细胞死亡在肾缺血再灌注损伤中的研究进展

中的研究进展肾缺血再灌注损伤概述细胞死亡机制相关研究方法细胞死亡类型细胞死亡在肾缺血再

灌注损伤中的作用研究现状与成果CONTENTS目录010305020406病理生理特征以缺血期能量代谢障碍(ATP

下降

>50%)和再灌注期氧化应激(ROS

生成激增3-5倍)为核心，

伴随炎症因子(如TNF-α)大量释

放。肾缺血再灌注损伤的基本定义指肾脏血流中断(如肾动脉夹闭)

后恢复血流，引发细胞结构破坏和

功能障碍的病理过程，常见于肾移

植手术中供肾处理环节。临床关联场景心脏手术体外循环、严重创伤失血

性休克等导致肾脏缺血后，约30%

患者出现术后急性肾损伤，需依赖

透析支持治疗。定义与概念EPO:Erythropoietin60-90%Anemia画Red

bloodcellsBone

marrow失血性休克复苏后严重创伤失血性休克患者，液体

复苏恢复肾血流后，约40%出现缺血再灌注损伤，表现为血肌

酐升高和尿量减少。肾移植术后缺血再灌注损伤肾移植中供肾冷缺血超过12小时，再灌注后约30%患者出现急性肾小管坏死，表现为术后少

尿或无尿。心脏手术体外循环期间心脏手术中体外循环导致肾脏血

流中断，术后约25%成人患者发生急性肾损伤，其中缺血再灌注是主要诱因。临床常见情况对肾脏功能的影响肾小球滤过功能下降肾缺血再灌注后，大鼠模型中肾小球滤过率(GFR)

可在24小时内下降50%-70%,表现为血肌酐和尿素氮水平显著升高。肾小管重吸收功能障碍缺血再灌注损伤导致近端肾小管上皮细胞坏死，患者出现尿糖阳性、氨基酸尿等肾性糖尿症状，如临床报道的术后急性肾损伤病例。肾脏内分泌功能紊乱损伤后肾脏合成促红细胞生成素减少，患者出现贫血，研究显示约

30%的急性肾损伤患者术后1周血红蛋白下降10%-15%。Urine

Production

in

Kidney1.Kidney2.Blood

&waste

flows

in3.Filtered

blood

flows

out4.Protein5.Glomerulus(capillaries)6.Urine(pee)outflows

to

thebladde缺血期细胞代谢紊乱肾脏血流中断后，细胞ATP

在30分钟内骤降90%,

Na+-K+

泵失效致细胞水肿，如大鼠肾缺血模型中观察到的近曲小管肿胀。炎症反应级联激活缺血再灌注6小时，中性粒细胞浸润增加5倍，释放髓过氧化物酶，临床研究显示患者尿中IL-6水平达正常12倍。再灌注期氧化应激爆发恢复血流后，线粒体呼吸链产生大量ROS,

小

鼠

模型显示再灌注1小时肾组织MDA含量升高2.3

倍，触发脂质过氧化。细胞死亡途径激活肾小管上皮细胞在再灌注24小时出现凋亡小体，TUNEL

检测阳性率达35%,同时伴随坏死性凋

亡相关蛋白RIPK3

高表达。疾病发展过程01030204指导临床防治策略优化研究发现抑制坏死性凋亡可减少IRI

后肾功能损伤，某三甲医院据此调整

术后抗炎方案，患者肌酐水平下降30%。改善器官移植预后供肾冷缺血时间超过12小时的移植案例中，应用细胞死亡调控技术后，急性排斥反应发生率降低25%。推动新型药物研发靶向细胞焦亡的抑制剂Nec-1

在动物实验中使肾IRI模型小鼠存活率提升40%,已进入Ⅱ期临床试验。凋亡凋亡的形态学特征肾缺血再灌注损伤中，凋亡肾小管上皮细胞表现为核固缩、染色质边集，可见凋亡小体形成，如大鼠IRI

模型术后24小时观察所见。凋亡的分子机制线粒体通路激活是关键，Bax/Bcl-2比值升高致细胞色素c释放，激活caspase-3,在小鼠IRI模型中caspase-3

活性较假手术组升高3.2倍。凋亡的调控靶点靶向抑制凋亡蛋白Survivin可减轻损伤，研究显示IRI大鼠注射Survivin抑制剂后，肾小管凋亡率降低40%,血肌酐水平下降28%。坏死的干预靶点抑制RIPK3可减轻坏死，2022年实验表明RIPK3

抑制剂能使小鼠肾IRI后血肌酐水平降低40%。坏死的形态学特征肾缺血再灌注后，肾小管上皮细胞出现核固缩、碎裂及溶解，胞

质嗜酸性增强，如2019年某研

究观察到的大鼠模型肾小管结构

破坏。坏死的分子机制肾IRI中，ATP耗竭致细胞膜破裂，LDH释放增加，2021年临

床研究显示患者血清LDH水平

较正常升高2.3倍。r

…

心(lean)Overweight

(obesity)Macrophage

CD4'Tcel

CD8'Tcell坏死自噬性细胞死亡自噬性细胞死亡的特征在肾缺血再灌注损伤中，自噬性细胞死亡表现为自噬体形成增多，

LC3-II/LC3-I

比值升高，

Beclin-1

蛋白表达上调。自噬性细胞死亡的调控机制肾缺血再灌注时，AMPK/mTOR

信号通路被激活，促进自噬启动，而

PI3K/Akt

通路则抑制自噬过程。自噬性细胞死亡的研究案例研究发现，在大鼠肾缺血再灌注模型中，使用自噬抑制剂3-MA可

减

少肾小管上皮细胞自噬性死亡，降低血肌酐水平30%。氧化损伤级联反应ROS

攻击肾近端小管上皮细胞

DNA,8-OHdG

水平上升，激

活p53

通路诱导细胞凋亡。活性氧生成激增肾缺血再灌注时，线粒体呼吸链

功能紊乱，大鼠模型中ROS

水平较正常组升高2.3倍，引发脂质过氧化。抗氧化系统失衡SOD、GSH-Px

等酶活性在小鼠

IRI模型中下降40%-60%,无法清除过量ROS,

加剧细胞损伤。氧化应激机制损伤相关分子模式(DAMPs)

