视手术后发生arf的原因和机制不是很清楚,可能是由于长时间cpb低灌注引起肾皮质外层肾单位发生缺血缺氧性损害;中性粒细胞的激活和炎症因子的释放,从而肾小管和肾小球受损,引起肾小管的回漏增加,肾小球滤过率下降所致;肾小管细胞肿胀、管型或细胞碎片的阻塞;肾缺血时,氧自由基增加,流入肾小管内皮的钙离子增加,促使细胞的atp 降低,进一步加重了对肾脏的损害; cpb 过程中可以发生不同程度的溶血,其形成的游离血红蛋白可损害肾功能。
(2)uti 对cpb 病人肾功能的保护作用 主要是通过①稳定细胞溶酶体膜,清除氧自由基,抑制因cpb引起的中性粒细胞的激活和炎症因子的释放,减少内皮素的释放,改善循环和能量代谢;② 减轻cpb 造成的血管内皮损伤,保护肾功能和促乳酸排泄的作用;③降低cbp 后尿中被认为是肾小管功能标志的n-乙酰氨基葡萄糖苷酶(nag)含量[18];④降低储存浓缩红细胞总的和游离血红蛋白浓度而抑制溶血等起到肾保护作用。对于术前肾功能不全的患者,在体外循环中应用uti 可明显抑制体外循环对肾功能进一步损伤及术后arf的发生。
2.3.1.2 uti用于移植肾的保护
移植肾热缺血和再灌注损伤是直接影响移植肾的早期功能恢复和远期存活的主要原因之一。uti 通过下调nf-kb,减少移植肾围术期缺血再灌注损伤后tnf-a产生和释放;促进抑炎细胞因子il-10 产生和释放,稳定机体的内环境;抑制多种致炎细胞因子释放,减轻移植肾热缺血再灌注损伤,促进术后早期移植肾功能恢复[19];增加sod 的活性,降低静脉血中氧自由基mda的含量,清除氧自由基,减轻肾小球、肾小管和血管内皮细胞的损伤,从而达到保护移植肾功能的作用。绝大多数行肾移植的患者术前都有肾功能不全或肾衰,出现少尿、无尿,尿素氮和肌酐升高,同时长期行血液透析,术前血液中的粒细胞弹性蛋白酶已有增高,肾移植和麻醉后增高更为明显,术后容易发生感染。uti 能够抑制肾移植患者麻醉诱导后和肾血管吻合后粒细胞弹性蛋白酶释放,改善移植肾血流灌注,增加移植肾术中和术后排尿量,减少术后感染发生,促进肾功能恢复。
2.3.1.3 uti用于肝脏手术后肾功能的保护
机体内uti是在肝脏内合成的内源性抑炎物质,肝硬化病人肝切除后内源性uti的合成和释放受到抑制,可直接或间接影响肾功能。肝硬变肝切除病人因肝功能衰竭,尿uti 水平不会因为手术的应激而增加,而低水平的尿uti 可导致术后时期的肾功能异常。因而有肾功能衰竭等多器官功能衰竭高发率,静脉给予uti 可逆转肝硬化病人肝切除病人由于应激所致的肾功能紊乱,对肾功能有很好的保护作用。
对于接受肝移植的病人,术前已有明显肝肾综合征,或无症状性肾功能障碍,或肾血管收缩。uti 可通过降低肝脏组织中的髓过氧化物酶(mpo)的水平,抑制中性粒细胞的聚集和氧自由基的产生,减轻中性粒细胞造成的损害,减少缺血损伤,促进器官功能早期恢复,对原位肝移植术围术期肾功能有保护作用[20,21]。
2.3.1.4 uti用于其他手术后的肾功能保护
(1)胸部外科手术 在手术治疗的同时对机体也是一种打击,由此而引发的神经内分泌等应激反应。一方面可使蛋白质分解加强致机体呈负氮平衡状态,心、肝、肾等重要器官的负担加重,并可促发多种炎症介质释放;另一方面,手术创伤使肝肾血流及网状内皮细胞功能下降,这些因素均可造成肝、肾及免疫功能下降。uti 通过抑制炎症介质的过度释放,改善微循环,改善组织灌注对普胸手术患者肾功能有保护作用。
(2)腹部大手术 由于手术创伤的侵袭、肾循环的有效血流量下降、凝血与纤溶系统功能紊乱、粒细胞弹性蛋白酶释放等因素,均可导致肾功能的损害,uti 通过有效地防止肾血流量的减少,改善术后肾小管的功能,对腹部术后的肾功能恢复有促进作用。
(3)老年病人 老年病人器官功能相对不全,手术侵袭容易起肾血流量减少以及肾小管功能障碍,术后发生并发症的危险性较高,术后给予uti能保护肾小管及肾脏功能,减少术后并发症的发生。
(4)小儿手术 有研究显示小儿手术后应用uti对小儿肾有保护作用,促进肾功能的恢复,使小儿平稳度过围手术期。近年来腹腔镜手术开展日益普及,腹腔镜手术对机体是微创而不是无创,使用 uti后可抑制手术引起的促炎症细胞因子释放,减轻全身炎症反应,提高机体抵抗手术侵袭的能力。
2.3.2 uti对内毒素致肾功能损害的保护作用
脓毒症是一种由感染引起的全身炎性反应综合征(sirs),伴发器官功能衰竭时,即称为严重脓毒症。中性粒细胞的凋亡延迟,造成组织中中性粒细胞聚集的数目增多,是导致组织损伤,发生严重脓毒症的重要原因。而氧自由基损伤是引起内毒素导致的多器官功能衰竭(mof)重要炎性介质,参与了mof的发生发展过程。
uti可抑制lps刺激下的单核细胞nf-κb的激活,降低tnf-α 的表达调节血液中各细胞因子的水平;调节中性粒细胞的凋亡延迟和抑制中性粒细胞与内皮细胞的粘附聚集;抗脂质过氧化作用,显着减少mof血清及肾组织中tnf-α、il-6、il-1β、inos的含量,减轻炎性细胞因子介导的肾脏损伤,保护肾脏功能,改善脓毒血症的预后从而起到对肾组织的保护作用。在实验研究中应用uti 干预内毒素血症大鼠肺损伤过程中进行了肾功能的检测,发现大鼠腹腔内注射uti后,血浆cr、乳酸、血浆内皮素1(et-1)、尿nag 水平均降低,血气分析提示酸中毒情况减轻,缺氧状态改善,肾脏组织病理学损害减轻,也证实其对肾脏功能具有明显的保护作用[22]。
