鈣調(diào)磷酸酶抑制劑致腎損傷的研究進(jìn)展

孫 烜 張坤英

1.濰坊醫(yī)學(xué)院，山東濰坊 261041；2.濰坊市人民醫(yī)院腎內(nèi)科，山東濰坊 261041

鈣調(diào)磷酸酶抑制劑（calcineurin inhibitor，CNI）是一類功能強(qiáng)大的免疫抑制劑[1]，目前已投入廣泛使用的有環(huán)孢素A（cyclosponne A，CsA）和他克莫司（Tacrolimus，F(xiàn)K506），兩者具有相似的作用機(jī)制、理化性質(zhì)和治療效果。在腎臟病領(lǐng)域，CNI 主要用于治療腎病綜合征、系統(tǒng)性紅斑狼瘡等自身免疫疾病所致腎損傷及腎移植術(shù)后預(yù)防排斥反應(yīng)。隨著CNI 的治療效果得到廣泛肯定，其不良反應(yīng)也開始被臨床專家所警惕[2-3]，較為常見的如厭食、惡心、嘔吐、牙齦增生伴出血及疼痛、高血壓等。而腎損傷則是CNI 較為嚴(yán)重的毒副作用之一[4-5]。為了能在臨床實(shí)踐中最大程度地發(fā)揮CNI 的效果并減輕其毒副作用，了解CNI 在腎損傷中的致病機(jī)制和防治策略，現(xiàn)就CNI 的作用機(jī)制、CNI所致腎損傷的臨床表現(xiàn)、病理表現(xiàn)、作用機(jī)制、生物標(biāo)志物及其治療靶點(diǎn)等方面進(jìn)行綜述。

1 CNI 作用機(jī)制

鈣調(diào)磷酸酶（calcineurin，CN）是一種Ca2+依賴性絲氨酸/蘇氨酸蛋白磷酸酶，廣泛分布于機(jī)體各組織細(xì)胞中。其是Ca2+信號(hào)調(diào)節(jié)途徑的限速酶，許多重要的生理功能和病理過程的調(diào)節(jié)均有其參與[6-7]。CN 是T 淋巴細(xì)胞活化過程中的關(guān)鍵酶，T 淋巴細(xì)胞-核因子（nuclear factor of activated T cells，NFATc）與被Ca2+激活后的CN 結(jié)合而被去磷酸化，被去磷酸化的NFATc暴露出其核定位序列并轉(zhuǎn)移入細(xì)胞核內(nèi)，調(diào)節(jié)白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-2、IL-4、IL-10、IL-17、γ 干擾素和白細(xì)胞分化抗原CD40L、CD95L 等細(xì)胞因子基因的表達(dá)[7]。另外，CN 間接誘導(dǎo)B 淋巴細(xì)胞中核因子κ（nuclear factor-κB，NF-κB）輕鏈增強(qiáng)子的抑制因子IκB 降解，釋放出有活性的NF-κB 與核內(nèi)靶基因相結(jié)合，進(jìn)而誘導(dǎo)IL-2、腫瘤壞死因子-β 和γ 干擾素等細(xì)胞因子的表達(dá)[8]。CsA 或FK506 進(jìn)入T 淋巴細(xì)胞后，主要和親環(huán)素A 或FK506 結(jié)合蛋白結(jié)合，形成獨(dú)特的具有生物活性的復(fù)合物，抑制CNI 的活性，抑制Ca2+內(nèi)流，使NFATc 不能去磷酸化[9]，同時(shí)也抑制其核轉(zhuǎn)位過程，從而抑制T 淋巴細(xì)胞內(nèi)IL-2、IL-4、IL-10和IL-17 等細(xì)胞因子的轉(zhuǎn)錄和翻譯，誘導(dǎo)細(xì)胞G0/G1期阻滯，抑制T 細(xì)胞的活化，激活含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-3，使細(xì)胞核破裂，從而導(dǎo)致T 淋巴細(xì)胞凋亡，故而產(chǎn)生免疫抑制作用[10]。

2 CNI 致腎損傷

2.1 腎小球病變

周建平[9]給一組雄性大鼠皮下注射CsA[15 mg/（kg·d）]4 周后發(fā)現(xiàn)大鼠外周血中尿素氮、肌酐水平升高，尿中N-乙酰-β 氨基葡萄糖苷酶、紅細(xì)胞、蛋白質(zhì)均升高，尿比重降低。光鏡下見到部分腎小球囊腔破壞、消失，囊腔外纖維化，局部有少量巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)。電鏡下見部分基膜模糊，足突和系膜細(xì)胞突起縮小。另外，黃珀等[11]通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，CsA可引起大鼠腎小球發(fā)生類似的病變。對(duì)于腎小球病變的原因，該團(tuán)隊(duì)猜測(cè)CsA 可通過刺激交感神經(jīng)系統(tǒng)活性，進(jìn)一步激活腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)，或通過影響血栓素A2 與前列環(huán)素的比值，使腎小血管強(qiáng)烈收縮，降低腎小球?yàn)V過率，導(dǎo)致血肌酐、血尿素氮水平升高。同時(shí)，血管緊張素、內(nèi)皮素等因子也可促進(jìn)腎小球系膜細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖。

