马坤岭 综述 张晓良 审校

·腹膜透析·

中性pH值、低葡萄糖降解产物腹膜透析液的生物相容性

马坤岭 综述 张晓良 审校

传统腹膜透析（PD）液的高浓度葡萄糖、高葡萄糖降解产物、高糖基化终产物、低pH值等生物不相容性是影响PD疗效、导致PD技术失败的主要原因。因此研制生物相容性更好的透析液，已成为改进PD质量的重要内容。使用中性pH值、低葡萄糖降解产物（neutral pH、low-GDP，NpHLGDP）的透析液可延长腹膜寿命、提高疗效。本文主要针对NpHLGDP透析液的生物相容性、评价生物相容性的生物标志物及可能的临床预后作一简述。

腹膜透析液 生物相容性 葡萄糖降解产物 残余肾功能

腹膜透析（peritoneal dialysis，PD）是利用腹膜作为半透膜，将配制好的透析液经导管灌入患者腹膜腔，造成腹膜两侧溶质浓度的梯度差，使溶质由高浓度侧向低浓度侧移动，水分则从低浓度侧向高浓度侧移动。通过不断更换腹膜腔透析液，清除体内代谢产物和毒素，纠正水、电解质紊乱。早在19世纪人们就已了解腹膜的半透膜性质并尝试利用其作为透析手段，1965年Tenckhoff等人发明了Tenckhoff透析导管，成功地解决了重复应用腹膜通路的问题，为长期PD的开展奠定基础。直至1976年Poporch Moncrief等创造了简单、无需机器和能源、更合乎生理且有效的肾脏替代疗法——持续性不卧床腹膜透析（continuous ambulatory peritoneal dialysis，CAPD），才使得PD得以迅速发展和普及。由于PD价格低廉、操作简便且不依赖血液透析机器，目前已成为治疗慢性肾衰竭的主要手段之一，在临床上得到广泛应用。

传统的PD液以葡萄糖为渗透剂、乳酸盐为缓冲剂，虽然价格便宜，但具有高糖、高渗、高葡萄糖降解产物（glucose degradantion products，GDPs）、高糖基化终产物（advanced glycated end products，AGEs）及低pH值等生物不相容性，长期使用可导致腹膜纤维化，已成为患者退出PD治疗的主要原因之一。因此，调整传统PD液的成分已成为改善PD患者预后的重要措施之一。近年来，新型PD液不断涌现，如碳酸氢盐透析液、葡聚糖透析液（如艾烤糊精）及氨基酸透析液等，这些新型透析液具有中性pH值、低葡萄糖降解产物（neutral pH、low-GDP，NpHLGDP）等特点，可统称为NpHLGDP透析液。使用这种透析液能减轻传统透析液中高GDP、低pH值引起的局部腹膜宿主防御反应、系统性炎症反应及腹膜毒性，减轻对残余肾功能（residual renal function，RRF）的损伤。本文主要针对NpHLGDP透析液的制备、生物相容性、评价生物相容性的生物标志物及其可能的临床预后作一简述。

NpHLGDP透析液的制备

传统的葡萄糖PD液加热消毒过程中所处的pH值条件（5.0～6.0）可显著增加GDP的产生［2，3］。而NpHLGDP透析液应用多袋系统，将其分为独立的两部分：一部分是低pH值（2.8～3.2）葡萄糖室，可最大限度减少加热和保存过程中GDPs的生成［4，5］；另一部分是缓冲室，可以是乳酸盐、碳酸氢盐或碳酸氢盐/乳酸盐混合物，还可将钙与碳酸氢盐分离，避免沉淀产生，直至使用前迅速混合。最终透析液中GDPs的成分、含量与种类取决于透析液的种类与生产质量［6］。

