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TUhjnbcbe - 2021/8/2 13:46:00

AKI(acutekidneyinjury,AKI)的诊断目前基于血清肌酐浓度升高或尿量减少。与其他形式的AKI一样,在S-AKI(Sepsis-associatedacutekidneyinjury,S-AKI)中,血清肌酐可能是肾脏损伤的不敏感指标,少尿可能是非特异性指标。然而,在败血症中,少尿似乎具有更高的重要性,甚至在3至5小时内,也可能检测到少尿与AKI之间的关联。许多患者缺乏基线值也限制了血清肌酐,并且对于处理这种丢失的信息的最佳方法缺乏共识。

尽管脓*症已被公认是重症AKI的主要原因,但有人发现40%的重症患者在AKI后发展为败血症,这表明AKI可能会增加败血症的风险。但是,败血症和AKI都是临床诊断,通常很难定义这些综合征中任何一个的确切开始时间。此外,败血症及其治疗使肾脏容易受到伤害。因此,使用S-AKI来确认病因归因的不确定性。

流行的病理生理学范式将S-AKI归因于总体肾血流量减少、继发性肾小管上皮细胞死亡或急性肾小管坏死。这是因为AKI的主要原因(如败血症,大手术,心力衰竭和血容量不足)均与灌注不足和休克有关,缺血性损伤可导致广泛的细胞死亡(例如急性肾小管坏死)。但是,越来越清楚的是,缺血再灌注损伤不是S-AKI的唯一机制,而是多种因素在其中起作用。例如,AKI可能在没有肾脏灌注不足和血液动力学不稳定以及存在正常或增加的整体肾血流量的情况下发生。此外,在人类尸体解剖和采集的动物器官中的组织病理学发现并不像预期的那样严重并且与功能改变无关。在这些样品中观察到异质性,局灶性和斑块状小管损伤,最小的肾小管上皮细胞死亡(5%),心尖空泡化和局灶性肾小球系膜扩张。从这些数据产生的争议表明:多种机制在S-AKI的发病机制中可能发挥作用,并且结构和功能变化之间的分离也可能是适应机制的结果,在这种机制中,细胞以牺牲器官功能为代价优先生存。不论器官如何,脓*症器官损伤过程中的三个机制都是一致的:炎症,微循环功能障碍和代谢重编程。S-AKI的“统一理论”试图将这些各种机制置于协同相互作用的连贯框架中。炎症反应是宿主抵御病原体入侵的主要防御机制。然而,正如新的败血症定义所暗示的,炎症反应失调可能是器官功能障碍和不良预后的原因。在败血症期间,包括病原体和损伤相关分子模式在内的炎性介质在血管内释放。这些分子与免疫细胞表面上存在的膜结合模式识别受体(例如Toll样受体)结合,引发下游信号级联,从而导致促炎分子的合成和释放。肾小管上皮细胞(Renaltubularepithelialcells,TECs)也表达Toll样受体,尤其是TLR2和TLR4。当暴露于通过肾小球或邻近的肾小管周围毛细血管过滤的与损伤或病原体相关的分子模式时,近端TECs表现出氧化应激,活性氧产生和线粒体损伤的增加。有证据表明,TECs也可能启动旁分泌信号传导,这可能发信号通知邻近细胞失活,从而以牺牲功能为代价将细胞死亡降至最低。此外,组织学观察表明,与非无败血症动物相比,脓*症动物的肾脏使肾小球和肾小管周围区域的单核细胞浸润增加。