2.3.3 uti用于创伤休克后的肾功能保护
(1)失血性休克与肾功能 失血性休克过程中循环血量的显着性减少导致局部缺血,溶酶体和酶原颗粒的破裂,溶酶体酶的大量释放,而溶酶体功能和atp 代谢之间存在着密切关系,导致atp 的极端消耗、乳酸蓄积及组织ph 的降低,发生细胞的损伤,导致严重的组织损害。同时在缺氧和低血流状态下释放的溶酶体酶类能够导致线粒体内氧化磷酸化的解偶联,使线粒体内氧化磷酸化降低,破坏线粒体膜结构,从而影响线粒体的功能,进一步加剧了细胞和组织的损伤。在急性循环障碍中,由于组织缺氧而释放的溶酶体酶和胰蛋白酶与胰腺中的蛋白质作用,产生抑制心脏输出功能的心肌抑制因子。
(2)uti用于创伤休克后的肾功能保护通过以下机制起作用:①减轻失血性休克导致的线粒体损害,维持肾脏的能量代谢;②抑制在休克中、后期细胞内ph(intracellular ph, phi)的下降,使仍保留的atp把细胞内h+通过膜通道转运出细胞,从而使hi不致严重降低;③抑制心肌抑制因子的产生,明显改善循环障碍与代谢异常,增强内源性抗休克因子;④具有皮质激素样作用,不仅能增加细胞膜及细胞器的稳定性,还可以通过抑制粒细胞弹性蛋白酶和细胞因子的作用,改善肾脏微循环,从而减轻肾功能损害。
uti 虽能抑制中性粒细胞产生炎性细胞因子对缺血再灌注的损伤作用,但不能完全阻止炎症反应所致的中性粒细胞增加,所以其作用有限。
2.3.4 uti用于肿瘤化疗后的肾功能保护
顺铂是一种非常重要的化疗药物,有很强的抗肿瘤作用,但有很多副作用,尤其是肾功能障碍是限制其使用剂量的一个最重要的因素,因而临床上只能通过小剂量多次给药用于抗肿瘤治疗。在uti 对顺铂肾毒性的Ⅱ、Ш 期临床试验中,与对照组比较,uti 组血浆cr、ccr 和fena 有显着性差异,认为uti 是一个安全有效的药物,可有效地预防顺铂治疗导致的肾毒性作用。临床中顺铂化疗联合应用uti治疗可明显抑制尿γ-gtp、nag 和β2-小球蛋白的排泄,钠分次排泄率(fena)的升高,也证实uti对顺铂导致的肾毒性有明显的预防作用。
2.3.5 uti用于应用肾毒性药物后的肾功能保护
肾毒性药物如庆在霉素对肾的损害呈剂量依赖性,主要是损害为近端小管上皮细胞脱落和坏死、玻璃样透明管型的形成,造成血尿等生化改变,使肾功能受到损害。实验研究显示uti 可抑制庆大霉素诱导的生变化(血bun、cr,尿nag 等)及组织的改变(小管上皮细胞脱落坏死、透明管型形成等),并具有明显的剂量依赖性,uti 3.0′105u·kg-1·d-1与1.0×105 u·kg-1·d-1治疗五天后比较,大剂量uti 对庆大霉素导致的肾功能改变明显减弱45%~80%,其近端小管的损害和透明管型的形成也明显减少,并表现出的浓度依赖性作用。
2.3.6 uti用于蝮蛇咬伤患者的肾功能保护
肾脏是蛇毒排泄的一条重要途径,有研究证明,经肾脏排泄的蛇毒大约占总毒素量的1/3,因此保护肾功能十分重要。早期重视肾功能的监测与保护,以保证体内解毒途径通畅。蛇毒毒液中的细胞毒素可引起肾小管细胞的变性和溶解;同时,蛇伤后肾处于缺血、缺氧状态,可导致大量促炎细胞激活和促炎细胞因子如黏附因子、趋化因子等和促炎介质如磷脂酶a2的合成和释放,以及具有细胞直接损害作用的氧自由基大量产生,都可直接或间接引起肾小管功能障碍。uti 对各种丝氨酸蛋白酶均有抑制作用,能抑制溶酶体酶及炎性介质的释放、过氧超化物的生成及清除产生的超氧化物自由基等作用,从而减少这些物质对组织器官损伤,达到保护组织器官的目的。研究证实uti 通过以上途径对蛇伤后肾功能损害具有积极的保护作用。
2.3.7 uti对细菌性肾盂肾炎后肾脏瘢痕形成的预防作用
肾脏疤痕是泌尿系统感染的主要并发症之一,被认为是返流性肾病变的特征性改变。大鼠模型实验证实了中性粒细胞在细菌性肾盂肾炎后肾脏疤痕形成中的作用,抗氧化剂和抗炎药物能够抑制肾脏疤痕的形成,uti 可能在预防疤痕性肾炎中起着重要作用。但用uti 预防大鼠细菌性肾盂肾炎模型脏痕形成与剂量有关,其机制仍不清楚。
2.4 uti对脑的保护
脑对缺氧最敏感,脑缺血再灌注损伤时,最明显的组织变化是脑水肿和脑细胞坏死。在大鼠一过性局灶性脑缺血再灌注模型中,在阻断右大脑中动脉前静脉给预uti 能减少脑梗死量,改善神经学的结果,明显降低缺血半球的中性粒细胞黏附和亚硝化酪氨酸(过氧化亚硝酸盐的生化标志)在缺血半球的沉积,减轻脑组织的缺血再灌注损伤[23]。在狗左大脑中动脉阻塞后的局灶性脑缺血再灌注模型中,通过检测脑皮质的重量,结果显示在脑血流阻断前静脉给予uti 明显减轻脑缺血后水肿的程度。在心肺脑复苏(cpcr)后给予uti 能明显降低复苏后血浆升高的tnf-a 的水平,明显改善复苏后脑组织超微结构的损伤。
2.5 uti对心脏的保护作用
