鈉-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2抑制劑腎臟保護(hù)作用的研究進(jìn)展

程 霞，程蘭蘭，張鵬偉，馬志剛

(1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院 研究生學(xué)院，甘肅 蘭州 730000； 2.甘肅省人民醫(yī)院 腎內(nèi)科，甘肅 蘭州 730000)

目前，全球約有8.5億人患有腎臟疾病，慢性腎臟病(chronic kidney disease, CKD)已成為全球增長(zhǎng)最快的死亡原因之一，預(yù)計(jì)2040年將成為全球第五大死亡原因，而在預(yù)期壽命較長(zhǎng)的國(guó)家，它可能在本世紀(jì)末成為第二大死亡原因[1]。在我國(guó)，CKD患病率已達(dá)10.8%[1-2]，其中糖尿病在CKD的病因組成中約占40%，我們將糖尿病合并CKD稱(chēng)為糖尿病腎病(diabetic kidney disease，DKD)。值得注意的是，約90%的DKD患者存在高血壓，而CKD的關(guān)鍵特征之一就是心血管死亡率增加，高血糖、高血壓、心血管事件之間的相互作用加速了CKD轉(zhuǎn)變?yōu)榻K末期腎病(end-stage renal disease，ESRD)[2]。因此，需要迫切制定新的治療策略來(lái)增強(qiáng)對(duì)CKD患者的心腎保護(hù)作用，而有關(guān)鈉-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2抑制劑(sodium-dependent glucose transporters 2 inhibition,SGLT2i)的多項(xiàng)大型臨床試驗(yàn)證明了其具有除降糖之外的獨(dú)特心腎保護(hù)作用，為上述亟待解決的問(wèn)題打開(kāi)了新思路。

1 SGLT2i相關(guān)概述

腎臟對(duì)于機(jī)體維持葡萄糖穩(wěn)態(tài)(糖異生、腎小球?qū)ζ咸烟堑臑V過(guò)、近端小管對(duì)葡萄糖的重吸收)起著重要的調(diào)節(jié)作用。生理情況下腎小球每日濾過(guò)的葡萄糖約180 g，但隨終尿排出體外的葡萄糖卻不足0.5 g，約99%的葡萄糖在腎臟的近端小管被重吸收[3]。因生物膜的磷脂雙分子層特性，葡萄糖的重吸收并非簡(jiǎn)單的單純擴(kuò)散，而是借助轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的協(xié)助，轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白主要有兩種類(lèi)型：一種是葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(glucose transporters，GLUTs)，另一種則是鈉-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(sodium-glucose cotransporters，SGLTs)。 GLUTs負(fù)責(zé)葡萄糖的被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，這個(gè)過(guò)程不需要消耗能量；SGLTs負(fù)責(zé)葡萄糖的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中需要消耗能量，是腎臟重吸收葡萄糖的主要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白[4-5]。SGLTs家族中起主要作用的為SGLT1和SGLT2，兩者在腎臟吸收葡萄糖的過(guò)程中相互協(xié)調(diào)。SGLT1是一種高親和力、低容量的轉(zhuǎn)運(yùn)體，主要分布于腎小管直段(S3段)和小腸上皮細(xì)胞的刷狀緣，吸收腎小管內(nèi)約3%的葡萄糖，并介導(dǎo)胃腸道80%以上葡萄糖的吸收；SGLT2是一種低親和力、高容量的轉(zhuǎn)運(yùn)體，主要分布于近端小管的S1和S2段，吸收腎小管內(nèi)約97%的葡萄糖[3]。因此，抑制近端小管的SGLT2，在短期內(nèi)可以促進(jìn)尿糖排泄、利鈉、激活管球反饋，使入球小動(dòng)脈血管收縮，從而降低腎小球毛細(xì)血管壓力，改善腎小球的高濾過(guò)狀態(tài)。從長(zhǎng)期效應(yīng)來(lái)看可降低血壓、血脂、血尿酸，還可減緩腎小球?yàn)V過(guò)率(glomerular filtration rate，GFR)的下降，此外，有研究表明，SGLT2i可減輕腎臟炎癥和間質(zhì)纖維化，改變心腎能量代謝的方式等[6-9]。

2 關(guān)于SGLT2i心腎保護(hù)作用的臨床試驗(yàn)

