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背景:慢性肾脏病(Chronic Kidney Disease,CKD)是全世界关注的公共卫生问题之一,其发病率呈逐年上升趋势。过去15年腹膜透析技术经历了快速的发展,渗透剂在腹膜透析中起着主要的作用。
传统的葡萄糖透析液能提供有效的渗透压、价格便宜、容易代谢并提供能量等优点,但是在长期透析过程中存在许多缺点。随着高浓度的葡萄糖的不断吸收,可引起严重的代谢紊乱,高脂血症,高血糖,肥胖。由于高血糖的刺激会刺激腹膜产生细胞外基质,上调TGF-β,纤连蛋白,纤溶酶原激活物抑制剂,增强细胞的氧化应激反应等。而且葡萄糖透析液在高温消毒时会产生葡萄糖降解产物,长时间暴露其中会导致腹膜结构和功能的损害,因此需要研发非葡萄糖渗透,艾考糊精透析液作为第二代渗透剂,减少了腹膜在葡萄糖中的暴露,显示出良好的腹膜生物相容性。与葡萄糖透析液相比,艾考糊精透析液有更多优点。首先,在长时间的留腹过程中,艾考糊精透析液可产生持续的超滤,因此其更适合于高转运和高平均转运。其次,由于艾考糊精对腹膜有轻微的毒性,减少腹膜纤维化的生成,因此在长时间的腹膜透析中可以更好的保护腹膜功能。另外艾考糊精的代谢不引起严重的高脂血症和高胰岛素血症。这些优点来自于艾考糊精自身的特点和其特有的代谢过程。但是艾考糊精透析液也存在以下不足。第一由于其价格昂贵,极大地限制了它在临床上的使用,尤其是在发展中国家。第二由于其分子量大,在体内降解和吸收缓慢,艾考糊精腹透液更适合于高转运和高平均转运的腹膜透析患者,而不适合低转运和低平均转运的腹膜透析患者。第三由于艾考糊精在体内的蓄积,会产生过敏,主要表现为皮肤过敏,如皮疹,另外有其他临床并发症。
因此有必要研发一种新的非葡萄糖渗透剂,我们筛选出麦芽糖作为新型腹膜透析液的渗透剂,麦芽糖是一种2分子葡萄糖通过α-1-4糖苷键连接而成的双糖,且价格适宜,其分子量为342D,介于葡萄糖和艾考糊精之间。由于人体腹腔内α-淀粉酶活性很低,麦芽糖在腹腔内代谢和吸收的速度很慢,经组织和细胞吸收后可进一步降解,同时类似于艾考糊精,不引起高脂血症和高胰岛素血症。
鉴于将麦芽糖作为腹膜透析液的渗透剂至今未见报道,本课题组对麦芽糖腹膜透析液进行以下研究。
第一章、麦芽糖腹膜透析液的理化性质研究
目的:建立检测麦芽糖的浓度变化的定量分析方法,测定麦芽糖透析液的渗透压,PH值。
方法:用高效液相色谱法建立检测麦芽糖的浓度的定量分析方法,使用FM8P全自动冰点渗透压检测仪检测麦芽糖透析液的渗透压,电子PH计检测麦芽糖透析液的PH值。
结果:葡萄糖与麦芽糖标样品单组分及混合组分经HPLC分析,葡萄糖洗脱峰保留时间为5.485min;麦芽糖洗脱峰保留时间为4.112min。其标样单组洗脱峰的保留时间与混合标样中该组分洗脱峰的保留时间基本一致。本实验选2.5%和4.25%麦芽糖为主要研究对象,2.5%和4.25%麦芽糖透析液的渗透压低于同等浓度的葡萄糖透析液,2.5%和4.25%麦芽糖透析液的渗透压均高于7.5%艾考糊精透析液。2.5%和4.25%麦芽糖透析液的PH高于同等浓度的葡萄糖透析液和7.5%艾考糊精透析液。
结论:麦芽糖可以用高效液相色谱法进行定量分析;2.5%和4.25%麦芽糖透析液的渗透压低于同等浓度的葡萄糖透析液,2.5%和4.25%麦芽糖透析液的渗透压均高于7.5%艾考糊精透析液。2.5%和4.25%麦芽糖透析液的PH高于同等浓度的葡萄糖透析液和7.5%艾考糊精透析液;麦芽糖作为渗透剂有其理论基础。
第二章、麦芽糖腹膜透析液的动物实验研究
目的:研究麦芽糖腹膜透析液在动物实验中的超滤作用,对小分子物质转运的能力,以及长时间腹膜透析中对腹膜结构的影响。