国外许多研究发现,该药对体外循环(cpb)病人粒细胞弹性蛋白酶、髓过氧化物酶、细胞因子和粘附分子均有抑制作用。在cpb心内直视手术期间使用uti能使血浆心肌肌钙蛋白1浓度明显降低,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 的生成和释放受抑制,减轻了炎症效应;保护sod 活性,降低mda水平,减少了自由基生成,减轻了心肌再灌注损伤的程度;从而提示其具有心肌保护作用。在体外循环心内手术中静注uti后,血浆维生素e 水平无明显变化,而对照组维生素e水平明显降低,间接证明uti对自由基有明显的清除作用。
2.6 uti对肠的保护作用
肠缺血再灌注损伤时出现为以粘膜损伤为特征的组织学损伤。实验证实uti 能减轻大鼠缺血再灌注的肠粘膜组织切片中绒毛长度和隐窝宽度以及肠粘膜厚度的改变,同时降低组织中mpo 在再灌注过程中的升高,认为uti 预处理通过抑制中性粒细胞弹性蛋白酶而抑制中性粒细胞在缺血后的肠聚集,减轻肠缺血再灌注损伤。在uti 对大鼠小肠移植中肠移植缺血再灌注损伤的保护作用的实验中给予移植受者静脉内注入uti 能减少升高的黄嘌呤氧化酶(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对小肠移植物的缺血再灌注损伤起保护作用,从而促进移植物结构和功能的恢复[24]。
2.7 uti在急性胰腺炎中的应用
uti最早应用于临床是在急性胰腺炎。日本在80年代中期进行的一系列有关急性胰腺炎的临床研究,确证了该药治疗胰腺炎的安全性和有效性。研究还表明,uti 除抗胰腺炎作用外,还有抗休克作用,对重症病例具有明显疗效。在北京、广州、南京等七家医院进行的天普洛安(uti)治疗急性胰腺炎的多中心临床试验得出的结果与日本相似。医学家用含uti的造影液治疗慢性胰腺炎取得一定成果。在111 位病人中比较了含uti和(或)泼尼松龙的造影液对ercp治疗后可能并发症的预防作用。ercp 后腹痛发生率和血清淀粉酶升高幅度在uti组要低于对照组。在uti组,腹痛和血清淀粉酶升高几乎完全被抑制。说明用含uti 的造影液治疗慢性胰腺炎病人非常有效,不仅可以防治ercp 可能造成的并发症,而且也是一个新的诊断性治疗方法。uti用于治疗急性重症胰腺炎的治疗,10d左右可有效地缓解病情,可使腹痛明显减轻、血淀粉酶多降至正常范围、血液高凝状态及酸碱平衡紊乱得到明显改善、全身炎性反应明显减轻,从而有效地阻抑多器官功能的进一步损害,建议早期、足量、连续使用效果更佳。另有最新报道:tsujino等[25]的临床双盲试验证实,预防性使用uti能减少ercp术后胰腺炎的发病率。
1 uti对重要脏器保护的可能机制
uti 通过以下机制发挥其保护功能:①uti 是一种典型的kunitz 型的蛋白酶抑制剂,具有两个活性功能区,各自均有很广的抑酶谱,且不完全重叠,能够结合如胰蛋白酶、a-糜蛋白酶等丝氨酸蛋白酶和粒细胞弹性蛋白酶(pmne)以及透明质酸酶、巯基酶、纤溶酶、糖水解酶和脂水解酶等多种酶类,与酶结合后抑制酶的活性,并促进酶的降解[1,2];②uti 属于人体内源性抑炎物质,在稳定溶酶体膜同时还可以抑制中性粒细胞与内皮细胞的黏附聚集及其活性物质和弹性蛋白酶的释放,抑制了细胞因子和炎性递质的释放,减少凝血因子的损耗;③保护内皮细胞,减少内皮下胶原暴露的机会,阻断内源性凝血的启动,减轻组织细胞损伤和功能障碍;④通过维持促凝和抗凝的平衡,减少血液循环中血栓的形成,改善微循环;⑤减少组织、细胞的损伤;改善循环、改善组织灌注;⑥具有稳定溶酶体膜,抑制溶酶体酶的释放,抑制心肌抑制因子(mdf)产生,清除氧自由基的作用;⑦uti不仅能抑制 pmne 的释放,而且能抑制由pmne诱导的il-8基因表达和蛋白分泌,从而降低炎性反应对组织的损伤;⑧uti可降低血浆tnf-α、il-6和il-10 的含量,通过上调抗炎因子和下调促炎因子,调整促炎和抗炎双方力量,促使机体恢复内环境平衡,使机体的炎症和抗炎症反应处于一种低水平的平衡状态。
2 uti对各重要脏器的保护作用
2.1 对肺的保护作用
2.1.1 uti用于体外循环后的肺保护
心肺转流(cpb)后肺损伤与cpb引起的非感染性的全身性炎性反应综合征(sirs),缺血再灌注以及肺表面活性物质减少有关,其中全身炎症反应是造成肺损伤的重要原因。cpb 中血液同人工材料表面接触、外科手术创伤、心肌细胞的缺血、再灌注损伤、肠源性内毒素的释放、手术中温度的变化等将促发tnf-α、il-6、il-8 等促炎因子和il-10 等抗炎因子的释放,导致sirs。炎性因子共同作用促使肺泡细胞、肺血管内皮细胞缺氧发生线粒体肿胀和细胞水肿,血流再灌时氧自由基、钙超载和能量代谢障碍等导致严重的缺血再灌注损伤。研究证明[4,5]uti通过抑制因cpb引起的中性粒细胞的激活和炎症因子tnf-α、il-6、il-8的释放,促进抗炎因子il-10 的释放,减轻机体的炎性反应,减轻肺泡细胞和肺血管上皮细胞的损伤,促进肺泡表面活性物质的合成与释放,以及稳定溶酶体膜、清除氧自由基的作用,从多个方面减轻肺的损伤。
2.1.2 uti用于肝移植术肺损伤的保护作用
