自體動(dòng)靜脈內(nèi)瘺內(nèi)膜增生的研究進(jìn)展

王秀蓮，焦軍東

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院腎內(nèi)科， 哈爾濱 150086)

自體動(dòng)靜脈內(nèi)瘺(arteriovenous fistula，AVF)是終末期腎臟病患者進(jìn)行維持性血液透析治療時(shí)的血管通路，2008年美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院透析聯(lián)盟進(jìn)行的一個(gè)大型隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)結(jié)果表明，建立AVF 4～5個(gè)月后，60%需要維持性血液透析的患者因血管通路功能不良不能繼續(xù)透析或透析不充分[1]。也有研究表明，AVF建立2年后通暢率為65%，4年后通暢率僅為48%[2]。吻合口處靜脈段狹窄是AVF功能不良的主要原因，內(nèi)膜增生是其狹窄的主要病理學(xué)特征。

1 自體AVF血管重構(gòu)

AVF建立后靜脈需要適應(yīng)血流動(dòng)力學(xué)及血管腔壓力的變化，這種結(jié)構(gòu)適應(yīng)性改變稱作血管重構(gòu)。

血管重構(gòu)使AVF吻合處產(chǎn)生一個(gè)高順應(yīng)性、低阻力的回路，血液從動(dòng)脈流入靜脈時(shí)血流突然增加及產(chǎn)生的壁面剪切應(yīng)力(wall shear stress，WSS)可產(chǎn)生血管擴(kuò)張反應(yīng)，這一反應(yīng)通過一氧化氮(nitric oxide,NO)和活化的基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)介導(dǎo)，促進(jìn)血液流入靜脈，使WSS達(dá)到基線水平[3]。適當(dāng)上調(diào)MMPs水平可使血管支架的基質(zhì)降解和重組，導(dǎo)致管腔擴(kuò)張[4]。血管重構(gòu)成功可使WSS達(dá)到正常水平，有助于維持管腔直徑[5],這是AVF構(gòu)建成功的一個(gè)關(guān)鍵標(biāo)志。

2 自體AVF狹窄的原因

2.1 自身原因及技術(shù)條件

因糖尿病、 高血壓等疾病引起的尿毒癥患者血管自身?xiàng)l件差，存在血管硬化、外周血管病變、內(nèi)皮細(xì)胞功能氧化損傷，很容易造成AVF狹窄[6]。手術(shù)操作中血管的選擇、手術(shù)切口位置、血管縫合技術(shù)、反復(fù)碰觸血管內(nèi)膜引起內(nèi)膜損傷等也會(huì)影響AVF的成熟而使管腔狹窄。年齡、性別、吸煙、血壓等是AVF狹窄因素，如女性較男性的血管直徑小，AVF不易成熟[7]。過早使用AVF，血管重構(gòu)不成熟，也易造成AVF狹窄。

2.2 內(nèi)膜增生

近年研究表明炎癥、尿毒癥、氧化應(yīng)激、 WSS是AVF內(nèi)膜增生的生物學(xué)機(jī)制，這些機(jī)制相互作用，通過相關(guān)細(xì)胞因子的瀑布效應(yīng)及可能的表觀遺傳學(xué)改變共同引起血管通路功能不良。

2.2.1 內(nèi)膜增生的細(xì)胞來源 Evanko等[8]認(rèn)為血管平滑肌細(xì)胞是導(dǎo)致AVF內(nèi)膜增生最主要的細(xì)胞來源。 AVF建立后，由于血流動(dòng)力學(xué)發(fā)生變化，導(dǎo)致吻合口處內(nèi)皮細(xì)胞損傷，激活下游信號(hào)傳導(dǎo)通路而生成各種生長(zhǎng)因子，它們通過與平滑肌細(xì)胞表面的受體結(jié)合，使調(diào)控下游的目的基因表達(dá)，從而促進(jìn)平滑肌細(xì)胞異常增殖和遷移、細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)合成，ECM可連接血管平滑肌細(xì)胞，控制細(xì)胞增殖、遷移和分化，使血管內(nèi)膜增生[9]。研究表明阻斷Notch信號(hào)通路可抑制平滑肌細(xì)胞增殖，減少內(nèi)膜增生[10]。

也有研究表明，內(nèi)膜增生細(xì)胞可能來自相鄰動(dòng)脈。 Liang等[11]在小鼠AVF模型(頸動(dòng)脈與頸內(nèi)靜脈端端吻合)中，將頸動(dòng)脈的平滑肌細(xì)胞用綠色熒光蛋白做標(biāo)記，頸內(nèi)靜脈的平滑肌細(xì)胞不做標(biāo)記，以確定狹窄的平滑肌細(xì)胞來源。近一半的頸內(nèi)靜脈內(nèi)膜細(xì)胞中綠色熒光蛋白陽性，提示頸動(dòng)脈的平滑肌細(xì)胞遷移至頸內(nèi)靜脈處。

