From old uraemic toxins to new uraemic toxins: place of 「omics」
背景和目的：
当肾功能逐渐恶化的时候，许多代谢产物会在体内蓄积，我们把这些能引起不良病理生理结果的物质统称为尿毒症毒素。通常根据可溶性、分子量以及蛋白结合力的不同将尿毒症毒素分为三大类：小分子水溶性毒素、中分子毒素以及蛋白结合毒素。既往研究认为，尿毒症毒素与血管疾病、内皮功能紊乱、血小板功能和免疫异常相关，可进一步促进肾损伤进程。
人们认为控制毒素水平可降低 CKD 合并症的发生和/或延缓肾脏病的进展，因此，近年来 CKD 的研究热点着眼于尿毒症毒素及其对预后的影响。本综述主要涵盖以下两方面：第一部分主要介绍一些「传统」毒素近两年（2016-2018 年）来的有关其病生机制的新进展；第二部分则着重介绍组学研究在尿毒症毒素领域的现有进展以及对未来应用的展望。
第一部分
氧化三甲胺
氧化三甲胺（Trimethylamine N-oxide, TMAO）是一种小分子肠道菌群代谢产物，其产生过程主要分以下二步：1. 肠道菌群将摄入的胆碱和肉碱转化为三甲胺；2. 三甲胺经肠道吸收后通过门静脉循环转至肝脏内，在黄素单氧酶催化下形成 TMAO。动物实验显示，富含胆碱或 TMAO 饮食可促进小鼠动脉粥样硬化进展，血 TMAO 水平和动脉粥样硬化斑块大小呈正相关。众多研究表明，循环 TMAO 水平与心血管事件风险相关。进一步研究显示，TMAO 主要通过丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）和 NF-κb 信号通路促进血管炎症反应进而导致动脉粥样硬化形成。与正常人相比，透析患者 TMAO 水平可高出 10-20 倍。一项来自加拿大的前瞻性研究分析了血 TMAO 水平对于 CKD3b-4 期患者预后的影响，结果发现 CKD3b-4 期患者血 TMAO 中位数水平明显升高，在校正了其他潜在的影响因素后，血 TMAO 水平仍与心血管事件的发生相关。
吲哚类尿毒症毒素：发挥毒性作用新途径
迄今已有众多研究证明了吲哚类毒素对肾脏以及血管细胞的危害性。流行病学调查也明确了吲哚类尿毒症毒素（例如硫酸吲哚酚 IS 和吲哚乙酸 IAA）和心血管事件之间的相关性。研究表明，肾功能受损会导致吲哚类毒素在体内蓄积。
芳香烃受体（Aryl Hydrocarbon Receptor, AHR）是吲哚类毒素的细胞受体。在内皮细胞和血管平滑肌细胞内的 AHR 活化可提高组织因子的活性和表达，进而导致促凝状态。因此，经 IS 和 IAA 介导的 AHR 活化可导致血管功能紊乱。近日，一项来自美国的研究分析了 AHR 和 IS 水平对血透患者预后的影响，该研究共纳入 473 名血透患者，结果发现继发动静脉瘘血栓组的 IS 水平和 AHR 活化程度明显高于无血栓组。此外，AHR 可能还参与了 IS 调节 P-糖蛋白（PGP，是一种亲脂性底物外排泵）的进程。IS 可以促进 PGP 的表达，通过对接受环孢素（PGP 的底物之一）治疗的肾移植患者研究发现，为了达到相同的环孢素血药浓度，高水平 IS 肾移植患者往往需要更高的环孢素剂量。这揭示了尿毒症毒素在药物转运蛋白的调控中起着重要作用，同时也侧面解释了 CKD 和非 CKD 患者使用相同药物时在安全性和有效性上存在差异的原因。
N-甲基-2-吡啶酮-5-甲酰胺：「传统」尿毒症毒素的回归
N-甲基-2-吡啶酮-5-甲酰胺（2PY）是一种低分子量、水溶性、非蛋白结合型尿毒症毒素。既往研究认为 2PY 可以通过抑制腺苷二磷酸核糖活性进而影响细胞 DNA 损伤修复。近期研究表明，2PY 水平和 CKD 进展程度相关，血透患者的 2PY 水平大大高于健康人群。实际上早在 2015 年，CKD 烟酰胺和结合剂优化管理研究（COMBINE 研究）就验证了利用烟酰胺联合碳酸镧在低磷饮食摄入情况下降低 CKD3-4 期患者血磷和 FGF23 水平的有效性和安全性。 然而研究发现经烟酰胺治疗血透患者有着极高的 2PY 水平。因此人们愈加关注是否可以采用低剂量烟酰胺治疗实现达到临床有效获益和较低升高 2PY 水平的双赢。
