羅沙司他對(duì)臟器損傷后修復(fù)效應(yīng)的研究進(jìn)展

應(yīng)剛強(qiáng) 綜述，魏佳莉 審校

(海南省人民醫(yī)院/海南醫(yī)學(xué)院附屬海南醫(yī)院腎內(nèi)科，海口 570000)

羅沙司他(FG-4592)是一種同類型藥物中最優(yōu)的小分子口服缺氧誘導(dǎo)因子(HIF)脯氨酸羥化酶(PHD)抑制劑(HIF-PHI)，它通過穩(wěn)定HIF促進(jìn)內(nèi)源性促紅細(xì)胞生成素(EPO)產(chǎn)生及調(diào)節(jié)鐵代謝，進(jìn)而促進(jìn)造血，緩解腎性貧血[1-2]。目前羅沙司他已在中國(guó)和日本完成多個(gè)Ⅲ期臨床試驗(yàn)，并正式批準(zhǔn)用于腎性貧血的治療[2-4]。羅沙司他同時(shí)對(duì)一些重要的器官或系統(tǒng)具有重要的保護(hù)作用，這些保護(hù)作用在腎臟、肝臟、皮膚、神經(jīng)、視網(wǎng)膜等組織或器官中均有相關(guān)報(bào)道。本文就羅沙司他對(duì)重要系統(tǒng)的保護(hù)作用及其可能機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 羅沙司他及其生物學(xué)特性

羅沙司他，商品名為艾瑞卓，化學(xué)名稱([(4-羥基-1-甲 基-7-苯氧基-異喹啉-3-)羰基]-氨基]-乙酸,是一種分子量為352.34的2-酮戊二酸(2-OG)類似物，可競(jìng)爭(zhēng)性抑制 3種PHD亞型，血漿半衰期約 12 h，對(duì) PHD2 的半數(shù)有效濃度(IC50)為0.027 μmol/L。 當(dāng)羅沙司他進(jìn)入機(jī)體時(shí)，PHD受到抑制，HIF-α與E3泛素連接酶分離，之后HIF-α 進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)與 HIF-β 形成異源二聚體，結(jié)合在靶基因的低氧反應(yīng)元件(HRE)上，誘導(dǎo)激活相應(yīng)的靶基因。靶基因的激活可使機(jī)體內(nèi)EPO生成適量地增加及機(jī)體EPO受體活性提高直接促進(jìn)紅細(xì)胞生成；靶基因的激活還可使體內(nèi)鐵調(diào)素水平降低、轉(zhuǎn)鐵蛋白水平增加和轉(zhuǎn)鐵蛋白受體活性提高進(jìn)而提高體內(nèi)鐵的利用效率；靶基因的激活還可使二價(jià)金屬離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(DMT1)和十二指腸細(xì)胞色素B(DcytB)水平增加，銅藍(lán)蛋白升高，增加腸道對(duì)鐵的吸收[5-7]。羅沙司他主要通過以上幾條途徑來(lái)緩解慢性腎臟病(CKD)患者的腎性貧血。

2 羅沙司他對(duì)重要臟器損傷后的修復(fù)作用

2.1 羅沙司他對(duì)腎臟損傷后的修復(fù)作用

慢性腎衰竭過程中，腎臟組織慢性纖維化，導(dǎo)致腎促紅細(xì)胞生成素細(xì)胞(REPCs)組織逐漸轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞，使內(nèi)源性 EPO 產(chǎn)生不足，這是慢性腎性貧血的主要原因之一[8]。羅沙司他除穩(wěn)定HIF，改善貧血外，還可能具有多種腎臟損傷后修復(fù)作用，包括延緩腎臟纖維化、抑制腎炎、改善腎小球內(nèi)皮損傷及順鉑誘導(dǎo)的急性腎損傷(AKI)。

