朱鈺鈺 綜述 陶舒曼 王德光 審校

慢性腎臟病(CKD)是世界范圍內(nèi)一個日益嚴重的公共問題，這與其高發(fā)病率、死亡率和醫(yī)療保健支出有關(guān)。CKD導致腎功能減退，造成某些必需微量元素的缺乏或有害微量元素的蓄積，反之，微量元素的含量或分布異常也在CKD的發(fā)生和發(fā)展中起到一定作用[1]。近年來,CKD患者外周血中微量元素鋅含量的不足與疾病進展之間的關(guān)系逐漸受到研究者的廣泛關(guān)注。

鋅是人體14種必需微量元素之一，正常成年人體內(nèi)鋅總量約2～3 g，鋅缺乏的實驗室診斷標準是空腹血清鋅<11.47 μmol/L(75 μg/dl)；餐后血清鋅濃度反應(yīng)實驗(PICR)>15%[2]。鋅元素是維持人體細胞正常結(jié)構(gòu)和功能所需的一種重要微量元素，參與人體內(nèi)90多種酶的合成，與200多種酶的活性有關(guān)，如血管緊張素轉(zhuǎn)換酶、堿性磷酸酶、碳酸酐酶、DNA和RNA聚合酶、銅鋅超氧化物歧化酶和金屬硫蛋白等。在細胞質(zhì)膜中，鋅主要結(jié)合在細胞膜含硫、氮的配基上，形成牢固的復合物，從而維持細胞膜穩(wěn)定，減少毒素吸收和組織損傷。鋅作為鋅指蛋白的重要組成部分參與調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄。鋅缺乏可以通過氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、細胞凋亡、小管纖維化等方面破壞腎臟結(jié)構(gòu)，影響腎功能，增加CKD患者心血管疾病的發(fā)生率和死亡率。本文將從CKD患者鋅含量不足的原因、鋅缺乏與CKD進展、鋅缺乏與CKD并發(fā)癥的關(guān)聯(lián)性以及補鋅對CKD進展的影響4個方面進行詳細闡述。

CKD患者鋅缺乏的原因

鋅缺乏是全球最重要的微量營養(yǎng)素缺乏癥之一，也是發(fā)展中國家常見的疾病的主要原因。CKD患者中40%～78%的人血清鋅水平較低[3]。Kung 等[4]對中國臺灣地區(qū)輔英科技大學附設(shè)醫(yī)院的194名CKD患者調(diào)查發(fā)現(xiàn)血鋅水平隨著CKD分期的進展而下降。Damianaki等[5]對瑞士洛桑大學醫(yī)院108例CKD患者和80例高血壓或健康志愿者的調(diào)查得出CKD 5期患者血漿鋅平均水平比非CKD患者低18%。輕度缺鋅會影響生長速度，而嚴重缺鋅會導致生長遲緩。鋅缺乏與睪酮水平低有關(guān)，慢性腎衰竭者陽痿和睪丸酮分泌減少的原因之一就是鋅缺乏。低鋅也可能導致一些相對非特異性的疾病，在血液透析患者中比較常見的，包括厭食癥，消化不良，認知功能減退和抗氧化能力降低，故有鋅缺乏表現(xiàn)的患者需檢測鋅水平，及時提供補鋅治療。

CKD患者血鋅水平偏低，不受年齡、性別、民族、原發(fā)腎病等因素的影響，主要涉及以下4個原因：(1)由于低蛋白飲食限制、厭食、營養(yǎng)不良等原因造成鋅攝入不足[6]；(2)由于1,25-二羥基骨化醇形成障礙或藥物的相互作用導致胃腸道對鋅的吸收減少[7]；(3)腎臟鋅丟失增加；(4)透析時由于透析液組成、透析過程中滲透壓差異等原因?qū)е落\的丟失[8]。

盡管某些具體機制尚未闡明，但腎臟鋅丟失的潛在機制主要有兩個方面：(1)蛋白尿：鋅通過小腸吸收，進入循環(huán)后與血漿蛋白質(zhì)結(jié)合，如白蛋白(可交換)、α巨球蛋白(不可交換)和轉(zhuǎn)鐵蛋白[9]。與非CKD組相比，CKD患者24h尿蛋白、尿鋅排泄量較高，并且隨著CKD分期的進展鋅的排泄分數(shù)逐漸增加[5]，血鋅水平呈下降趨勢[4]。(2)腎小管損傷：腎臟能夠維持循環(huán)鋅水平，直到失去一定數(shù)量的腎小管，當估算的腎小球濾過率(eGFR)<60 ml/(min·1.73 m2)時，血漿鋅水平隨eGFR呈線性下降；而eGFR>60 ml/(min·1.73 m2)時，兩者無相關(guān)性[5]。研究發(fā)現(xiàn)70%～95%的鋅轉(zhuǎn)運發(fā)生在近端小管，其中包括鋅轉(zhuǎn)運蛋白(Zn transporters，ZnT)和鋅鐵調(diào)控蛋白(Zrt- and Irt-like proteins，ZIP)，同時Henle環(huán)和腎單位末端段也參與了鋅的再吸收[10-11]，故腎小管發(fā)生損傷時鋅丟失增加。