NpHLGDP透析液与传统PD液生物相容性的比较

传统PD液中高葡萄糖、高GDPs、高AGEs、低pH值是导致腹膜生物不相容性的主要原因，下面分别就上述因素对腹膜生物相容性的影响加以阐述。

葡萄糖 尿毒症毒素可导致腹膜结构发生一系列变化，如腹膜间皮细胞丢失、间皮下胶原堆积、血管增生、毛细血管透明变性、血管腔狭窄或闭塞，且随着PD延长而逐步恶化［6］。超微结构下可见腹膜近似于“糖尿病”的血管改变，毛细血管与间皮基膜层状分离，这些血管损害可能与传统PD液中高浓度葡萄糖有关。动物实验也证实了这一点［7］。

此外，人体和动物实验发现，葡萄糖呈剂量依赖性抑制间质细胞的增生，引起间皮细胞的线粒体DNA损伤［8］。与甘露醇和甘油等其他高渗性溶液相比，葡萄糖对间皮细胞的抑制作用更为显著，提示葡萄糖对间皮细胞增生的抑制作用不仅由于其高渗性，还取决于其内在的毒性作用。Davies等［9］通过单中心队列研究证实，接受高浓度葡萄糖PD治疗越早，腹膜对小分子溶质的通透性增加越显著，腹膜功能下降速度越快；但也不能排除由于RRF的下降和腹膜超滤功能不足使用更高浓度葡萄糖，从而进一步加剧腹膜功能恶化的可能性。

葡萄糖降解产物（GDPs） 1986年，Henderson等发现PD液灌注后疼痛与其储存时间有关，从而发现了传统PD液存在GDPs［10］。目前，对GDPs腹膜毒性的研究主要集中于其对间皮细胞的损害。Witowski等［11］通过培养人大网膜来源的腹膜间皮细胞证实，腹膜间皮细胞短暂暴露于六种常见的GDPs时并未引起毒性损害，但暴露六周后，腹膜间皮细胞的活力和功能严重受损，此外不同GDPs对间皮细胞的毒性损伤也存在差异。

除诱导间皮细胞损伤和凋亡外，GDPs也可引起细胞内氧自由基产生，诱导腹膜间皮细胞产生致纤维化细胞因子和血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）。动物实验发现，GDPs可刺激大鼠间充质样细胞过度增生，这些细胞可能来源于上皮-间充质转化（epithelialmesenchymal transition，EMT）［12］。因此，腹膜间皮细胞向成纤维细胞样表型转化，可能是腹膜纤维化的重要前奏。相反，使用低GDPs透析液的患者，1年后PD流出液中成纤维细胞数量较少，间接提示GDPs在诱导间皮细胞EMT中发挥重要作用［13］。

上述研究表明，GDPs在腹膜间皮细胞损伤中发挥重要作用。间皮细胞活性的改变可能启动一系列连锁反应，并最终导致腹膜损伤及纤维化的发生发展。

糖基化终产物（AGEs） 在高糖情况下，蛋白质非酶糖基化形成AGEs。AGEs可通过蛋白与基膜成分的铰链破坏血管基膜，或者通过激活内皮细胞的AGEs受体，增加血管通透性。

传统PD液引起的AGEs形成主要由GDPs介导，GDPs比葡萄糖更易形成AGEs。PD流出液中检出的AGEs水平明显高于血浆中AGEs。相似葡萄糖浓度的条件下，与传统 PD液比较，使用NpHLGDP透析液产生的AGEs显著减少［14］。

增加的AGEs可能是PD液诱导腹膜损伤的重要原因。与NpHLGDP透析液相比，传统PD液可显著增加腹膜中GDPs和AGEs的沉积，上调AGEs受体的表达。人腹膜间皮细胞表面可检出AGEs受体的表达。腹膜间皮细胞和内皮细胞共培养体外研究发现，应用AGEs刺激人腹膜间皮细胞的AGEs受体可释放VEGF因子，引起人脐静脉内皮细胞毛细血管的形成，这可能是长期PD患者腹膜毛细血管网血管增生的重要机制［15］。此外，间皮细胞表面AGEs与其受体结合也可刺激血管细胞黏附分子1（vascular cell adhesion molecule 1，VCAM-1）的活化和上调。VCAM-1在促进白细胞黏附中具有整合作用，从而活化炎症反应导致腹膜受损。人腹膜活检提示AGEs主要沉积于腹膜血管壁，且AGEs沉积的程度与治疗时间和腹膜通透性增加密切相关［16］。

