多黏菌素類藥物腎毒性分子機(jī)制及保護(hù)措施研究進(jìn)展

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，北京海淀100193)

多黏菌素類藥物腎毒性分子機(jī)制及保護(hù)措施研究進(jìn)展

代重山，湯樹生，肖希龍

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，北京海淀100193)

近20年來，多重耐藥革蘭陰性細(xì)菌(MDRGNR)在全球范圍內(nèi)呈蔓延趨勢，嚴(yán)重威脅動(dòng)物及人類健康;又由于缺乏新的、較為有效的抗生素，使得多黏菌素類(包括多黏菌素B及黏菌素)藥物在臨床又重新得到重視和應(yīng)用，并成為治療MDRGNR感染的最佳選擇，甚至是最后的防線［1］。腎毒性是多黏菌素的主要臨床副作用之一，發(fā)生率高達(dá)60%［1，2］。越來越多的證據(jù)表明，當(dāng)前臨床推薦的劑量為亞治療劑量，增加了臨床多黏菌素耐藥性形成的風(fēng)險(xiǎn)，而簡單粗暴的增加劑量勢必增加其腎毒性、甚至是神經(jīng)毒性［1］。本文通過對多黏菌素腎毒性分子機(jī)制做一綜述，并進(jìn)一步探討其保護(hù)措施，以期為多黏菌素臨床應(yīng)用及后續(xù)研究提供理論依據(jù)。

1 多黏菌素類藥物進(jìn)入細(xì)胞途徑

Azad等［3］通過使用X射線熒光顯微鏡方法發(fā)現(xiàn)熒光標(biāo)記的多黏菌素在大鼠腎細(xì)胞(NRK-52E)及人腎細(xì)胞(HK-2)內(nèi)濃度分別是細(xì)胞外的1930倍和4 760倍。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，多黏菌素在腎組織中主要分布于腎臟皮質(zhì)部及近端腎小管，近端小鼠損傷較遠(yuǎn)曲小管更為嚴(yán)重［4，5］。多黏菌素屬大分子藥物，進(jìn)入哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)必須經(jīng)過受體或離子通道途徑，最新研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)源性受體巨蛋白(megalin)、多肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1和2(PEPT1和2)及有機(jī)陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1(OCTN1)在多黏菌素進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮著重要的“搬運(yùn)工”作用［5-7］。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，黏菌素原型主要分布于腎小管上皮細(xì)胞線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及高爾基體等細(xì)胞器，且大量在線粒體富集、并與其線粒體膜緊密結(jié)合在一起，但黏菌素不能進(jìn)溶酶體及細(xì)胞核，暗示黏菌素可能靶向性損傷真核細(xì)胞線粒體，隨后導(dǎo)致各種級聯(lián)反應(yīng)［8］。

2 多黏菌素類藥物腎毒性分子機(jī)制

2．1 細(xì)胞膜毒性研究表明，多黏菌素類藥物腎毒性與其分子結(jié)構(gòu)中所攜帶的D-氨基酸成分密切相關(guān)，黏菌素?cái)y帶5個(gè)游離的正電荷，競爭性(約占80%)和非競爭性(約占20%)取代鈣離子(Ca2+)、鎂離子(Mg2+)與細(xì)胞漿膜內(nèi)磷脂中帶負(fù)電荷的磷酸根的共價(jià)結(jié)合，導(dǎo)致哺乳動(dòng)物細(xì)胞漿膜表面張力降低，細(xì)胞膜通透性增大、細(xì)胞腫脹和溶解，直至死亡，與其體外殺菌機(jī)制類似［9］。體外研究發(fā)現(xiàn)，多黏菌素B可在弱酸環(huán)境下劑量依賴性破壞磷脂酞膽堿、磷脂酞乙醇胺等磷脂分子，使磷脂雙分子層結(jié)構(gòu)遭到破壞，從而介導(dǎo)細(xì)胞膜損壞繼發(fā)性誘發(fā)細(xì)胞毒性［10］。Colome等［11］研究發(fā)現(xiàn)，黏菌素可特異性的破壞卵磷脂、磷脂酰絲氨酸、磷脂酰肌醇、磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸等組成的磷脂雙分子層結(jié)構(gòu)，但確切的作用機(jī)制還有待進(jìn)一步的研究。

2．2 氧化應(yīng)激損傷氧化應(yīng)激是指機(jī)體在需要清除體內(nèi)老化的細(xì)胞，或在遭受各種有害刺激時(shí)，體內(nèi)高活性分子，如活性氧自由基(ROS)和活性氮(RNS)自由基產(chǎn)生過多，氧化程度超出氧化物的清除，氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)失衡，從而導(dǎo)致組織損傷。Yousef等［12］研究發(fā)現(xiàn)，抗氧化劑維生素C及褪黑素可保護(hù)黏菌素誘發(fā)的腎細(xì)胞脂質(zhì)過氧化及凋亡;Oguzulgen等［13］通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，抗氧化劑N-乙酰半胱氨酸能夠逆轉(zhuǎn)黏菌素誘導(dǎo)的誘導(dǎo)型一氧化氮合)酶(i-NOS)、神經(jīng)營養(yǎng)素-3(NT-3)變化;這些研究證實(shí)氧化應(yīng)激損傷黏菌素誘發(fā)肺毒性及腎毒性中起主導(dǎo)作用。此外，黏菌素可導(dǎo)致雞神經(jīng)元鈣穩(wěn)態(tài)失調(diào)，細(xì)胞內(nèi)鈣大量增加，鈣調(diào)蛋白(CaM)mRNA表達(dá)顯著降低，表明鈣穩(wěn)態(tài)失調(diào)在黏菌素誘發(fā)細(xì)胞毒性中扮演著重要角色［14］。

