前列環(huán)素的腎臟保護(hù)作用

李 菁 綜述 郝傳明 審校

前列環(huán)素(prostacyclin，PGI2)是前列腺素家族成員，于1976年被首次報(bào)道，具有血管舒張和抗血小板聚集的作用[1]，對(duì)于維持血壓和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)起重要作用。目前在臨床上應(yīng)用的PGI2類似物，主要用于治療原發(fā)性肺動(dòng)脈高壓和周圍血管疾病。后續(xù)的研究發(fā)現(xiàn)，PGI2在腎、肺、腦等多個(gè)器官都具有抗炎[2]、抗增殖[3]、抗纖維化[4]等作用，在腎臟缺血再灌注[5]、單側(cè)輸尿管結(jié)扎[6]等腎臟損傷的動(dòng)物模型中也具有腎臟保護(hù)作用，拓寬了這一古老激素未來(lái)可能的臨床應(yīng)用領(lǐng)域，本文就PGI2在腎臟病領(lǐng)域的相關(guān)基礎(chǔ)和臨床研究作一綜述。

PGI2的效應(yīng)及作用機(jī)制

PGI2主要在內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞中合成[7]。細(xì)胞膜的磷脂經(jīng)磷脂酶A2作用釋放游離的花生四烯酸，游離的花生四烯酸經(jīng)環(huán)氧合酶(cyclooxygenase，COX)生成中間產(chǎn)物PGH2，PGH2再經(jīng)前列環(huán)素合成酶(prostacyclin synthase，PGIS)生成PGI2[8]。在正常成年人腎臟，放射性原位雜交顯示PGIS的mRNA存在于小球系膜區(qū)和葉間動(dòng)脈的內(nèi)皮細(xì)胞，免疫組化顯示弓形動(dòng)脈的內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞以及球旁器細(xì)胞存在PGIS[9]。PGIS敲除的純合子小鼠腎功能明顯下降，腎臟出現(xiàn)萎縮、表面不均一以及囊泡樣改變，Masson染色和免疫組化顯示顯著的纖維化[10]，這表明PGI2對(duì)維持腎臟正常生理功能起著十分重要的作用。

PGI2可與細(xì)胞表面的G蛋白偶聯(lián)受體——IP受體結(jié)合，繼而使細(xì)胞內(nèi)環(huán)磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate，cAMP)增加，活化蛋白激酶A(protein kinase A，PKA)，活化的PKA通過磷酸化靶蛋白發(fā)揮作用(圖1)[11]。原位雜交顯示IP受體的mRNA主要存在于背根神經(jīng)節(jié)的神經(jīng)元以及包括主動(dòng)脈、肺動(dòng)脈、腎臟的小葉間動(dòng)脈和入球小動(dòng)脈在內(nèi)的血管組織[12]。有趣的是，IP受體敲除的小鼠并不表現(xiàn)出和PGIS敲除小鼠相類似的表型[13]，這提示PGI2可能具有IP受體以外的其他受體。目前較多學(xué)者認(rèn)為另一種受體為過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR)，PPAR是核激素受體超家族成員之一，有三種亞型，分別為PPARα、PPARδ(β)和PPARγ，PPAR作為轉(zhuǎn)錄激活因子，需要與視黃醇類X受體(retinoid X receptor，RXR)結(jié)合形成異二聚體，PGI2可在細(xì)胞核內(nèi)與PPARδ-RXR結(jié)合，繼而與靶基因上游PPAR反應(yīng)元件(PPAR-response element，PPRE)結(jié)合，最終調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄(圖1)[14-15]，然而也有學(xué)者認(rèn)為內(nèi)源性PGI2不能激活PPARδ[16]。

圖1 PGI2的受體及其信號(hào)通路PGI2：前列環(huán)素;G：G蛋白;AC：腺苷酸環(huán)化酶;ATP:三磷酸腺苷;cAMP：環(huán)磷酸腺苷;PKA：蛋白激酶A;PPARδ：過氧化物酶體增殖物激活受體δ;RXR：視黃醇類X受體;PPRE：PPAR反應(yīng)元件;PGI2可與細(xì)胞表面的IP受體結(jié)合，使與IP受體偶聯(lián)的G蛋白的α亞基與AC結(jié)合，活化AC，繼而使細(xì)胞內(nèi)cAMP增加，活化PKA，活化的PKA通過磷酸化靶蛋白發(fā)揮作用。PGI2也可在細(xì)胞核內(nèi)與異二聚體PPARδ-RXR結(jié)合，繼而與靶基因上游PPRE結(jié)合，最終調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄

PGI2的經(jīng)典作用包括舒張血管和抗血小板聚集，其與血栓素A2(thromboxane A2，TxA2)的作用相對(duì)抗，PGI2與TxA2的平衡在維持血管穩(wěn)態(tài)中至關(guān)重要。近年研究發(fā)現(xiàn)，PGI2還具有抗炎[2]、抗增殖[3]、抗纖維化[4]等作用。以外，全身敲除PGIS基因純合子小鼠在胚胎期腎臟的發(fā)育明顯異常，包括間質(zhì)稀疏、組織分化異常、S體數(shù)量明顯減少等(未發(fā)表資料)，提示PGI2在腎臟發(fā)育中起重要作用。