透析液pH值和乳酸盐 Topley等［17］证实，乳酸盐缓冲的PD液（pH 5.5）对腹膜间皮细胞具有毒性作用，而使用碳酸氢盐缓冲的PD液（pH 7.4）中并未观察到相关毒性作用，但该结果不排除这两种透析液中GDPs含量不同。

除了pH值因素外，选用乳酸盐或碳酸氢钠作为缓冲液对于腹膜间质细胞的代谢也有影响。Ogata等［18］发现乳酸盐和碳酸氢钠缓冲体系培养的腹膜间质细胞的活性无明显差异，但碳酸氢盐培养的细胞其细胞代谢参数比乳酸盐培养的更好，即白细胞介素6（IL-6）释放和三磷酸腺苷产生增多。乳酸盐可能降低间皮细胞的代谢和活性，增加碱性成纤维生长因子的产生和局部内皮细胞和成纤维细胞的活化。使用碳酸氢盐作缓冲液则无上述效应，从而减少新生血管的形成和腹膜纤维化程度。

此外，传统PD液中低pH值及使用乳酸盐可导致腹膜白细胞功能受损，削弱局部腹膜的固有防御作用。PD起始时腹腔内pH最低，腹膜巨噬细胞功能被暂时性抑制，随着时间延长腹腔内pH值上升，巨噬细胞的吞噬功能得以逐渐恢复。传统PD液引起的胞内酸化以及乳酸盐的输入可能是腹膜巨噬细胞功能受抑制的原因，而使用碳酸氢盐透析液可以改善腹膜巨噬细胞的功能［19］。因此，腹膜白细胞功能的改善可能取决于所使用的缓冲液、pH值及PD液中GDPs含量等多种因素。

新型NpHLGDP透析液为非葡萄糖透析液，避免了上述因素对腹膜的影响，因此生物相容性明显优于传统PD液，在超滤量、容量控制、营养状况、腹膜结构功能的保护及代谢状况等方面具有明显的优势，为患者长期PD治疗提供了更多的选择。但同时NpHLGDP透析液也存在一定的局限性，如价格昂贵，对患者生存率、技术生存率、RRF保护等方面尚缺乏足够的临床研究。

评估腹膜生物相容性的生物标志物

癌胚抗原125（cancer antigen-125，CA-125） CA-125是间皮细胞持续分泌的一种糖蛋白，是间皮细胞生理和功能的重要标记物。随着PD时间延长，透析液中CA-125逐渐减少，提示PD患者间皮细胞数量逐渐减少。研究表明，与传统PD液相比，NpHLGDP透析液中含有较高的CA-125［20］。但是另项由110例患者参与的为期1年的前瞻性研究发现，使用NpHLGDP透析液与使用传统PD液的患者比较，两组透析液中CA-125水平无明显差异［21］。鉴于目前尚缺乏长期、前瞻性、多中心临床研究来证实PD流出液中CA-125水平的变化在PD治疗中的临床意义，CA-125作为评估腹膜功能及完整性的生物标志物的还需要进一步研究。

血管内皮生长因子（VEGF） VEGF能够上调一氧化氮合酶活性，增加血管通透性，促进新生血管形成。人腹膜局部可产生VEGF。间皮细胞发生EMT后具有合成VEGF的能力。随着PD时间的延长，腹膜内皮细胞产生VEGF增加，血管密度随之增加。炎症因子及AGEs可刺激腹膜间皮细胞分泌VEGF，而葡萄糖本身无此作用。与传统PD液相比，NpHLGDP透析液的使用减少了PD流出液中VEGF水平，推测可能与两种透析液对各种腹膜细胞分泌VEGF能力的影响不同有关［22］。有报道认为腹膜透出液中部分VEGF可能来自于全身血液循环转运，因此VEGF可能未必完全反应局部腹膜的功能［23］。