2.2.2 WSS WSS是血流施加于血管壁的摩擦力[12]，可在一個(gè)生理范圍波動(dòng)。AVF吻合處所形成的不同WSS模式對(duì)內(nèi)膜增生可產(chǎn)生不同的影響。作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞的WSS模式可影響內(nèi)皮細(xì)胞的活化、結(jié)構(gòu)、功能及內(nèi)膜增生的發(fā)展。研究表明，內(nèi)皮細(xì)胞暴露于單向脈動(dòng)流WSS時(shí)，可以下調(diào)炎癥、氧化、凋亡基因的表達(dá)。Franzoni等[13]通過AVF的體外循環(huán)研究，發(fā)現(xiàn)單向脈動(dòng)流WSS模型使多功能轉(zhuǎn)錄因子Kruppel樣因子(Kruppel-like factors-2，KLF-2)顯著表達(dá)，KLF-2可多途徑調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞功能，使內(nèi)皮細(xì)胞處于功能性靜止?fàn)顟B(tài)，具有血管保護(hù)作用。應(yīng)用擺動(dòng)脈動(dòng)流模型中產(chǎn)生的低振蕩WSS可誘導(dǎo)炎癥、氧化、凋亡介質(zhì)的表達(dá)[14]， KLF-2表達(dá)不會(huì)增加，但單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemotactic protein-1，MCP-1)和白細(xì)胞介素-8(interleukin-8，IL-8)的表達(dá)增加。IL-8可趨化單核細(xì)胞及中性粒細(xì)胞到達(dá)炎癥部位，加重局部炎癥。MCP-1作為一種炎癥介質(zhì)，可調(diào)節(jié)單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的趨化作用，活化血管內(nèi)皮細(xì)胞，使平滑肌細(xì)胞增殖。在MCP-1基因敲除的小鼠中建立AVF，內(nèi)瘺直徑明顯增加，血管內(nèi)膜增生減少[15]。

2.2.3 炎癥反應(yīng) AVF手術(shù)導(dǎo)致的局部創(chuàng)傷，可使巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)，通過細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK)及p38 有絲分裂原激活蛋白激酶(p38 mitogen activated protein kinase，MAPK) 信號(hào)傳導(dǎo)途徑上調(diào)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、IL-8 和MCP-1的表達(dá)，驅(qū)動(dòng)炎癥細(xì)胞向局部血管內(nèi)膜聚集，并促進(jìn)血管中膜和內(nèi)膜細(xì)胞增生[16]。VEGF作為白細(xì)胞的趨化因子，可促進(jìn)局部炎癥反應(yīng)，VEGF受體1可激活酪氨酸激酶，促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)，并趨化巨噬細(xì)胞到炎癥部位；VEGF受體2在血管系統(tǒng)高度表達(dá)，可促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖及分化，并通過ERK信號(hào)傳導(dǎo)途徑促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞增殖，已有研究表明阻斷蛋白激酶B(protein kinase B,PKB)信號(hào)途徑能部分抑制靜脈平滑肌細(xì)胞增殖[17]。 Brahmbhatt等[18]建立小鼠AVF模型，通過氯膦酸二鈉使單核細(xì)胞系統(tǒng)耗竭，減少血循環(huán)中的單核細(xì)胞后AVF血管重構(gòu)得到改善，說明單核細(xì)胞參與內(nèi)膜增生。單核細(xì)胞可上調(diào)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)的表達(dá)，促進(jìn)ECM合成、動(dòng)脈粥樣硬化及血栓形成，加重內(nèi)膜增生。 終末期腎臟病患者尿毒癥本身可引起全身炎癥反應(yīng)，近期研究表明尿毒癥患者AVF增生內(nèi)膜中IL-6、TGF-β1 和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)表達(dá)水平明顯升高[19]。局部及全身炎癥反應(yīng)均對(duì)內(nèi)膜增生發(fā)展起重要作用。

2.2.4 氧化應(yīng)激 AVF手術(shù)使血管內(nèi)皮損傷及血流動(dòng)力學(xué)改變，可致氧化應(yīng)激反應(yīng)，減少超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)和血紅素氧合酶(heme oxygenase-1, HO-1)，使得超氧化物陰離子、硝基酪氨酸和過氧亞硝基在AVF血管內(nèi)皮及平滑肌細(xì)胞堆積[20]。SOD是生物體內(nèi)重要的抗氧化酶，是體內(nèi)清除自由基的首要物質(zhì)。硝基酪氨酸、過氧亞硝基可上調(diào)MMPs的表達(dá)，MMPs中的MMP9可降解ECM,使細(xì)胞遷移能力增強(qiáng),廣泛參與血管平滑肌細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)化、增殖和遷移等過程[21]。李澤爭(zhēng)等[22]發(fā)現(xiàn)AVF患者增生內(nèi)膜中MMP9 表達(dá)水平明顯提高，提示在維持性血液透析患者血管內(nèi)膜增生進(jìn)程中，MMP9 在降解細(xì)胞外基質(zhì)中起主要作用，加速內(nèi)膜增生的進(jìn)程。