多項(xiàng)大型隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)(EMPA-REG、CANVAS、DECLARE-TIMI58、DAPA-HF、EMPEROR-Reduced)表明，SGLT2i在降低血糖的同時(shí)，還可降低心血管相關(guān)終點(diǎn)事件的發(fā)生率，同時(shí)具有潛在的腎臟益處[8, 10-13]。DAPA-HF研究結(jié)果表明，達(dá)格列凈不僅可降低2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)患者的心腎事件風(fēng)險(xiǎn)，且對(duì)非糖尿病患者的心腎事件進(jìn)展同樣具有延緩作用[13]。2019年進(jìn)行的CREDENCE是首個(gè)將腎臟終點(diǎn)(肌酐持續(xù)翻倍，進(jìn)展為ESRD，因腎臟或心血管原因死亡)設(shè)計(jì)為主要終點(diǎn)的大型臨床試驗(yàn)，入組患者的平均估算腎小球?yàn)V過(guò)率(estimated glomerular filtration rate, eGFR)為56.2 ml/(min·1.73 m2)，證實(shí)了卡格列凈可減少DKD患者肌酐翻倍、進(jìn)展為ESRD的發(fā)生，并可降低因腎臟或心血管原因死亡的發(fā)生率，其對(duì)腎功能較差和蛋白尿更嚴(yán)重患者的益處似乎更大[14]。

2020年8月在歐洲心臟病學(xué)年會(huì)公布的DAPA-CKD是一項(xiàng)多中心、大樣本、隨機(jī)、安慰劑對(duì)照的臨床試驗(yàn)，評(píng)價(jià)了入組患者在接受最大劑量血管緊張素Ⅱ1型受體拮抗劑治療基礎(chǔ)上添加SGLT2i(達(dá)格列凈)對(duì)降低DKD和非糖尿病腎病(non-diabetic kidney disease, NDKD)患者的腎臟和心血管終點(diǎn)事件的作用。研究的主要終點(diǎn)為eGFR持續(xù)下降≥50%，進(jìn)展為ESRD，心血管疾病或腎臟疾病死亡的復(fù)合終點(diǎn)，且包含了多個(gè)次要終點(diǎn)[15-17]。DAPA-CKD研究表明，達(dá)格列凈使CKD患者腎臟終點(diǎn)事件風(fēng)險(xiǎn)降低了39%，CKD患者血液凈化治療、腎移植和因腎臟疾病死亡風(fēng)險(xiǎn)均降低了34%，心血管終點(diǎn)事件風(fēng)險(xiǎn)降低了29%，CKD患者全因死亡風(fēng)險(xiǎn)降低了31%[15, 17-18]。同時(shí)，達(dá)格列凈使DKD患者進(jìn)展為ESRD的風(fēng)險(xiǎn)下降了34%，NDKD患者進(jìn)展為ESRD的風(fēng)險(xiǎn)下降了50%,在CKD患者中整體安全性良好[17, 19]。雖然SGLT2i的降糖作用隨腎功能的降低而減弱，但臨床試驗(yàn)報(bào)道，eGFR在70～25 ml/(min·1.73 m2)時(shí)其對(duì)腎臟保護(hù)的益處仍存在[20]。在針對(duì)不同病因亞組分析中，達(dá)格列凈同樣可以減少腎臟及心血管事件的發(fā)生，降低尿蛋白，減緩eGFR的下降[17]。

DIAMOND研究是一項(xiàng)小型交叉試驗(yàn)，評(píng)估了SGLT2i(達(dá)格列凈)對(duì)NDKD患者蛋白尿的影響，該研究納入了53例非糖尿病的CKD患者，其24小時(shí)尿蛋白為500～3 500 mg，平均eGFR為(58±23) ml/(min·1.73 m2)，進(jìn)行了為期6周的觀察[21]。研究結(jié)果表明，對(duì)NDKD患者使用達(dá)格列凈治療6周后其蛋白尿水平?jīng)]有明顯的變化，但經(jīng)測(cè)量的腎小球?yàn)V過(guò)率(measured glomerular filtration rate，mGFR)可逆性下降，且這種改變與DKD患者相似，或許是SGLT2i對(duì)NDKD患者腎臟保護(hù)作用的潛在機(jī)制之一。

