文摘
溶血性尿毒综合征(HUS)是急性肾功能衰竭的最常见原因的童年。我们研究了精氨酸/不通路在12个典型溶血尿毒综合症和12的同龄儿童健康的对照组。亚硝酸盐和硝酸盐,主要在血浆和尿液的代谢物,不对称dimethylarginine (ADMA)在血浆和尿液和二甲胺(DMA)尿液测定气相色谱和gc - MS / MS技术。泌尿测量修正肌酐的排泄。硝酸等离子体相比,溶血性尿毒综合征患者明显高于健康对照组,而硝酸尿液是边缘低溶血尿毒综合症患者与健康对照组相比。ADMA血浆浓度无关紧要的低,但尿液HUS患者ADMA水平明显下降。尿DMA没有明显升高。溶血性尿毒综合征患者,硝酸但不是亚硝酸盐、精氨酸或血浆ADMA浓度与免费的血红蛋白浓度。我们的研究结果表明,生产和ADMA合成都是减少儿童典型溶血尿毒综合症。我们假设在循环的溶血性尿毒综合征患儿精氨酸/不通路之间的恶性循环和自由haemoglobin-mediated存在氧化应激。这种恶性循环的中断药物释放和/或巯基包含药物可能在溶血性尿毒综合征提供新的治疗选择。
1。介绍
溶血性尿毒综合征(HUS)是急性肾功能衰竭的最常见的原因在童年1]。溶血尿毒综合症的定义的三合会溶血性贫血,急性肾功能衰竭和血小板减少。在儿童主要是感染引起的溶血性尿毒综合征verocytotoxin——(类志贺毒素)产生细菌,通常大肠杆菌。溶血性尿毒综合征主要发生在1到10岁的儿童平均每年每100000名儿童和一至三个病例的发病率近95%的存活率(2]。旁边的爆发志贺毒素的产生大肠杆菌2011年O104: H4 (3),在奥地利和德国,发生率为0.4:100000和0.7:分别为100000 (4]。该病的潜伏期后开始4至7天,突然发病的血性腹泻和腹痛。两到十天后,微血管病、溶血性贫血、血小板减少症、急性肾功能衰竭。特定的病理发现溶血性尿毒综合征急性肾功能衰竭患者肾小球microthrombi [5,6]。溶血性尿毒综合征微血管病几乎可以涉及任何器官,但损害肾脏和中枢神经系统造成最严重的临床问题(7]。尽管经常戏剧性的临床表现,童年HUS的总体结果相对较好。死亡率小于5%,75%的患者显示完全缓解(8]。复发是罕见的。
类志贺毒素结合鞘糖脂globotriaosylceramide [9),从而干扰蛋白质合成在内皮细胞。通过platelet-activating无序血管性血友病因子、血小板激活因子,白细胞介素,一氧化氮(NO)也可能导致障碍(7]。没有有多个功能包括调节血管张力,神经传递,抑制血小板聚集和白细胞粘附[10]。抗增殖和antiatherosclerotic效果也被归因于没有(11]。
没有是一个短暂的自由基,在所有类型的细胞,包括内皮细胞产生。体内,没有迅速氧化成硝酸盐和亚硝酸盐,在血液和循环会在尿液中排出(12]。在一定条件下循环亚硝酸盐和硝酸盐和硝酸排泄是合适的指标和措施没有合成的13]。因此,硝酸尿液中被认为是一个有用的衡量整个身体没有合成,而亚硝酸盐,而没有反映出endothelium-dependent合成循环。没有所产生的氨基酸精氨酸合成酶(NOS)亚型,包括内皮NOS(以挪士),神经元NOS (nNOS)和诱导NOS(间接宾语)。这些酶的氧化亚氨基的组终端胍组精氨酸不,L-citrulline是第二个反应产物(14]。
号活动是由内源性抑制剂,非对称dimethylarginine (ADMA)是最重要的15]。ADMA生成相关蛋白的甲基化酶催化精氨酸N-methyl蛋白转移酶之后,常规的蛋白水解作用[16]。不变ADMA由肾脏排泄,但最大的从内部产生ADMA的一部分(大约90%)和二甲胺在尿液中排出(DMA)酶水解后dimethylarginine dimethylaminohydrolase (DDAH) [15),主要在肾脏和肝脏。高循环ADMA水平被发现在许多疾病包括慢性肾功能衰竭(17]。