PGI2類似物及非PGI2類似物的IP受體特異性激動(dòng)劑

PGI2的半衰期在37℃、pH為7.4的環(huán)境中僅為3 min[17]，這在很大程度上限制了其在臨床上的應(yīng)用，因此許多人工合成的較為穩(wěn)定的PGI2類似物相繼問世，目前臨床上常見的為伊洛前列素(iloprost)和貝前列素鈉(beraprost sodium)。伊洛前列素是一種人工合成的PGI2類似物，其吸入劑型主要用于治療原發(fā)性肺動(dòng)脈高壓。貝前列素鈉是另一種人工合成的口服PGI2類似物，目前主要用于改善慢性動(dòng)脈閉塞性疾病引起的間歇性跛行等，對(duì)肺動(dòng)脈高壓也有較好的效果[18]。口服的貝前列素鈉較注射用PGI2類似物更易被患者接受。

塞樂西帕(selexipag)是近年來(lái)研發(fā)的非PGI2類似物的IP受體特異性激動(dòng)劑，它在化學(xué)結(jié)構(gòu)上并不是PGI2類似物，卻可以選擇性激活I(lǐng)P受體，而不激活其他前列腺素受體[19]。塞樂西帕進(jìn)入人體后很快被水解，成為具有更強(qiáng)藥理活性及更長(zhǎng)半衰期的ACT-333679。

PGI2與糖尿病腎病

糖尿病的發(fā)病率快速增長(zhǎng)已經(jīng)二十余年，在度過沉默期后，包括糖尿病腎病在內(nèi)的糖尿病并發(fā)癥發(fā)病率將出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，而龐大的糖尿病腎病人群將導(dǎo)致對(duì)透析和腎移植的需求劇增。然而，目前我們還缺少有效延緩糖尿病腎病進(jìn)展的治療手段?，F(xiàn)有的研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病腎病的發(fā)生發(fā)展可能與腎小球高濾過、糖基化終末產(chǎn)物(advanced glycation end products，AGEs)的產(chǎn)生和蓄積、炎癥及氧化應(yīng)激等因素相關(guān)。

貝前列素鈉可降低鏈脲霉素(streptozocin，STZ)誘導(dǎo)的1型糖尿病大鼠的尿蛋白水平，同時(shí)也會(huì)降低肌酐清除率[20]。在遺傳性肥胖誘導(dǎo)2型糖尿病的Zucker大鼠模型中，貝前列素鈉可改善糖耐量、胰島素抵抗及腎臟的組織病理學(xué)損傷[21]。OLETF(Otsuka Long-Evans Tokushima Fatty)大鼠是另一種2型糖尿病模型動(dòng)物，Watanabe等[22]發(fā)現(xiàn)貝前列素鈉可顯著降低腎小球硬化程度及腎小球體積，這可能與改善腎小球的高濾過有關(guān)；與對(duì)照組相比，貝前列素鈉治療的2型糖尿病大鼠腎小球AGEs沉積更少，巨噬細(xì)胞濾過及單核細(xì)胞趨化因子1(monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)表達(dá)均減少，腎小球的內(nèi)皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)及致密斑的神經(jīng)型一氧化氮合酶(neuronal nitric oxide synthase，nNOS)的表達(dá)也更少，這提示貝前列素鈉在糖尿病腎病中保護(hù)作用的產(chǎn)生機(jī)制可能是多方面的。Batchu等[23]研究顯示,在STZ誘導(dǎo)的糖尿病模型中，IP受體的mRNA水平顯著降低，而非PGI2類似物的IP受體特異性激動(dòng)劑塞樂西帕可不依賴血糖改變地降低eNOS基因敲除的糖尿病小鼠的蛋白尿水平，這提示PGI2可能通過IP受體發(fā)揮對(duì)糖尿病腎病的保護(hù)作用，值得一提的是該研究同時(shí)顯示塞樂西帕還可保護(hù)β細(xì)胞功能。

Owada等[24]報(bào)道了長(zhǎng)期服用貝前列素鈉對(duì)2型糖尿病導(dǎo)致的早期糖尿病腎病的影響：服用貝前列素鈉的患者在18個(gè)月、24個(gè)月時(shí)尿蛋白水平較基線尿蛋白水平顯著降低，但在24個(gè)月時(shí)服用貝前列素鈉的患者與對(duì)照組尿蛋白水平并無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，而肌酐清除率在24個(gè)月時(shí)服用貝前列素鈉的患者較對(duì)照組顯著降低。該研究納入患者較少(27例)，期待未來(lái)開展更大規(guī)模的隨機(jī)對(duì)照研究。此外，貝前列素鈉對(duì)糖尿病的其他并發(fā)癥也有一定作用[25]，其應(yīng)用前景值得期待。

