慢性肾脏病导致认知功能低下，血脑屏障的障碍和不溶的蛋白质相关

日本东京医科齿科大学于2023年10月25日宣布，目前为止尚不清楚的慢性肾脏病（CKD）导致认知功能低下的分子机制的一部分已经阐明。该研究由该大学研究生院医齿学综合研究科肾脏内科学领域的内田信一教授、万代新太郎助教、松木久住研究生、精神行动医学科学领域的高桥英彦教授、盐饱裕纪特纽阿特拉克准教授等研究小组进行。研究成果被在线刊登在《Aging（Albany NY）》上。

在进化过程中，人的肾脏不仅具有循环血液的清洁（废物在尿中排泄）功能，还具有调整电解质、矿物质和血压、产生红血球的荷尔蒙（红细胞生成素）、强化骨骼等，成为维持忙碌工作的生命的重要脏器。随着年龄的增长，又因高血压、糖尿病等疾病而衰弱，CKD成为了对人类来说非常亲近的疾病。在没有引起自觉症状的情况下安静地进行，日本国内的1300万人以上（成人的约8人中有1人，老年人的约3人中有1人），世界的7亿人以上患病。

不久，CKD从需要透析的前一阶段开始，就发现对全身脏器产生了影响。到目前为止，研究小组为了克服CKD潜在的复杂病态multi-morbidity（多并存症）的研究和科学地阐明CKD引起的血管障碍等肾外脏器并发症（脏器关联）的机制，进行了与治疗开发相关的研究。

已知CKD会引起睡眠障碍、心情障碍、脚痒综合症、认知功能障碍等各种神经学并发症。特别是关于痴呆症，报告显示推算肾功能的egFR的降低和白蛋白尿是独立的风险因子，在最近的大规模观察研究中，作为痴呆症的原因，可以用CKD来说明10%左右。但是，CKD容易引起痴呆症的分子机制还不十分清楚。

特别是在痴呆症的代表阿尔茨海默病中，β淀粉样蛋白一般认为，牛蒡等蛋白质的不溶化、积蓄是其病态的根本，但在病初期，血脑屏障（blood-brain barrier，BBB）的破裂也引起了关注。BBB是将循环血液和中枢神经系统隔开的结构物，除了氨基酸、葡萄糖等对大脑重要的营养素等之外，是不允许自由物质透过的守门员。一方面BBB引起功能障碍会导致疾病的发病，另一方面，中枢神经系统的治疗药物超越BBB容易转移到脑的创药研究也非常重要。因此，阐明BBB的透过性变化的机理从两个方面具有重要的意义。研究小组此次为了理解痴呆症的病情，在新的切入点，着眼于CKD引起脑血管的障碍和神经变性的分子病态的可能性。

建立的CKD小鼠，确认脑中不溶性的牛磺酸蛋白等增加

研究小组首先建立了致病CKD的疾病模型小鼠，行为实验显示CKD小鼠的近期记忆力下降。其次，根据以阿尔茨海默病为首的神经变性疾病发生各种各样的不溶化蛋白质的积蓄的事，从有健康的肾脏的老鼠和CKD老鼠分别抽出了脑的海马。通过盐溶和盐析分为可溶性分馏和不溶性分馏，分别进行蛋白质组分析。进行CKD脑的不溶性蛋白质组分析的结果，发现在阿尔茨海默病中也发现的与不溶性的牛磺酸蛋白质和RNA剪接相关的蛋白质组增加。通过西部阻断的验证，确认了在海马、大脑皮质中也不溶化的磷酸化牛磺酸蛋白在CKD小鼠中增加。

在CKD小鼠中，IgG从血液中超过BBB流入脑实质

作为蛋白质组分析的另一个值得关注的观察结果，在可溶性和不溶性划分中，在CKD小鼠群中免疫球蛋白的重链增加。这表明由于BBB的功能障碍，物质的透过性亢进。通过西部阻断，确认了CKD脑中免疫球蛋白G（IgG）增加。在脑内产生的IgG的信使RNA表达量没有差异，血液中的IgG浓度也没有差异，因此发现IgG从血液中流入脑实质。在灌注血液除去的基础上实施荧光免疫染色，在CKD小鼠脑中，IgG沉积在脑间质的血管内皮细胞下，与外源性给药的埃文斯蓝色素也部分一致。从这些结果可以认为，患有CKD的小鼠发生了BBB的功能障碍，结果IgG和埃文斯蓝色素超过BBB泄漏到了脑中。