组织灌注对于任何器官的正常运转至关重要。在大多数败血症器官损伤中,氧气输送和消耗的变化是一个一致的发现,这可能不依赖于全身循环异常。几项实验和临床研究表明,即使没有宏观血流动力学不稳定,脓*症期间仍会发生微循环改变。这些观察结果促使许多研究者认为微循环改变应在器官损伤的发展中起关键作用。S-AKI的特征是微循环流量发生了巨大的异质变化,从而毛细血管密度的降低与连续流动的毛细血管比例下降和间歇性和停止流量的毛细血管比例增加相关。多种机制可能导致微循环改变,例如内皮损伤,自主神经系统反应,糖萼脱落和凝血级联反应的激活。内皮损伤和血管内皮脱落导致由炎性介质引起的糖萼增强了白细胞和血小板的滚动和粘附,同时降低了血流速度。潜在的后果是对微血栓形成的敏感性增加,毛细血管闭塞,TECs长时间暴露于活化的循环炎症细胞的炎症介质中。内皮损伤还与血管扩张,血管通透性增加和内皮泄漏有关。通过增加氧气从毛细血管到TECs的扩散距离和增加静脉输出压力,从而改变对流,导致形成的肾小管间质水肿会对TECs的灌注产生重大影响。微循环血流动力学也可能在S-AKI中起重要作用。由于肾小球滤过率不受肾血流变化的影响,并取决于肾小球内的静水压力,因此提出了肾小动脉收缩和小动脉扩张的机制,以解释肾小球内压下降导致肾小球滤过率下降。此外,在脓*症期间,发生肾内血流重新分布,驱使血流离开髓质。另外,绕过肾小球并直接连接到出球小动脉的毛细血管的存在可能部分解释了S-AKI的血液分流。但是,目前尚不清楚这些辅助分流是如何或何时开放以及是否在败血症期间发生。总之,血流的重新分布和分流的增加是可能解释在S-AKI期间可能存在局部缺血风险的区域的机制。

S-AKI期间TEC死亡的缺乏可以通过败血症早期发生的关键代谢适应来解释,优先考虑细胞存活,而牺牲细胞和器官功能。已有多种理论来解释TECs在败血症过程中经历的代谢重编程。其中大多数指向线粒体介导的过程,其特征是优化能量消耗,重新编程底物利用和促凋亡触发因素的反作用。炎症与能量消耗的优化相关,这意味着能量的减少非重要功能(例如蛋白质合成或离子转运)中的能量利用,以及维持重要细胞功能(例如膜Na+/K+泵功能)的能量利用维持,同时避免细胞死亡。在发炎期间,肾小管的离子转运蛋白表达被下调,肾小管溶质转运减少,这在没有细胞死亡的情况下提示通过代谢重编程对能量消耗进行优先排序是生存的一种适应性机制。尚不清楚代谢重编程如何发生。但是,有证据表明,关键取决于细胞如何处理含能量的底物,例如葡萄糖和脂肪酸。使用氧化磷酸化(oxidative

Phosphorylation,OXPHOS)与有氧糖酵解与乳酸发酵作为最后一步,使细胞和宿主幸免于脓*症的影响。例如,在脓*症期间抑制需氧糖酵解和诱导OXPHOS可提高存活率,并降低发展AKI的易感性。处于炎症状态的动物的巨噬细胞呈阶段性转变,早期趋向于需氧糖酵解,随后转向回到OXPHOS。代谢重编程不可或缺的要素是线粒体,因为这些细胞器具有通过OXPHOS等功能进行底物处理所必需的重要分子机制。众所周知,败血症会引起严重的线粒体损伤,并且线粒体质量控制过程的激活,例如线粒体自噬(损伤的线粒体被标记,并被细胞内自噬体吞噬的特殊机制)和生物发生(新的功能性线粒体的合成过程)还可以提高生存率。虽然功能线粒体池的保存可以通过无数机制提供保护,但很明显,只有在功能性线粒体可用时才能恢复OXPHOS用于底物加工。

细胞经历的最耗能的过程之一是复制(细胞的整个基因组,蛋白质组和脂质组的复制)。在细胞周期中,几个检查点用于评估细胞是否具有足够的能量来复制。如果答案是否定的,则细胞将经历细胞周期停滞以避免细胞因能量衰竭而死亡。因此,细胞周期停滞是另一种下调能量消耗的机制,TECs可能用以重新编程新陈代谢并防御败血症侵害。为了支持该过程与人类败血症的相关性,细胞周期停滞的2种标记物-金属蛋白酶2的组织抑制剂(thetissueinhibitorofmetalloproteinase-2,TIMP-2)和胰岛素样生长因子结合蛋白7(insulin-likegrowthfactorbindingprotein7,IGFBP7)已被发现是S-AKI发展的最佳预测指标。尽管在最近几年中对S-AKI的理解已经取得了一些进展,并且已经提出了几种可能的治疗策略,但是仍需要进行更多的研究来阐明败血症引起器官损伤,特别是AKI的机制。

解读文献

PeerapornratanaS,Manrique-CaballeroCL,HGómez,etal.Acutekidneyinjuryfromsepsis:currentconcepts,epidemiology,pathophysiology,preventionandtreatment[J].KidneyInternational,,96(5):-.

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