在成人患者不同microangiopathic疾病似乎没有合成增加(18]。然而,在童年数据精氨酸/不通路是罕见的。我们最近报道引用数据没有家庭的不同成员在童年19]。我们还研究了这些参数对儿童罹患肾脏疾病(20.]。微血管病也发生在溶血性尿毒综合征患者中,我们感兴趣的精氨酸/不通路是否改变儿童的溶血性尿毒综合征。值得一提的是,溶血性尿毒综合征,急性期的红细胞暴露于氧化应激升高可能导致溶血直接通过氧化损伤和/或减少膜流动性(21]。最近,这是证明人类在溶血性尿毒综合征的急性期氧化应激是提高测量时血浆脂质过氧化反应产品(22]。在老鼠身上,志贺毒素2显示增加氧化应激和抗氧化剂等N乙酰半胱氨酸被发现改善志贺toxin-induced氧化应激测量丙二醛和减少肾损害(23]。在一个病人,一个9岁的女孩,患有溶血性尿毒综合征移植后皮肤应用硝酸异山梨酯(ISDN) NO-releasing药物被发现是非常有效的改善溶血和增加血小板的数量(24]。这个有趣的发现表明,没有可能在溶血性尿毒综合征发挥保护作用。考虑到潜在的精氨酸/不通路参与儿童患有典型溶血尿毒综合症,我们想描述定量和使能理解地溶血尿毒综合症的状态通过测量精氨酸/不通路的一些成员在血浆和尿液。健康儿童作为对照组在目前的研究。亚硝酸盐在人体尿液可能表明nitrative压力(25),我们量化硝酸除了尿尿亚硝酸盐的测量全身没有合成(13]。
2。材料和方法
12个典型溶血尿毒综合症的儿童(5女孩,7男孩;平均年龄年)和12个年龄健康对照组都包括在内。总结了病人的临床特征表1。患者症状方面与利尿剂和透析治疗。如果他们收到动脉高血压是礼物抗高血压药物(表1)。大约两周后出院患者的透析结束5至30天(表执行1)。血液,尿液在可能的情况下,被在住院的第一或第二天。这项研究是汉诺威医学院伦理委员会批准并从父母得到书面同意。
ADMA血浆和尿液和血浆精氨酸gc - MS / MS、gc - MS测定,分别描述的其他地方(26]。亚硝酸盐和硝酸盐在血浆和尿液,并用gc - ms测定同时如前所述[27]。用气相色谱-质谱(尿肌酐测定28]。用气相色谱-质谱描述最近DMA尿液中确定(29日]。尿排泄肌酐的排泄和数据的分析物被纠正了μ分析物的摩尔每更易与肌酐。
循环内皮细胞内皮损伤的测量,检测血液中承认美国其它地方描述的时候(30.]。
数据从患者和健康对照组比较使用Mann-Whitney测试(SPSS,版本16)。数据是平均数±标准差。的值被认为是重要的。
3所示。结果
入学后,循环内皮细胞的数量的溶血尿毒综合症儿童的血44每毫升(每毫升范围值,0到800),表明内皮损伤(30.]。在放电,循环内皮细胞的数量减少到24每毫升(每毫升范围值,0到180)。
溶血性尿毒综合征患儿中等离子体硝酸盐(与μ米,)和等离子体亚硝酸盐(与μ米,)显著增加,与健康对照组相比(图1)。硝酸的排泄率低了无关紧要的HUS患者与健康对照组(与μ摩尔/更易与,)(图2(一个))。尿亚硝酸盐溶血性尿毒综合征和健康对照组(没有差异与μ摩尔/更易与,)(图2 (b))。
(一)
(b)
(一)
(b)
血浆ADMA浓度低了无关紧要的溶血性尿毒综合征儿童与健康儿童(与海里,)(图3(一个))。然而,ADMA的肾排泄率显著低于健康对照组相比溶血性尿毒综合征患者(,,而,)μ摩尔/更易与,)(图3 (b))。尿液中排泄率DMA溶血性尿毒综合征患者的比例稍高,也就是说,()相比,()μ摩尔/更易与健康儿童()(图4)。血浆精氨酸等离子体水平并没有统计上的不同的两组之间(图5;)。
(一)
(b)
溶血尿毒综合症的病人,有密切的正相关关系(,)之间的等离子体硝酸盐浓度()和血浆游离血红蛋白浓度(用回归方程);相比之下,等离子体亚硝酸盐、精氨酸和ADMA浓度不与血浆游离血红蛋白浓度(图6)。
4所示。讨论
精氨酸/不通路中扮演一个重要的角色在肾功能衰竭,感染,和微血管病18,31日,32]。在成人患者微血管病内源性似乎没有生产高(18]。在目前的研究中我们调查儿童精氨酸/不通路的状态与典型的溶血性尿毒综合征(HUS),相关的溶血性贫血,急性肾功能衰竭和血小板减少。
