腹膜透析相關(guān)性腹膜炎大腸埃希菌感染與水孔蛋白1表達(dá)的研究進(jìn)展

王成玉++廖蘊(yùn)華

[摘要]水孔蛋白（aquaporin，AQP）1是在內(nèi)皮有表達(dá)的跨膜通道蛋白，參與跨膜水轉(zhuǎn)運(yùn)。AQP1在腹膜水轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中起到相當(dāng)大的作用，其在腹膜上的表達(dá)與功能均對(duì)腹膜透析超濾有影響。腹膜透析是通過(guò)腹膜作為半透膜清除尿素和肌酐等毒素和水分，腹膜透析相關(guān)性腹膜炎常見(jiàn)為大腸埃希菌感染，腹膜炎后腹膜纖維化可能導(dǎo)致超濾衰竭。本文通過(guò)綜述闡明和探討腹膜AQP1表達(dá)的意義及腹膜透析相關(guān)性腹膜炎時(shí)大腸埃希菌感染的最新研究。

[關(guān)鍵詞]水孔蛋白1；腹膜透析；腹膜炎

[中圖分類號(hào)] R459.5 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-4721（2017）04（a）-0012-04

Research progress in peritoneal dialysis related peritonitis Escherichia coli infection and the expression of aquaporin 1

WANG Cheng-yu LIAO Yun-hua

Department of Nephrology，the First Affiliated Hospital of Guangxi Medical University，Nanning 530021，China

[Abstract]Aquaporin 1 （AQP1） is a transmembrane channel protein that is expressed in endothelial cells and is involved in transmembrane water transport.AQP1 plays a significant role in the process of peritoneal water transport，and its expression and function on peritoneum have an effect on ultrafiltration of peritoneal dialysis.Peritoneal dialysis is through the peritoneum as a semipermeable membrane to remove urea and creatinine and other toxins and water.Peritoneal dialysis related peritonitis is common for Escherichia coli infection.Peritoneal fibrosis after peritonitis may lead to ultrafiltration failure.In this paper，the significance of the expression of AQP1 in peritoneal dialysis and the latest study of Escherichia coli infection in peritoneal dialysis related peritonitis were reviewed.

[Key words]Aquaporin 1；Peritoneal dialysis；Peritonitis

終末期腎功能衰竭（俗稱尿毒癥）是死亡率極高的重癥疾病，每年以5%～6%的速度增加。目前，我國(guó)依靠透析生存的患者已逾10萬(wàn)，人數(shù)亦逐年上升。腎臟替代治療的方式主要有血液透析（血透）、腹膜透析和腎移植。腹膜透析是通過(guò)腹膜作為半透膜清除尿素和肌酐等毒素和水分，因此如何提高透析質(zhì)量，減少腹膜透析患者的并發(fā)癥，尤其是如何減少腹膜的損傷，保持腹膜的長(zhǎng)期使用是影響腹膜透析患者長(zhǎng)期生存率的核心問(wèn)題。目前使用的腹膜透析液主要以葡萄糖作為滲透劑，長(zhǎng)期透析后患者的腹膜結(jié)構(gòu)和功能會(huì)發(fā)生顯著改變。水轉(zhuǎn)運(yùn)通道——水孔蛋白（aquaporin，AQP）在腹膜水轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中起到相當(dāng)大的作用，其在腹膜上的表達(dá)與功能、腹膜新生血管增加的研究日益得到重視。腹膜炎是引起腹膜透析技術(shù)失敗的重要原因之一，也是引起腹膜透析患者死亡的最重要原因?，F(xiàn)就腹膜透析相關(guān)性腹膜炎大腸桿菌感染與腹膜AQP1表達(dá)的相關(guān)研究進(jìn)行綜述。

1 AQP

AQP是與轉(zhuǎn)運(yùn)水有關(guān)的一系列具有同源性的內(nèi)在膜蛋白家族，廣泛存在于動(dòng)植物和微生物中，迄今為止哺乳動(dòng)物已發(fā)現(xiàn)13種AQP（AQP0～AQP12），其在機(jī)體的不同組織和部位也執(zhí)行著不同的生物學(xué)功能。大量研究證實(shí)，許多疾病可能與AQP功能異?；蛘{(diào)節(jié)失控有關(guān)。AQP1是第1個(gè)被鑒定的AQP，分布幾乎遍及全身各組織，是唯一在內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)的水通道，與機(jī)體的許多病理狀態(tài)密切相關(guān)[1]。

