VEGF靶向藥導(dǎo)致腎臟毒性的機(jī)制研究進(jìn)展

周佳琪綜述 梁偉峰，2審校

1.浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院傳染病診治國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室國(guó)家感染性疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心感染性疾病診治協(xié)同創(chuàng)新中心，浙江 杭州 310013；

2.康大夫國(guó)際醫(yī)院，浙江 杭州 311215

血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)靶向藥是目前最常用的抗腫瘤靶向藥，在多種腫瘤如腎癌、結(jié)腸癌等腫瘤中被廣泛使用，主要分為單抗類、VEGF融合肽和酪氨酸激酶抑制劑(TKI)三類。VEGF靶向藥在治療腫瘤的同時(shí)會(huì)累及各種器官，腎臟是主要的受累器官之一。腎臟受累臨床表現(xiàn)主要為蛋白尿和高血壓，蛋白尿嚴(yán)重的患者可發(fā)展為腎病綜合征。近年來研究發(fā)現(xiàn)血栓性微血管病變(TMA)和微小病變性腎病(MCD)/局灶節(jié)段性腎小球硬化(FSGS)是腎臟受累主要的兩種病理類型。

1 VEGF及其受體

1.1 VEGF特點(diǎn)及分型 VEGF之前又被稱為血管通透因子(VPF)[1]，家族包括VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E和胎盤生長(zhǎng)因子(PIGF)。其中VEGF-A作為主要的調(diào)節(jié)因子，常常直接被稱作VEGF[2]，其生物活性有空間特異性和時(shí)間特異性。它的主要作用是促進(jìn)血管生成和擴(kuò)增，調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移和存活等[3]。由于VEGF基因外顯子剪接方式的不同，VEGF可分為5種亞型，分別為VEGF121、VEGF145、VEGF165、VEGF189、VEGF206[1]。

1.2 VEGF受體特點(diǎn)及分型 VEGF主要通過與它的受體結(jié)合后發(fā)揮作用，受體主要有三種亞型，分別為VEGFR1(Flt-1)、VEGFR2(KDR/Flk-1)和VEGFR-3(Flt-4)。VEGF受體本質(zhì)為酪氨酸激酶受體，由三部分組成：細(xì)胞內(nèi)酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域、跨膜區(qū)域和細(xì)胞外配體結(jié)合域[1]。配體和受體結(jié)合后，受體二聚化并且磷酸化[2]，繼而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路的激活。VEGFR-1主要在單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)；VEGFR-2主要在血管內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)；VEGFR-3主要在淋巴內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)[4]。VEGFR-1主要被VEGF-A、VEGF-B和PIGF激活，VEGFR-2主要被VEGF-A激活，而VEGFR-3主要由VEGF-C和VEGF-D激活[4]。在這三種受體中，VEGFR-2是在血管內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)，因此，VEGFR-2在血管生成中起著主要的效用。

2 VEGF靶向藥及其腎臟毒性

2.1 VEGF靶向藥作用機(jī)制及分類 FOLKMAN[5]曾提出一個(gè)假說：腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移是依賴于血管生成的。細(xì)胞生長(zhǎng)需要氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)更需要上述物質(zhì)。他指出新生血管的生成為腫瘤生長(zhǎng)提供了必備條件，因而減少新生血管的生成可以抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)[6]。因此，現(xiàn)在最常用的抗腫瘤靶向藥物的主要作用是抗新生血管生成[7]。VEGF家族(尤其是VEGFA)對(duì)新生血管的生成有著重要促進(jìn)作用，因此阻斷VEGF的作用可以抑止新生血管的生成，從而阻止腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)，達(dá)到治療效果。VEGF靶向藥在腎癌、結(jié)腸癌、乳腺癌和其他腫瘤中都被廣泛使用[8-10]，主要分為三類：?jiǎn)慰诡?、VEGF融合肽和TKI[11]。單抗類靶向藥和VEGF融合肽主要與VEGF配體結(jié)合，導(dǎo)致配體無法和VEGFR結(jié)合，繼而阻斷信號(hào)通路；TKI主要和內(nèi)皮細(xì)胞受體結(jié)合，抑制激酶活性，導(dǎo)致配體和受體結(jié)合后，受體細(xì)胞內(nèi)酪氨酸激酶無法誘導(dǎo)下一步信號(hào)通路，繼而阻斷細(xì)胞內(nèi)下游的信號(hào)途徑。VEGF單抗類靶向藥主要是貝伐珠單抗和雷珠單抗；VEGF融合肽主要是阿柏西普和康柏西普；TKI類藥物主要是舒尼替尼、阿西替尼、索拉非尼和樂伐替尼等[11-12]。