目前正在進(jìn)行的恩格列凈保護(hù)心臟和腎臟的EMPA-KIDNEY研究是一項(xiàng)大型隨機(jī)、雙盲、安慰劑對(duì)照試驗(yàn)，納入了更多病因的CKD患者，主要研究終點(diǎn)為腎臟疾病進(jìn)展(ESRD、eGFR持續(xù)下降<10 ml/(min·1.73 m2)、腎臟死亡或隨機(jī)分組后eGFR持續(xù)下降≥40%)，心血管死亡[14]。該研究是目前規(guī)模最大的SGLT2i治療CKD的臨床試驗(yàn)，將評(píng)估恩格列凈在預(yù)防CKD進(jìn)展、降低心血管死亡風(fēng)險(xiǎn)等方面的有效性及安全性。未來(lái)，其研究結(jié)果的公布或許有望提供SGLT2i在中晚期CKD患者中的使用證據(jù)。

3 SGLT2i可能參與的腎臟保護(hù)機(jī)制

3.1降低腎小球內(nèi)壓 SGLT2i通過(guò)抑制近端小管的SGLT2，減少原尿中葡萄糖重吸收的同時(shí)也減少了鈉離子的重吸收，這使得流向致密斑的鈉離子增加，通過(guò)管球反饋機(jī)制使腎小球入球小動(dòng)脈收縮，一定程度上降低了腎小球毛細(xì)血管內(nèi)的壓力，改善腎小球的高濾過(guò)狀態(tài)，減少蛋白尿，而腎小球的高濾過(guò)狀態(tài)是所有CKD患者共同的病理生理機(jī)制[6-8]。CANVAS試驗(yàn)顯示，與安慰劑相比，卡格列凈使微中量蛋白尿患者進(jìn)展為大量蛋白尿的比率降低了37%[22]；CREDENCE研究顯示，卡格列凈對(duì)腎功能較差和更嚴(yán)重蛋白尿患者的益處似乎更大[12, 14]。在EMPA-REG試驗(yàn)中，服用恩格列凈后使存在蛋白尿患者進(jìn)展為大量蛋白尿的風(fēng)險(xiǎn)降低了38%[13]。SGLT2i對(duì)管球反饋的調(diào)節(jié)也可引起腎功能的下降，這種腎血流量的改變?cè)谘钦５幕颊咧幸泊嬖冢踔帘憩F(xiàn)更為明顯。有研究表明，這種降低只是暫時(shí)性的，大多數(shù)患者的eGFR下降<30%，且SGLT2i與心血管和腎臟預(yù)后之間的有益關(guān)聯(lián)并未因eGFR的下降而消失，對(duì)于啟動(dòng)SGLT2i治療后eGFR下降>30%的患者，與停止治療相比，繼續(xù)使用SGLT2i治療對(duì)長(zhǎng)期心血管和腎臟預(yù)后更有利[20，23]。因此，SGLT2i降低腎小球內(nèi)壓可能是對(duì)DKD或NDKD患者腎臟保護(hù)機(jī)制的共同途徑。