第二部分 利用组学研究鉴别尿毒症毒素
组学分析广泛用于医学领域，包括用来深入理解生理学过程、明确发病机理以及疾病的筛查和预测等方面。新的解析技术的运用，如毛细管电泳（CE）联合质谱分析（MS）使得一次分析就能快速（1 小时内）鉴别源自生物样本的大量多肽种类成为了可能。
蛋白质组学技术可用来识别新的尿毒症毒素。Weissinger 等利用 CE-MS 以及 CE-MS/MS 方法发现额外的 30 多种多肽类物质存在于透析患者血浆中，其中已有两种多肽被正式鉴定为纤维蛋白原α片段和补体因子肽（C3f）片段。值得注意的是，C3f 片段可增加血管通透性。已有研究指出 C3f 片段可见于心肌梗塞患者血清中而非正常对照人群。
代谢物轮廓分析涉及高通量 MS 和相应的血浆代谢产物两个方面。近年来，人们倾向于利用代谢组学寻找新的 CKD 标志物，究其原因一方面是因为肾功能本身对代谢产物的循环水平有着重要影响，另一方面是因为代谢物在 CKD 的发生发展中起着一定作用。目前，代谢组学技术已被用来鉴定新型的尿毒症代谢产物以及识别与心血管事件风险相关的毒素。此外，该类技术还可以用来甄别与肾病进展相关的潜在标志物。Kloet 等通过代谢组学技术发现犬尿酸（色氨酸代谢产物），色氨酸（IS 前体），肉碱（TMAO 前体）和马尿酸可能是预测 1 型糖尿病患者蛋白尿进展的尿标志物。Zhao 等运用代谢物轮廓分析研究了糖尿病大鼠模型后发现，糖尿病肾损伤程度与肾内有机毒素水平密切相关，包括尿毒症毒素、葡糖苷酸以及葡糖苷酸代谢产物等。该研究还发现，使用福辛普利在减轻糖尿病肾损伤的同时还可以降低上述有机毒素的蓄积。Monika 等通过研究 2 型糖尿病患者的代谢特征与终末期肾病（ESRD）之间的关系，揭示了苯基复合物、经肠道合成的某些氨基酸派生物、苯酚硫酸、IAA 以及 3-IS 作为毒素在 2 糖尿病肾病患者向 ESRD 进展中的作用。另有学者通过代谢组学技术研究指出，苯基丙氨酸、苯酸盐和谷氨酸代谢途径与血透患者的认识障碍有关，而羟基苯乙酸甲酯、苯乙酰谷氨酰胺、马尿酸及脯氨酰羟脯氨酸可能是预测认知障碍发生发展的潜在标志物。
CKD 的发生发展与代谢稳态平衡与否互为因果。虽然无偏差的代谢组学分析是评估代谢产物极好的方法，但由于其量化水平是相对的而非绝对，故而使得其精度受限。尽管目前组学技术可以帮组识别新的尿毒症毒素并解决毒素相关的临床问题，但如何行之有效的将组学技术整合到现有方案以达到鉴别尿毒症毒素和最大化协同预测疾病的目的将是未来我们所面临的主要挑战。
结论：
众多介质可在尿毒症环境下通过一定病理生理机制进而显著影响脏器，迄今人们所发现的只是冰山一角。深入研究这些介质对理解其损伤机制、预防和/或治疗其介导的损伤具有重要意义。蛋白组学和代谢组学似乎可以用来有效地鉴定和识别尿毒症滞留溶质。然而，对于那些条件受限的尿毒症毒素研究者来说，选择合适的研究对象是解决问题的关键。正如第一部分所介绍的，一些关于「传统」尿毒症毒素的最新研究结果进一步拓宽了人们对其危害的认知。随着蛋白组学和代谢组学的推广和应用，未来将会有越来越多的尿毒症毒素被人们所识别。
推荐理由：
尿毒症毒素蓄积既是慢性肾脏病的表现，又是促进其发生和发展，导致相关并发症的重要因素。该综述不仅介绍了「传统」尿毒症毒素的最新研究进展，也从方法学的角度阐述了目前最前沿的研究尿毒症毒素的方法，并提出了可能的研究方向。
【文献出处：Ziad A Massy,Sophie Liabeuf. Nephrol Dial Transplant. 2018 Oct 1;33(suppl_3):iii2-iii5】