LI等[9]通過體內(nèi)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)羅沙司他預(yù)處理的實(shí)驗(yàn)小鼠在注射葉酸后，可以改善葉酸引起的腎損傷，可以減少腎間質(zhì)中的膠原沉積和纖維化生物標(biāo)志物表達(dá)，并證明羅沙司他預(yù)處理通過蛋白激酶B/糖原合成酶激酶3β(Akt/GSK-3β)介導(dǎo)的核因子E2相關(guān)因子2(Nrf-2)活化，減少葉酸所致腎損傷早期的細(xì)胞性鐵死亡，從而延緩腎臟纖維化進(jìn)程。 SCHLEY等[10]通過對(duì)腺嘌呤誘導(dǎo)的慢性腎衰竭大鼠的研究表明，羅沙司他具有新穎而有效的全身性抗炎特性，可在慢性腎小管間質(zhì)炎癥中保護(hù)腎臟功能和結(jié)構(gòu)，并可能抑制腎臟疾病的進(jìn)展。XIE等[11]對(duì)紅景天苷(SAL)抗糖尿病作用的細(xì)胞機(jī)制研究，結(jié)果顯示SAL和羅沙司他通過上調(diào)HIF的表達(dá)來(lái)減輕高糖誘導(dǎo)的大鼠腎小球內(nèi)皮細(xì)胞損傷。此外，YANG等[12]對(duì)羅沙司他干預(yù)順鉑誘導(dǎo)的AKI中，通過降低腎臟及循環(huán)中的腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細(xì)胞介素(IL)-6、IL-1β、單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)、血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(ACE)-M1和環(huán)氧合酶-2(COX-2)等炎癥介質(zhì)的表達(dá)，以及增強(qiáng)HIF-1α蛋白及其下游基因血紅素加氧酶1(HO-1)和EPO的表達(dá)來(lái)改善順鉑所致的腎損傷，提示羅沙司他有可能成為臨床上治療AKI的有效藥物。

2.2 羅沙司他對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)損傷后的修復(fù)作用

羅沙司他，作為一種PHI，它可以激活HIF-1途徑，對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生多種影響。羅沙司他對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)具有重要的損傷后修復(fù)作用，其中包括改善脊髓損傷(SCI)后的局部微環(huán)境為骨髓干細(xì)胞移植創(chuàng)造條件，改善大鼠抑郁樣行為及帕金森癥狀，以及在視網(wǎng)膜脫離(RD)后對(duì)視網(wǎng)膜光感神經(jīng)細(xì)胞有一定的保護(hù)作用。

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSCs)被認(rèn)為是治療SCI的一種有前途的候選細(xì)胞[13]。然而，SCI后脊髓內(nèi)的炎性微環(huán)境限制了移植的BMSCs的存活和療效。LUO等[14]等通過體外實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，損傷的神經(jīng)細(xì)胞株(PC12細(xì)胞)來(lái)源的外切體促進(jìn)了SCI后BMSCs的凋亡，然而，缺氧預(yù)處理或激活HIF-1α的表達(dá)對(duì)BMSCs移植后的存活起重要作用，為BMSCs在SCI治療中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

有研究表明，抑制PHD可以穩(wěn)定HIF-1α，提高機(jī)體對(duì)缺氧的耐受性，改善多種疾病的預(yù)后[15]。然而，PHI在SCI修復(fù)中的作用仍存在爭(zhēng)議。WU等[16]研究了羅沙司他在體內(nèi)和體外的保護(hù)作用，發(fā)現(xiàn)羅沙司他治療可穩(wěn)定嗜鉻細(xì)胞瘤(PC12)細(xì)胞及脊髓組織中HIF-1α的表達(dá)。該研究證實(shí)羅沙司他抑制叔丁基氫過氧化物(TBHP)誘導(dǎo)的PC12細(xì)胞凋亡，提高神經(jīng)元PC12細(xì)胞的存活率。羅沙司他給藥也促進(jìn)了SCI小鼠模型神經(jīng)元的恢復(fù)，增加了神經(jīng)元的存活率。在包含特異性HIF-1α阻滯劑YC-1在內(nèi)的聯(lián)合治療可下調(diào)HIF-1α的表達(dá)，并部分抵消了羅沙司他的保護(hù)作用?？傊_沙司他在SCI修復(fù)中的作用與穩(wěn)定HIF-1α和抑制細(xì)胞凋亡有關(guān)。羅沙司他可能是人類SCI和中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病后進(jìn)行治療干預(yù)的可行候選藥物。

抑郁癥，加上隨之而來(lái)的記憶障礙，是世界范圍內(nèi)導(dǎo)致殘疾的主要原因之一[17]。因此，迫切需要根據(jù)不同的戰(zhàn)略開發(fā)新藥。LI等[18]等通過大鼠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，羅沙司他不僅能逆轉(zhuǎn)抑郁行為，而且能改善慢性不可預(yù)測(cè)的溫和應(yīng)激程序引起的記憶障礙。從機(jī)制上講，羅沙司他可能在促進(jìn)海馬神經(jīng)發(fā)生和突觸可塑性方面發(fā)揮重要作用。在分子水平上，羅沙司他可以激活體內(nèi)的HIF-1α和cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白/腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(REB/BDNF)信號(hào)通路，并促進(jìn)突觸后密度(PSD)蛋白、PSD95和Homer-1的表達(dá)。對(duì)原代海馬神經(jīng)元的檢查表明，羅沙司他促進(jìn)了樹突的生長(zhǎng)。以上研究結(jié)果不僅為羅沙司他在抑郁癥的臨床治療中的應(yīng)用提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)，也支持了HIF-1α信號(hào)通路是治療抑郁癥的一個(gè)有前途的靶點(diǎn)的觀點(diǎn)。

