增加蛋白结合类尿毒症毒素清除的新型血液净化技术

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目的:越来越多的研究表明,蛋白结合类尿毒症毒素(protein-bound uraemic toxins,PBUTs)在尿毒症并发症的发生、发展中起着重要作用,但因这类毒素具有与血清白蛋白高度结合的特性,大多数血液净化技术对其清除效果均不理想。本研究旨在(1)研发一种新型脂质体血液透析液,从而显著提高血透患者PBUTs的清除;(2)研发一种新型脂质体腹膜透析液,以期可以显著提高腹透患者PBUTs的清除;(3)在血液侧通过改变离子强度、p H值、或利用毒素与白蛋白可逆性、竞争性结合的特性降低其蛋白结合率,增加其游离水平,增加此类毒素的透析清除;(4)体内评价其实用性。方法:(1)超滤管法(分子截留量3KD)评价脂质体透析液对硫酸对甲酚PCS、硫酸吲哚酚IS、马尿酸HA及3-羧基-4-甲基-5-丙基-2-呋喃丙酸CMPF等PBUTs的直接吸附能力,初步确定最佳的脂质体合成方法学和最适浓度;平衡板快速透析法(分子截留量8KD)筛选和评价脂质体透析液对上述各PBUTs的初步清除能力;构建包含小型透析器(分子截留量20KD)的体外闭合循环,体外模拟血液透析,测定循环6小时过程中血液侧和透析液侧各PBUTs浓度变化,计算清除效率;SD大鼠行5/6肾切除术建立尿毒症模型和大鼠血液透析系统,血流速度控制在1.0 ml/min,透析液速度控制在5.0 ml/min,测定并计算透析4小时后尿毒症大鼠血清溶质下降率和透析液中溶质清除总量。(2)体外模拟腹膜透析测定脂质体腹透液对硫酸对甲酚PCS、硫酸吲哚酚IS和吲哚乙酸3-IAA的清除,并与相同浓度的白蛋白腹透液相比较清除效果;然后尿毒症大鼠被随机分为四组:2.5%葡萄糖腹透液组,4.25%葡萄糖腹透液组,白蛋白腹透液组和脂质体腹透液组,测定各组6小时腹透过程中各毒素的清除效果。(3)利用人血清白蛋白配制含CMPF、硫酸对甲酚PCS、硫酸吲哚酚IS和吲哚乙酸3-IAA的“人工血浆”,利用超滤法测定不同离子强度、不同p H值、或不同置换剂共存时上述各PBUTs的蛋白结合率变化。(4)超滤法测定游离脂肪酸对上述PBUTs蛋白结合率的影响,体外模拟血液透析评价脂肪酸混合物对上述PBUTs清除率的影响,最后评价游离脂肪酸对尿毒症大鼠PBUTs蛋白结合率的影响,并构建尿毒症大鼠血液透析系统评价脂肪乳对尿毒症大鼠血清溶质下降率和透析液中溶质清除总量的影响。结果:(1)超滤法结果证实,脂质体透析液对蛋白结合率较高的site II位点结合毒素如PCS和IS的直接吸附率随着脂质体浓度的增加而增加,存在显著的效应-剂量趋势,快速平衡透析法也证实,脂质体透析液可有效清除site II位点结合毒素,且在40g/L浓度时和同等浓度的白蛋白透析液清除PCS的效果相似。体外模拟血液透析结果显示,脂质体透析液对PBUTs的清除效果可以媲美甚至超过同等浓度的白蛋白透析液,远远高于普通透析液。尿毒症大鼠血液透析结果表明,与常规碳酸氢盐血液透析液组相比,脂质体透析液可显著增加对site II位点结合的PBUTs的清除,且其效果与相同浓度白蛋白透析液相似。(2)体外模拟腹透实验结果表明,与传统葡萄糖腹透液相比,在腹透液侧加入“binder”,无论是白蛋白还是脂质体,均可以显著增加PCS、IS和3-IAA的清除,且脂质体腹透液对PCS和3-IAA的清除效率与白蛋白腹透液相似;体内模拟腹透结果表明,与2.5%葡萄糖腹透液相比,4.25%葡萄糖腹透液不能增加PCS,IS和3-IAA的清除,而白蛋白腹透液和脂质体腹透液显著增加了PCS,IS和3-IAA的清除,脂质体腹透液清除PCS的效率甚至优于白蛋白腹透液。(3)PBUTs(如CMPF、PCS、IS和IAA)的蛋白结合率随着离子强度的增加而增加;p H改变对PBUTs蛋白结合率的影响相对较小,同时与site II位点结合PBUTs相比,site I位点结合PBUTs蛋白结合率更易受p H值改变影响;置换剂亦可影响PBUTs蛋白结合率,且与site I位点结合PBUTs相比,site II位点结合PBUTs蛋白结合率更易受置换剂的影响;置换剂中,游离脂肪酸如油酸和亚油酸对PBUTs(包括site I和site II)蛋白结合率影响最大;(4)体外透析实验中,脂肪酸混合物可显著增加site I和site II位点结合PBUTs透析清除百分比;静脉注射常规脂肪乳可显著抑制尿毒症大鼠PBUTs蛋白结合率,进而显著增加PBUTs血液透析清除。结论:(1)脂质体血液透析液可显著增加PBUTs的透析清除,对小分子水溶性溶质如尿素氮和肌酐清除无显著影响;(2)在新型腹透液研发中,脂质体有望可代替白蛋白作为一种理想的“binder”加入腹透液中,进而显著改善PBUTs的腹透清除;(3)血液侧PBUTs蛋白结合率可通过增加离子强度、改变p H值,或一些化学置换剂的并存来抑制,且脂肪酸的抑制效果最为显著;(4)静脉注射常规脂肪乳可显著抑制PBUTs蛋白结合率,增加其游离水平,进而显著增加PBUTs血液透析清除。
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