肝移植手术过程中供肝的缺血、无肝期血流动力学的改变、肾淤血、凝血、 纤溶系统的紊乱、胃肠道淤血所致的内毒素血症、复流后的再灌注损伤、高钾、低钙和酸中毒、受体对供肝的免疫排斥等因素均可造成肺的损伤。此过程中大量激活的中性粒细胞、单核 巨噬细胞一方面能释放氧自由基、弹性蛋白酶、组织蛋白酶g 对组织细胞特别是血管内皮细胞、基底膜产生直接损害;另一方面可释放大量炎性细胞因子,触发过度的炎症反应,通过炎性介质对肺组织细胞造成损伤。
uti:①作为广谱蛋白酶抑制剂,能抑制嗜中性白细胞释放的弹性蛋白酶、组织蛋白酶g,减轻它们对组织的损伤;②抑制中性粒细胞、单核细胞释放肿瘤坏死因子 α(tnf-α)、白细胞介素 10(il-10)、白细胞介素 6(il-6)等炎性细胞因子,减轻过度炎性反应对组织、细胞的损伤;③稳定溶酶体膜,减少溶酶体膜破裂,溶酶体酶的释放造成的组织损伤;④清除氧自由基,并抑制中性粒细胞释放氧自由基; ⑤通过抑制弹性蛋白酶和血管内皮细胞黏附分子icam-1 的表达,从而抑制中性粒细胞在血管的黏附和逸出血管作用,减轻缺血再灌注损伤时中性粒细胞对血管内皮细胞的损伤,改善微循环。
2.1.3 uti用于脓毒症肺损伤的保护作用
2.1.3.1 脓毒症肺损伤的相关机制
(1)炎症途径 肺组织中中性粒细胞(pmn)的浸润和扣押是ali和ards发病过程中的早发事件。
研究证实脓毒症期间pmn 于肺内大量扣押一方面由于其对肺毛细血管床的机械阻塞作用致微循环障碍;另一方面,滞留的pmn 激活并释放氧自由基、蛋白水解酶、血小板活化因子、促炎细胞因子等炎症介质,直接损害肺组织细胞,从而介导肺血管内皮细胞和肺泡上皮细胞广泛损伤及通透性增加、肺水肿及微血栓的形成。大量的研究证实:在发生sepsis 时,血管内皮细胞失去了抗凝及促凝的平衡,趋向促凝状态。内皮素的生成增加,no 的生成减少,致使血管收缩。内皮素可介导pmn 与血管内皮细胞(vec)间的粘附过程,其中在pmn-vec粘附过程中起着关键作用的是细胞间黏附分子-1(icam-1) 和血管细胞间黏附分子-1(vcam-1)[7]。因ec 的直接损伤或炎性介质作用,使血管通透性增加,一方面使大量液体渗入组织间隙,加重组织细胞的缺氧;另一方面使炎症细胞过多聚集于局部组织,通过释放蛋白酶及氧自由基等,直接造成组织细胞的损伤[8]。单核细胞激活与组织因子表达在脓毒症肺损伤也发挥着重要作用,凝血系统激活可以损伤内皮细胞,反之又可加剧凝血异常。同时由于内毒素刺激免疫系统和血管内皮系统的炎症效应致细胞产生大量的炎性介质,其中主要有促炎细胞因子如 tnf-α、il-1β、il-6 和抗炎细胞因子如il-10 等[9-11]。这些细胞因子相互作用形成复杂的互动关系,导致“炎症瀑布效应”,最终造成肺微循环障碍和功能损害。
(2)凝血、纤溶途径 脓毒症时多种炎性介质激活了外源性凝血途径,同时纤溶系统受到抑制,抗凝物质组织因子途径抑制物(tfpi)、蛋白c(pc)、抗凝血酶-Ⅲ(at-Ⅲ)水平降低,使机体处于一种促凝状态,加重肺损伤。体内凝血途径包括内源性凝血途径和外源性凝血途径,随着研究的深入认为外源性凝血途径更为重要。组织因子(tissue factor, tf)是外源性凝血途径的启动因子,单核细胞及内皮细胞等多种炎性细胞在内毒素(lps)或炎症介质肿瘤坏死因子(tnf-α)、白细胞介素-1β(il-1β)的诱导下可表达tf[12]。tf与活化的Ⅶ因子(activated factorⅦ, fⅦa)组成tf/fviia 复合物,在有ca2+存在的条件下,激活fx 和fix,并同fva 形成凝血酶原酶复合物激活凝血酶(antithrombin, at)fii,从而激活凝血反应,使肺处于高凝环境。纤溶系统一方面可溶解血栓,保证血流通畅,另一方面,纤维蛋白降解产物的抗凝作用可弥补机体抗凝物质大量消耗所致的抗凝能力下降。脓毒症病程中,细菌及内毒素最初是合成和释放纤溶激活物质,但过程短暂,随即被产生的纤溶抑制物所取代,主要是血浆纤溶酶原激活物抑制剂-1(pai-1)。造成纤溶系统被抑制,纤维蛋白在肺泡内沉积,微血栓形成,加重了肺血管内皮和肺泡上皮的损伤。研究证实lps、tnf-a和il-1等促炎物质能增加ec表达pai-1。脓毒症期间机体的生理性抗凝机制:抗凝血酶(at)系统、tf 途径抑制(tfpi)系统和蛋白c(pc)系统受到抑制。 ①at 活性降低,半衰期缩短,无法发挥其抑制多种丝氨酸蛋白酶,如因子Ⅸa、Ⅹa、Ⅺa、Ⅻa,阻止 Ⅶa 同tf 结合的作用。tfpi 是由内皮细胞合成并分泌的丝氨酸蛋白酶抑制剂。②tfpi 可直接抑制因子xa,并依赖于xa抑制tf/fviia 复合物形成,使凝血受抑。生理状态下循环血中tfpi浓度很低,肝素可使储存或结合于内皮细胞的tfpi 释放入血,其浓度升高10 倍。脓毒症时,与内皮细胞结合的 tfpi池被耗竭,血tfpi增加,但升高的tfpi不足以抑制凝血,tf激活的凝血与tfpi间的失衡在脓毒症发展中十分重要。③pc 含量下降且功能受损:内皮细胞损伤后,血栓调节蛋白(tm)失活被清除入血,致使凝血酶-tm 复合物形成减少,降低活化蛋白c 形成,不能有效灭活fⅤa 和fⅧa 从而抑制凝血酶生成、减少tf表达、抑制pai-1、凝血酶激活的纤溶抑制物(tafi)等促进纤溶。