Carlsson等[2]報(bào)道了AQP1，其主要參與調(diào)節(jié)膜通道水的轉(zhuǎn)運(yùn)。部分學(xué)者通過(guò)人腹膜活檢標(biāo)本研究發(fā)現(xiàn)，AQP1在人腹膜間皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞上都有表達(dá)，血管則以毛細(xì)血管、小靜脈的表達(dá)為多見(jiàn)，小動(dòng)脈上未見(jiàn)表達(dá)。Zhang等[3]報(bào)道，AQP1在各種細(xì)胞類型包括間皮細(xì)胞中廣泛表達(dá)，其認(rèn)為腹膜內(nèi)皮細(xì)胞通過(guò)AQP1介導(dǎo)超濾，AQP1在腹膜透析內(nèi)皮細(xì)胞液體轉(zhuǎn)運(yùn)中的相關(guān)功能驗(yàn)證了腹膜轉(zhuǎn)運(yùn)三個(gè)孔模型的基本預(yù)測(cè)。

翟春娟等[4]在尿毒癥未透析患者行首次腹膜透析置管術(shù)時(shí)及維持性腹膜透析患者拔管或再次置管時(shí)取腹膜活檢標(biāo)本，采用免疫組化（SP）方法及半定量評(píng)分系統(tǒng)檢測(cè)尿毒癥未透析患者及腹膜透析患者腹膜AQP1的表達(dá)，結(jié)果顯示，AQP1的表達(dá)不受性別的影響，AQP1的表達(dá)與體重成正相關(guān)；長(zhǎng)期腹膜透析可能會(huì)影響AQP1的表達(dá)，超濾衰竭者AQP1表達(dá)量增加；AQP1表達(dá)量尚不能作為評(píng)價(jià)腹膜轉(zhuǎn)運(yùn)的理想指標(biāo)；在超濾衰竭中，AQP1結(jié)構(gòu)的改變可能比其表達(dá)量的改變更為重要。

Stoenoiu等[5]的研究發(fā)現(xiàn)，糖皮質(zhì)激素可能誘導(dǎo)腹膜AQP1的表達(dá)和提高大鼠腹膜細(xì)胞水通透性和超濾。Ni等[6]通過(guò)采用與人類基因極其類似的C57BL/6J小鼠腹膜透析模型發(fā)現(xiàn)了同樣的結(jié)果，并研究證實(shí)了腹膜透析時(shí)AQP1對(duì)體內(nèi)液體的清除作用。其還報(bào)道，在AQP1敲除小鼠（aquaporin1 knock out mouse）中，“鈉篩現(xiàn)象”消失，腹腔腹膜清除水分能力明顯下降，充分說(shuō)明AQP1在腹膜水轉(zhuǎn)運(yùn)中的扮演重要的角色。研究顯示，腹膜轉(zhuǎn)運(yùn)類型與AQP1對(duì)應(yīng)的超孔隙密切相關(guān)[7]。AQP1介導(dǎo)的跨細(xì)胞水轉(zhuǎn)運(yùn)是腹膜透析患者水清除的主要方式。Kuboshima[8]對(duì)培養(yǎng)的大鼠腹膜間皮細(xì)胞的研究發(fā)現(xiàn)，葡萄糖或甘露醇等高滲刺激可使細(xì)胞膜AQP1表達(dá)量增加。Morelle等[9]報(bào)道，超濾衰竭和受損的鈉篩相關(guān)，1例超濾衰竭的腹膜透析患者AQP1在腹膜毛細(xì)血管正常表達(dá)，由此推測(cè)，AQP1功能障礙可能是轉(zhuǎn)運(yùn)水能力下降的原因。腹膜轉(zhuǎn)運(yùn)水能力下降與腹膜纖維化有關(guān)，盡管腹膜AQP1的表達(dá)正常[10]。腹膜纖維化與血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子和內(nèi)皮型一氧化氮合酶的過(guò)度表達(dá)上調(diào)有關(guān)，但AQP1水通道的表達(dá)是不變的[11]。