潘鐵軍等[12]的一項(xiàng)研究納入了32 例腎移植術(shù)后使用CsA 的患者，這些患者中有25 例發(fā)生了腎損傷，臨床表現(xiàn)為尿量減少及血肌酐緩慢上升。其中遷延為慢性腎功能不全的2 例患者的主要病理變化為近腎小球細(xì)小動(dòng)脈呈玻璃樣和黏液樣變。陳嘉薇[13]認(rèn)為，因CNI 的使用而致腎小球發(fā)生的改變主要表現(xiàn)為腎小球的硬化、腎小球的血管極血栓生成和增生、系膜細(xì)胞損傷、腎小球基膜增厚或腎小球縮小、基膜皺縮等。CNI 使腎小球發(fā)生病變的機(jī)制為CNI 能直接作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞或通過減少循環(huán)中的前列環(huán)素刺激因子，使前列環(huán)素生成減少，從而造成腎小球毛細(xì)血管血管內(nèi)皮損傷。另外，腎臟的血管平滑肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞和腎小球系膜細(xì)胞等細(xì)胞生成的內(nèi)皮素-1 可引起上述幾種細(xì)胞自身的收縮，誘導(dǎo)腎小球細(xì)胞的增殖，造成腎小球損傷。

2.2 腎血管病變

English 等[14]將雄性大鼠用CsA 50 mg/kg（實(shí)驗(yàn)組）或橄欖油（對(duì)照組）飼喂后發(fā)現(xiàn)，CsA 組大鼠腎小球?yàn)V過率下降，腎血流量減少。電鏡下見到CsA 組大鼠入球動(dòng)脈直徑明顯變小，其縮小程度與菊粉清除率的下降程度大致平行，該團(tuán)隊(duì)推測(cè)CNI 通過使腎血管收縮而產(chǎn)生了腎損傷。對(duì)于CNI 影響腎臟血流變化的原因，近年來的相關(guān)研究報(bào)道[15-16]顯示，主要與CNI 導(dǎo)致的內(nèi)源性縮血管物質(zhì)和舒血管物質(zhì)的失衡有關(guān)，即血栓素A2、內(nèi)皮縮血管肽-1 的增加和前列腺素E2、一氧化氮的減少。這些血管活性物質(zhì)的失衡引起腎血管持續(xù)收縮，并且收縮入球小動(dòng)脈的作用強(qiáng)于收縮出球小動(dòng)脈的作用，導(dǎo)致了腎血流量持續(xù)減少、腎小球?yàn)V過率持續(xù)下降及腎損傷的發(fā)生。隨著時(shí)間的推移及血流動(dòng)力學(xué)的長(zhǎng)期改變，血漿蛋白、纖維蛋白和血小板、酸性蛋白多糖等物質(zhì)黏附并沉積在血管壁上，加之血管周圍壞死的平滑肌細(xì)胞大量沉積，導(dǎo)致腎小動(dòng)脈管腔狹窄和腎小動(dòng)脈內(nèi)膜增厚[17]。

2.3 腎小管及間質(zhì)病變

劉其鋒等[18]用低鹽飲食加CsA[25 mg/（kg·d）]灌胃的方法建立了CsA 致慢性腎纖維化的動(dòng)物模型。相比空白對(duì)照組，模型組大鼠尿量明顯增多，血肌酐明顯升高。病理檢查可見模型組大鼠的腎間質(zhì)被大量炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，伴有局灶性纖維化，部分上皮細(xì)胞發(fā)生空泡變性和脫落，血管內(nèi)也發(fā)現(xiàn)內(nèi)膜增厚。這些改變主要由CsA 誘導(dǎo)腎小管上皮-間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)分化而產(chǎn)生，上皮-間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)分化由一系列關(guān)鍵步驟組成：①腎小管上皮細(xì)胞的標(biāo)志物如E-鈣黏素、ZOL-1 等表達(dá)減少，致使其黏附性消失。②間充質(zhì)細(xì)胞的標(biāo)志物如α-SMA、FSP1、Vimetin 等表達(dá)，使間充質(zhì)細(xì)胞的遷移能力增強(qiáng)。③細(xì)胞骨架蛋白重組，腎小管基膜崩解、破壞，間充質(zhì)細(xì)胞遷移至腎間質(zhì)。CsA 可促進(jìn)上皮-間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)分化的主要誘導(dǎo)因子轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1的表達(dá)，進(jìn)而使腎小管及間質(zhì)發(fā)生纖維化而造成腎損傷。全文淑等[19]在CsA 致慢性腎損害的大鼠模型中發(fā)現(xiàn)CNI 可通過誘導(dǎo)過度的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，激活半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-12 依賴的細(xì)胞凋亡途徑，促進(jìn)腎實(shí)質(zhì)細(xì)胞的凋亡，最終引起CNI 相關(guān)腎損傷的發(fā)生。不過，CsA 誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激發(fā)生的機(jī)制目前仍不明確。

