急性百草枯中毒肾损伤的研究进展

百草枯（paraquat, PQ）是一种广泛使用于农业的有机除草剂，但如摄入人体可造成严重伤害，导致多器官功能障碍甚至死亡，其中急性肺损伤和肺纤维化是PQ主要致死或致残原因[1]。肾脏同样是PQ中毒常见的损伤脏器，PQ中毒后肾损伤在成人中发病率约为46.4%~100.0%[2-6]，由于摄入体内的PQ 90%经肾脏清除，高浓度PQ在肾脏积聚造成严重的肾损伤和肾功能减退，可能进一步导致PQ清除受限，加重PQ相关其它器官损伤，发生肾损伤可进一步增加PQ中毒患者死亡风险[7]。

临床及动物实验均证实PQ中毒可致肾小管组织病理学改变，主要表现为：肾近端小管缺损，刷状缘缺失，近端上皮细胞节段性变性和凝固性坏死，上皮细胞呈空泡状，光滑内质网扩张，基底膜增厚。近端小管、系膜基质和肾小球毛细血管的上皮细胞基底膜显示电子致密颗粒的沉积和增厚的基底膜间质中细胞碎片的堆积[8]。

现有研究提示，PQ所致肾损伤发病机制可能包括：

（1）肾前性肾损伤PQ经口摄入后可引起呕吐、腹泻，加之洗胃、导泻、利尿及血液净化等治疗均可能导致体液丢失引起低血容量，从而影响肾灌注导致肾前性肾损伤[9]。

（2）肾性肾损伤PQ具有直接肾毒性，可引起肾小管损伤，尤其是近端肾小管。PQ在基底细胞外侧主动摄取后积聚在近端小管细胞内，与远端上皮细胞系（MDCK）相比，近端肾上皮细胞系（LLC-PK1）对PQ的毒性作用更敏感[10]。除直接毒性作用以外，PQ还可通过以下机制造成肾损伤：①氧化应激。PQ进入机体后产生大量活性氧（ROS）诱导氧化应激，导致组织损伤[11]。②过度炎症反应。PQ中毒可触发细胞因子风暴，导致组织内及血清中TNF-α、IL-2、IL-6等多种炎症介质升高，参与肾损伤，肾组织中炎症细胞浸润及炎症因子表达，可导致肾小管细胞肿胀，空泡变性甚至坏死[12]。③线粒体损伤。PQ可增加线粒体脂膜过氧化和线粒体ROS[11]，参与肾损伤。④细胞凋亡。PQ通过激活半胱天冬酶（caspase）介导的凋亡机制以及线粒体介导的内在途径导致肾小管上皮细胞凋亡[13]。PQ在肾组织诱发的脂质过氧化反应及钙超载[14]可引起细胞凋亡，凋亡细胞释放出炎症介质和细胞因子，加重肾组织病理损伤。

血肌酐为临床最普遍使用的肾功能指标[15]，通常于PQ中毒后5 d达峰值，约3周后恢复正常[16]。一项纳入66例PQ中毒患者的前瞻性多中心研究显示：37例患者（56%）在PQ中毒后24 h内血肌酐升高 > 100%，48 h内升高 > 200%，72 h内升高 > 300%。血肌酐迅速升高可能由于严重氧化应激后，机体产生更多的肌酸和肌酐以满足能量需求，还可能与酸中毒以及肌酐分泌的竞争性或非竞争性抑制，导致肌酸向肌酐的循环增加[9]。但已有研究发现，肌酐并非PQ中毒后肾损伤的敏感标志物，有学者提出用肾脏特异性结构（损伤）生物标志物来更早诊断PQ所致急性肾损伤（acute kidney injury, AKI）[9]。

胱抑素C（serum cystatin C, CysC）是相对分子质量为133 000的低分子蛋白，由所有的有核细胞以恒定的速度产生，其分泌及排泄均不受性别、年龄、饮食等因素影响。CysC通过肾小球全部清除，在肾小管细胞被分解代谢[17]。PQ中毒12~24 h后血及尿中CysC水平显著升高，血清CysC在诊断PQ中毒肾损伤的敏感度高于血清尿素氮和肌酐，可用于指导针对肾保护的早期干预[18]。

肾损伤分子-1（kidney injury molecule-1, KIM-1）又称为T细胞免疫球蛋白粘蛋白结构域蛋白-1(TIM-1), 是一种分子质量为90 000的1型跨膜糖蛋白，在肾脏中显著表达[19]。PQ中毒后AKI患者中KIM-1升高[20]，职业暴露长期接触PQ者尿液及血液中也检测到KIM-1较未暴露人群明显升高[21]。在动物实验中同样观察到，小鼠腹腔注射PQ 40mg/kg后2~168 h各时点KIM-1均较对照组显著升高，中毒后24 h达到峰值[22]。大鼠PQ中毒肾损伤模型也显示，尿KIM-1在预测组织病理学肾损伤方面优于其他生物标志物[23]。