3.2抑制炎癥、改善缺氧 近端小管具有獨(dú)特的代謝特性，約占腎臟耗氧量的80%，依賴(lài)線粒體氧化磷酸化來(lái)產(chǎn)生能量。在CKD患者中，長(zhǎng)期的缺氧狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞因子增加、氧化應(yīng)激和纖維化，而炎癥和氧化應(yīng)激可誘導(dǎo)系膜擴(kuò)張和間質(zhì)纖維化[24-25]。SGLT2i(恩格列凈)可減輕近端小管的炎癥、降低纖維化的相關(guān)標(biāo)志物，使腎小球細(xì)胞外基質(zhì)積聚的相關(guān)分子信號(hào)、結(jié)締組織生長(zhǎng)因子和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β水平下降[15, 25]。SGLT2i的降糖機(jī)制主要是增加尿糖的排泄，而這將導(dǎo)致胰高血糖素反饋性升高，胰高血糖素的升高又會(huì)使糖原分解及肝臟葡萄糖的生成增加。肝糖原的消耗會(huì)誘導(dǎo)酮體的生成，轉(zhuǎn)變腎臟的能量代謝方式。值得注意的是，腎小管的所有區(qū)域都能代謝酮體，β-羥丁酸不僅可以作為有效的能量底物降低腎臟耗氧量，還可作為內(nèi)源性的生物活性小分子降低氧化應(yīng)激和炎癥造成的損傷，從而保護(hù)腎臟[18, 26]。Tomita等[27]研究報(bào)道，恩格列凈可升高內(nèi)源性酮體水平，進(jìn)一步抑制雷帕霉素復(fù)合物1(mammalian target of rapamycin complex1，mTORC1)的過(guò)度激活，恢復(fù)腎臟ATP水平，抑制mTORC1可減輕DKD小鼠足細(xì)胞的損傷，避免蛋白尿增加[26, 28]。在缺氧狀態(tài)下，SGLT2i還可激活cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白促進(jìn)沉默調(diào)節(jié)蛋白1(silent information regulator of transcription 1,SIRT1)的轉(zhuǎn)錄，提高NAD+/NADPH以激活SIRT1。有研究顯示，SIRT1可顯著減少氧化應(yīng)激后小鼠腎髓質(zhì)細(xì)胞的凋亡、纖維化。在關(guān)于非糖尿病的大鼠實(shí)驗(yàn)中，SGLT2i也可能減輕氧化應(yīng)激[25, 29-30]。此外，SGLT2i可誘導(dǎo)單磷酸腺苷激活蛋白激酶(adenosine monophosphate activates protein kinase，AMPK)，AMPK作為細(xì)胞能量感受器，可抑制細(xì)胞增殖和炎癥反應(yīng)。達(dá)格列凈可促進(jìn)AMPK磷酸化，減輕腎臟缺血再灌注損傷[27, 31]?？ǜ窳袃艨赏ㄟ^(guò)降低脯氨酰異構(gòu)酶1的表達(dá)，增強(qiáng)AMPK活性，增加ATP生成，減少能量消耗，阻斷哺乳動(dòng)物mTORC1信號(hào)通路，從而抑制腎小球系膜細(xì)胞增殖，減少NF-κB和炎癥細(xì)胞因子表達(dá)，延緩CKD進(jìn)展[32]。

3.3降低血壓 高血壓是CKD的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，并且與CKD的進(jìn)展密切相關(guān)，然而SGLT2i在短期和長(zhǎng)期內(nèi)對(duì)血壓的影響目前并未明確。SGLT2i引起的糖尿可導(dǎo)致滲透性利尿，使血容量減少，從而產(chǎn)生降壓作用。在CKD和高血壓患者中交感神經(jīng)均被過(guò)度激活。研究表明，SGLT2i可調(diào)節(jié)高血壓小鼠腎臟的交感神經(jīng)，顯著降低升高的酪氨酸羥化酶和去甲腎上腺素，改善內(nèi)皮細(xì)胞的功能障礙[33-34]。有細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，抑制Na+-H+交換體(Na+/H+exchanger,NHE)的活性可改善氧化應(yīng)激狀態(tài)和纖維化，同時(shí)NHE的抑制可使細(xì)胞內(nèi)Ca2+減少，使血管內(nèi)皮舒張，從而降低血管張力[27]。有研究發(fā)現(xiàn)，SGLT2和NHE之間存在著共定位和正干擾，即抑制SGLT2會(huì)降低NHE的活性，敲除NHE也將降低SGLT2的表達(dá)并減弱SGLT2i的作用[7, 25, 35]。此外，SGLT2i的降糖作用在不增加胰島素分泌的情況下，可能有助于降低動(dòng)脈管壁的硬化[25]。因此，SGLT2i的降壓機(jī)制可能與抑制交感神經(jīng)的異常激活、降低氧化應(yīng)激、改善血管內(nèi)皮功能、降低動(dòng)脈硬化相關(guān)，在NDKD患者中同樣也發(fā)揮著降低血壓的作用。

