丁峰：危重肾脏病的细胞治疗

对于慢性病的认知，很多人的印象停留在糖尿病、高血压等常见病上，而对于慢性肾脏疾病则知之甚少，其实慢性肾脏病的发病率高达10%～12%，超过糖尿病10%的发病率，在国内外医疗界备受关注。慢性肾病发展到后期就是肾衰竭、尿毒症，因此早发现早干预尤为重要，应用血液净化或腹膜透析等肾脏替代疗法，有助于提高患者生活质量，延长生命。

身为上海交通大学医学院附属第九人民医院肾脏科主任的丁峰，早在美国留学期间就师从美国密西根大学“人工肾脏之父”休姆斯（Humes）教授，学习了最先进的细胞治疗重症肾衰竭的方法。他在国内率先提出了重症肾衰竭治疗的新方法——用血管内皮细胞来治疗重症肾功能衰竭。

为解决血液净化技术中局部枸橼酸抗凝治疗参数难以掌握的难题，丁峰在国家自然科学基金和上海市科委重点项目的资助下，提出“两阶段补钙数学模型”，将医护人员从繁琐的监测中解脱出来，也提高了危重肾脏病患者的抢救成功率。

沉默杀手

肾病分为急性和慢性两种。急性肾损伤是一个临床综合征，是由各种原因如感染、严重的心衰、药物（造影剂、抗生素、非甾体抗炎药等）或毒物、缺血、泌尿系统梗阻（结石、肿瘤、狭窄等）诱发。急性肾损伤来势汹汹，极其危险。患者可出现尿量减少、水肿、恶心呕吐等胃肠道反应、头晕、胸闷、气急、呼吸困难、心悸、低血压、嗜睡、昏迷等，严重威胁患者的生命安全，属于临床危重症，需积极救治。

“急性肾损伤的发生率很高，综合医院住院病人5%～10%都存在急性肾损伤，ICU的病人20%～30%都存在急性肾损伤。急性肾损伤的治疗水平反映了一个医院的水平。”丁峰解释说，“人体肾脏虽然体积不大，只占人体重量的二百分之一，但是全身血液的20%却要供给它，如果血压不好、休克，首先受到打击的就是肾脏，药物毒性反应最易造成的脏器损伤也是肾脏。一旦发生急性肾损伤，危害性很大，会大幅增加死亡率。汶川地震的死难者就是一个典型的例子，这些人被压在废墟下面的时间太久，已经导致急性肾损伤、肾衰竭，一旦抬出来，会因体内释放大量毒素而死。”

目前，对于急性肾损伤的治疗非常匮乏，没有特效药物，只能进行对症治疗。重症患者需立即接受肾脏替代疗法(血液净化、腹膜透析)，一部分患者经治疗后可痊愈，也有部分患者可进展为慢性肾脏病，如果不及早诊断，失去治疗时机，疾病将发展为慢性肾衰竭甚至死亡。

慢性肾脏病虽然没有急性肾脏病那么凶险，但由于没什么明显症状，很多患者甚至到最后阶段才发现，因此慢性肾脏病也被称为“沉默杀手”。2007年初，国际肾脏病学会的公告指出，目前世界上有超过5亿的人口罹患不同形式的肾脏疾病；中国的慢性肾脏疾病累计人口有1亿左右，潜在的尿毒症人群约100万人，未来单单这一个病种每年的治疗费用就高达1000亿元人民币，更为严重的是尿毒症患者以每年8%～11%的速度在递增。

丁峰强调，慢性肾脏病的早期发现、诊断及治疗至关重要。慢性肾脏病体现为肾脏损伤（肾脏结构或功能异常） 3个月，伴随或不伴有肾小球滤过率（GFR）下降，临床表现为肾脏病理学检查异常或肾脏损伤。尽早发现、干预及延缓慢性肾脏病的进展，应用血液净化或腹膜透析等肾脏替代疗法，对于提高患者生活质量、延长生命、降低死亡率有重要意义。

细胞治疗肾衰竭

从上世纪七八十年代，血液净化技术出现之后，终末期肾病的治疗取得了革命性的进展，接受肾脏替代治疗存活时间最长的患者达50年，现在通过血液透析存活一二十年都不稀奇。但是，机器毕竟是机器，只能部分替代人体功能，与正常人还是有差异。现在，国际医学界正向更全面的替代肾功能努力。这几年，随着对各种肾炎的细胞分子学认识的深入，肾病治疗迎来了重大突破——细胞治疗正朝着更全面的替代努力，提高患者的生活质量和生命。

2007年9月至2008年11月，丁峰在美国密西根大学休姆斯教授实验室进修血液净化和组织工程，学习血液净化、急性肾损伤的治疗方法。休姆斯教授被称为“人工肾脏之父”，他发明了细胞治疗肾衰竭的方法。丁峰在美国学习到了细胞治疗抢救急性肾损伤病人的方法。目前医学界还没有其他技术完全代替细胞治疗的功效。

