严重烧伤后肾功能与损伤机制的研究

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严重烧伤后肾功能与损伤机制的研究进展中华首席医学网    2007年07月11日 12:07:18 Wednesday     
作者：姜疆，刘毅
作者单位：[根据相关法规进行屏蔽][根据相关法规进行屏蔽]兰州总医院 烧伤整形科，甘肃 兰州 730050
《临床军医杂志》2007年7月36卷3期 综述
  加入收藏夹 【摘要】  严重烧伤后可造成全身许多脏器的损伤，其中肾脏组织损伤是较早出现的并发症。有些属可逆性损伤，有些为不可逆损伤。烧伤后大量体液自创面外渗造成低血容量性休克，由此引发的缺血、缺氧性损害及失控性炎症反应是严重烧伤后多脏器损害的主要因素。作为全身性损伤的一部分。肾组织损伤的发生与多种细胞因子、嘌呤池耗竭、自由基的生成增多和清除能力减弱、能量代谢障碍、钙离子稳态失衡、微血管损伤和白细胞学说、细胞内酸中毒、细胞凋亡和坏死等多种因素的作用有关。本文通过文献回顾，综述近几年来其相关研究进展。

【关键词】  烧伤；肾；功能损害

　　严重烧伤后并发的多器官功能障碍对于严重烧伤病人的临床救治有重要影响，这个问题一直是基础与临床医学所关注的焦点，而肾脏是主要受损伤的靶器官之一，因此对严重烧伤肾功能损害的研究是当前的重要课题之一。烧伤后肾脏损害与许多因素有关，目前并未完全阐明。本文拟从微血管改变、病理生理变化、炎症反应、细胞凋亡、缺血再灌注损伤、基因表达等就近几年来国内外的研究予以综述。

　　1  严重烧伤后肾微血管的改变

　　1．1  微血管的血液流变性的改变  严重烧伤后血液流变学发生变化，伤后1h全血黏度上升，血细胞比容也上升。伤后30 min 血小板呈高聚集状态。烧伤合并内毒素血症时肾皮质微循环变化：（1）各级血管的血流流速均减慢。（2）小叶间静脉扩张、淤血，有白色栓子流过，入球小动脉扩张不明显。（3）红细胞聚集，大量白细胞黏壁、滚动、注射内毒素2h后此现象也发生在小动脉，同时有大量白细胞贴壁和游走于血管外。（4）血管内皮细胞肿胀，渗出增加，肾小球和小静脉轮廓不清。（5）微动脉保持线状流态，毛细血管和微静脉均变成短线状流和絮状流，以后成钟摆样，最后成为淤泥化。

　　1．2  微血管舒缩功能的改变  严重烧伤时血管内皮受损，产生和释放一氧化氮(nitric oxide，NO)的功能减弱或丧失。另外，平滑肌功能障碍也使一些内源性内皮依赖及非依赖性舒张介质的舒血管作用减弱或丧失， 导致肾血管阻力增加， 尤其是内皮依赖性舒张机制可能是血管痉挛的主要原因。加之，激活的血管内皮细胞和中性粒细胞产生释放大量缩血管物质 ，如内皮素(en?dothelin，ET)、血栓素 A2(thromboxane A2，TXA2)等，致使微血管舒缩功能失衡，表现为血管痉挛[1]。

　　1．3  微血管通透性的改变  烧伤后毛细血管通透性增高可分为两个时相：第一个时相发生在烧伤后30 min 内，主要发生在微静脉，可被组胺受体阻滞剂抑制，故认为此相的血管通透性增高与组胺有关；第二时相又称延迟性血管通透性反应，一般在30 min 以后发生，4 h 达到高峰，其不但发生在微静脉，而且发生在其他毛细血管段支部位，其严重程度和持续时间均大大超过第一时相变化，而且不受组胺拮抗剂的影响，故认为与其他化学介质有关。休克时内皮细胞的微丝发生收缩，从而裂缝扩大，体液外渗。烧伤休克时有许多因素参与，例如组胺，5?羟色胺及缓激肽生成增加，前列腺素生成增加；弹力蛋白酶、氧自由基及NO产生增组胺等，尤其是近年研究发现中性粒细胞释放的酰胺酶能引起血管通透性显著增高，导致中性粒细胞从血管床迁移至组织间隙，组织血流减少。 在各种体液因素直接作用下，微血管通透性明显增高，尤以毛细血管微静脉处特别明显，严重时发生渗漏现象， 称为“渗漏综合征”。烧伤后不仅会改变肾血管通透性，还可经巨噬细胞介导造成肺血管通透性增高，可见改善微血管通透性既有助于肾脏保护，又有助于其他组织器官的恢复。