方法:用大鼠行麦芽糖腹膜透析液行4小时、8小时超滤实验;进一步用急性肾功能衰竭兔模型研究麦芽糖腹膜透析液对小分子物质的转运能力;用长期腹膜透析模型研究麦芽糖腹膜透析液对腹膜结构的改变,并通过常规染色和免疫荧光观察腹膜结构的变化;利用Western blot及Realtime PCR检测波形蛋白(Vimentin)、紧密连接蛋白(Zona occludens-1,ZO-1)的表达。
结果:4小时2.5%和4.25%麦芽糖腹透液组超滤量大于同等浓度的葡萄糖透析液组;4.25%麦芽糖腹透液组超滤量大于7.5%艾考糊精腹透液组。至8小时,2.5%和4.25%麦芽糖腹透液组剩余量大于同等浓度的葡萄糖透析液组;但是2.5%和4.25%麦芽糖腹透液组剩余量略低于7.5%艾考糊精透析液组,差异有统计学意义。
至4小时腹腔内葡萄糖浓度仅为初始浓度的10%左右,2.5%和4.25%葡萄糖浓度分别为8.2%±2.3%和11.3%±3.7%。麦芽糖透析液中麦芽糖浓度在4小时腹腔内麦芽糖浓度为初始浓度的20%左右,2.5%和4.25%麦芽糖糖浓度分别为19.8%±3.3%和24.3%±4.5%,高于同等浓度葡萄糖透析液。
急性肾功能衰竭兔模型:4.25%麦芽糖透析液组对小分子物质转运能力高于同等浓度的葡萄糖透析液组,120分钟和240分钟时,4.25%麦芽糖透析液组对小分子物质转运能力低于7.5%艾考糊精组;
D/D0和D/Pcr趋势图显示,0.9%生理盐水组和4.25%葡萄糖组D/D0值为逐渐下降,而4.25%麦芽糖组和7.5%艾考糊精组D/D0值为逐渐上升。0.9%生理盐水组和4.25%葡萄糖组D/Pcr值下降较快,而4.25%麦芽糖组和7.5%艾考糊精组D/Pcr值下降趋势缓和。
正常大鼠长期腹膜透析实验腹膜厚度:2.5%和4.25%麦芽糖糖组腹膜厚度增加低于同等浓度的葡萄糖组,2.5%和4.25%麦芽糖糖组腹膜厚度增加和7.5%艾考糊精组比较增加不明显。
Western Blot显示:2.5%和4.25%麦芽糖透析液组30d腹膜组织Vimentin蛋白表达明显低于同等浓度葡萄糖透析液组,差异有统计学意义;2.5%和4.25%麦芽糖透析液组30d组织Vimentin蛋白质表达和艾考糊精透析液组比较,差异无统计学意义。
2.5%和4.25%麦芽糖透析液组脏层腹膜组织ZO-1蛋白质表达明显高于同等浓度葡萄糖透析液组,差异有统计学意义;2.5%和4.25%麦芽糖透析液组脏层腹膜组织ZO-1蛋白质表达艾考糊精透析液组比较,差异无统计学意义,Real-time PCR结果显示Vimentin和ZO-1 mRNA表达有相同趋势。
结论:本课题采用的长期腹膜透析模型和急性肾功能衰竭兔模型有一定的实用性。结果提示麦芽糖作为渗透剂4小时超滤能力优于传统的葡萄糖透析液,4.25%麦芽糖透析液优于7.5%艾考糊精透析液;8小时麦芽糖透析液超滤仍优于葡萄糖透析液,但低于艾考糊精透析液。麦芽糖腹透液对小分子物质的转运能力高于传统的葡萄糖透析液。麦芽糖腹膜透析液的生物相容性优于传统的葡萄糖透析液,类似于艾考糊精透析液。
第三章、麦芽糖腹膜透析液的体外实验研究
目的:阐明麦芽糖腹膜透析液生物相容性的分子机制。
方法:用麦芽糖腹膜透析液刺激人腹膜间皮细胞,观察MTT结果,Western blot及Real time PCR检测Vimentin和ZO-1表达变化。
结果:随着时间变化,2.5%和4.25%麦芽糖透析液组人腹膜间皮细胞Vimentin蛋白质表达明显低于同等浓度葡萄糖透析液组,差异有统计学意义,2.5%和4.25%麦芽糖透析液组HPMC细胞Vimentin蛋白质表达艾考糊精透析液组比较,差异无统计学意义;
2.5%和4.25%麦芽糖透析液组人腹膜间皮细胞ZO-1蛋白质表达高于同等浓度葡萄糖透析液组;2.5%和4.25%麦芽糖透析液组人腹膜间皮细胞ZO-1蛋白质表达艾考糊精透析液组比较,差异无统计学意义。
Realtime PCR结果显示同样趋势。
结论:麦芽糖腹膜透析液可能因无高糖刺激减轻了EMT改变,相对于传统葡萄糖腹膜透析液显示出较好的生物相容性,同时提示和艾考糊精透析液有相似的生物相容性。