一、引言
肌肉萎缩是终末期肾脏病(ESKD)患者常见且严重的并发症,不仅显著影响生活质量,还与更高的死亡风险密切相关[1]。研究显示,肌少症是透析患者的常见并发症,在腹膜透析(PD)患者中亦较为常见,不仅表现为肌肉量减少,还伴随肌力下降和身体功能受损[1]。其发生与尿毒症毒素蓄积、慢性炎症、营养不足及透析过程中持续的蛋白质丢失等因素密切相关[1]。
然而,这一问题并非源于单纯的「营养不足」或「蛋白摄入不够」,代谢组学研究发现,ESKD 患者面临一种更复杂的代谢异常——氨基酸谱失衡,即整个氨基酸代谢系统发生异常[2]。随着研究不断深入,越来越多的证据表明,在尿毒症患者中,这种异常可能参与肌少症、持续疲劳以及心血管并发症的发生发展[1-10]。
二、ESKD 患者的氨基酸谱发生了怎样的改变?为什么 ESKD 患者会出现氨基酸谱紊乱?
肾脏不仅负责清除代谢废物,也是人体氨基酸代谢的重要调节器官之一[3]。ESKD 患者由于肾功能严重受损,氨基酸代谢调节能力下降,此外尿毒症毒素、代谢性酸中毒、激素失衡及透析治疗等多重因素也会对氨基酸谱造成影响[3]。
研究显示,ESKD 患者(包括 PD 患者)通常表现为必需氨基酸(EAA)下降、非必需氨基酸(NEAA)相对升高,EAA/NEAA 比值降低,同时酪氨酸(TYR)/苯丙氨酸(PHE)、缬氨酸(VAL)/甘氨酸(GLY)等代谢比值异常,这提示机体氨基酸代谢网络已发生重塑。这些变化提示氨基酸生成、分解以及利用过程整体失衡[4]。
1.ESKD 患者肾脏代谢功能下降,尿毒症毒素影响氨基酸代谢
正常情况下,肾脏参与多种氨基酸代谢过程。ESKD 患者肾脏功能下降,导致氨基酸合成、降解及清除平衡受到影响[3]。同时,尿毒症的毒性物质可使参与氨基酸代谢的酶系活性受抑或增高,例如苯丙氨酸向酪氨酸转化依赖苯丙氨酸羟化酶(PAH)这一代谢过程可能受到影响,导致苯丙氨酸(PHE)升高、酪氨酸(TYR)降低,表现为 TYR/PHE 比值下降[4]。此外,丝氨酸、甘氨酸等氨基酸代谢相关酶活性改变,也进一步促进氨基酸谱异常[4]。
2.尿毒症可造成氨基酸摄入不足,慢性炎症等可促进蛋白分解
尿毒症患者常伴随食欲下降、恶心、胃肠功能紊乱等问题,可导致蛋白质及氨基酸摄入不足[4]。与此同时,慢性炎症状态可促进肌肉蛋白分解,而 ESKD 常见的胰岛素抵抗不仅会导致蛋白质合成减少,还会激活蛋白水解途径,进一步加剧肌肉萎缩[1]。
3.代谢性酸中毒驱动支链氨基酸分解,加速肌肉消耗
代谢性酸中毒是 ESKD 患者常见的代谢异常,也是推动氨基酸紊乱的重要因素[3,5]。酸中毒状态下,机体可通过增加蛋白质分解和氨基酸氧化来缓冲酸负荷,其中支链氨基酸(BCAA)尤其容易受到影响[5]。
研究表明,酸中毒可激活支链 α-酮酸脱氢酶(BCKDH),增加 BCAA 不可逆分解,促进肌肉蛋白降解[5]。长期可导致蛋白质合成不足,并增加肌少症和疲劳发生风险[5]。
4.腹膜透析导致持续性氨基酸及蛋白质丢失
对于 PD 患者,透析过程本身也是氨基酸谱异常的重要促进因素。由于腹膜长期与透析液交换,患者可持续丢失蛋白质和游离氨基酸。研究显示,PD 患者每天可经透析液丢失约 2.3~3.5 g 游离氨基酸以及 1.3~8.8 g 蛋白质,腹膜炎发生时丢失进一步增加[4]。
三、氨基酸谱异常最终带来了什么?