鋅缺乏加重腎損害的可能機制

增強腎臟氧化應(yīng)激鋅作為抗氧化劑，通過激活金屬應(yīng)答轉(zhuǎn)錄因子1，上調(diào)谷胱甘肽合成酶、銅/鋅超氧化物歧化酶以及金屬硫蛋白1(metallothionein，MT)，來參與抗氧化防御[12]。另一方面，與MT1半胱氨酸簇結(jié)合的非活性胞質(zhì)鋅，在一氧化氮合成酶介導合成的一氧化氮(NO)作用下釋放，為基于鋅的氧化防御提供保障[13]。

鋅缺乏不僅通過特異性上調(diào)腎小管上皮細胞煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶2的表達，促進氧化應(yīng)激，引起腎臟損傷[14]，還會降低腎NO系統(tǒng)活性，增加腎臟氧化應(yīng)激損傷，減少腎單位數(shù)，誘導腎小球肥大[13]。腎單位數(shù)目被認為是心血管和腎臟疾病的一個強效的危險因素，胎兒期和哺乳期鋅缺乏導致的腎臟形態(tài)學改變可能是成人動脈血壓升高和腎功能不全的機制之一。

增加腎臟細胞凋亡鋅能促進有絲分裂、抑制細胞凋亡，通過抑制鈣鎂依賴性內(nèi)切酶、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(caspase)3等發(fā)揮抗凋亡作用[15]。腎鋅含量的降低會導致腎皮質(zhì)細胞內(nèi)鋅池的減少，增加細胞凋亡的風險，導致腎單位的數(shù)目和大小降低，濾過面積減少，從而導致腎小球濾過率(GFR)降低。

促進腎纖維化鋅具有抗纖維化的作用，通過激活PI3K/Akt/GSK-3β信號通路，下調(diào)低氧誘導因子-1α(HIF-1α)的表達，抑制腎小管上皮細胞向間充質(zhì)轉(zhuǎn)換(EMT)[16]。鋅缺乏時成纖維細胞激活，腎小管間質(zhì)纖維化，腎上皮細胞HIF-1信號的激活與CKD的發(fā)生有關(guān)[17]。腎小管間質(zhì)損傷是糖尿病腎病(DN)的主要組織病理學特征，也是腎功能不良的重要預(yù)測因素，DN患者腎小管間質(zhì)纖維化程度與系膜擴張、GFR下降和蛋白尿增加密切相關(guān)。

鋅缺乏與CKD并發(fā)癥

心血管疾病(CVD)CVD是CKD最常見的并發(fā)癥，也是終末期腎病的主要死因，如動脈粥樣硬化、高血壓、心包炎、心肌病和心功能不全等，近年來大量研究證實鋅缺乏與CVD有密切關(guān)系。

動脈粥樣硬化 研究報道動脈粥樣硬化患者血鋅含量降低，同時鋅缺乏促進CKD患者動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展[18]。血管內(nèi)皮受損在動脈粥樣硬化中具有關(guān)鍵作用，鋅可以保護內(nèi)皮細胞的完整性，鋅缺乏時氧化應(yīng)激增加，激活核因子kappa B(NF-κB)，上調(diào)炎癥相關(guān)基因的表達，白細胞介素等炎性因子產(chǎn)生增加，導致血管內(nèi)皮損傷，其中氧化應(yīng)激及炎癥因子是動脈粥樣硬化的一個關(guān)鍵步驟[19]。

此外,血管平滑肌細胞(VSCMs)的增殖也是動脈粥樣硬化形成的早期標志。MAPK信號通路及其靶分子參與細胞存活(MAPK-ERK)和細胞凋亡(MAPK-JNK)，鋅缺乏時下調(diào)MAPK-JNK，誘導VSMCs增殖；在此過程中，分化的VSMCs失去分化狀態(tài)，從收縮型轉(zhuǎn)變?yōu)樵鲋?合成)表型。VSMCs加速增殖的同時從中膜向內(nèi)膜遷移，導致動脈內(nèi)膜-中膜厚度增加。頸動脈內(nèi)膜-中膜厚度(CIMT)作為評估動脈粥樣硬化程度的指標之一，與血鋅水平呈負相關(guān)，并且反映氧化水平的銅/鋅比值是CIMT的獨立決定因素[20]。