2.2 腎臟毒性的病理機(jī)制 腎小球?yàn)V過膜主要由三部分組成：內(nèi)皮細(xì)胞、基底膜和足細(xì)胞[2]。在腎小球中，足細(xì)胞分泌VEGF，內(nèi)皮細(xì)胞和系膜細(xì)胞分泌VEGFR，它們?cè)谀I小球的形成過程中起著重要的作用[13]。足細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞不僅是腎小球?yàn)V過膜的重要組成部分，更是腎小球自身功能的重要保障。VEGF靶向藥主要作用于VEGF或VEGFR，阻斷信號(hào)通路的同時(shí)破壞了腎小球的功能。臨床上常見的腎臟副作用是蛋白尿和高血壓，嚴(yán)重程度和靶向藥劑量有關(guān)[14]。IZZEDINE等[15]曾將100例接受VEGF靶向藥治療后出現(xiàn)腎臟副作用的患者行腎臟活檢，發(fā)現(xiàn)VEGF靶向藥導(dǎo)致的腎臟損傷主要分為兩種病理類型，即TMA和MCD/FSGS。本文主要探討目前VEGF靶向藥導(dǎo)致上述兩種病理類型的機(jī)制。

3 TMA

3.1 TMA特點(diǎn) TMA既是一種臨床綜合征，也是一種病理類型[16]。腎臟的TMA主要表現(xiàn)為腎小球內(nèi)皮細(xì)胞增生腫脹、毛細(xì)血管管壁增厚、管腔內(nèi)微血栓填充[17-18]。研究發(fā)現(xiàn)TMA主要是由單抗類VEGF靶向藥和VEGF融合肽導(dǎo)致[15]。單抗類靶向藥和VEGF融合肽主要是針對(duì)VEGF配體，證明TMA與腎臟中的VEGF減少有關(guān)。TMA往往會(huì)累及腎小球?yàn)V過膜，因此TMA的嚴(yán)重程度常根據(jù)患者蛋白尿程度來評(píng)估[19]。

3.2 單抗類VEGF靶向藥減少腎臟VEGF EREMINA等[20]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)接受單抗類VEGF靶向藥治療的患者發(fā)生TMA主要與腎臟VEGF的減少直接相關(guān)，并排除了VEGF靶向藥影響腎臟濾過膜的發(fā)育，繼而間接導(dǎo)致TMA的可能性。他們同時(shí)發(fā)現(xiàn)足細(xì)胞產(chǎn)生的VEGF對(duì)腎小球內(nèi)皮細(xì)胞的生長(zhǎng)和功能有著重要作用[20]。他們后續(xù)實(shí)驗(yàn)中在出現(xiàn)腎功能損害的老鼠中給藥低劑量的VEGF121，腎臟損傷未見明顯好轉(zhuǎn)[20]。但是其他實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在發(fā)生了TMA的小鼠中，給藥外源性VEGF可以減小腎臟損傷，保留腎小球內(nèi)皮細(xì)胞和血管[21]。另有研究人員在子癇前期的小鼠中給藥高劑量的VEGF121后，發(fā)現(xiàn)腎損傷發(fā)生了緩解[22]。因此外源性VEGF針對(duì)腎臟損傷的療效可能與其劑量有關(guān)。KIM等[21]發(fā)現(xiàn)發(fā)生嚴(yán)重TMA的小鼠內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)的NO大大減少，給藥外源性VEGF后可以維持內(nèi)皮細(xì)胞分泌NO，增加腎小球內(nèi)皮細(xì)胞的存活，說明了VEGF對(duì)于內(nèi)皮細(xì)胞存活的重要性。研究發(fā)現(xiàn)VEGF靶向藥引起的TMA和子癇前期十分類似[23]，均可表現(xiàn)為蛋白尿、高血壓和腎小球內(nèi)皮細(xì)胞增生[24]。子癇前期發(fā)生主要是因?yàn)榛颊唧w內(nèi)可溶性VEGF受體1(sVEGFR1)大大增加[25]，sVEGFR1作為VEGFR1的一種亞型，可以和血液中循環(huán)的VEGF結(jié)合，導(dǎo)致VEGF無法與腎小球內(nèi)皮細(xì)胞受體結(jié)合[26]，繼而抑制VEGF的作用。sVEGFR1的作用機(jī)制和單抗類VEGF靶向藥十分相似，可以間接證明腎臟VEGF的減少是導(dǎo)致腎臟TMA的重要原因。