3.4對(duì)促紅細(xì)胞生成素的影響 在DKD患者中，由于SGLT2的上調(diào)，近端小管對(duì)葡萄糖的重吸收增加，使其處于對(duì)葡萄糖吸收超負(fù)荷的狀態(tài)，增加了近端小管細(xì)胞的耗氧量，在NDKD患者中同樣也存在近端小管上皮細(xì)胞耗竭的情況。而促紅細(xì)胞生成素的產(chǎn)生主要位于近端小管，CKD誘導(dǎo)的低氧狀態(tài)可能使近端小管細(xì)胞功能失調(diào)，導(dǎo)致腎性貧血[27]。有研究證實(shí)，SGLT2i可誘導(dǎo)低氧誘導(dǎo)因子-1(hypoxia-inducible factor-1，HIF-1)的表達(dá)，使之與促紅細(xì)胞生成素啟動(dòng)子結(jié)合，增加HIF-1轉(zhuǎn)錄，從而改善腎臟的缺氧狀態(tài)[32]。因此，SGLT2i可通過(guò)降低近端小管對(duì)葡萄糖的重吸收，減輕近端小管的糖毒性，上調(diào)CKD患者HIF-1的表達(dá)，使血紅蛋白水平增加，從而改善腎功能。

3.5降低尿酸 尿酸是人體內(nèi)嘌呤代謝的最終產(chǎn)物，其中2/3經(jīng)腎臟排泄，1/3經(jīng)腸道排泄。高尿酸不僅是CKD患者的常見(jiàn)并發(fā)癥，也是CKD的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。尿酸在腎臟中的排泄主要與葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體9(glucose transporter-9，GLUT-9)和尿酸轉(zhuǎn)運(yùn)體1(uric acid transporter-1,URAT1)相關(guān)[36]。1型GLUT-9表達(dá)于近端小管基底膜面，將尿酸轉(zhuǎn)運(yùn)回血液循環(huán)中，2型GLUT-9位于近端小管和集合管管腔面，負(fù)責(zé)葡萄糖與尿酸的交換，即重吸收葡萄糖和排泄尿酸，而尿酸的重吸收主要依賴(lài)于2型GLUT-9[25, 37]。SGLT2i通過(guò)抑制近端小管對(duì)葡萄糖的重吸收，增加尿糖排泄，使血尿酸水平降低。有研究發(fā)現(xiàn)，恩格列凈可明顯上調(diào)尿酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)，從而促進(jìn)尿酸排泄[12, 37]。SGLT2i還可能通過(guò)多種機(jī)制間接抑制URAT1，這可能與SGLT2i的降糖作用不依賴(lài)于胰島素的分泌相關(guān)，從而解除URAT1介導(dǎo)的腎臟對(duì)尿酸的重吸收，促進(jìn)尿酸排泄，減輕腎臟損傷，減緩心血管疾病進(jìn)展[23]。

3.6其他機(jī)制 除上述機(jī)制外，SGLT2i還可能通過(guò)其他機(jī)制對(duì)CKD患者實(shí)現(xiàn)腎臟保護(hù)作用。SGLT2i引起的能量利用轉(zhuǎn)化，可降低細(xì)胞內(nèi)有毒脂質(zhì)代謝物的水平。達(dá)格列凈被證明可減輕糖毒性，改善胰島素敏感性，降低血脂水平，減輕肥胖引起的炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激，減輕體重，減少內(nèi)臟脂肪[38-39]。此外，SGLT2i除作用于心腎組織外，還可增加肌肉細(xì)胞對(duì)胰島素的敏感性，改變對(duì)脂肪組織、骨骼肌和肝臟脂肪酸代謝的影響，從而改善肝功能。

4 小結(jié)及展望

綜上，SGLT2i對(duì)非糖尿病CKD患者具有腎臟保護(hù)作用，但其具體保護(hù)機(jī)制較為復(fù)雜，涉及到腎血流量的改變、能量代謝方式的轉(zhuǎn)換、抗炎、抗纖維化、降低血壓及尿酸等多重機(jī)制的調(diào)節(jié)。且目前所公布的有關(guān)SGLT2i的臨床試驗(yàn)都是在eGFR>30 ml/(min·1.73 m2)的患者中進(jìn)行的，在eGFR≤30 ml/(min·1.73 m2)這部分患者中，SGLT2i是否也同樣具有腎臟保護(hù)作用，仍有待進(jìn)一步研究。關(guān)于SGLT2i與其他藥物的聯(lián)合使用效果，如腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)抑制劑等，同樣也值得期待。然而在使用SGLT2i的同時(shí)也應(yīng)該注意酮癥酸中毒、泌尿系感染、低血壓、骨折等不良反應(yīng)?？傊?，SGLT2i有望成為CKD患者強(qiáng)有力的腎臟保護(hù)藥物。