《Life Sciences》：Early PEG-bHb resuscitation for hemorrhagic shock: Attenuation of acute kidney injury via the Nrf2/HO-1 pathway
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摘要背景失血性休克（HS）是创伤致死的主要原因，其救治效果与复苏时机密切相关。本研究探讨了早期聚乙二醇偶联牛血红蛋白（PEG-bHb）复苏在HS治疗中的保护效果及机制。方法在大鼠建立失血性休克模型后，分别于0–30分钟（R_30）、30–60分钟（R_60）或60–90分钟（
摘要
背景
失血性休克（HS）是创伤致死的主要原因，其救治效果与复苏时机密切相关。本研究探讨了早期聚乙二醇偶联牛血红蛋白（PEG-bHb）复苏在HS治疗中的保护效果及机制。
方法
在大鼠建立失血性休克模型后，分别于0–30分钟（R_30）、30–60分钟（R_60）或60–90分钟（R_90）给予PEG-bHb复苏，或以常规晶体-胶体溶液作为对照。检测血流动力学、酸碱平衡及微循环参数、生存时间、肾脏组织病理学及匹莫尼达唑缺氧染色以验证复苏效果。进行肾脏转录组学分析，并对炎症、氧化应激、细胞凋亡、线粒体形态及Nrf2/HO-1通路激活情况进行验证。使用Nrf2抑制剂ML385以确认该通路的参与。
结果
所有PEG-bHb组均显示血流动力学、酸碱平衡及微循环参数得以恢复，但R_30和R_60组的生存时间显著延长（27.59 h、28.03 h），而HES组<4 h。组织病理学和匹莫尼达唑缺氧染色显示，早期复苏后肾损伤明显减轻，肾组织缺氧减少。转录组学和验证结果表明，R_30抑制了肾脏炎症、氧化应激和细胞凋亡，恢复了线粒体形态，并激活了Nrf2/HO-1通路。ML385对Nrf2的抑制消除了这些保护作用。
结论
早期PEG-bHb复苏通过激活Nrf2/HO-1信号通路，改善HS诱导的急性肾损伤并提高生存率。
引言
失血性休克（HS）仍是全球死亡的主要原因之一，占创伤后24小时内死亡的相当大比例[1]。循环血容量的快速耗竭导致严重的全身低灌注和组织缺氧；若未能及时纠正，可能引发代谢性酸中毒、电解质紊乱，最终导致多器官衰竭。
在受累器官中，肾脏占据关键位置，既是低灌注的易感靶器官，也是全身损伤的主动放大器。一旦急性肾损伤（AKI）发生，受损肾脏与其他器官之间发生广泛的免疫病理交互，引起水和电解质紊乱、组织水肿及氧扩散距离增加，这些因素共同加剧远端器官损伤，推动休克向多器官衰竭进展[2]。大量证据表明，缺血再灌注损伤、氧化应激和无菌性炎症是HS诱导AKI的核心病理驱动力，而内源性抗氧化防御能力在很大程度上决定了肾脏预后[3]、[4]。核因子红系2相关因子2（Nrf2）/血红素加氧酶-1（HO-1）通路是关键的內源性抗氧化防御机制。在细胞应激条件下，Nrf2与Kelch样ECH相关蛋白1（Keap1）解离，并转位至细胞核以激活细胞保护基因[5]。然而，随着HS的发展，Nrf2的有效核转位和转录激活受到阻碍。同时，持续而强烈的炎症反应与氧化应激共同超过了Nrf2/HO-1轴的代偿性清除能力[6]。因此，AKI的发生进一步加剧HS，形成肾损伤与全身恶化之间的恶性循环。相反，药物激活该通路（以光甘草定为代表）可改善HS诱导的AKI，突显了其治疗意义[7]。因此，在不可逆肾损伤发生前的尽可能早期阶段进行干预，对于改善HS预后至关重要。
因此，复苏指南强调"黄金1小时"，即有效治疗可逆转器官损伤并降低死亡率的关键60分钟窗口[8]；超出该时间窗将导致难治性微循环衰竭和不可逆的器官损伤[9]。然而，现有策略尚不能完全满足这一需求。晶体液和胶体液是早期液体复苏的主要手段，它们可恢复循环血量但缺乏携氧能力，且可能加重血液稀释和稀释性凝血病[10]、[11]。全血输注可迅速恢复氧输送，但在早期阶段其及时输注受到严格储存要求、有限保质期及交叉配血需求的限制[12]。血红蛋白携氧载体（HBOCs）[13]兼具容量扩张与即时、免交叉配血的氧输送功能，因此成为HS早期复苏的有前景的替代策略[14]。