此外,内皮细胞损伤,一方面使凝血酶受体上调,导致炎症因子和内皮细胞黏附分子的表达;另一方面内皮下胶原暴露,释放血小板活化因子(paf)激活血小板,同时使凝血因子Ⅻ活化启动内源性凝血途径。内皮细胞还可在炎症因子的诱导下表达凝血调节蛋白、von willebrand因子(vwf)和生长因子,以及e-选择素、细胞间黏附分子-1(inter-cellular adhesion molecule-1, icam1)和血管细胞黏附分子 -1(vascular cell adhesion molecule-1, vcam-1)等黏附分子,促进白细胞与内皮细胞黏附,并激活白细胞。已证实,血小板在凝血酶、花生四烯酸代谢产物、肾上腺素的诱导下活化,并通过膜表面的糖蛋白Ⅱb Ⅲa(glycoproteinⅡb Ⅲa, gpⅡb Ⅲa)黏附到内皮细胞、血小板、胶原蛋白、纤维蛋白沉淀等表面,形成聚集,加重肺损伤。
2.1.3.2 uti对脓毒症肺损伤的保护机制
(1)炎症途径 uti能降低炎症介质,从而抑制肺组织的炎症反应。研究表明⑴uti可抑制tnf-α 的释放,减轻全身炎性反应,其实tnf-α最初的合成是以膜包裹的未成熟状态存在,由血清蛋白酶分解后形成成熟的tnf-α,tnf-α 主要可通过下列途径引起肺损伤:①tnf-α与肺组织tnf受体结合,溶酶体受损,酶外泄引起肺损伤;②tnf-α刺激粒细胞粘附,呼吸爆发和继发性脱颗粒,释放蛋白酶、血小板激活因子(paf)和氧自由基;③刺激单核巨噬细胞产生和释放il-1、il-2、il-6和il-8等前炎细胞因子,并可因“级联放大”作用引起组织损伤;④tnf-α 直接作用于内皮细胞,使其受损、毛细血管通透性增加和血栓形成。uti抑制tnf-α 由不成熟向成熟转变的过程,减少由内毒素刺激巨噬细胞释放的tnf-α,从而阻止了tnf-α对肺组织的损伤;⑵uti能增强超氧化物歧化酶(sod)活性,有效清除氧自由基,同时下调il-8 浓度,阻断il-8与炎性反应和自由基之间的恶性循环及连锁反应,减轻肺损伤;⑶uti可抑制sicam-1和cd11b 的表达,减少白细胞与血管内皮细胞的粘附,减轻肺内炎性反应,明显减轻肺血管内皮细胞的损伤,改善肺的氧合指数,具有良好的肺保护作用。⑷uti还是弹性蛋白酶的抑制物,减少弹性蛋白酶对肺泡上皮弹性蛋白及肺泡毛细血管内皮细胞表面蛋白质的分解,从而减少肺泡内渗液,减轻肺毛细血管通透性的增加,使得水肿液和活性物质不易渗透至肺间质。此外,uti能降低促炎因子il-1b、il-6 活性,但其具体机制尚需进一步研究。
(2)凝血、纤溶途径 研究发现,uti通过竞争性的方式以剂量依赖性抑制凝血因子xa、xⅡ、 Ⅷ因子,阻止了凝血酶原转变成为凝血酶,切断了内、外源性凝血通路,避免了促凝系统的过度激活,从而使肺组织的高凝状态得以改善;同时可以抑制血浆血管舒缓素的释放,抑制Ⅴ因子释放及活性致使pt轻度抑制,延长人血浆中aptt和tt?可保护凝血因子Ⅺ的促凝活性。对抗凝血酶Ⅲ无显着影响,对蛋白c系统的影响目前尚无具体报道。uti能维护血管正常舒缩功能及维护内皮细胞完整性,使得内皮细胞表达的icam 和cd11b 明显减少,使中性粒细胞无法与其黏附、活化,因而在抗血栓治疗中有重要作用。uti对纤溶酶起适当拮抗作用,进而抑制了纤容系统的激活以及血小板的活化,减少血小板gpib 和纤维蛋白原的降解,维持血小板形态的完整、保护其黏附、聚集等功能。改善血小板花生四稀酸代谢,可抑制血小板释放活性物质、维护血小板正常聚集功能、维护血管正常舒缩功能以及维护内皮细胞完整性。
2.2 对肝脏组织的保护作用
2.2.1 脓毒症对肝脏损害的相关机制
脓毒症期间,巨噬细胞、中性粒细胞、内皮细胞被内毒素激活,大量释放tnf-a,il-6、il-8等促炎因子。
肝脏枯否氏细胞是体内最大的巨噬细胞池,是产生tnf-a 的主要部位。同时肝脏内含有大量的 tnf-a 受体,因此成为了tnf-a 的主要靶器官。tnf-a 对肝损害的机制:①tnf-a 与其受体结合直接损伤肝细胞[13];②继续活化中性粒细胞和单核巨噬细胞,并诱导il-1、il-6 的基因表达,活化炎症介质,加重炎症反应;③损伤内皮细胞,导致肝血窦微循环障碍;④激活补体系统,以其细胞毒性作用加重组织损伤;⑤诱导氧自由基的产生,促发中性粒细胞的呼吸爆发。
il-8对肝损害的机制:il-8 具有介导白细胞与内皮细胞起始粘附及趋化激活中性粒细胞的作用,促进中性粒细胞溶酶体酶活性和吞噬作用,同时诱使中性粒细胞呼吸爆发释放氧自由基,氧自由基产生超过机体抗氧化系统调节的范围可造成肝组织细胞发生脂质过氧化反应,引起脂质、酶、蛋白质等大分子的氧化损伤。
il-6 对肝损害的机制:是一个重要的促炎因子,在脓毒症期间随病情发展而逐渐升高,同时它还是组织损伤的敏感指标,可反应肝损伤的程度。具体机制尚不明确。
2.2.2 uti对脓毒症肝损害的保护机制