何为细胞治疗？丁峰解释说，“细胞是亿万年进化的结果，目前还没有一种治疗方法能完全替代细胞的全部功能。很多疾病归根到底是由于组织、器官的细胞损伤造成的，因此，用活细胞来替代受损的细胞功能是顺理成章的事，如用肝细胞治疗肝功能衰竭，同样，急性肾衰竭是肾脏的肾小管上皮细胞、肾小球血管内皮细胞受损所致，那么采用相应的细胞构建生物反应器，既保留了细胞的治疗效果，又避免了体内细胞输注所引起的排异反应，由此开辟了一个全新的治疗领域——危重肾脏病的体外细胞治疗。”

另一个关键的问题是：急性肾衰竭究竟是哪种细胞受到了损害并需要给予替代？传统的观点是肾小管上皮细胞。在赴美之前，丁峰就已经在思考这个问题。他通过动物试验结合文献资料发现，除了肾小管上皮细胞外，血管内皮细胞也是受害者。留美学习最先进的细胞治疗技术之后，丁峰提出了重症肾衰竭治疗的新方法——用血管内皮细胞来治疗重症肾功能衰竭，动物试验取得了很好的效果，死亡率降低。

丁峰解释说，“原来国际上都是用体内细胞进行治疗，虽然有一定的效果，但这会出现安全伦理问题，如自带疾病传播、基因污染、排异等问题。我们用体外细胞进行治疗，也就是用生物反应器技术，把患者血液在体外循环时，培养的细胞进入生物反应器里，与血液隔着半透膜，细胞里有益的东西可以进入血液循环，避免了有害作用。其实，还有很多疾病也可以用这种方法治疗，如肝衰竭，也可以用肝细胞通过生物反应器来进行治疗。目前，美国还在尝试用好几种细胞进行治疗。”

改进血液透析技术

对于危重病人的血液净化技术体现了一个医院的治疗水平。病人的病情越重，血液净化技术越难。

血液净化技术的难点在哪里呢？丁峰说，血液净化技术中，患者的出血问题一直是个难点。尿毒症患者往往有出血倾向，而做血液净化的体外循环，需要用抗凝剂来保持血液的流动，然而抗凝会加重出血倾向，怎么办？就需要局部抗凝，其中国际上公认的最佳技术是局部枸橼酸抗凝法。正常血液中离子钙的水平维持在1.1-1.2mM/L，这样血液就保持正常的凝血特性。加入枸橼酸就会和钙螯合，这样离子钙水平就下降到0.2-0.3mM/L，这样血液就不会凝固。当血液回输入患者体内之前，给予补充钙，使离子钙恢复到正常水平，血液又恢复正常凝血特性。因此，采用枸橼酸抗凝使血液的不凝固特性仅仅保留在体外循环中，又不会造成患者体内出血危险，这就是“局部”抗凝法名称的来源。

然而，很长时间以来，局部枸橼酸抗凝技术都是曲高和寡，应者寥寥。丁峰说，“因为大手术后的病人肾功能衰竭，在血液净化时如果用抗凝剂，就会出血不止。而局部枸橼酸抗凝有一个很大的问题，就是输多少枸橼酸，补充多少钙，目前都没有现成的资料，只能凭经验，也就是在为患者做治疗时，医生往往一边测、一边调，一天要测几十次，这样一天下来的成本都是上千元。很多医生对这个技术都是又爱又恨。”

丁峰在使用局部枸橼酸抗凝时积累了丰富的经验。病人一次透析需要24小时，经常是在下班回家后又赶到医院，帮助值班医生调整治疗参数。尤其是做连续性肾脏替代疗法（简称CRRT）时，由于持续时间长，其抗凝的问题更难解决，最长时间持续72小时血液净化，要做十几次监测调整，繁琐的过程把所有护理人员都累趴下了。护理人员发现，每次中午调好的参数，过了5个小时以后就不行了。丁峰通过分析这些检测参数发现了一个共同的规律，每次患者在血液净化的前3-5小时都很稳定，这正好是枸橼酸在体内蓄积的过程，3-5小时后枸橼酸蓄积和代谢达到平衡，就需要及时变换治疗参数了。发现这一规律后，一切问题迎刃而解。现在做局部枸橼酸抗凝的CRRT分两个阶段，3-5小时后调整参数，克服了危重病人做血液净化抗凝的技术难题，这也成为九院肾内科的“独门秘籍”。

在上千次的试验数据基础之上，丁峰带领课题组建立了局部枸橼酸抗凝的数学模型，他把血液净化技术用数学方式定量分析，并与相关高校、企业合作开发了一个局部枸橼酸抗凝设备，可以自动调节抗凝剂的浓度。这一技术改进了复杂疑难的血液净化技术，将医生从繁琐的监测中解脱出来。这一项目也是国家自然科学基金项目，获得国家发明专利，在国际上属于首创。目前样机已经成型，接下来将寻找产业化的机会，以便造福更多患者。

从临床发现问题，再到实验室寻找规律，这就是转化医学的理念。丁峰说，“做创新首先要吃透原理，枸橼酸抗凝是个互动的过程，抗凝剂浓度和出血两个变量互相影响，原来是通过试错法，通过一次次测试结果来调节浓度，现在找到其中的数学规律，就能保持动态平衡，轻而易举地解决难题。”