HBOC制剂是以各种形式血红蛋白为携氧载体的半合成产品，包括天然血红蛋白、基因修饰血红蛋白、微粒包封血红蛋白、偶联血红蛋白或交联聚合血红蛋白[15]。代表性产品包括交联/聚合物HBOCs（HemAssist、PolyHeme、HBOC-201、YQ23）、PEG化HBOCs（VS-101、MP4、Sanguinate）以及包封血红蛋白（HbV），这些产品均已在动物HS模型中显示出治疗疗效[16]。然而，早期HBOCs未能获得美国食品药品监督管理局（FDA）批准，主要归因于血管活性和心脏不良反应[17]、[18]，而PEG化HBOCs的血管活性显著降低，推测是因为PEG化限制了血红蛋白外渗及血管壁内一氧化氮的清除[19]、[20]。其微小的粒径可渗透进入收缩的微血管；血红蛋白50%饱和时的氧分压（P??）较低，有利于在缺氧组织中释放氧气；其较高的胶体渗透压可迅速恢复微循环灌注，同时扩张血浆容量。在临床前研究中，VS-101显示出优于全血的氧输送效率和相似的血流动力学效果，并在大鼠HS模型中延长了生存时间[21]。PEG化碳氧血红蛋白已被证实可改善HS诱导AKI中的微循环功能障碍并减轻肾组织损伤[22]。因此，PEG化HBOCs在HS早期复苏中具有独特的理论优势，特别是在预防HS诱导的AKI方面。
在上述进展的基础上，本实验室开发了一种新型PEG化牛血红蛋白（PEG-bHb）。我们假设，越早开始PEG-bHb输注、越接近出血发作时间，通过激活Nrf2/HO-1信号通路将发挥更强的肾保护作用。本研究首先旨在确定PEG-bHb治疗HS诱导AKI的最佳输注时间窗，随后验证早期PEG-bHb给药是否通过激活Nrf2/HO-1信号通路发挥最大肾保护效力，从而为其未来临床转化奠定科学基础。
章节摘要
PEG-bHb的合成与表征
PEG-bHb由本实验室合成[23]，通过线性PEG与纯化的牛血红蛋白（bHb）氨基之间的共价化学偶联合成PEG-bHb。根据分子量分布和胶体渗透压（COP）等关键参数选定PEG-bHb制剂。最终PEG-bHb表现出与商品化MP4产品相当的核心性能特征[24]（图1A）。如前所述[25]，血红蛋白浓度（c(Hb)）为
1小时内早期PEG-bHb复苏可延长失血性休克大鼠的生存时间
实验设计示意图见图2A。Kaplan-Meier生存分析显示（图2B），HES组和R_90组的所有大鼠在休克后24小时内死亡，而R_30组和R_60组的生存时间有所延长。结果表明，休克发生后60分钟内PEG-bHb复苏可显著改善生存结局。
血流动力学监测结果显示，休克后MAP、SBP、DBP和PP均显著下降
讨论
及时有效的复苏是改善HS预后的核心，其中器官并发症在很大程度上决定了长期预后。急性肾损伤（AKI）是其中最常见的并发症之一，源于早期微循环缺氧、炎症激活和进行性氧化损伤[27]。对于HBOCs，长期以来存在两个顾虑：肾毒性和血管收缩。聚乙二醇修饰（PEG化）减轻了这两种效应：流体力学体积增加
结论
早期PEG-bHb复苏激活Nrf2/HO-1信号，抑制氧化应激和线粒体功能障碍，从而缓解HS诱导的AKI并延长生存时间。一旦复苏延迟，这种调节能力便丧失，但PEG-bHb仍通过持续的氧输送优于晶体-胶体液。因此，干预时机是PEG-bHb在失血性休克中疗效的决定性因素。
CRediT作者贡献声明
Hang Yu：撰写—初稿、调查研究、形式分析、数据整理。Guoxing You：调查研究。Yuzhi Chen：方法学。Weidan Li：数据整理。Xiaoyong Zhang：调查研究。Hong Zhou：项目管理。Lian Zhao：资源、项目管理。Ying Wang：撰写—审阅与编辑。
机构审查委员会声明
本动物研究方案经军事医学研究院实验动物中心机构审查委员会（或伦理委员会）批准（方案编号IACUC-DWZX-2025-557，批准日期2025年4月7日）。
伦理声明
本研究按照ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。本研究已获军事医学研究院实验动物中心批准。（批准编号：IACUC-DWZX-2025-557）。
资金支持
本工作由国家自然科学基金资助（编号82500306）。
利益冲突声明
作者声明，不存在可能影响本文报告工作的已知竞争性财务利益或个人关系。
Hang Yu|Guoxing You|Yuzhi Chen|Weidan Li|Xiaoyong Zhang|Hong Zhou|Lian Zhao|Ying Wang