HIF-1α作為調(diào)節(jié)細(xì)胞缺氧反應(yīng)的主要轉(zhuǎn)錄因子，在帕金森病的發(fā)病機(jī)制中起著重要作用。研究表明，HIF-PHI可能通過提高HIF-1α水平對(duì)帕金森病具有神經(jīng)保護(hù)作用[19]。然而，由于缺乏合適的臨床化合物和對(duì)潛在分子機(jī)制的了解，HIF-PHI對(duì)帕金森病的治療益處仍未得到很好的研究。LI等[20]研究發(fā)現(xiàn)，羅沙司他可減輕1-甲基-4-苯基吡啶離子(MPP+)誘導(dǎo)的人骨髓神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞株(SHSY5Y細(xì)胞)凋亡和酪氨酸羥化酶(TH)的丟失。羅沙司他預(yù)處理可減輕MPP+誘導(dǎo)的線粒體膜電位(MMP)、線粒體耗氧速率(OCR)、活性氧(ROS)和三磷酸腺苷(ATP)的產(chǎn)生。此外，羅沙司他通過上調(diào)Nrf-2、HO-1和超氧化物歧化酶2(SOD2)來(lái)抵消氧化應(yīng)激。羅沙司他還通過增加腺苷酸活化蛋白激酶的磷酸化，誘導(dǎo)過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔活化子-1α(pGC-1α)的表達(dá)。在1-甲基-4-苯基-1、2、3、6-四氫吡啶(MPTP)處理的小鼠中，羅沙司他可防止MPTP誘導(dǎo)的黑質(zhì)TH陽(yáng)性神經(jīng)元丟失，并減輕行為障礙?？傊?，羅沙司他通過改善氧化應(yīng)激下的線粒體功能，是一種很有前途的帕金森病治療策略。

RD是指神經(jīng)感覺視網(wǎng)膜與視網(wǎng)膜色素上皮(RPE)的分離，是導(dǎo)致視力損害的主要原因之一。它可以自發(fā)發(fā)生，也可以繼發(fā)于其他疾病，如老年性黃斑變性、糖尿病性視網(wǎng)膜病變或病理性近視[21]。感光細(xì)胞死亡是RD后的主要病理改變，神經(jīng)感覺性視網(wǎng)膜與潛在的RPE的分離減少了光感受器氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)，導(dǎo)致ROS的過量產(chǎn)生，從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和其他類型的細(xì)胞死亡[22]。LIU等[23]通過棕色挪威大鼠視網(wǎng)膜下注射1%透明質(zhì)酸鈉建立RD模型研究發(fā)現(xiàn)，羅沙司他治療組ROS明顯降低(P<0.05)，這證明羅沙司他可通過減少ROS的產(chǎn)生有效減少RD后的感光細(xì)胞死亡。

2.3 羅沙司他對(duì)皮膚損傷后的修復(fù)作用

創(chuàng)傷后由于微血管損傷和氧耗增加，局部缺氧迅速發(fā)展，這種急性缺氧對(duì)皮膚傷口的早期愈合起著積極的作用。急性缺氧促進(jìn)創(chuàng)面愈合的機(jī)制之一可能是HIF-1α表達(dá)增加，HIF-1α可能通過多方面影響創(chuàng)面愈合過程，包括血管生成、代謝、細(xì)胞外基質(zhì)合成和重塑等[24]。TANG等[25]通過實(shí)驗(yàn)表明，羅沙司他可通過穩(wěn)定HIF-1α促進(jìn)表皮干細(xì)胞(EpSCs)的增殖和運(yùn)動(dòng)，提示HIF-1α是促進(jìn)創(chuàng)面愈合的重要靶點(diǎn)，羅沙司他是一種很有前途的創(chuàng)面修復(fù)新藥。ZHU等[26]通過鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠模型，發(fā)現(xiàn)羅沙司他可以促進(jìn)糖尿病大鼠皮膚創(chuàng)面愈合，促進(jìn)創(chuàng)面血管生成。羅沙司他通過激活HIF-1α、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)及其受體(VEGFR)2通路促進(jìn)血管生成，并通過增加血管生成對(duì)糖尿病創(chuàng)面愈合顯示治療作用。在體外血管生成實(shí)驗(yàn)中，研究者發(fā)現(xiàn)羅沙司他通過穩(wěn)定HIF-1α和激活血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子來(lái)促進(jìn)血管形成，可明顯促進(jìn)體外組織工程學(xué)中組織的血管化過程[27]。