　　2  严重烧伤后肾脏的病理形态学改变

　　严重烧伤肾脏形态与功能损害极为常见并可成为患者死亡的主要原因之一。烧伤后肾脏出现一系列显著的病理改变，肉眼观察肾体积多显肿大，重量增加。肾皮质混浊、增厚，部分肾小球呈缺血状态，髓质显不同程度充血，呈暗红色，皮髓质分界清楚。发生急性肾衰竭的病例，肾切面色浅，肾皮质、髓质分界模糊。伴有严重感染的病例，肾组织内可见有多发性小脓肿，被膜下散在出血点；偶于肾皮质内发现小的梗死灶。肾盂黏膜也可见斑点状出血。少数病例肾静脉内可有血栓形成（主要见于儿童）。

　　2.1  肾小球病理改变  光镜下观察所见少数病例表现为肾球囊上皮脱落，肾小球毛细血管扩张充血，偶见微血栓形成；于大多数病例，则表现为肾小球毛细血管内皮细胞肿胀，管腔皱缩变窄，呈现不同程度的缺血，管腔内每见中性白细胞和或单核细胞积聚；系膜区增宽，其中嗜酸性物质增多，PAS染色呈阳性反应，系膜细胞增生。肾小球因上述系膜区改变，加上毛细血管袢皱缩，小球血管袢每呈分叶状。病变严重者，很多肾小球毛细血管被挤压，甚至管腔消失，有时看来肾小球如同实心细胞团。多数病例球囊腔内含有嗜酸性物质。球囊上皮有时也显增生、肿胀、呈立方形，有时柱状上皮化。电镜下观察所见大多数病例肾小球显示程度不同但颇为一致的病变，表现为毛细血管内皮细胞肿大，胞浆较丰富，粗面内质网发达，有时在核旁作旋涡状排列，游离[根据相关法规进行屏蔽]白体也增多；系膜区增宽，其中系膜细胞显增生与肥大，肥大表现胞浆增多，粗面内质网发达，有时也形成指纹状结构；毛细血管管腔内常有中性白细胞和或单核细胞积聚；部分病例毛细血管内皮细胞及系膜细胞显退行性变；线粒体肿胀、空化，内质网扩张。

　　2．2  肾小管病理改变  光镜下观察所见主要表现为变性（浊肿、积水变性、脂变）、坏死以及管腔扩张和管型形成。肾小管坏死可累及近端和远端肾小管，轻者作局灶性分布，重者分布广泛。坏死的肾小管上皮细胞显核溶解或消失，胞浆嗜酸性增强，常彼此松解或小管基底膜分离，有时失去管状排列。肾小管病变严重者，基底膜也可发生破坏，从而使肾小球滤液漏入间质，进一步使肾内压增高，加重肾脏的缺血。管型常位于远曲小管、髓袢和[根据相关法规进行屏蔽]管中，以血红蛋白管形为主。电镜观察所见近曲和远端肾小管上皮细胞常见线粒体肿胀、空化和胞浆空泡变。部分病例肾小管上皮内可见溶酶体显著增多，常聚集成簇。

　　3  严重烧伤后肾的炎症反应

　　炎症反应是参与引发急性肾衰扩展阶段的关键因素，炎症反应在肾小管s2、s3部位，肾皮质髓质结合部和髓质部尤为明显。炎症早期以中性粒细胞浸润占优势，而晚期则以巨噬细胞和T淋巴细胞浸润占优势。其主要特点是上皮细胞坏死和细胞浸润，机制主要涉及细胞黏附、细胞浸润和细胞因子的产生。炎症是肾缺血再灌注损伤的重要组成过程，在肾缺血再灌注损伤的病理生理学过程中占重要地位。但炎症细胞间及炎症细胞和受损细胞间的具体反应机制还不十分清楚。各种炎症细胞的具体作用也还有待于进一步研究确定[2]。