白细胞介素6（IL-6） 腹腔中IL-6主要来源于间皮细胞的合成。PD流出液中IL-6的水平是血清中的数倍，流出液中IL-6水平与腹膜转运能力和下游炎症因子等密切相关，IL-6可能具有诱导腹膜炎症的作用。当间皮细胞IL-6受体缺乏时，其激活主要依赖于白细胞释放的可溶性IL-6受体及激活的gp130受体间的跨膜信号。此外，IL-6还具有抗炎作用，通过激活IL-1和TNF受体拮抗剂，下调炎症因子的表达。进一步研究证实，流出液中IL-6水平和CA-125呈正相关。使用NpHLGDP透析液可减少PD流出液中IL-6水平［24］。目前IL-6在评估腹膜损伤、预测临床观察终点中的作用尚未完全阐明，因此其作为腹膜生物相容性标志物的重要性仍有待于进一步评估。

使用NpHLGDP透析液的临床疗效

腹膜炎 使用传统PD液患者的腹膜常发现异常白细胞聚集、细胞吞噬功能下降及腹膜免疫力受损，部分原因可能与使用生物不相容的传统PD液有关。研究表明，使用NpHLGDP透析液可显著改善腹腔巨噬细胞的吞噬功能，细胞数目增加，患者的生存率显著提高，腹膜炎发病率显著降低［25］。但也有研究认为，使用传统PD液与NpHLGDP透析液两组患者腹膜炎发病率无显著差异［26］。

腹膜功能 PD患者超滤功能衰竭是其后期技术失败的主要原因之一。若使用NpHLGDP透析液能延缓或逆转这些变化，将为临床治疗带来巨大收益。近期研究显示，NpHLGDP透析液对腹膜超滤功能、小溶质渗透性的影响与传统PD液并无差异［27］。其中，腹膜功能并未作为研究终点，对腹膜功能的选择也存在偏倚，此外使用的PD液也存在差别，这些因素可能是导致不同结果的重要原因。

残余肾功能（RRF） RRF是评估PD和血液透析患者生存率的一个重要指标，保护RRF已成为PD治疗的重要策略之一。GDPs、AGEs在诱导肾固有细胞凋亡、加速肾小球硬化、糖尿病肾病进展中发挥重要作用，因此推测NpHLGDP透析液较传统PD液发挥更好的RRF保护作用。但Fan等［28］对93例PD患者进行的随机对照研究中以RRF作为主要观察终点发现，使用NpHLGDP透析液并不能改善RRF，Szeto等［29］亦得到类似结果。近来，有多中心随机对照研究显示，与传统PD液比较，低GDPs透析液确能减缓RRF下降的速度，但RRF是呈指数下降，而非线性下降趋势［30］。上述结果在一定程度上反映了不同透析液所致的肾小球毒性、GDPs所致的血管毒性存在差别，还需要进一步研究。

生存率 目前有关生物相容性PD液对PD患者生存率影响的临床研究不多。Lee等［26］做了一项前瞻性、纵向队列研究，观察2002年～2005年间1 909例韩国PD患者结果显示，使用生物相容性的新型PD液，患者的生存率显著提高。类似的结果在另一项队列观察研究中得到证实，该研究通过对2003年～2006年间的韩国PD患者进行随访发现，使用生物相容性好的新型PD液的患者，生存率提高，与使用传统PD液的患者相比，死亡风险显著下降［31］。

小结：新型的NpHLGDP透析液较传统PD液在改善腹膜功能方面具有潜在优势。近年来，用于评估PD液生物相容性的标志物常被用来选做临床研究的主要观察终点，因此如何正确定义和选择评估NpHLGDP透析液生物相容性的生物标志物仍需进一步研究。当前，尽管NpHLGDP透析液已逐步应用于临床并进行了一些临床疗效观察研究，但随机对照研究的规模相对较小，且多为单中心资料，因此相关研究结果仍然有待于大型多中心临床研究进一步证实。

1 Martis L，Henderson LW.Impact of terminal heat sterilization on the quality of peritoneal dialysis solutions.Blood Purif，1997，15（1）：54 -60.

2 Nilsson-Thorell CB，Muscalu N，Andrén AH，et al.Heat sterilization of fluids for peritoneal dialysis gives rise to aldehydes.Perit Dial Int，1993，13（3）：208-213.