自由循环内皮细胞的数量与溶血性尿毒综合征儿童入学的时候远高于通常发现在健康个体30.]。这些预期的研究结果表明,内皮损伤发生溶血性尿毒综合征患者在本研究调查。在放电,循环内皮细胞的数量下降到正常水平,说明改善内皮功能障碍。
研究精氨酸/没有途径获得血液和尿液样本在住院的第一或第二天。在典型溶血尿毒综合症患者的血浆样品我们观察到显著增加浓度的硝酸盐和亚硝酸盐而健康的儿童。在以前的研究中我们的团体,硝酸盐和亚硝酸盐浓度不高在综合征患儿33)和nonsyndromic focal-segmental-glomerulosclerosis non-FSGS儿童肾脏疾病(FSGS)或(20.]。一起,溶血性尿毒综合征患者的肾功能受损可能是积累等离子亚硝酸盐和硝酸盐浓度的理由,而不是一个增强合成(图7)。在本研究的孩子,我们没有测量cGMP,不,第二信使的血浆或尿液样本。在即将到来的研究中,测量等离子体的cGMP溶血尿毒综合症的孩子可以提供额外的有价值的信息没有生物合成/生物利用度综合症,虽然循环或尿cGMP没有合成或生物活性并不是可靠的关联。
不幸的是,尿液样本不可以从所有溶血性尿毒综合征儿童和生化参数测量尿样的力量被认为是相当低的。而血浆ADMA浓度并不增加溶血性尿毒综合征患者,尿排泄率ADMA HUS患者几乎是三倍低于健康的儿童。类似于尿硝酸盐、排泄尿液不变ADMA的似乎是最有可能由于受损肾功能衰竭。这些结果和观察DMA排泄率相似的溶血性尿毒综合征患者和健康对照表明,ADMA合成率却降低了在典型溶血尿毒综合症,可能由于不良的活动N蛋白甲基转移酶和/或受损的蛋白水解酶的活性在这个综合症(图7)。另一方面,我们的研究结果表明,DDAH活性没有改变溶血性尿毒综合征。缺乏精氨酸,没有共同的前体,ADMA不大可能解释ADMA的减少合成的溶血性尿毒综合征病人,血浆精氨酸浓度是在患者和对照组相似。
升高没有生产中小鼠模型观察志贺毒素2-induced溶血性尿毒综合征(34]。邵et al。35)建议以挪士upregulation血栓性微血管病鼠模型,提高内皮细胞合成不可能是一个重要的保护机制在血栓性微血管病35]。没有生产中性粒细胞白细胞与志贺毒素刺激后发现婴儿年龄相关性较低的生产;作者推测,这可能与高发病率在婴儿36]。亚硝酸盐和硝酸盐在等离子体和/或尿液不能反映特定NOS异构体或器官的活动,我们的结果不允许的任何结论关于以挪士贡献不溶血尿毒综合症患者的健康的孩子。因此,在我们的溶血性尿毒综合征患者不能排除高度表达和活动的进气阀打开,无法产生抗菌防御的目的,但我们认为它很温和。
完整的红细胞中扮演一个重要的角色在储存和运输中没有通过oxyhaemoglobin失活,没有生物活性的循环(37- - - - - -42]。因此,很可能红细胞的血红蛋白物种内部以及外部,也就是说,自由的血红蛋白,是特别重要的溶血性尿毒综合征患者对NO-related生物的行为,在某种程度上独立于内皮功能。血浆游离血红蛋白,可能都没有陷阱,如生产商没有从无机亚硝酸盐,不(图的自氧化产品7)。缺氧不典型溶血尿毒综合症。打扰微循环血栓性微血管病引起的溶血性尿毒综合征可能导致缺氧,促进亚硝酸盐还原到没有免费的血红蛋白。在这种情况下,另外没有产生的亚硝酸盐作为抑制剂可能是有意义的和有益的聚合以及vasodilatator。此外,血红蛋白可能产生血管活性的物质,如前列腺素、血栓素,但也可能导致氧化应激(43]。在目前的研究中,我们发现硝酸之间的正相关和血浆游离血红蛋白。这个观察一起几乎均匀分布的亚硝酸盐和硝酸盐在血细胞包括红细胞44,45)可能会说没有到硝酸氧化血红蛋白红细胞外的硝酸,而不是释放红细胞受损。它值得提到溶血的溶血性尿毒综合征患者并不高于约0.2%。然而,由于血浆游离血红蛋白是几倍的活性对没有比红细胞内血红蛋白,很可能一大部分没有被免费的血红蛋白氧化成硝酸盐的等离子体溶血尿毒综合症的病人。溶血尿毒综合症,像在镰状细胞性贫血41),溶血似乎与有害而不是有益的影响。游离血红蛋白释放的溶血可能对生物活性硝酸氧化不如上所述。此外,游离血红蛋白也可以灭活没有通过增强氧化应激,例如,通过产生活性氧(ROS),如超氧化物自由基阴离子和过氧化氢。这样的ROS高活性,可能因此氧化没有过氧硝酸盐。这是一个强烈的氧化剂本身,最终分解亚硝酸盐,硝酸盐和分子氧。很可能这些有害的影响血红蛋白不施加化学计量的方式43]。