　　4  严重烧伤后肾脏的细胞凋亡

　　急性肾功能不全是严重烧伤患者常见死亡原因之一 。以往认为肾脏细胞的坏死导致了急性肾功能不全的发生，但随着电镜技术，凋亡检测技术，细胞信号转导通路研究的进一步发展，人们观察到，细胞凋亡，在急性肾功能不全的发生、发展中起重要作用。适度的细胞凋亡是机体维持细胞数量稳态的重要手段，而凋亡过度则会使机体造成损伤。实验[3]证实 ：细胞凋亡是缺血再灌注组织和器官损伤的途径之一。烧伤后微血管通透性增加，体液外渗，有效循环血量降低，导致微循环灌流不足。组织器官及细胞发生缺血、缺氧，能量代谢障碍，从而引发细胞发生凋亡。冷向锋、王德昌等研究结果显示，严重烧伤后大鼠肾脏细胞的凋亡率显著增高。在T**L各受体中诱骗受体Dc?R1mRNA蛋白表达水平显著降低。这一研究结果提示在烧伤造成的缺血、缺氧条件下，T**L凋亡通路参与了肾脏细胞凋亡的发生。严重烧伤大鼠肾脏细胞凋亡增加的机制，可能与烧伤后组织细胞T**L诱骗受体Dc?R1的下调有关[4]。肾脏发生缺血再灌注损伤后引起细胞凋亡，细胞凋亡受bcl?2家族、炎性因子、核因子NF?KB及Caspases家族等多种基因的调控。Bcl?2基因家族成员包括bcl?2、bcl?x、bax、bak、mcl?1和BHRF?1等10余种，可分为两大类，一类是抗细胞凋亡基因，如bcl?2、bcl?x等；另一类是促进细胞凋亡基因，如bax、bad、bak等。目前，人们研究比较清楚的是C?fos、C?jun。c?fos编码的家族蛋白和C?jun编码的jun家族蛋白通过亮氨酸“拉链”结构组成异源二聚体Jun?Fos，形成转录因子AP?1。AP?1是一个抗氧化应答的转录因子，通过影响核内转录因子NF?KB而双重调控细胞凋亡与细胞增殖过程。C?fos和C?jun在组织修复和细胞凋亡中都被激活，IEGs并不直接影响组织再生。现已证实，缺血再灌注后早期肾组织内细胞因子mRNA表达升高，如IL?1，IL?4，IL?10，TNF?a，INF?r等，其mRNA表达增高，一部分是由肾缺血再灌注诱导肾细胞产生，另一部分是由浸润的炎性细胞所产生。炎性细胞因子在缺血再灌注损伤的发病机制中发挥重要的作用，TNF?α调整许多器官的缺血性组织损伤，是参与肾缺血再灌注损伤的一个重要调节者，研究表明，肾缺血再灌注诱导氧自由基的产生，如H2O2。H2O2可直接激活P38MAPK和NF?KB，二者诱导TNF?α产生，从而引起细胞凋亡。相反，炎性细胞抑制因子IL?10在肾缺血再灌注损伤中发挥保护作用，通过阻止缺血诱导。TNF?αICAM?1和NOS?1T表达的提高阻止细胞凋亡。Mustapha等[5]研究也发现，肾缺血再灌注时，活化的NF?KB通过抑制TNF?α介导的细胞凋亡而对肾脏起保护作用。NF?xB与细胞凋亡的关系还未完全明确，在缺血再灌注损伤中的作用尚需进一步研究。目前发现，caspases蛋白酶家族有10余个成员，人类的caspases蛋白酶全都含有与线虫ced?3同源的功能区。Caspases蛋白酶以前酶形式存在，在上游分子的作用下激活DNA酶，在细胞凋亡执行阶段发挥作用。现在认为绝大多数凋亡均需通过Caspases才能完成。烧伤后肾缺血再灌注发生细胞凋亡的机制是一个多因素的过程，目前具体机制尚未清楚，相信随着分子生物学技术对这些基因的深入研究，人们会逐渐了解肾脏缺血再灌注损伤的发生机制，为临床治疗指明方向[6]。