2.4 羅沙司他對(duì)肝臟損傷后的修復(fù)作用

全球可供移植的肝臟短缺導(dǎo)致肝移植手術(shù)對(duì)心臟死亡(DCD)器官捐贈(zèng)者肝臟的利用及需求增加。然而，由于熱缺血時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致接受這類肝臟進(jìn)行肝移植手術(shù)患者術(shù)后出現(xiàn)更多且更嚴(yán)重的術(shù)后并發(fā)癥[28]。突出了在供肝的獲取、冷保存和再灌注后預(yù)防和減少肝損傷的重要性。ZHANG等[29]通過在離體灌注(大鼠)肝模型中，羅沙司他預(yù)處理DCD供體可明顯改善移植肝功能，增加膽汁產(chǎn)量和ATP的合成，降低灌注肝酶釋放、組織學(xué)損傷評(píng)分和氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷和凋亡。羅沙司他的有益效果部分歸因于HIF-1α的積累，并最終增加了3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶1(PDK1)的水平。DCD供體用羅沙司他預(yù)處理可激活HIF-1α通路，從而保護(hù)肝移植物免受熱缺血和冷藏?fù)p傷。

2.5 羅沙司他對(duì)其他系統(tǒng)損傷后的修復(fù)作用

除了上述系統(tǒng)外，羅沙司他還可能對(duì)肌腱、角膜、造血系統(tǒng)等損傷后具有重要的修復(fù)作用。在肌腱修復(fù)方面，YU等[30]研究發(fā)現(xiàn)，與腱細(xì)胞間接共培養(yǎng)促進(jìn)脂肪來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞(ADMSCs)向腱細(xì)胞分化，缺氧進(jìn)一步促進(jìn)ADMSCs向腱細(xì)胞分化，并伴有HIF-1α表達(dá)增加；HIF-1α抑制劑減弱了缺氧對(duì)ADMSCs分化的影響，而羅沙司他則促進(jìn)了ADMSCs在缺氧和常氧條件下的分化；為ADMSCs體內(nèi)應(yīng)用于肌腱再生奠定了基礎(chǔ)。在角膜移植方面，BHADANGE等[31]研究表明，羅沙司他模擬缺氧預(yù)適應(yīng)可保護(hù)角膜內(nèi)皮細(xì)胞免受機(jī)械應(yīng)力所致的死亡；缺氧預(yù)處理的人和兔角膜與對(duì)照組相比可減少細(xì)胞丟失，并且羅沙司他預(yù)處理可減少與角膜內(nèi)皮移植術(shù)(DSAEK)移植物制備和植入相關(guān)的內(nèi)皮細(xì)胞損失；表明羅沙司他可提高角膜內(nèi)皮細(xì)胞存活率，并可能在手術(shù)創(chuàng)傷時(shí)提供保護(hù)。在造血系統(tǒng)方面，ZHANG等[32]發(fā)現(xiàn)，羅沙司他預(yù)處理可提高60Co-γ射線照射下小鼠存活率，保護(hù)骨髓和脾臟免受損傷；骨髓移植后，受照小鼠和受者的骨髓細(xì)胞(BMC)和LSK細(xì)胞數(shù)量均增加；羅沙司他對(duì)輻射誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和DNA雙鏈斷裂也有保護(hù)作用；以上結(jié)果表明，羅沙司他通過上調(diào)HIF-1α在體內(nèi)和體外造血系統(tǒng)具有輻射防護(hù)作用，提示羅沙司他可能是一種新型的輻射防護(hù)劑。

3 展 望

綜上所述,羅沙司他對(duì)可能對(duì)多臟器、多系統(tǒng)具有明顯的損傷后修復(fù)作用，尤其是在器官移植，創(chuàng)傷愈合、缺氧耐受、抗纖維化等方面，其臨床應(yīng)用前景不可忽視。但是對(duì)于非貧血患者應(yīng)用，是否會(huì)導(dǎo)致紅細(xì)胞增多及由于羅沙司他的非特異性抑制3種PHD，從而使羅沙司他具有廣泛的不可控的藥物效應(yīng)，并且給藥時(shí)間的不同也會(huì)對(duì)其保護(hù)作用產(chǎn)生影響。此外，大部分研究對(duì)于羅沙司他在器官損傷保護(hù)作用的研究現(xiàn)僅限于細(xì)胞實(shí)驗(yàn)或動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究階段，具體保護(hù)作用機(jī)制尚不明確。因此，有必要對(duì)羅沙司他的給藥劑量、給藥時(shí)間窗及具體機(jī)制進(jìn)行深一步的探究,為臨床應(yīng)用及發(fā)展提供可靠依據(jù)。