uti 通过抑制上述炎症介质的释放,预防炎症因子的级联反应,抑制白细胞过度激活,阻断了细胞因子、炎症介质和白细胞之间的恶性循环。同时稳定细胞膜及细胞亚膜、稳定溶酶体膜抑制溶酶体释放、清除自由基、改善微循环衰竭状态,抑制蛋白质分解代谢亢进,以及多种蛋白酶活性等药理作用, 并对缺血再灌注损伤有保护作用。近年来有研究显示,在休克、创伤、体外循环、器官移植等除对il-6、 il-1、tnf-a 等各种炎症介质的释放有显着的抑制,还对il-10 起上调作用,有助于减轻各种蛋白酶与炎症介质对主要器官功能的损害。实验证明大大鼠的离体肝脏用白细胞氧合灌注液进行再灌注时,天冬氨酸氨基转移酶、丙氨酸氨基转移酶和乳酸脱氢酶明显增高。如果在灌注液中加入uti,则这种增高变化可被抑制。研究者认为uti 是通过抑制肝脏内白细胞的聚集、活化,减少细胞因子和氧自由基的释放,保护肝脏血管内皮和基底膜免受损伤,从而抑制肝脏的再灌注损伤。另有研究认为,在需要阻断肝脏血流进行巨大肝癌切除的手术中使用uti,能将增加溶酶体膜稳定性,抑制粒细胞产生过氧化物,防止肝脏的脂质过氧化,从而减轻肝脏的缺血再灌注损伤,促进术后肝功能的恢复。hamazaki 等在行肝部分切除术的术中和术后四天内使用uti,术后病人血液中粒细胞弹性蛋白酶和细胞因子浓度明显低于未用药组,认为肝脏切除术中病人使用uti 可以抑制弹性蛋白酶和细胞因子的释放,起到保护肝脏和防御组织破坏的作用。
2.3 uti对肾功能保护
uti(ulinastatin,uti)是在人类尿液中分离纯化的(广谱)蛋白酶抑制剂,能够同时抑制多种水解酶的活性。近年已发现,其除了抑制以胰蛋白酶为主的多种酶活性之外,又是膜稳定剂及氧自由基清除剂,能够抑制炎症介质的过度释放,改善微循环和组织灌注[14],同时能抑制多形核粒细胞(pmn)活化,阻止炎症反应的发展[15],具有很好的抗休克和保护重要脏器功能的作用。uti 降解产物对酶活性仍有明显抑制作用,且抑制效率更高。近来一系列的临床和实验研究表明uti 对各种原因所致的肾损害可明显保护作用。
2.3.1 uti用于围术期的肾功能保护
手术创伤对机体产生的侵袭性损害是通过激活多种相关炎症介质造成细胞因子的瀑布样级联反应,同时被过度激活的白细胞释放大量氧自由基及溶酶体,产生全身炎症反应,直接或间接损害肾功能,引起围术期血尿素氮和血肌酐水平升高。uti 有稳定溶酶体膜、抑制多种酶活及清除氧自由基等作用,同时通过抑制单核细胞外信号调节蛋白激酶-早期生长反应因子21 ( egr21) 通路的激活对tnf-α 有抑制作用[16,17],从而抑制tnf-α 诱导产生的il-1、il-6、il-8 以及继发性炎症介质的释放,对围术期有显着的肾功能保护作用。
2.3.1.1 uti用于体外循环术后的肾功能保护
有研究证实术前肾功能不全、术后高血压、超长体外循环时间、高龄等都是体外循环(cpb)直视下心脏手术后发生arf的独立危险因素,arf是导致体外循环直视下心脏手术术后死亡率升高的重要原因之一。
(1)cpb下心内直视手术与肾功能 cpb心内直视手术后发生arf的原因和机制不是很清楚,可能是由于长时间cpb低灌注引起肾皮质外层肾单位发生缺血缺氧性损害;中性粒细胞的激活和炎症因子的释放,从而肾小管和肾小球受损,引起肾小管的回漏增加,肾小球滤过率下降所致;肾小管细胞肿胀、管型或细胞碎片的阻塞;肾缺血时,氧自由基增加,流入肾小管内皮的钙离子增加,促使细胞的atp 降低,进一步加重了对肾脏的损害; cpb 过程中可以发生不同程度的溶血,其形成的游离血红蛋白可损害肾功能。
(2)uti 对cpb 病人肾功能的保护作用 主要是通过①稳定细胞溶酶体膜,清除氧自由基,抑制因cpb引起的中性粒细胞的激活和炎症因子的释放,减少内皮素的释放,改善循环和能量代谢;② 减轻cpb 造成的血管内皮损伤,保护肾功能和促乳酸排泄的作用;③降低cbp 后尿中被认为是肾小管功能标志的n-乙酰氨基葡萄糖苷酶(nag)含量[18];④降低储存浓缩红细胞总的和游离血红蛋白浓度而抑制溶血等起到肾保护作用。对于术前肾功能不全的患者,在体外循环中应用uti 可明显抑制体外循环对肾功能进一步损伤及术后arf的发生。
2.3.1.2 uti用于移植肾的保护
移植肾热缺血和再灌注损伤是直接影响移植肾的早期功能恢复和远期存活的主要原因之一。uti 通过下调nf-kb,减少移植肾围术期缺血再灌注损伤后tnf-a产生和释放;促进抑炎细胞因子il-10 产生和释放,稳定机体的内环境;抑制多种致炎细胞因子释放,减轻移植肾热缺血再灌注损伤,促进术后早期移植肾功能恢复[19];增加sod 的活性,降低静脉血中氧自由基mda的含量,清除氧自由基,减轻肾小球、肾小管和血管内皮细胞的损伤,从而达到保护移植肾功能的作用。绝大多数行肾移植的患者术前都有肾功能不全或肾衰,出现少尿、无尿,尿素氮和肌酐升高,同时长期行血液透析,术前血液中的粒细胞弹性蛋白酶已有增高,肾移植和麻醉后增高更为明显,术后容易发生感染。uti 能够抑制肾移植患者麻醉诱导后和肾血管吻合后粒细胞弹性蛋白酶释放,改善移植肾血流灌注,增加移植肾术中和术后排尿量,减少术后感染发生,促进肾功能恢复。
2.3.1.3 uti用于肝脏手术后肾功能的保护
机体内uti是在肝脏内合成的内源性抑炎物质,肝硬化病人肝切除后内源性uti的合成和释放受到抑制,可直接或间接影响肾功能。肝硬变肝切除病人因肝功能衰竭,尿uti 水平不会因为手术的应激而增加,而低水平的尿uti 可导致术后时期的肾功能异常。因而有肾功能衰竭等多器官功能衰竭高发率,静脉给予uti 可逆转肝硬化病人肝切除病人由于应激所致的肾功能紊乱,对肾功能有很好的保护作用。