1.氨基酸谱紊乱:导致肌少症及疲劳
ESKD 患者 BCAA 含量降低,是氨基酸代谢异常的表现之一[5]。BCAA 是具有蛋白质合成代谢特性的必需氨基酸,其中亮氨酸是调控蛋白质翻译的重要营养信号分子,其含量异常可能会影响 mTORC1 信号通路活性,进而抑制肌肉蛋白合成[6]。
此外,有研究表明,ESKD 患者 EAA 水平降低,使机体缺乏维持蛋白合成所需的原料,导致蛋白质合成不足并形成负氮平衡,从而可能促进骨骼肌蛋白分解,加速肌肉丢失[4,7]。
也就是说,ESKD 相关氨基酸谱异常可能通过「合成受阻与分解增强」双重机制影响肌肉蛋白代谢平衡,进而促进肌少症的发生发展[1,5-7]。

图 1 氨基酸谱紊乱导致肌少症的可能机制示意图(图片为根据文献总结、绘制[1,5-7])
2.氨基酸谱紊乱:驱动心血管疾病进展
ESKD 患者心血管疾病风险升高可能与氨基酸代谢异常相关。有研究表明,ESKD 患者精氨酸含量降低,可能与一氧化氮(NO)的生成减少有关[8],进而影响血管舒张功能和内皮功能,促进高血压、动脉粥样硬化及血栓形成,从而加速心血管疾病进展[9]。
此外,尿毒症状态下尿素大量蓄积,可自发分解产生氰酸盐。正常情况下,游离氨基酸,尤其是必需氨基酸,可竞争性清除氰酸盐,抑制蛋白氨甲酰化[10];然而,ESKD 患者存在必需氨基酸比例降低,可能会减弱这一保护作用,促进氨甲酰化蛋白形成[10]。而研究发现,血清白蛋白氨甲酰化比例升高与其心血管疾病、冠心病和外周血管疾病的风险增加相关[10]。

图 2 氨基酸谱紊乱影响心血管疾病进展的可能机制示意图(图片为根据文献总结、绘制[1,5-7])
总结:
ESKD 患者的氨基酸谱异常,本质上是一种由肾功能衰竭驱动的系统性代谢重塑,而非简单的营养摄入不足[1,4]。它不仅影响骨骼肌蛋白代谢,促进肌少症和持续性疲劳的发生,还可能通过促进蛋白氨甲酰化、损害血管内皮功能等途径参与心血管疾病进展[1,6,8,10]。因此,临床透析中如何纠正氨基酸谱失衡、恢复氨基酸代谢稳态是需要关注的重要问题之一。
参考文献:
Ju, Sang Hyeon, and Hyon-Seung Yi. BMB reports vol. 56,8 (2023): 426-438.
王军,贾忠辉,俞雨生.氨基酸腹膜透析液在腹膜透析营养不良患者中的应用前景[J].医学研究生学报,2004,17(6):554-557.
Young, G.A. Amino acids and the kidney. Amino Acids 1, 183–192 (1991).
段晓峰,刘惠兰.腹膜透析患者血浆游离氨基酸谱的分析[J].临床内科杂志,1997,14(5):250-251.
Cano, No?l J M et al. The Journal of nutrition vol. 136,1 Suppl (2006): 299S-307S.
Kaspy MS,et al. Nutr Res Rev. 2024;37(2):273-286.
Garibotto, G. Nutrition (Burbank, Los Angeles County, Calif.) vol. 15,2 (1999): 145-55.
Mendes Ribeiro, A C et al. Cardiovascular research vol. 49,4 (2001): 697-712.
Li H,et al. J Pathol. 2000;190(3):244-254.
Berg, Anders H et al. Science translational medicine vol. 5,175 (2013): 175ra29.