释放01肾小管上皮细胞缺血坏死时，释放ATP、HMGB1等DAMPs,激活TLR4信号通路，引发中性粒细胞浸润

(2022年《KidneyInternational》研究)。促炎细胞因子级联反应02巨噬细胞受DAMPs

刺激后分泌TNF-α

、IL-6,

后者诱导肾小管上皮细胞表达ICAM-1,加剧炎症反应(小

鼠IRI模型中IL-6水平升高3.2倍)。中性粒细胞浸润与组织损伤中性粒细胞通过CD11b/CD18

黏附分子定植肾间质，释放MPO

和弹性蛋白酶，导致肾小管基底膜破坏(临床IRI患者肾活检可见大量中性粒细胞浸润)。炎症反应机制内质网钙释放异常细胞膜钙泵功能障线粒体钙超载缺血再灌注激活IP3受体，小鼠实再灌注期活性氧损伤细胞膜肾缺血再灌注时，线粒体钙单向转运体过度激活，大鼠模型中胞质钙验显示内质网钙释放量增加40%,ATP酶，兔肾模型中钙泵活性58%,钙外排受阻致胞内钙浓度可达正常的3.2倍，导致线粒体肿胀破裂。引发胞质钙骤升和细胞凋亡。钙稳态失衡机制碍Ca²+-

降低

蓄积。研究显示，缺血再灌注后大鼠肾脏近曲小管上皮细胞出现空泡变性，死亡率达30%-40%,管腔可见脱落细胞碎

片

。肾小管上皮细胞损伤肾间质纤维化肾小球结构破坏动物实验证实，缺血再灌注24小时后小鼠肾小球毛细血管袢塌陷，系膜细胞增殖活性升高1.8倍。临床病例表明，肾缺血再灌注损伤患者6个月后肾间质纤维化面积增加25%,成纤维细胞数量显著增多。动物实验表明，肾缺血再灌注损伤后，

近端小管细胞坏死使钠离子重吸收率下

降25%,出现尿钠排泄增加、尿量增多的现象。研究显示，肾缺血再灌注后肾小管上皮

细胞凋亡率升高30%,导致肾小球滤

过率(GFR)降低约40%,尿液中肌酐

水平显著上升。临床案例显示，肾缺血再灌注导致肾间

质细胞死亡，促红细胞生成素(EPO)分泌减少50%,患者出现肾性贫血症

状。肾小球滤过功能下降

肾小管重吸收功能障碍

肾脏内分泌功能紊乱对肾脏功能的影响介导慢性肾脏纤维化动物实验表明，缺血再灌注后坏

死细胞释放的TGF-β1可使肾间质

纤维化面积增加40%,推动疾病

慢性化。促进急性肾损伤进展研究显示，肾缺血再灌注后24小

时，肾小管上皮细胞凋亡率显著

升高至35%,加剧肾功能恶化。在疾病发展中的作

用单侧肾缺血再灌注模型Wistar

大鼠夹闭左侧肾蒂30分

钟，保留右侧肾脏，术后7天检

测左侧肾脏TUNEL阳性细胞数

较对照组增加8-10倍。肾缺血再灌注复合模型C57BL/6小鼠行肾动脉夹闭30

分钟，再灌注同时尾静脉注射

LPS(5mg/kg),24

小时后观

察肾小管坏死及炎症细胞浸润。肾蒂夹闭模型常

用SD

大鼠，夹闭双侧肾蒂45-

60分钟后松开，24小时后检测

血清肌酐升高2-3倍，模拟临床

缺血再灌注损伤。动物实验模型自噬流检测利用GFP-LC3质粒转染肾小管上皮细胞，荧光显微镜下观察到I/R损伤后自噬小体数量明显增多。细胞坏死评估采用LDH释放实验检测细胞坏死，例如在大鼠肾I/R模型中，

再灌注6h后细胞培养上清LDH活性显著升高。细胞凋亡检测通过TUNEL法检测肾缺血再灌

注损伤后细胞凋亡，如2023年某研究用该法发现模型组凋亡细胞数较对照组增加3.2倍。细胞实验方法临床研究方法0102

03回顾性队列研究分析2018-2022年某三甲医院肾缺

血再灌注损伤患者病历，统计细胞凋亡率与术后肾功能恢复时间的相关性，样本量达326例。生物标志物检测研究采集肾缺血再灌注患者术前术后血清，检测HMGB1、caspase-1

等指标，发现术后24小时

necroptosis相关蛋白升高2.3倍。前瞻性随机对照试验2023年某研究团队将180例患者随机分两组，分别采用缺血预处理和常规治疗，对比30天内细胞焦亡标志物水平差异。铁死亡调控机制研究2023年《Nature》

研究发现，GPX4

抑制剂RSL3

可诱导

肾小管上皮细胞铁死亡，加剧肾缺血再灌注损伤，而Ferrostatin-1

可逆转该效应。细胞焦亡分子靶点突破2022年复旦大学团队发现，抑制NLRP3炎症小体可减少IL-1β释放，使小鼠肾缺血再灌注模型的血肌酐水平降低

40%。凋亡与自噬交叉调控研究2021年《Cell

Death&Disease》报

道

，Beclin-1过表