对于接受肝移植的病人,术前已有明显肝肾综合征,或无症状性肾功能障碍,或肾血管收缩。uti 可通过降低肝脏组织中的髓过氧化物酶(mpo)的水平,抑制中性粒细胞的聚集和氧自由基的产生,减轻中性粒细胞造成的损害,减少缺血损伤,促进器官功能早期恢复,对原位肝移植术围术期肾功能有保护作用[20,21]。
2.3.1.4 uti用于其他手术后的肾功能保护
(1)胸部外科手术 在手术治疗的同时对机体也是一种打击,由此而引发的神经内分泌等应激反应。一方面可使蛋白质分解加强致机体呈负氮平衡状态,心、肝、肾等重要器官的负担加重,并可促发多种炎症介质释放;另一方面,手术创伤使肝肾血流及网状内皮细胞功能下降,这些因素均可造成肝、肾及免疫功能下降。uti 通过抑制炎症介质的过度释放,改善微循环,改善组织灌注对普胸手术患者肾功能有保护作用。
(2)腹部大手术 由于手术创伤的侵袭、肾循环的有效血流量下降、凝血与纤溶系统功能紊乱、粒细胞弹性蛋白酶释放等因素,均可导致肾功能的损害,uti 通过有效地防止肾血流量的减少,改善术后肾小管的功能,对腹部术后的肾功能恢复有促进作用。
(3)老年病人 老年病人器官功能相对不全,手术侵袭容易起肾血流量减少以及肾小管功能障碍,术后发生并发症的危险性较高,术后给予uti能保护肾小管及肾脏功能,减少术后并发症的发生。
(4)小儿手术 有研究显示小儿手术后应用uti对小儿肾有保护作用,促进肾功能的恢复,使小儿平稳度过围手术期。近年来腹腔镜手术开展日益普及,腹腔镜手术对机体是微创而不是无创,使用 uti后可抑制手术引起的促炎症细胞因子释放,减轻全身炎症反应,提高机体抵抗手术侵袭的能力。
2.3.2 uti对内毒素致肾功能损害的保护作用
脓毒症是一种由感染引起的全身炎性反应综合征(sirs),伴发器官功能衰竭时,即称为严重脓毒症。中性粒细胞的凋亡延迟,造成组织中中性粒细胞聚集的数目增多,是导致组织损伤,发生严重脓毒症的重要原因。而氧自由基损伤是引起内毒素导致的多器官功能衰竭(mof)重要炎性介质,参与了mof的发生发展过程。
uti可抑制lps刺激下的单核细胞nf-κb的激活,降低tnf-α 的表达调节血液中各细胞因子的水平;调节中性粒细胞的凋亡延迟和抑制中性粒细胞与内皮细胞的粘附聚集;抗脂质过氧化作用,显着减少mof血清及肾组织中tnf-α、il-6、il-1β、inos的含量,减轻炎性细胞因子介导的肾脏损伤,保护肾脏功能,改善脓毒血症的预后从而起到对肾组织的保护作用。在实验研究中应用uti 干预内毒素血症大鼠肺损伤过程中进行了肾功能的检测,发现大鼠腹腔内注射uti后,血浆cr、乳酸、血浆内皮素1(et-1)、尿nag 水平均降低,血气分析提示酸中毒情况减轻,缺氧状态改善,肾脏组织病理学损害减轻,也证实其对肾脏功能具有明显的保护作用[22]。
2.3.3 uti用于创伤休克后的肾功能保护
(1)失血性休克与肾功能 失血性休克过程中循环血量的显着性减少导致局部缺血,溶酶体和酶原颗粒的破裂,溶酶体酶的大量释放,而溶酶体功能和atp 代谢之间存在着密切关系,导致atp 的极端消耗、乳酸蓄积及组织ph 的降低,发生细胞的损伤,导致严重的组织损害。同时在缺氧和低血流状态下释放的溶酶体酶类能够导致线粒体内氧化磷酸化的解偶联,使线粒体内氧化磷酸化降低,破坏线粒体膜结构,从而影响线粒体的功能,进一步加剧了细胞和组织的损伤。在急性循环障碍中,由于组织缺氧而释放的溶酶体酶和胰蛋白酶与胰腺中的蛋白质作用,产生抑制心脏输出功能的心肌抑制因子。
(2)uti用于创伤休克后的肾功能保护通过以下机制起作用:①减轻失血性休克导致的线粒体损害,维持肾脏的能量代谢;②抑制在休克中、后期细胞内ph(intracellular ph, phi)的下降,使仍保留的atp把细胞内h+通过膜通道转运出细胞,从而使hi不致严重降低;③抑制心肌抑制因子的产生,明显改善循环障碍与代谢异常,增强内源性抗休克因子;④具有皮质激素样作用,不仅能增加细胞膜及细胞器的稳定性,还可以通过抑制粒细胞弹性蛋白酶和细胞因子的作用,改善肾脏微循环,从而减轻肾功能损害。
uti 虽能抑制中性粒细胞产生炎性细胞因子对缺血再灌注的损伤作用,但不能完全阻止炎症反应所致的中性粒细胞增加,所以其作用有限。
2.3.4 uti用于肿瘤化疗后的肾功能保护
顺铂是一种非常重要的化疗药物,有很强的抗肿瘤作用,但有很多副作用,尤其是肾功能障碍是限制其使用剂量的一个最重要的因素,因而临床上只能通过小剂量多次给药用于抗肿瘤治疗。在uti 对顺铂肾毒性的Ⅱ、Ш 期临床试验中,与对照组比较,uti 组血浆cr、ccr 和fena 有显着性差异,认为uti 是一个安全有效的药物,可有效地预防顺铂治疗导致的肾毒性作用。临床中顺铂化疗联合应用uti治疗可明显抑制尿γ-gtp、nag 和β2-小球蛋白的排泄,钠分次排泄率(fena)的升高,也证实uti对顺铂导致的肾毒性有明显的预防作用。
2.3.5 uti用于应用肾毒性药物后的肾功能保护
