氧自由基、炎症因子在结石患者肾小管损伤中的作用

【摘要】  目的 探讨氧自由基和炎症因子共同作用促进肾结石形成。方法 选择40例肾结石患者(志愿者)和健康无结石志愿者30例，分别留尿生化分光光度法测NAG、γGT、Cr、SOD、MDA和NO，放免法测β2MG和TNFα。结果 结石组尿中反映肾脏损伤的特异性指标NAG、γGT和β2MG显著升高，两组之间存在统计学差异(P<0.05)。结石组血中损伤相关因子TNFα和MDA值高于健康对照组，两组之间有显著性差异(P<0.05)；血中保护相关因子SOD值显著低于健康对照组(P<0.05)。结论 尿路结石患者尿中β2MG、γGT和NAG水平显著升高，表明尿路结石形成过程中的确导致肾小管功能损伤，而且其升高可能与氧化损伤和局部炎症反应有关。

【关键词】  肾结石；氧自由基；损伤机制

      尿路结石是泌尿系统的常见病，而且复发率极高。尿路结石形成的确切机制尚不清楚，文献报道主要与肾小管氧化损伤、钙离子通道和局部炎症反应有关[1－3]。本文通过临床观察尿路结石患者血中氧化损伤、炎症反应及肾小管上皮细胞损伤的相关指标，初步探讨两者的相关性，从而为尿路结石的发生机制的阐明奠定基础。

    1  材料与方法

    1.1  临床分组  结石组选择40例肾结石患者(志愿者)，男24例，女16例，年龄23-65岁，体重49-72kg，患者肾功正常，无高血压，25例合并轻中度肾积水；对照组选择健康无结石志愿者20例，男15例，女5例，年龄23-65岁。

    1.2  标本采集与处理  ①血浆(血清)：取肘正中静脉血6mL。②尿液：晨起空腹尿。分别按说明书要求制备标本，放于-20℃冰箱保存。

    1.3  主要试剂  肿瘤坏死因子(TNFα)试剂盒购自解放军总医院科技开发中心放免所；β2微球蛋白(β2MG)试剂盒购自中国原子能科学研究院同位素研究所(北京)；一氧化氮(NO)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、 N乙酰β葡萄糖苷酶(NAG)、γ谷氨酰胺转肽酶(γGT)购自南京建成生物技术研究所；肌苷(Cr)试剂盒购自中生北控生物科技股份有限公司。

    1.4  标本检测方法  放射免疫法测定TNFα和β2MG；生化分光光度比色法测定NO、SOD、MDA、 NAG、γGT和Cr。

    1.5  统计学方法  所有数据以±s表示，采用SPSS 11.5软件，用单因素方差分析。P<0.05为差异有统计学意义。

    5期〖2〗张  越，盛斌武，贺大林，等. 氧自由基、炎症因子在结石患者肾小管损伤中的作用

    2  结    果

    肾结石组血中损伤相关炎症因子TNFα高于健康对照组，两组之间有极显著性差异(P<0.01)，脂质过氧化代谢产物MDA值高于健康对照组，两组之间有显著性差异(P<0.05)；而血中保护相关的抗氧化因子SOD活性显著低于健康对照组，两组之间有显著性差异(P<0.05)。

    结石组尿中反映肾脏近端小管功能损伤的特异性指标NAG、γGT较对照组升高，差异有统计学意义(P<0.01)，尿中反映肾小管重吸收功能受损的指标β2MG显著高于健康对照组(P<0.05，表1)。表1  两组血浆SOD、MDA、血清TNFα和尿NAG、γGT和β2MG测定结果*P<0.05, △P<0.01 vs.对照组

    3  讨    论

    我们前期的研究报道肾结石患者尿中反映肾近端小管特异性损伤的指标尿酶和反映肾小管重吸收功能的指标β2微球蛋白(β2MG)水平显著升高[4]；本临床资料显示肾结石组血中反映氧自由基损伤的指标MDA值、炎症介质TNFα升高，反映抗氧自由基损伤作用指标血浆SOD活性降低，表明肾结石的形成氧自由基和炎症反应参与肾小管损伤，与文献一致[56]。

    活性氧家族(reactive oxygen species, ROS)主要包括超氧化物、羟基阴离子和过氧化氢。氧化损伤主要作用膜脂质蛋白、DNA、糖酵解酶、线粒体和细胞骨架。超氧阴离子能与其直接作用，过氧化氢能通过HaberWeissFenton反应产生大量羟基自由基，对细胞造成严重损伤。大量资料显示，ROS参与肾小管细胞的损伤，导致肾小管细胞急性坏死，但同时机体有丰富的防御系统如超氧化物歧化酶(SOD)可将过氧化物转变为O2和H2O2，后者又可在过氧化氢酶或谷胱甘肽过氧化物酶的作用下变为O2和H2O，以减轻ROS的堆积。Gambar等推测肾小管持续低氧，产生大量自由基，使接近生理浓度草酸盐或(和)草酸钙结晶，而高浓度的草酸盐在局部潴留、浓缩，可产生大量氧自由基，而肾近端小管上皮细胞对ROS高度敏感，继发肾小管损伤甚至细胞坏死。本临床资料中肾结石组尿NAG、γGT和β2MG显著高于健康对照组，提示ROS可导致肾近端小管上皮细胞功能损伤[78]。