心功能不全 不論何種病因?qū)е碌男牧λソ?HF)患者，均有不同程度的低鋅血癥[21]。一項失代償性HF患者出院時鋅水平的縱向研究表明，66%的患者鋅水平<75 μg/dl，而血清鋅水平<62 μg/dl的患者CVD的發(fā)生率和死亡率更高[22]。

在病理生理學上，隨著血清鋅水平的降低，氧化應(yīng)激增加，心肌細胞的自噬和肥大增加，廣泛纖維化區(qū)域的心肌細胞顯著退化，當線粒體產(chǎn)生的活性氧超過鋅依賴的超氧化物歧化酶的抗氧化能力時，線粒體通透性發(fā)生改變，細胞腫脹、變性，最終壞死。在組織結(jié)構(gòu)上，鋅通過調(diào)節(jié)血管緊張素轉(zhuǎn)換酶、基質(zhì)金屬蛋白酶等，參與維持心室壁結(jié)構(gòu)[23]。鋅可以減輕心肌重構(gòu)，鋅相關(guān)的酶能降解在心動周期中維持心肌形態(tài)的膠原支架[24]。因此CKD患者鋅缺乏時，心肌細胞壞死，心室壁重塑；細胞外基質(zhì)降解，心肌變薄，心功能下降，促進HF的發(fā)生發(fā)展。

礦物質(zhì)和骨異常慢性腎臟病礦物質(zhì)和骨異常(CKD-MBD)是CKD常見的嚴重并發(fā)癥之一，主要表現(xiàn)為繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進(SPTH)，心臟瓣膜、血管和其他軟組織鈣化，以及骨轉(zhuǎn)化、骨礦化、骨質(zhì)疏松(OP)等。

骨質(zhì)疏松 鋅在骨生長和骨代謝過程中，具有穩(wěn)定肥大細胞核，抑制內(nèi)源性肝素釋放的作用，鋅的缺乏會導致成骨細胞的活力下降、膠原蛋白與硫酸軟骨素的合成減少、以及堿性磷酸酶的濃度降低。此外，ZIP 13和ZIP 14對鋅的轉(zhuǎn)運也對機體和骨的生長平衡具有調(diào)控作用[25]。研究發(fā)現(xiàn)老年女性骨質(zhì)疏松癥患者血清鋅降低，且補充鋅可以改善OP[26]。

血管鈣化 CKD患者鈣磷代謝紊亂，易發(fā)生血管鈣化(VC)。研究表明CKD患者血清鋅水平與血清鈣化傾向呈顯著相關(guān)，其機制可能是鋅可以上調(diào)鋅敏感受體/G蛋白偶聯(lián)受體依賴的腫瘤壞死因子α誘導蛋白3(TNFAIP 3)基因的表達，TNFAIP3水平的升高抑制NF-κB的激活 ，而活化的NF-κB轉(zhuǎn)錄因子向細胞核轉(zhuǎn)移，誘導靶基因的表達，促進VSMCs向骨/軟骨細胞表型轉(zhuǎn)分化[27]。骨/軟骨細胞表型的VSMCs表達組織非特異性堿性磷酸酶，該酶水解內(nèi)源性鈣化抑制劑焦磷酸鹽，從而促進磷酸鈣晶體形成的失調(diào)，導致血管礦化[28]。

補鋅治療對CKD患者的益處

延緩慢性腎損傷進展Hadj等[29]發(fā)現(xiàn)，ZnCl2治療后大鼠損傷的腎臟組織中，白細胞介素1β(IL-1β)、IL-6和單核細胞趨化蛋白1等促炎細胞因子的表達得到抑制；超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶等抗氧化物酶的腎活性升高；Beclin-1和溶酶體相關(guān)膜蛋白2兩個自噬相關(guān)蛋白表達下調(diào)。證明補充鋅通過抗炎、調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激、鞏固細胞質(zhì)和線粒體膜等方面，減少細胞溶解，維持腎臟結(jié)構(gòu)。同時ZnCl2治療還延緩了肌酐水平的升高，改善腎臟功能。Zhang等[16]也發(fā)現(xiàn)鋅處理的小鼠24h尿蛋白水平降低，有效改善糖尿病小鼠腎功能。同時補充鋅抑制膠原蛋白-I、纖維連接蛋白和α平滑肌肌動蛋白在糖尿病腎臟中的表達；下調(diào)HIF-1α表達，抑制EMT，減輕腎小管間質(zhì)纖維化。