　　5  严重烧伤后肾缺血再灌注损伤

　　众所周知，严重烧伤后，患者可能由于休克所致的重要脏器缺血缺氧和功能衰竭而死亡。肾脏为高灌注器官，对缺血以及缺血再灌注均敏感。缺血再灌注损伤(ischemia reperfusion injury，IR)是缺血性急性肾功能衰竭(ischemic acute renal failure，RF)的重要损伤环节，也是烧伤后严重影响肾功能的主要因素[7]。1972年Flore首先研究肾缺血-再灌注损伤，近年来对肾缺血再灌注损伤的研究已很深入，但其机制尚未完全阐明。根据大量实验与临床研究，目前认为再灌注损伤的机制主要有：（1）嘌呤池耗竭；（2）自由基的生成增多和清除能力减弱；（3）钙超载；（4）微血管损伤和白细胞学说；（5）细胞内酸中毒；（6）细胞凋亡和坏死。围绕这些损伤机制国内外学者在分子生物学和基因学表达方面研究甚多，有关分子生物学研究方面提出了：（1）热休克蛋白；（2）生长因子；（3）超氧化物歧化酶；（4）一氧化氮；（5）内皮素和降钙素基因相关肽；（6）内皮细胞黏附因子。认为主要与钙过荷及氧自由基损伤有关，其中白细胞浸润和内皮素细胞自稳态的调节失衡在发病中起重要的作用[8]。肾缺血再灌注损伤是由多个因素、多个途径、多个方面所介导。随着临床实验的不断完善，其发生机制将进一步被阐明。

　　6  严重烧伤后肾组织中几种基因表达的变化

　　随着基因工程技术的崛起和研究手段的进步，严重烧伤后肾组织的基因表达变化成为热点研究问题。Oberbauer等[9]通过肾缺血再灌注模型实验发现远曲肾小管与近曲肾小管在再灌注时，它们的凋亡水平不同，其中在远曲小管凋亡水平降低时Bcl?2、Bcl?xl的表达上升，而在近曲小管却相反，并有Bax基因表达 的下降 。p53是一个强有力的转录因子，它通过激活Bcl?2家族的促凋亡因子启动Fas依赖轴引起显著的细胞凋亡；这条通路最终通过激活caspase?3(共同通路)进入细胞凋亡的执行阶段，从而出现DNA断裂和细胞形态学变化等一系列细胞凋亡特征。肾脏缺血再灌注损伤发生时。HSP70(热休克蛋白)、HSP72和HSp90的MRNA表达迅速而短暂的增加，类似现象可见于心、肝、脑、肺等器官和组织。肾缺血再灌注1 h C?fos表达明显增强，3 h 达高峰，6 h 开始锐减；肾缺血再灌注1h bcL?2表达增强，6 h 达高峰，24 h 仍有较高表达。近来研究发现，单核细胞趋化蛋白?1（MCP?1）在肾、心等器官缺血再灌注中有不同程度的表达[10]，其表达水平呈规律性变化，与再灌注呈明显的时间-进程(time?course)关系。再灌注1 h 即可观察到MCP?1m?RNA的表达，至4 h时达到峰值，之后，表达水平逐渐下降，至24 h时仍可维持在一定水平。Caspases参与肾脏缺血再灌注损伤。原发性缺血损伤时，MHCⅡ类抗原表达上调，使损伤器官的“免疫原性”增加，在无同种抗原组成的免疫反应的情况下，缺血再灌注损伤可产生新抗原暴露在机体免疫系统。缺血血管表达关键是引起T细胞和单核／巨嗜细胞活化的前炎症细胞因子、趋化因子和生长因子；IFN?r和TNF?α是潜在的MHCⅡ类抗原和B2的诱生者。肾脏缺血再灌注损伤早期，一些蛋白基因表达下降。如组蛋白在再灌注60 min 后表达下降，24 h 后表达上升、肾素mRNA也有类似情况。超氧化物歧化酶（SOD）于损伤后低水平抑制数。SOD基因在缺血再灌注损伤后表达下降表明，与促进增生性反应的基因表达上调相反。肾脏在经历了严重缺血后，肾脏优先使损伤组织增殖，修复损伤而不是加强抗氧化的保护机制，这表明肾脏本身的特异性。当然基因表达的研究尚处于起步阶段，特别是严重烧伤后复苏中的基因调节，仍需进一步探讨。