    TNFα主要由激活的巨噬细胞、内皮细胞、中性粒细胞及B淋巴细胞分泌，是具有多功能的多肽，它在炎症反应过程中起着较重要的作用。TNFα能激活补体系统,通过其细胞毒性作用加剧组织损伤；介导脂类介质及其他多肽介质的产生；TNFα导致肾小管细胞损伤的机制可能有两方面[9]：①诱导氧自由基的产生，促进中性粒细胞“氧化爆发”，产生氧自由基等活性氧介质并导致肾脏损伤；②通过中性粒细胞介导局部炎症反应。有资料显示[10]，微血管内皮细胞是TNFα的主要靶细胞，TNFα导致肾小球及肾小管周围的毛细血管损伤，肾小管上皮细胞出现营养障碍，以致出现肾小管上皮细胞变性和坏死。由于TNFα升高激发细胞因子网络效应，其中血小板活化因子(platelet activating factor, PAF)的升高，一方面促使粒细胞聚集，加重炎症反应；另一方面，可使毛细血管通透性增加，加重肾小管损伤，而磷脂酶A2的升高，可水解肾小管上皮细胞膜卵磷脂，使之生成游离脂肪酸和溶血卵磷脂，后者使肾小管上皮细胞膜溶解。本临床资料提示，血中TNFα显著高于健康对照组，提示大量草酸盐在局部潴留、浓缩，继发肾小管损伤导致细胞坏死，趋化单核细胞系统，吞噬细胞形成结石核心，同时管腔内的高浓度草酸盐进入细胞间质，使诸多炎症因子参与肾结石的形成过程，可导致肾小管上皮细胞、血管内皮细胞等多种细胞损伤，从而使尿酶NAG、γGT和β2MG显著升高[11]。

    综上所述，本临床资料显示肾结石患者尿酶NAG、γGT和β2MG显著升高，表明尿路结石长期刺激可引起肾小管功能损伤；血浆MDA值，血清TNFα升高，血浆SOD活性降低，表明自由基和炎症反应参与肾结石患者肾小管损伤的过程，且很可能是肾结石复发的重要原因；肾小管处于持续的恶性低氧自由基张力状态，使接近生理浓度草酸盐或(和)草酸钙结晶及原尿中草酸盐过饱和，在长段亨氏襻激发炎症反应，导致细胞向着骨源细胞系分化，在亨氏周围和(或)肾乳头形成钙化斑[8,11]。

【参考文献】
  [1]Evan AP, Lingeman JE, Coe FL, et al. Randalls plaque of patients with nephrolithiasis begins in basement membranes of thin loops of Henle [J]. J Clin Invest, 2003, 111(5):607616.

[2]Huang HS, Ma MC, Chen CF, et al. Lipid peroxidation and its correlations with urinary levels of oxalate, citric acid, and osteopontin in patients with renal calcium oxalate stones [J]. Urology, 2003, 62(6):11231128.

[3]Volk GM, Goss LJ, Franceschi VR. Calcium channels are involved in calcium oxalate crystal formation in specialized cells of Pistia stratiotes [J]. L Ann Bot (Lond), 2004, 93(6):741753.

[4]盛斌武，陈兴发，李翔，等. 肾结石患者尿NAG、γGT和β2MG含量变化及临床意义 [J]. 现代泌尿外科杂志, 2006, 6:1315.

[5]高月亭，陈涛，王露萍，等. 上尿路结石对肾功能影响的研究 [J]. 现代临床医学生物工程学杂志, 2004, 10(6):500501.

[6]张保，陈一戎，王志平，等. 维生素C对大鼠肾结石模型体内活性氧及成石的影响 [J]. 中华泌尿外科杂志, 2002, 23(11):683685.

[7]Nath KA, Norby SM. Reactive oxygen species and acute renal failure [J]. Am J Med, 2000, 109(8):655678.

[8]Gambaro GD, Angelo A, Fabris A, et al. Crystals, Randalls plaques and renal stones: Do bone and atherosclerosis teach us something [J]? J Nephrol, 2004, 17(6):774777.

[9]岳树强，窦科峰，李开宗，等. 乌司他丁和肿瘤坏死因子α抗体对大鼠肝脏缺血再灌注损伤的保护作用 [J]. 中国医师杂志, 2004, 6(1):3638.

[10]Donnahoo KK, Meldrum DR, Shenkar R, et al. Early renal ischemia, with or without reperfusion, activates NFκB and increases TNFα bioactivity in the kidney [J]. J Urol, 2000, 163(7):13281332.

[11]Knoll T, Steidler A, Trojan L, et al.The influence of oxalate on renal epithelial and interstitial cells [J]. Urol Res, 2004, 32(4):304309.

作者单位：西安交通大学医学院第一附属医院：1. 泌尿外科；2. 老年外科