3 Cooker LA，Luneburg P，Faict D，et al.Reduced glucose degradation products in bicarbonate/lactate-buffered peritoneal dialysis solutions produced in two-chambered bags.Perit Dial Int，1997，17（4）：373 -378.

4 Kjellstrand P，Martinson E，Wieslander A，et al.Degradation in peritoneal dialysis fluids may be avoided by using low pH and high glucose concentration.Perit Dial Int，2001，21（4）：338-344.

5 Williams JD，Craig KJ，Topley N，et al.Morphologic changes in the peritoneal membrane of patients with renal disease.J Am Soc Nephrol，2002，13（2）：470-479.

6 Erixon M，Wieslander A，Lindén T，et al.How to avoid glucose degradation products in peritoneal dialysis fluids.Perit Dial Int，2006，26（4）：490-497.

7 Duman S，Gunal AI，Sen S，et al.Does enalapril prevent peritoneal fibrosis induced by hypertonic（3.86%）peritoneal dialysis solution？Perit Dial Int，2001，21（2）：219-224.

8 Ishibashi Y，Sugimoto T，Ichikawa Y，et al.Glucose dialysate induces mitochondrial DNA damage in peritonealmesothelial cells.Perit Dial Int，2002，22（1）：11-21.

9 Davies SJ，Phillips L，Naish PF，et al.Peritoneal glucose exposure and changes inmembrane solute transportwith time on peritoneal dialysis. JAm Soc Nephrol，2001，12（5）：1046-1051.

10 Henderson IS，Couper LA，Lumsden A.The effect of shelf-life of peritoneal dialysis fluid on ultrafiltration in CAPD In Proceedings of the Second International Course on Peritoneal Dialysis，1986，pp 85-86.

11 Witowski J，Wisniewska J，Korybalska K，et al.Prolonged exposure to glucose degradation products impairs viability and function of human peritoneal mesothelial cells.J Am Soc Nephrol，2001，12：2434 -2441.

12 Hirahara I，Ishibashi Y，Kaname S，et al.Methylglyoxal induces peritoneal thickening by mesenchymal-like mesothelial cells in rats. Nephrol Dial Transplant，2009，24（2）：437-447.

13 Do JY，Kim YL，Park JW，et al.The effect of low glucose degradation product dialysis solution on epithelial-to-mesenchymal transition in continuous ambulatory peritoneal dialysis patients.Perit Dial Int，2005，25（Suppl 3）：S22-S25.

14 Schmitt CP，von Heyl D，Rieger S，et al.Reduced systemic advanced glycation end products in children receiving peritoneal dialysis with low glucose degradation product content.Nephrol Dial Transplant，2007，22（7）：2038-2044.

15 Boulanger E，Grossin N，Wautier MP，et al.Mesothelial RAGE activation by AGEs enhances VEGF release and potentiates capillary tube formation.Kidney Int，2007，71（2）：126-133.

16 Park MS，Lee HA，ChuWS，etal.Peritonealaccumulation of AGE and peritonealmembrane permeability.Perit Dial Int，2000，20（4）：452-460.

17 Topley N，Kaur D，Petersen MM，et al.Biocompatibility of bicarbonate buffered peritoneal dialysis fluids：influence on mesothelial cell and neutrophil function.Kidney Int，1996，49（5）：1447-1456.

18 Ogata S，Naito T，Yorioka N，etal.Effectof lactate and bicarbonate on human peritoneal mesothelial cells，fibroblasts and vascular endothelial cells，and the role of basic fibroblastgrowth factor.Nephrol Dial Transplant，2004，19（11）：2831-2837.

19 Rogachev B，Hausmann MJ，Yulzari R，et al.Effect of bicarbonatebased dialysis solutions on intracellular pH（pHi）and TNFalpha production by peritoneal macrophages.Perit Dial Int，1997，17（6）：546-553.