由于承担BBB紧密结合和粘接结合的蛋白质量、尿素对MMP2的活性化而降低

BBB的主要构成细胞的血管内皮细胞也被称为上皮细胞（组织表面侧的细胞的总称）。上皮细胞通常由粘附结合（紧密连接，TJ）和粘附结合（特定连接，AJ）共同，使细胞的侧面相互牢固地粘附而形成屏障。BBB也是重要的结构。当进行荧光免疫染色时，作为TJ构成蛋白的克劳丁5、作为AJ构成蛋白的PECAM-1（CD31）、作为基底膜的构成蛋白的4型胶原的表达量均在CKD小鼠中降低。为了研究该机制，使用小鼠脑血管内皮细胞（bEnd.3）给予多个尿毒症性物质。于是，通过尿素的给药，克劳丁5和CD31的蛋白质表达量以剂量依赖性降低。研究小组着眼于以克劳丁5、CD31、4型胶原等BBB构成蛋白质组为基质的蛋白质分解酶MMP（matrix metalloproteinase，MMP），特别是在不溶性蛋白质组分析中也很受欢迎的MMP2。

在CKD小鼠的血清给药下培养的bEnd.3细胞中，进行明胶酶酶促成像确认MMP2的活性亢进，在荧光免疫染色中，发现CKD小鼠脑的血管内皮细胞的MMP2表达量增加。在bEnd.3细胞中，通过施用MMP抑制剂还证实，通过施用尿素降低的衣原体5的蛋白表达量得到改善。从这些结果可以看出，伴随尿素激活MMP2的BBB构成蛋白质组的分解与CKD中的BBB透过性亢进有关。

对980名CKD患者认知功能低下的风险因子进行分析，判明BUN上升、低营养状态等是风险

最后，研究小组决定揭示实际CKD患者认知功能下降的风险因素。以980名CKD患者为对象，以认知功能有无降低为目标变量，实施多变量逻辑回归分析。将性别、年龄、体格body mass index、糖尿病、心血管病的有无作为调整因子进行修正后，eGFR虽然不能说是认知功能下降的显著风险因子，但血清尿素氮浓度的上升和低营养状态（血清白蛋白浓度降低）等是痴呆症的强有力的风险因子。由此，与肾脏的纯粹的过滤功能本身相比，尿素、其他尿毒症性物质的积蓄2次地与认知功能降低有关。需要注意的是，这并不是因为某个时间点的横断性观察研究结果而显示的因果关系，但是从这次的研究结果中得到的新的痴呆症的一个机制，更详细地阐明，在治疗开发中发挥作用是很重要的。

BBB物质透过性的新机制，对神经变性疾病等的治疗开发和创药也有贡献的可能性

本次研究表明，在CKD脑中发生了与血脑屏障的功能障碍和不溶化牛磺酸蛋白质的积蓄等神经变性疾病类似的变化，尿素作为重要因素参与。了解BBB的物质透过性的新的机制的事，对引起BBB的功能障碍的各种各样的疾病（以阿尔茨海默病为首的神经变性疾病和癫痫等）的病态理解和治疗开发，反过来对容易透过BBB的创药有贡献的可能性。

血液中尿素氮浓度的上升，多由CKD和CKD状态下的蛋白质的过剩摄取、没有CKD的情况下脱水症等引起。因此，以夏季为中心，将脱水状态防患于未然、CKD患者的蛋白质摄取限制、透析患者的透析效率的强化等，能够减轻尿素的血药浓度上升和体内积蓄，进而有可能与预防CKD引起的血管障碍和认知功能下降的一种治疗方法有关。

此次主要的课题点是以动物实验为中心得到的见解，并不是全部分析了尿素以外的尿毒症性物质的影响。研究小组说“尿素确实是CKD环境下血清浓度上升、体内蓄积的物质，但同时也是生物进化过程中获得、活用的解毒氨的重要物质。尿素具有毒性，这是哪个语境（仅限CKD环境下）？”促使重新思考的研究结果也随处可见。希望通过进一步的研究发现这个问题的答案，将促进将来的诊疗应用。