PGI2與其他腎小球疾病

New Zealand Black/White (NZB/W) F1小鼠是NZB小鼠與NZW小鼠的雜交一代，可自發(fā)表現(xiàn)出狼瘡性腎炎等與人系統(tǒng)性紅斑狼瘡類似的表現(xiàn)。Utsunomiya等[26]研究顯示，貝前列素鈉可以顯著降低NZB/WF1小鼠的尿蛋白水平，減少血中的抗雙鏈DNA抗體以及小球補(bǔ)體C3等的沉積。該研究提示貝前列素鈉可能通過減少自身抗體的產(chǎn)生和小球免疫復(fù)合物的沉積緩解NZB/W的狼瘡性腎炎。

貝前列素鈉在新月體腎炎中也具有保護(hù)作用。Kushiro等[27]發(fā)現(xiàn)在新月體腎炎的大鼠模型中，造模前給予貝前列素鈉干預(yù)，可減少蛋白尿、新月體形成及腎小球纖維化。當(dāng)新月體腎炎的出現(xiàn)臨床癥狀后，給予貝前列素鈉，同樣可降低尿蛋白及血清肌酐水平[28]。在Yamaguchi等[29]的研究中，給予貝前列素鈉可以提高新月體腎炎大鼠的存活率。

抗Thy1腎炎模型是一種病理表現(xiàn)為系膜增生的腎炎模型。有研究顯示伊洛前列素在抗Thy1腎炎模型中具有保護(hù)作用[30]。但在一個(gè)注射抗Thy1抗體及單側(cè)腎切除的模型中，貝前列素鈉治療組的尿蛋白更多、系膜增生及腎小球硬化等病理改變更嚴(yán)重[31]。因此，貝前列素鈉在此類腎炎中的作用尚不明確。

PGI2類似物在各類腎炎中的研究目前尚停留在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，PGI2類似物的抗炎及抗細(xì)胞增殖等作用在腎炎的治療方面具有一定潛力，但具體的保護(hù)機(jī)制有待進(jìn)一步探究。

PGI2與對(duì)比劑腎病

對(duì)比劑腎病是醫(yī)院獲得性急性腎損傷的主要原因之一，其可能導(dǎo)致更長(zhǎng)的住院時(shí)間、更重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)及更高的死亡率，主要致病機(jī)制為對(duì)比劑導(dǎo)致的腎血管收縮和小管上皮損傷。然而，目前對(duì)對(duì)比劑腎病尚無(wú)較好的預(yù)防及治療措施。

豬來(lái)源的腎小管細(xì)胞系LLC-PK1細(xì)胞中，對(duì)比劑可增加bax的mRNA水平、降低bcl-2的mRNA水平，并激活caspase-9、caspase-3[32]。貝前列素鈉可通過激活I(lǐng)P受體，增加細(xì)胞cAMP，活化PKA，PKA繼而磷酸化環(huán)磷酸腺苷應(yīng)答元件結(jié)合蛋白(cAMP-responsive element binding protein，CREB)，磷酸化的CREB通過激活 A kinase/phosphatidyl inositol 3(PI 3)-kinase/Akt通路抑制上述改變[33-34]。在小鼠模型中，貝前列素鈉也具有類似的抗凋亡作用[34]。

一項(xiàng)208例的臨床試驗(yàn)顯示，給需要進(jìn)行冠脈造影手術(shù)的腎臟高危(血清肌酐濃度≥1.4 mg/dl)患者通過靜脈持續(xù)性給予伊洛前列素(從術(shù)前30～90 min開始，到術(shù)后4h結(jié)束)，與對(duì)照組相比對(duì)比劑腎病的發(fā)生率顯著降低，提示PGI2對(duì)其有一定保護(hù)作用[35]。需要注意的是，高劑量的伊洛前列素可能導(dǎo)致嚴(yán)重的低血壓以至停藥[35]，因此，其他口服的PGI2類似物是否帶來(lái)類似的保護(hù)作用及更少的系統(tǒng)性副作用，值得進(jìn)一步研究。

小結(jié)：PGI2對(duì)腎臟發(fā)育和維持正常生理功能十分重要，目前的基礎(chǔ)研究顯示，PGI2的類似物及非PGI2類似物的IP受體特異性激動(dòng)劑在糖尿病腎病、對(duì)比劑腎病及部分腎炎中具有一定應(yīng)用潛力，但臨床試驗(yàn)證據(jù)尚不充足，因此，期待更多的臨床試驗(yàn)以更好評(píng)價(jià)這些藥物的臨床療效。此外，進(jìn)一步研究PGI2在腎臟缺血再灌注損傷、腎臟纖維化等腎臟疾病模型中的作用及機(jī)制，可能為PGI2類似物的臨床應(yīng)用提供更多理論依據(jù)。