2腹膜透析相關(guān)性腹膜炎大腸桿菌感染

腹膜炎是引起腹膜透析技術(shù)失敗的重要原因之一，也是引起腹膜透析患者死亡的最重要原因之一。而腹膜透析相關(guān)性腹膜炎的細(xì)菌學(xué)培養(yǎng)比例各個(gè)中心報(bào)道不一。余學(xué)清等[12]報(bào)道，中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院的腹膜透析中心2001～2005年腹膜透析相關(guān)性腹膜炎G-菌感染占培養(yǎng)陽(yáng)性菌的35.5%。黎偉等[13]報(bào)道，在廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院腹膜透析中心腹膜炎患者腹膜透析液培養(yǎng)陽(yáng)性的患者中，G-桿菌占39.47%，大腸桿菌占所有培養(yǎng)陽(yáng)性的比例約為15.79%。

目前，國(guó)內(nèi)G-菌占所有腹膜透析相關(guān)性感染的20%～30%。與G+菌感染相比，G-菌導(dǎo)致的感染患者的住院率、拔管率及復(fù)發(fā)率均顯著增加。中山大學(xué)的研究資料顯示，大腸桿菌引起的腹膜感染復(fù)發(fā)率高達(dá)35%，且各不同中心資料均提示G-菌感染尤其大腸桿菌感染臨床治療難度大效果差[12]。Lin等[14]報(bào)道，在臺(tái)灣南部肺炎克雷伯菌是腹膜透析相關(guān)性腹膜炎第二種常見(jiàn)的G-菌。Zelenitsky等[15]報(bào)道，從2004～2015年，539例培養(yǎng)陽(yáng)性的腹膜透析相關(guān)性腹膜炎患者G-與G+菌各占58%和24%，其中環(huán)丙沙星耐藥的大腸桿菌比例為24%，比過(guò)去（1991～1998年）上升3%；耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）占腹膜炎的比例為11%，而過(guò)去（1991～1998年）為2%。Li等[16]報(bào)道，大腸桿菌是導(dǎo)致G-菌腹膜炎的常見(jiàn)原因，是導(dǎo)致腹膜功能惡化和臨床預(yù)后不良的最常見(jiàn)原因，研究發(fā)現(xiàn)，腹膜炎分離的大腸桿菌與腹膜透析患者直腸分離的大腸桿菌是不同的菌株。

我科對(duì)抗生素治療效果差反復(fù)發(fā)作的2例腹膜透析相關(guān)性腹膜炎患者拔管后進(jìn)行腹膜透析管的細(xì)菌培養(yǎng)及掃描電鏡檢查，均證實(shí)為大腸桿菌感染并有細(xì)菌生物被膜形成于腹膜透析管內(nèi)面，可見(jiàn)大腸桿菌感染已經(jīng)成為腹膜透析相關(guān)性腹膜炎治療的一大難題。本課題組已成功在體外建立了腹膜透析管大腸桿菌菌膜模型[17]，亦對(duì)體外形成大腸桿菌菌膜的條件作了初步探討[18]，并且證實(shí)左氧氟沙星及苦參等藥物對(duì)大腸桿菌生物膜有干預(yù)作用[19]。其中，生物被膜（biofilm，BF）的形成被認(rèn)為是細(xì)菌產(chǎn)生耐藥及腹膜炎反復(fù)發(fā)作的重要機(jī)制之一。羅瓊等[20]的研究發(fā)現(xiàn)，急性腹膜炎時(shí)，患者的腹膜轉(zhuǎn)運(yùn)水能力下降，轉(zhuǎn)運(yùn)肌酐能力增加。Smit等[21]的研究發(fā)現(xiàn)，急性腹膜炎時(shí)，高溶質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)率可能是由于腹膜毛細(xì)血管數(shù)量增加引起，與長(zhǎng)期腹膜透析患者相比，腹膜炎患者的葡萄糖滲透壓不受影響，盡管存在較低的凈超濾和高溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)。