2．3 細(xì)胞凋亡和自噬動(dòng)物及體外細(xì)胞模型研究證實(shí)，線粒體凋亡通路、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)凋亡通路及死亡受體凋亡通路參與黏菌素誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，且線粒體及死亡受體通路為黏菌素誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的主要通路［5］。Eadon等［15］研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞周期阻滯在多黏菌素誘導(dǎo)的小鼠腎毒性中發(fā)揮一定的作用，p53/p21信號通路扮演者重要角色。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明，黏菌素可致腎臟組織中半胱天冬酶(caspase)-1大量增加，caspase-1可通過上調(diào)自噬蛋白Beclin 1和線粒體自噬發(fā)揮保護(hù)性應(yīng)激作用［16］，體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步研究證實(shí)，自噬激活明顯改善黏菌素誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，而自噬抑制明顯加劇黏菌素誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性，且伴隨明顯的caspase依賴性［17］。此外，多條存活信號通路如核轉(zhuǎn)錄因子(Nrf2)/單加氧酶(HO-1)及核轉(zhuǎn)錄因子(NF)-kB、絲裂原活化蛋白激酶(MAPKs)家族在多黏菌素誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性中均發(fā)揮著重要作用［5］。

3 多黏菌素類藥物腎毒性保護(hù)措施

3．1 抑制氧化應(yīng)激，降低腎毒性基于氧化應(yīng)激分子機(jī)制，抗氧化劑是抑制黏菌素腎毒性的重要保護(hù)措施。抗氧化劑維生素C及N-乙酰半胱氨酸能夠抑制多黏菌素誘導(dǎo)的腎細(xì)胞及神經(jīng)元細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷及細(xì)胞凋亡［12－13，16－17］。Dezoti Fonseca等研究發(fā)現(xiàn)［18］，HO-1誘導(dǎo)劑血紅素能夠增加腎臟組織內(nèi)過氧化氫酶活性，保護(hù)多黏菌素B誘發(fā)的小鼠腎毒性。天然抗氧化劑原花青素及番茄紅素能夠有效激活Nrf2/HO-1信號通路來改善黏菌素誘導(dǎo)的腎細(xì)胞氧化應(yīng)激及caspase依賴性的凋亡［16，19］;此外，一些研究也發(fā)現(xiàn)，蝦青素及維生素E能夠改善黏菌素誘導(dǎo)的腎臟氧化應(yīng)激損傷及細(xì)胞凋亡［20］。

3．2 改變劑型，降低腎毒性不減少血藥濃度及其殺菌活性，同時(shí)降低腎毒性是最理想的減毒模式。如黏菌素的緩釋微球可有效改善黏菌素的腎毒性，同時(shí)還可更好的維持血藥濃度［21］。此外，研究者通過使用多黏菌素噴霧劑呼吸道靶向給藥，也可達(dá)到相同的治療效果，且造成的腎損傷遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于靜脈注射［1，9］。

3．3 其他途徑也有一些研究者發(fā)現(xiàn)了其他途徑的腎毒性保護(hù)措施，如Suzuki等［7］通過使用巨蛋白(megalin)受體抑制劑細(xì)胞色素C可明顯改善多黏菌素B誘導(dǎo)的大鼠腎毒性;離子通道轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白抑制劑p-gp(糖蛋白)預(yù)處理也可改善黏菌素誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡及腎臟損傷［22］;體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，自噬在黏菌素細(xì)胞毒性中發(fā)揮著保護(hù)性角色［17］，自噬激活劑雷帕霉素可有效抑制黏菌素腎毒性［22］。

4 小結(jié)

綜上所述，腎毒性已經(jīng)成為影響多黏菌素類藥物臨床應(yīng)用的最重要的限制性因素;研究其分子機(jī)制對臨床降低腎毒性、提高治療指數(shù)具有重要意義。氧化應(yīng)激在多黏菌素誘導(dǎo)的腎毒性中發(fā)揮角色，然而，多黏菌素類藥物誘導(dǎo)人類或動(dòng)物腎損傷的確切分子機(jī)制仍然是謎，仍需要進(jìn)一步更深入的研究。

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S859

A文章標(biāo)號:0529-6005(2017)01-0067-03

2016-05-04

國家科技支撐計(jì)劃(2015BAD11B03)

代重山(1987-)，男，博士生，從事獸醫(yī)藥理與毒理學(xué)研究，E-mail:daichongshan@163．com

肖希龍，E-mail:xiaoxl@cau．edu．cn