基于我们的研究结果表明合成率降低内生不溶血尿毒综合症,可以推测,基底没有合成不足以改善血栓性微血管病在这个综合症和外生不需要因此药理剂量可能。在一个9岁的女孩患溶血性尿毒综合征骨髓移植后8个月岁,20毫克/天皮肤ISDN 9周改善溶血,同时增加血小板计数。这个女孩没有经验的副作用或疾病没有停止ISDN治疗后复发(24]。有趣的是,许多临床特点的这个女孩可比我们的溶血性尿毒综合征的患者。不幸的是,没有数据已经报导了精氨酸/在这个女孩没有途径。值得一提的是,ISDN被发现不增加氧化应激在健康的年轻学科应用于治疗相关剂量30毫克每天三次(46]。相比之下,在这个剂量ISDN似乎降低基底nitrative压力一天后政府当测量可溶性3-nitro-tyrosine 3-nitro-tyrosine-albumin,虽然不是统计学意义(46),一氧化氮氧化应激的潜在生物标志物在人类47]。由于尿液样本的有限的可用性和出土文物的贡献溶血的氧化应激生物标记物(如丙二醛(MDA)和F2-isoprostane 15 (年代)8 -isopgf2α(43),但不要ADMA和精氨酸/不通路的其他成员48),我们放弃了分析MDA和15 (年代)8 -isopgf2α在血浆和尿液样本的研究。
成人CAD患者我们发现低尿ADMA排泄率与心脏功能受损和预测心血管以及全因死亡率(49]。在目前的研究中我们首次以溶血性尿毒综合征儿童ADMA排泄率低于健康的儿童。尿ADMA的潜在临床应用价值的CAD或心脏功能障碍的诊断成年人和溶血性尿毒综合征诊断的儿童需要进一步研究。
总之,精氨酸/不通路改变在童年溶血性尿毒综合征。似乎没有合成减少,尽管ADMA的合成减少,精氨酸的内源性抑制剂的合成,而健康的同龄儿童。游离血红蛋白有可能发挥重要作用的新陈代谢和生物活性的不,包括endothelium-derived不,引起氧化应激,例如,血液中脂质过氧化,从而使红细胞膜发生破坏,导致溶血。还需要进一步的研究来描述的相对贡献红细胞受损,受损的内皮溶血性尿毒综合征。应用潜力的药物释放不,如有机硝酸ISDN,可以有效治疗手段治疗溶血性尿毒综合征。底层机制导致溶血性尿毒综合征受损没有合成尚不清楚,要求进一步说明。有机硝酸盐溶血的潜在益处和血小板(s)和底层机制值得进一步调查。溶血尿毒综合症似乎氧化应激水平升高而没有合成减少。补充的儿童患溶血性尿毒综合征与NO-releasing毒品或药物,增加合成和/或生物利用度,降低氧化应激,如N乙酰半胱氨酸(NAC)或其亲脂性的和细胞membrane-permeableN乙酰半胱氨酸乙酯(NACET) [50),可能是有用的在溶血尿毒综合症的治疗措施等。
利益冲突
作者宣称他们没有利益冲突有关的出版。
作者的贡献
托马斯·鲁克设计研究。Nele Kirsten Kanzelmeyer调查血液和尿液样本和写论文。汉斯·哈特曼评估神经病人和参与写作的结果。拉佩普和Anne-Jule Fuchs有助于评估患者。Kristine Chobanyan-Jurgens DMA尿液中调查。Dimitrios Tsikas建立方法测量精氨酸/不通路的成员。Bernhard Vaske做了统计。Anibh马丁Das和Jens乔丹回顾了纸。马里昂Haubitz测量循环内皮细胞。
确认
作者感谢b·贝克曼和a . Mitschke援助和F.-M优秀实验室。Gutzki进行气相色谱和gc - MS / MS分析。