中性粒细胞明胶酶相关脂钙蛋白（Neutrophil gelatinase–associated lipocalin，NGAL）是一种相对分子质量为25 000的蛋白，属于脂蛋白超家族，是研究比较广泛的肾脏标志物[19]。PQ中毒后3 h血清及尿中即可检测到NGAL水平显著升高，早于肌酐升高，可作为AKI的早期标志物[24]。尿NGAL水平越高，AKI发病率越高。血NGAL、尿NGAL均可作为PQ中毒后AKI的早期诊断标志物[25]。

白细胞介素-18（interleukin-18, IL-18）是一种18 000的促炎细胞因子，是IL-1超家族成员。作为对损伤的早期反应，其前体Pro-IL-18被肾小管细胞和巨噬细胞内caspase 1裂解后形成IL-18被释放到肾小管腔和体循环[19]。临床前研究表明，IL-18是急性肾小管损伤的介质，可诱导中性粒细胞和单核细胞浸润肾实质[19]。PQ中毒大鼠肾脏中NF-kB调节核苷酸结合寡聚化域样受体蛋白3（NLRP3）炎性小体激活，IL-18、单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）、IL-1β、TNF-α等促炎细胞因子分泌显著增加[26]。因此，IL-18可作为PQ中毒后AKI的炎症反应标志物

单核细胞趋化蛋白-1（monocyte chemotactic protein 1, MCP-1）在多种类型的人类细胞中表达，包括成纤维细胞、内皮细胞、外周血单核细胞和上皮细胞，MCP-1在肾脏炎症反应中起着关键作用[27]。MCP-1水平可作为PQ中毒患者预后指标[12]，由于尿液MCP-1是肾脏局部产生，而不是血清MCP-1滤过的结果[28]，因此尿MCP-1可能是更好的反映肾损伤的指标。

有研究发现PQ中毒后尿miR-30a-3p, miR-30a-5p, miR-92a和miR-204等均显著升高，可作为早期无创诊断AKI的生物标志物，具有潜在的临床应用价值[29]。

一项纳入50例百草枯中毒患者的多中心前瞻性临床研究显示34例(70%)患者在16~24 h内出现白蛋白尿，26例(52%)患者出现中重度功能性AKI。12例患者在住院期间死亡，均有白蛋白尿，而非白蛋白尿组无死亡。提示尿白蛋白也可作为百草枯中毒肾损伤的早期标志物[20]。

目前临床针对PQ相关肾损伤主要以对症支持及肾脏替代治疗为主，尚缺乏特异性治疗药物。根据其损伤机制，可以考虑从以下几方面进行干预。

PQ主要通过肾脏清除，摄入后12~24 h后90%以上以原型通过肾脏排泄。已明确参与肾PQ排泄过程的三种转运蛋白包括：有机阳离子转运蛋白（OTCs）、多药和毒素挤压转运蛋白（MATE）和多药耐药蛋白1（MDR1）[30]。有研究提示可通过抑制OCT2表达，补充有机阳离子竞争OCTs拮抗剂，使用竞争MATE拮抗剂，或上调MDR1表达等途径增加PQ经肾排泄[30]，但目前相关研究尚限于探索阶段，有待进一步开展动物及临床研究证实。

体外清除可减少经肾脏排泄的PQ量，降低PQ对肾脏的直接损伤，还可通过减少炎症因子减少PQ相关炎症反应所致肾损伤。目前被证明有效的PQ清除方式有血液灌流、血液透析、持续床旁血液透析等，血液灌流被认为是最有效的的清除方式，能够有效降低血浆PQ浓度[31]。目前针对PQ所致肾损伤，个体化的体外干预适应证、时机、频率及疗程等均尚未明确，有待进一步扩大临床研究证实。

氧化应激、炎症反应均参与PQ所致肾损伤。抗炎抗氧化氧化治疗已被广泛用于PQ中毒肾损伤的治疗。已有研究表明维生素C、N-乙酰半胱氨酸、异钩藤碱、阿司匹林、奥曲肽、4-苄基-2甲基-1, 2, 4噻二唑烷-3, 5-二酮（TDZD-8）等药物均可通过抑制减轻氧化应激和抑制炎症反应，对PQ肾损伤起保护作用[8]。

综上，肾损伤为急性PQ中毒常见的靶器官损伤，并可导致患者预后不良，早期识别可能有助于预后评估并及时干预。但目前临床常用的肾损伤评价指标可能对PQ所致肾损伤欠敏感，也缺乏特异性性的药物治疗，有必要进一步研发PQ相关肾损伤特异性标志物，并基于作用机制研发特异性肾脏保护性药物，以期最终改善PQ患者预后。

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