3.3 VEGF靶向藥致TMA與ADAMTS13關(guān)系 ERPENBCK等[27]發(fā)現(xiàn)ADAMTS13缺乏的小鼠接受抗VEGF作用后更易發(fā)生嚴(yán)重的TMA，注射外源性ADAMTS13可以緩解TMA癥狀。ADAMTS13的作用是切割血管性血友病因子(vwf)多聚體，阻斷vwf多聚體的促血栓作用[28]，而sVEGFR1可以促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞釋放vwf[27]，sVEGFR1的作用與單抗類VEGF靶向藥類似，推測(cè)單抗類VEGF靶向藥也可以促進(jìn)腎小球內(nèi)皮細(xì)胞釋放vwf，促進(jìn)血栓的形成。研究報(bào)道在轉(zhuǎn)移性疾病的患者中，ADAMTS13活性可下降50%～95%[29]，接受VEGF靶向藥治療的患者往往都是腫瘤患者，因此體內(nèi)的ADAMTS13活性一般較低，接受單抗類靶向藥治療后體內(nèi)vwf釋放增加，易發(fā)生血栓填充，更易發(fā)生TMA。

3.4 單抗類靶向藥促進(jìn)RelA表達(dá) IZZEDINE等[30]進(jìn)一步探究了VEGF靶向藥導(dǎo)致腎臟TMA的機(jī)制。他們發(fā)現(xiàn)在接受VEGF靶向藥治療的患者中，腎臟活檢結(jié)果為TMA的患者體內(nèi)低氧誘導(dǎo)因子-1α(HIF-1α)和RelA較正常腎臟大大增加。HIF-1α往往是缺氧情況下誘導(dǎo)生成，用以促進(jìn)VEGF的生成分泌[31]，RelA是一種NF-κB轉(zhuǎn)錄因子，主要調(diào)控炎癥基因的轉(zhuǎn)錄翻譯，炎癥刺激可以促進(jìn)其分泌[32]。TMA導(dǎo)致組織和細(xì)胞缺氧，促進(jìn)HIF-1α分泌，缺氧作為一種炎癥刺激形式，可以促進(jìn)RelA分泌。因此HIF-1α和RelA可作為判斷單抗類VEGF靶向藥導(dǎo)致TMA的指標(biāo)，具體機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。EREMINA等[20]發(fā)現(xiàn)單抗類靶向藥引起的TMA在蛋白尿剛剛產(chǎn)生時(shí)主要累及腎小球內(nèi)皮細(xì)胞，尚未累及足細(xì)胞。IZZEDINE等[30]發(fā)現(xiàn)正常腎臟中RelA僅足細(xì)胞表達(dá)，而在發(fā)生TMA的腎臟中除了足細(xì)胞，內(nèi)皮細(xì)胞和血管壁中均有大量的RelA表達(dá)，他們發(fā)現(xiàn)在TMA中單抗類靶向藥首先且主要影響內(nèi)皮細(xì)胞，繼而可能影響足細(xì)胞，這與EREMINA等[20]的發(fā)現(xiàn)也是相符合的。綜上所述，單抗類靶向藥主要累及內(nèi)皮細(xì)胞，導(dǎo)致TMA的發(fā)生。