肾毒性药物如庆在霉素对肾的损害呈剂量依赖性,主要是损害为近端小管上皮细胞脱落和坏死、玻璃样透明管型的形成,造成血尿等生化改变,使肾功能受到损害。实验研究显示uti 可抑制庆大霉素诱导的生变化(血bun、cr,尿nag 等)及组织的改变(小管上皮细胞脱落坏死、透明管型形成等),并具有明显的剂量依赖性,uti 3.0′105u·kg-1·d-1与1.0×105 u·kg-1·d-1治疗五天后比较,大剂量uti 对庆大霉素导致的肾功能改变明显减弱45%~80%,其近端小管的损害和透明管型的形成也明显减少,并表现出的浓度依赖性作用。
2.3.6 uti用于蝮蛇咬伤患者的肾功能保护
肾脏是蛇毒排泄的一条重要途径,有研究证明,经肾脏排泄的蛇毒大约占总毒素量的1/3,因此保护肾功能十分重要。早期重视肾功能的监测与保护,以保证体内解毒途径通畅。蛇毒毒液中的细胞毒素可引起肾小管细胞的变性和溶解;同时,蛇伤后肾处于缺血、缺氧状态,可导致大量促炎细胞激活和促炎细胞因子如黏附因子、趋化因子等和促炎介质如磷脂酶a2的合成和释放,以及具有细胞直接损害作用的氧自由基大量产生,都可直接或间接引起肾小管功能障碍。uti 对各种丝氨酸蛋白酶均有抑制作用,能抑制溶酶体酶及炎性介质的释放、过氧超化物的生成及清除产生的超氧化物自由基等作用,从而减少这些物质对组织器官损伤,达到保护组织器官的目的。研究证实uti 通过以上途径对蛇伤后肾功能损害具有积极的保护作用。
2.3.7 uti对细菌性肾盂肾炎后肾脏瘢痕形成的预防作用
肾脏疤痕是泌尿系统感染的主要并发症之一,被认为是返流性肾病变的特征性改变。大鼠模型实验证实了中性粒细胞在细菌性肾盂肾炎后肾脏疤痕形成中的作用,抗氧化剂和抗炎药物能够抑制肾脏疤痕的形成,uti 可能在预防疤痕性肾炎中起着重要作用。但用uti 预防大鼠细菌性肾盂肾炎模型脏痕形成与剂量有关,其机制仍不清楚。
2.4 uti对脑的保护
脑对缺氧最敏感,脑缺血再灌注损伤时,最明显的组织变化是脑水肿和脑细胞坏死。在大鼠一过性局灶性脑缺血再灌注模型中,在阻断右大脑中动脉前静脉给预uti 能减少脑梗死量,改善神经学的结果,明显降低缺血半球的中性粒细胞黏附和亚硝化酪氨酸(过氧化亚硝酸盐的生化标志)在缺血半球的沉积,减轻脑组织的缺血再灌注损伤[23]。在狗左大脑中动脉阻塞后的局灶性脑缺血再灌注模型中,通过检测脑皮质的重量,结果显示在脑血流阻断前静脉给予uti 明显减轻脑缺血后水肿的程度。在心肺脑复苏(cpcr)后给予uti 能明显降低复苏后血浆升高的tnf-a 的水平,明显改善复苏后脑组织超微结构的损伤。
2.5 uti对心脏的保护作用
国外许多研究发现,该药对体外循环(cpb)病人粒细胞弹性蛋白酶、髓过氧化物酶、细胞因子和粘附分子均有抑制作用。在cpb心内直视手术期间使用uti能使血浆心肌肌钙蛋白1浓度明显降低,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 的生成和释放受抑制,减轻了炎症效应;保护sod 活性,降低mda水平,减少了自由基生成,减轻了心肌再灌注损伤的程度;从而提示其具有心肌保护作用。在体外循环心内手术中静注uti后,血浆维生素e 水平无明显变化,而对照组维生素e水平明显降低,间接证明uti对自由基有明显的清除作用。
2.6 uti对肠的保护作用
肠缺血再灌注损伤时出现为以粘膜损伤为特征的组织学损伤。实验证实uti 能减轻大鼠缺血再灌注的肠粘膜组织切片中绒毛长度和隐窝宽度以及肠粘膜厚度的改变,同时降低组织中mpo 在再灌注过程中的升高,认为uti 预处理通过抑制中性粒细胞弹性蛋白酶而抑制中性粒细胞在缺血后的肠聚集,减轻肠缺血再灌注损伤。在uti 对大鼠小肠移植中肠移植缺血再灌注损伤的保护作用的实验中给予移植受者静脉内注入uti 能减少升高的黄嘌呤氧化酶(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对小肠移植物的缺血再灌注损伤起保护作用,从而促进移植物结构和功能的恢复[24]。
2.7 uti在急性胰腺炎中的应用
uti最早应用于临床是在急性胰腺炎。日本在80年代中期进行的一系列有关急性胰腺炎的临床研究,确证了该药治疗胰腺炎的安全性和有效性。研究还表明,uti 除抗胰腺炎作用外,还有抗休克作用,对重症病例具有明显疗效。在北京、广州、南京等七家医院进行的天普洛安(uti)治疗急性胰腺炎的多中心临床试验得出的结果与日本相似。医学家用含uti的造影液治疗慢性胰腺炎取得一定成果。在111 位病人中比较了含uti和(或)泼尼松龙的造影液对ercp治疗后可能并发症的预防作用。ercp 后腹痛发生率和血清淀粉酶升高幅度在uti组要低于对照组。在uti组,腹痛和血清淀粉酶升高几乎完全被抑制。说明用含uti 的造影液治疗慢性胰腺炎病人非常有效,不仅可以防治ercp 可能造成的并发症,而且也是一个新的诊断性治疗方法。uti用于治疗急性重症胰腺炎的治疗,10d左右可有效地缓解病情,可使腹痛明显减轻、血淀粉酶多降至正常范围、血液高凝状态及酸碱平衡紊乱得到明显改善、全身炎性反应明显减轻,从而有效地阻抑多器官功能的进一步损害,建议早期、足量、连续使用效果更佳。另有最新报道:tsujino等[25]的临床双盲试验证实,预防性使用uti能减少ercp术后胰腺炎的发病率。