20 Szeto CC，Chow KM，Lam CW，et al.Clinical biocompatibility of a neutral peritoneal dialysis solution with minimal glucose-degradation products-a 1-year randomized control trial.Nephrol Dial Transplant，2007，22（2）：552-559.

21 Cho JH，Hur IK，Kim CD，et al.Impact of systemic and local peritoneal inflammation on peritoneal solute transport rate in new peritoneal dialysis patients：a 1-year prospective study.Nephrol Dial Transplant，2010，25（6）：1964-1973.

22 Witowski J，Korybalska K，Ksiazek K，et al.Peritoneal dialysis with solutions low in glucose degradation products is associated with improved biocompatibility profile towards peritonealmesothelial cells. Nephrol Dial Transplant，2004，19（4）：917-924.

23 Zweers MM，de Waart DR，Smit W，et al.Growth factors VEGF and TGF-beta1 in peritoneal dialysis.JLab Clin Med，1999，134（2）：124 -132.

24 Fusshoeller A，Plail M，Grabensee B，et al.Biocompatibility pattern of a bicarbonate/lactate-buffered peritoneal dialysis fluid in APD：a prospective，randomized study.Nephrol Dial Transplant，2004，19（8）：2101-2106.

25 Pajek J，Kveder R，Bren A，et al.Short-term effects of a new bicarbonate/lactate-buffered and conventional peritoneal dialysis fluid on peritoneal and systemic inflammation in CAPD patients：a randomized controlled study.Perit Dial Int，2008，28（1）：44-52.

26 Lee HY，Choi HY，Park HC，et al.Changing prescribing practice in CAPD patients in Korea：increased utilization of low GDP solutions improves patient outcome.Nephrol Dial Transplant，2006，21（10）：2893-2899.

27 van Esch S，Zweers MM，Jansen MA，et al.Determinants of peritoneal solute transport rates in newly started nondiabetic peritoneal dialysis patients.Perit Dial Int，2004，24（6）：554-561.

28 Fan SL，Pile T，Punzalan S，et al.Randomized controlled study of biocompatible peritoneal dialysis solutions：effect on residual renal function.Kidney Int，2008，73（2）：200-206.

29 Szeto CC，Chow KM，Lam CW，et al.Clinical biocompatibility of a neutral peritoneal dialysis solution with minimal glucose-degradation products-a 1-year randomized control trial.Nephrol Dial Transplant，2007，22（2）：552-559.

30 Haag-Weber M，Krämer R，Haake R，etal.Low-GDP fluid（gambrosol trio（R））attenuates decline of residual renal function in PD patients：a prospective randomized study.Nephrol Dial Transplant，2010，25（7）：2288-2296.

31 Han SH，Ahn SV，Yun JY，et al.Mortality and technique failure in peritoneal dialysis patients using advanced peritoneal dialysis solutions.Am JKidney Dis，2009，54（4）：711-720.

Review about the biocompatibility of neutral pH，low-GDP peritoneal dialysis solutions

MA Kun-ling，ZHANG Xiao-liang
Institute of Nephrology，Zhong Da Hospital，Southeast University School of Medicine，Nanjing 210009，China

The development of peritonitis，the decline of residual kidney function，and the loss of peritoneal membrane function are central events for patients with peritoneal dialysis and affect technique survival.These are closely correlated with the poor biocompatibility of conventional peritoneal dialysis（PD）solutions containing high concentration of glucose，glucose degradation products（GDPs）coupled with the hyperosmolarity，reduced pH，and use of lactate as the buffer.Therefore，the use of neutral pH，low-GDP（NpHLGDP），bicarbonate-buffered PD solutions may represent a promising strategy to attenuate some of these adverse effects.In this article，we will highlight evidence regarding the biocompatibility of NpHLGDP PD solutions and compare the advantage and disadvantage of NpHLGDP solutions with traditional PD solutions，review the utility of currentbiomarkers in the evaluation ofbiocompatibility，and discuss the clinical outcome data with these solutions.

peritoneal dialysis solutions biocompatibility glucose degradation products residual kidney function

2011-10-21

（本文编辑 心 平）

东南大学附属中大医院肾脏科东南大学肾脏病研究所（南京，210009）