4 MCD/FSGS

4.1 MCD/FSGS特點(diǎn) MCD光鏡下一般無明顯異常，電鏡下主要表現(xiàn)為足細(xì)胞融合[33]。FSGS主要表現(xiàn)為部分腎小球硬化，伴有腎小球部分毛細(xì)血管袢硬化，往往伴有足細(xì)胞的融合。因此，MCD和FSGS被很多人認(rèn)為是同一病理類型的不同階段[34]。MCD/FSGS主要是由TKI類靶向藥引起[15]，TKI類靶向藥主要是針對(duì)VEGFR，阻斷受體被激活，繼而抑制下游信號(hào)通路。

4.2 TKI類靶向藥促進(jìn)c-maf誘導(dǎo)蛋白(c-maf inducing protein，c-mip)過表達(dá) IZZEDINE等[30]發(fā)現(xiàn)TKI類靶向藥導(dǎo)致MCD/FSGS的患者體內(nèi)c-mip大量增加，而在正常腎臟和TMA中未檢測(cè)到c-mip。因此，推測(cè)c-mip和MCD/FSGS的發(fā)生有著重要的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)MCD/FSGS患者的腎臟足細(xì)胞中可檢測(cè)到大量的c-mip；在轉(zhuǎn)基因小鼠中，發(fā)現(xiàn)足細(xì)胞過量表達(dá)c-mip，同時(shí)發(fā)現(xiàn)足細(xì)胞的足突融合消失[35]。這和MCD的病理改變類似，證明了c-mip是導(dǎo)致MCD/FSGS的重要蛋白。IZZEDINE等[30]發(fā)現(xiàn)RelA可以和c-mip的啟動(dòng)子結(jié)合，抑制c-mip的轉(zhuǎn)錄。因此，在正常腎臟和TMA腎臟中均不能檢測(cè)到c-mip。他們也在老鼠足細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)索拉菲尼可以抑制RelA磷酸化，抑制其發(fā)揮作用，另有研究發(fā)現(xiàn)索拉菲尼可以抑制NF-kB[36]。因此結(jié)論是使用TKI類靶向藥的患者腎臟中c-mip的大量表達(dá)導(dǎo)致MCD/FSGS。

4.3 Nephrin蛋白和Fyn的作用 Nephrin蛋白是腎小球足細(xì)胞中的裂孔蛋白，在維持足細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)[37]和腎小球?yàn)V過功能兩方面有著重要作用[38]。Fyn是一種酪氨酸激酶，作為Nephrin蛋白的激酶，是足細(xì)胞結(jié)構(gòu)功能調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)。它可以募集并磷酸化足細(xì)胞細(xì)胞膜中的Nephrin蛋白，磷酸化后的Nephrin蛋白和Podocin與CA2AP相互作用，募集PI3K的p85亞基，激活A(yù)kt信號(hào)通路，維持足細(xì)胞的存活[39]。Nephrin蛋白磷酸化后同時(shí)會(huì)募集Nck和N-WASP，激活下游一系列信號(hào)通路，促進(jìn)細(xì)胞骨架重排，維持足細(xì)胞結(jié)構(gòu)功能[40]。因此，Nephrin蛋白和Fyn在維持足細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能中起著重要作用。

4.4 微小病變性腎病/局灶節(jié)段性腎小球硬化的信號(hào)機(jī)制 MCD/FSGS患者中c-mip大大增加，而Fyn在Nephrin蛋白的作用中起著最初的激活作用，推測(cè)c-mip可能導(dǎo)致Fyn不能激活Nephrin蛋白，繼而導(dǎo)致下游信號(hào)無法激活，導(dǎo)致足細(xì)胞足突融合消失。研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因老鼠中足細(xì)胞表達(dá)過多的c-mip會(huì)導(dǎo)致足細(xì)胞足突消失，且無炎癥病灶和免疫復(fù)合物沉積；c-mip會(huì)與Fyn結(jié)合并阻斷Nephrin蛋白的磷酸化，繼而抑制下游信號(hào)通路，最終導(dǎo)致細(xì)胞骨架破壞和蛋白尿[35，41]。圖1展示了TKI類靶向藥導(dǎo)致腎臟發(fā)生MCD/FSGS的具體信號(hào)機(jī)制。因此，TKI類靶向藥導(dǎo)致MCD/FSGS的主要原因是足細(xì)胞內(nèi)c-mip大大增加，阻斷Fyn激活Nephrin蛋白，導(dǎo)致足細(xì)胞結(jié)構(gòu)功能損傷。