3 治療方式

3.1 手術(shù)調(diào)整吻合口角度

采用計(jì)算機(jī)輔助外科手術(shù)優(yōu)化AVF的幾何結(jié)構(gòu)，調(diào)整動(dòng)靜脈吻合的角度可減少低振蕩WSS。近期的一種吻合口連接裝置可以將動(dòng)靜脈吻合角度控制到30°～45°，對(duì)調(diào)節(jié)WSS分布、促進(jìn)AVF通路的通暢有幫助[23]。

3.2 基因治療

HO中的HO-1是抗氧化代謝中的一種關(guān)鍵酶，具有抗氧化、抗凋亡、調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖的作用。AVF建立后，HO-1通過下調(diào)MCP-1表達(dá)水平在適應(yīng)血管血流動(dòng)力學(xué)損傷方面起著至關(guān)重要的作用。在病理性WSS狀態(tài)下，HO-1還提供血管保護(hù)作用。在HO-1基因敲除小鼠身上建立AVF，靜脈內(nèi)膜大量增生，MCP-1、MMP-2和MMP-9表達(dá)水平顯著提高[24]。通過腺病毒相關(guān)基因傳遞可使HO-1表達(dá)上調(diào)，提高AVF血流量，降低靜脈壁的厚度[25]。局部增加HO-1，抑制MCP-1激活途徑，有可能為潛在的藥物治療靶點(diǎn)。

3.3 全身用藥

Skartsis等[26]證實(shí)酪氨酸激酶受體蛋白c-kit在內(nèi)膜增生中起重要作用。c-kit被認(rèn)為是干細(xì)胞的識(shí)別標(biāo)志，應(yīng)用c-kit阻斷劑——甲磺酸伊馬替尼(格列衛(wèi))和一個(gè)特定的短發(fā)夾RNA可預(yù)防靜脈端內(nèi)膜增生，其中短發(fā)夾RNA可阻止干細(xì)胞因子產(chǎn)生。

也有實(shí)驗(yàn)研究表明，在建立AVF之前，應(yīng)用貝伐單抗治療，可降低組織中VEGF-A的活性，抑制成纖維細(xì)胞及平滑肌細(xì)胞增生，從而預(yù)防靜脈狹窄的形成[27]。另外，脂肪來源的間充質(zhì)干細(xì)胞可減少AVF中靜脈狹窄的形成，此發(fā)現(xiàn)已被提出用于臨床試驗(yàn)[28]。

一項(xiàng)小規(guī)模的實(shí)驗(yàn)研究表明，骨化三醇可作用于血管外膜，通過抑制即刻早期基因(immediate early geneX-1，IEX-1)減少靜脈狹窄形成。類似結(jié)果也在IEX-1基因敲除小鼠AVF模型中被觀察到[29]。Janardhanan等[30]給予AVF小鼠模型辛伐他汀治療，進(jìn)而評(píng)估辛伐他汀在AVF血管重構(gòu)中的效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)辛伐他汀可通過抑制MMP-9、MMP-2和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF-A)的表達(dá)，減少血管平滑肌細(xì)胞活化、增殖、遷移、內(nèi)膜增生和增加AVF管腔直徑。

3.4 靶向藥物輸送

在研究治療方法時(shí)，藥物輸送系統(tǒng)至關(guān)重要，血管通路功能不良主要是由于吻合口部位的局部血管損傷。最近，Lim等[31]發(fā)明了一種新型給藥系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用納米技術(shù)使藥物、氣體和分子黏附在一起(比如胰島素、胰島細(xì)胞、一氧化氮)；同時(shí)使用仿生雜交納米技術(shù)，可以控制藥物的釋放。將該技術(shù)應(yīng)用于心血管系統(tǒng)，可以控制局部釋放的藥物濃度，使動(dòng)靜脈吻合口處達(dá)到足夠高的血藥濃度。

4 總 結(jié)

近年來關(guān)于AVF血管通路功能不良的研究機(jī)制已取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，但機(jī)制尚未完全清楚。目前應(yīng)用他汀類、骨化三醇等藥物或基因治療、干預(yù)炎癥狀態(tài)與特異性阻斷病理性因子及其信號(hào)途徑等仍處于嘗試階段，需要更多的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床試驗(yàn)來證實(shí)，并為其藥物靶向治療提供理論基礎(chǔ)，以造福維持性血液透析患者，提高他們的生存質(zhì)量。

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