目前，腹膜透析患者的生存率仍不理想，最主要的死亡原因是心血管事件，容量負(fù)荷增加及微炎癥狀態(tài)是心血管事件的危險(xiǎn)因素。在臨床中可以觀察到，在腹膜透析初始的1～2年內(nèi)，患者的血壓趨于正常和穩(wěn)定，但之后血壓有上升趨勢(shì)。追究原因發(fā)現(xiàn)，除了殘余腎功能清除水分能力下降外，在非生物相容性腹膜透析液長(zhǎng)期作用下患者腹膜受到損傷，其清除水分的能力明顯下降，兩者結(jié)合導(dǎo)致體內(nèi)水負(fù)荷增加。另外，有資料顯示，腹膜透析液的長(zhǎng)期使用或多次腹腔感染可造成腹腔局部分泌大量諸如IL-1、IL-6、TNF-α等炎癥因子[22]，這些炎癥因子釋放可使腹膜組織受損并進(jìn)一步造成機(jī)體炎癥狀態(tài)。Kim[23]的研究認(rèn)為，腹膜轉(zhuǎn)運(yùn)與基因多態(tài)性相關(guān)，包括血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子、IL-6、內(nèi)皮型一氧化氮合酶、纖溶酶原激活物抑制劑1等。Mizuno等[24]報(bào)道，腹膜透析相關(guān)性腹膜炎患者經(jīng)治療后無(wú)法恢復(fù)并最終拔管的患者腹膜透析液中可溶性補(bǔ)體C5b-9、C3、C4水平明顯高于腹膜炎恢復(fù)組，提示腹膜透析液中高濃度的可溶性C5b-9可預(yù)測(cè)腹膜透析相關(guān)性腹膜炎患者的預(yù)后。當(dāng)腹膜透析相關(guān)性腹膜炎治療效果不佳時(shí)，除了需考慮細(xì)菌耐藥或者形成生物膜需拔管等，還要注意是否合并外科急腹癥需要腹部探查手術(shù)治療。Mihalache等[25]報(bào)道了1例不尋常的腹膜透析相關(guān)性腹膜炎，行腹膜透析管拔除術(shù)過(guò)程中行腹部探查，在回腸末端發(fā)現(xiàn)了壞死包塊，行節(jié)段性切除壞死段后行端端吻合術(shù)，術(shù)后患者病情恢復(fù)。

為了能夠降低透析人群心血管事件，在積極研究導(dǎo)致炎癥原因（如非生物相容性透析液等）的同時(shí)，應(yīng)努力尋找抗炎癥、控制水平衡的有效治療，因此，如何在腹膜透析中有效控制炎癥狀態(tài)、保護(hù)腹膜、增加超濾量已成為當(dāng)今腹膜透析研究的重要課題。

綜上所述，腹膜透析相關(guān)性腹膜炎是引起技術(shù)失敗甚至患者死亡的最重要原因，而細(xì)菌生物被膜的形成在腹膜纖維化進(jìn)展過(guò)程中起到重要角色。在腹膜炎狀態(tài)下，腹膜超濾的變化情況及其AQP1表達(dá)影響、腹膜炎后腹膜纖維化可能導(dǎo)致超濾衰竭?？傊?，腹膜透析相關(guān)性腹膜炎時(shí)腹膜結(jié)構(gòu)有改變，而對(duì)應(yīng)AQP1的表達(dá)量是否增加還有待進(jìn)一步研究和探討。超濾衰竭中，AQP1結(jié)構(gòu)的改變及其表達(dá)量的改變對(duì)腹膜的超濾均有影響；腹膜透析相關(guān)性腹膜炎中G-桿菌感染尤其大腸埃希菌感染可于腹膜透析管內(nèi)面形成生物被膜，是細(xì)菌產(chǎn)生耐藥及腹膜炎反復(fù)發(fā)作的重要機(jī)制之一。本文通過(guò)綜述來(lái)闡明和探討腹膜AQP1表達(dá)的意義、腹膜透析相關(guān)性腹膜炎時(shí)大腸埃希菌感染的比例、大腸埃希菌感染后形成生物膜、腹膜透析相關(guān)性腹膜炎腹腔炎癥因子及相關(guān)新的信息，相信在未來(lái)，AQP1在腹膜透析相關(guān)性腹膜炎中導(dǎo)致超濾衰竭的相關(guān)機(jī)制會(huì)進(jìn)一步揭開(kāi)，有關(guān)腹膜透析相關(guān)性腹膜炎大腸埃希菌的感染的研究結(jié)果也將在提高腹膜透析患者存活的重任中發(fā)揮更大的作用。

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（收稿日期：2017-02-08 本文編輯：祁海文）