圖1 TKI類靶向藥導(dǎo)致細(xì)胞損傷通路

4.5 VEGFR2導(dǎo)致MCD/FSGS的機(jī)制 GUAN等[42]發(fā)現(xiàn)體外培養(yǎng)的分化的足細(xì)胞系中存在VEGFR2；BERTUCCIO等[43]發(fā)現(xiàn)不論是體內(nèi)或體外，足細(xì)胞表面的VEGFR2可與Nephrin蛋白相互作用，繼而和足細(xì)胞內(nèi)Nck形成復(fù)合物，與肌動(dòng)蛋白結(jié)合，調(diào)節(jié)足細(xì)胞結(jié)構(gòu)和形狀。LAMALICE等[44]也發(fā)現(xiàn)VEGF和VEGFR2結(jié)合后會(huì)使Fyn聚集，F(xiàn)yn和Nephrin蛋白的活化密切相關(guān)。OSTALSKA-NOWICKA等[45]發(fā)現(xiàn)足細(xì)胞表面的VEGFR2減少是特發(fā)性腎病綜合征的重要因素。因此，阻斷足細(xì)胞表面的VEGFR，一方面導(dǎo)致Fyn不能聚集，另一方面阻斷VEGFR2和Nephrin蛋白的相互作用，繼而導(dǎo)致Nephrin蛋白不能發(fā)揮功能，足細(xì)胞融合，形態(tài)結(jié)構(gòu)改變，導(dǎo)致MCD/FSGS，見圖2。

但是，其他研究在體內(nèi)的足細(xì)胞中未檢測(cè)到VEGFR2，故認(rèn)為即使足細(xì)胞表面有VEGFR2，其表達(dá)的量也十分稀少[46]。這GUAN等[42]與BERTUCCIO等[43]的結(jié)果不一樣。同時(shí)，該研究培育了敲除足細(xì)胞VEGFR2基因的小鼠，發(fā)現(xiàn)小鼠的腎功能無明顯異常[46]。因此，阻斷VEGFR2的功能是否會(huì)導(dǎo)致MDC/FSGS仍需要實(shí)驗(yàn)去證明。

圖2 TMA和MCD/FSGS信號(hào)機(jī)制

5 結(jié)語

雖然腫瘤靶向藥物種類越來越多，但VEGF靶向藥仍然是目前使用最廣泛的靶向藥之一。VEGF靶向藥引起的腎臟病理類型主要為TMA和MCD/FSGS。

現(xiàn)有的研究發(fā)現(xiàn)TMA主要與VEGF單抗類靶向藥的直接作用和RelA大量表達(dá)有關(guān)，具體信號(hào)機(jī)制目前還不明確。一方面可能是足細(xì)胞分泌的VEGF被靶向藥阻斷后無法和受體結(jié)合，促進(jìn)vwf釋放，抑制NO釋放，導(dǎo)致腎臟組織缺氧后HIF-1α增加，導(dǎo)致腎小球和毛細(xì)血管壁大量分泌RelA，促進(jìn)炎癥基因表達(dá)；另一方面，腫瘤患者體內(nèi)ADAMTS13活性一般較低，更易形成TMA。具體的信號(hào)機(jī)制仍需要大量研究去證明。研究發(fā)現(xiàn)外源性ADAMTS13和VEGF可以緩解小鼠TMA癥狀，值得進(jìn)行研究探究其是否可以應(yīng)用于治療單抗類靶向藥導(dǎo)致的TMA。

大量研究發(fā)現(xiàn)MCD/FSGS的發(fā)病機(jī)制主要是c-mip抑制Nephrin蛋白的磷酸化，從而抑制下游的信號(hào)通路，導(dǎo)致足細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞。但是足細(xì)胞是否表達(dá)VEGFR2及TKI類靶向藥阻斷足細(xì)胞表明VEGFR2是否會(huì)影響腎功能仍需大量研究。同時(shí)，現(xiàn)有治療靶向藥導(dǎo)致MCD/FSGS的主要手段是對(duì)癥治療和停用靶向藥物，需要找到更合適的治療方式，需要其他的研究。