在人群干預(yù)研究中，補充鋅尤其是較高劑量(成人50 mg/d，兒童30 mg/d)下，改善CKD患者慢性營養(yǎng)不良、低白蛋白血癥、低鋅血癥和高CRP狀態(tài)，無論成人還是兒童，營養(yǎng)不良均已被證明增加了CKD患者的發(fā)病率和死亡率[30-31]。但人體過量攝入鋅會引起惡心、嘔吐及腹瀉等癥狀，長期大量服用可使銅缺乏,血清高密度脂蛋白減少，甚至造成血紅蛋白降低，血清鐵降低及頑固性貧血等鋅中毒現(xiàn)象。所以一定要通過缺鋅病史，測定患者頭發(fā)和血液中鋅含量，結(jié)合臨床癥狀、體征，合理使用鋅制劑?？刹捎眯┝?、低濃度、短療程的補鋅原則，因人制宜，適量補充。因CKD患者常伴有電解質(zhì)紊亂，而臨床工作中較為關(guān)注鉀、鈣、磷、碳酸氫根等離子，常忽略鋅的變化，所以除有鋅缺乏表現(xiàn)的患者外，建議CKD 3～5期尤其是維持性透析治療的患者，每3～6個月監(jiān)測一次鋅水平。

盡管CKD患者鋅補充的推薦攝入量尚未確定，但美國腎臟基金會腎臟病預(yù)后質(zhì)量倡議(KDOQI)表明，兒童和成人都應(yīng)參考鋅的膳食參考攝入量(DRI)[32]。KDOQI建議每隔4～6個月監(jiān)測攝入量，若僅靠膳食攝入量不能達到DRI的100%，或者有缺乏的臨床證據(jù)，建議對CKD 2～5期的患兒補充微量元素鋅。澳大利亞腎病指南委員會(CARI)CKD指南也對銅和鋅的DRI作出明確提議，建議定期監(jiān)測低蛋白飲食患者的血清鋅水平。

改善CKD并發(fā)癥Voelkl等[27]發(fā)現(xiàn)，補充硫酸鋅后相較于野生型小鼠，klotho蛋白基因亞效型小鼠的大動脈(茜素紅染色)、胸主動脈切片(von Kossa染色)鈣化得到明顯改善，主動脈弓的鈣含量減少。在腎臟次全切小鼠模型中，補充硫酸鋅后成骨標記物的mRNA表達減少，主動脈脈沖傳播速度(血管僵硬的標志)降低，廣泛腎臟鈣化減弱。因此補鋅有效改善CKD患者的血管鈣化和腎臟鈣化。

目前國際和國內(nèi)尚未在CKD患者中提出補鋅標準。有研究表明，補鋅34 mg/d達12個月可以降低血透患者促紅細胞生成素反應(yīng)性指數(shù)，利于CKD患者貧血并發(fā)癥的治療[33]；補鋅18個月可以提高血清骨堿性磷酸酶水平，促進骨的形成，改善CKD-MBD患者情況[34]。小劑量補鋅12～15 mg/d 3個月可以改善血液透析患者自然殺傷(NK)細胞的活性和左室肥厚[35]。臨床上常用的補鋅制劑有無機鋅(硫酸鋅、氯化鋅)、有機鋅(葡萄糖酸鋅，甘草鋅)和生物鋅(蛋白鋅)。無機鋅消化道刺激較大；有機鋅吸收率較高，胃腸道反應(yīng)輕；而蛋白質(zhì)和鋅結(jié)合相對牢固，在胃中不會析出鋅離子，不會造成胃腸刺激。未來應(yīng)多開展隨機對照試驗來為CKD患者補鋅相關(guān)指南的制定提供科學證據(jù)。

小結(jié):綜上所述，CKD患者隨著腎功能的進行性衰退，循環(huán)鋅水平也逐漸降低；而低鋅進一步加重腎臟損害和CKD并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展，未來可利用多中心前瞻性隊列研究設(shè)計、RCT研究及動物實驗來進一步探討鋅在CKD中發(fā)揮作用的潛在機制。雖然目前已有實驗證明對于鋅缺乏的CKD患者補鋅可以改善臨床癥狀，但是否需要普及CKD患者補鋅來加強對CKD的治療和防護，以及補鋅的具體方式和劑量，需要更多精心設(shè)計的大型多中心試驗，為初級保健預(yù)防工作提供更多的理論支持。