桑義民等[20]的一項(xiàng)研究納入了40 例因腎移植術(shù)后服用CsA 而引起腎損傷的患者，這些患者的腎臟病理特點(diǎn)主要表現(xiàn)為腎小管上皮細(xì)胞內(nèi)的鈣化沉著、出現(xiàn)包涵體樣物及大小不一的空泡樣變。CNI 也可通過促進(jìn)氧化應(yīng)激的方式引起腎小管病變。Hammoud 等[21]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，CNI 可使煙酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶活性升高，腎雙氧化酶1 和雙氧化酶2 基因表達(dá)增加，使活性氧自由基的產(chǎn)生增加。Moon 等[22]研究發(fā)現(xiàn)活性氧自由基如何進(jìn)一步破壞腎小管及腎間質(zhì)：活性氧自由基誘導(dǎo)腎近端腎小管上皮細(xì)胞抑癌基因p53、絲裂原活化蛋白激酶、蛋白激酶B 等物質(zhì)的活化，再經(jīng)過氧化應(yīng)激、線粒體功能障礙及腎小管細(xì)胞表型改變和死亡，最終造成腎小管及腎間質(zhì)的損傷。

3 CNI 致腎損傷的生物標(biāo)志物

隨著基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、分子病理學(xué)的發(fā)展，目前已經(jīng)確定了許多可能具有臨床價(jià)值的生物標(biāo)志物[17]。Camara 等[23]發(fā)現(xiàn)尿視黃醇結(jié)合蛋白可在早期檢測(cè)到CNI 所致的腎損傷。視黃醇結(jié)合蛋白的相對(duì)分子質(zhì)量低，僅為21 kD，較易通過腎小球?yàn)V過膜，并且可被近曲小管重吸收。當(dāng)近曲小管功能失調(diào)時(shí)，尿液中視黃醇結(jié)合蛋白的濃度將明顯上升而被檢測(cè)到。除此之外，尿液中的其他生物標(biāo)志物[24]也可用于快速檢測(cè)CNI 所致腎損傷，如早期的微量白蛋白尿、腎損傷分子-1、中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)性脂質(zhì)運(yùn)載蛋白、腫瘤壞死因子-α 等。除上述尿液中的生物標(biāo)志物外，Gonzalez-Guerrero 等[25]發(fā)現(xiàn)CNI 可誘導(dǎo)野生型腎Toll樣受體4（Toll-like receptor 4，TLR4）的表達(dá)增加，抑制TLR4 還可減輕CNI 所致的腎小管損傷，明顯抑制腎纖維化。因此，TLR4 基因也被認(rèn)為可能是CNI 致腎損傷的重要生物標(biāo)志物及潛在的治療靶點(diǎn)。此外，Cheng 等[26]研究表明，免疫球蛋白結(jié)合蛋白/葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78 可調(diào)節(jié)CSA 誘導(dǎo)的腎小管空泡化，這些分子可能是CNI 致腎損傷的生物標(biāo)志物。

4 CNI 致腎損傷中的防治

CNI 致腎損傷主要的病理生理機(jī)制為腎血流量減少及腎小球?yàn)V過率減低。目前有許多關(guān)于Ca2+通道拮抗劑（calcium channel blockers，CCB）可減輕CNI 致腎損傷副作用的報(bào)道[21]。有證據(jù)表明，在CNI 致腎損傷的動(dòng)物模型中，CCB 可使腎功能明顯恢復(fù)[27]。其病理生理機(jī)制[21]如下：CCB 優(yōu)先舒張入球小動(dòng)脈，提高腎小球?yàn)V過率，恢復(fù)腎臟的濾過功能；CCB 通過減少細(xì)胞外Ca2+內(nèi)流來保護(hù)被CNI 損傷的內(nèi)皮細(xì)胞，減少內(nèi)皮素合成，進(jìn)而減輕腎血管收縮，改善腎臟缺血；CCB 可抑制腎小管細(xì)胞攝取CNI，減少細(xì)胞內(nèi)鈣沉著；CCB 抑制Ca2+激活雙氧化酶，從而抑制活性氧自由基生成，減少氧化應(yīng)激對(duì)腎臟的損害[13]。另有研究[28-29]發(fā)現(xiàn)，地爾硫卓、尼卡地平等CCB 類藥物與CNI 合用可以提高CNI 的血藥濃度，減少CNI 的使用劑量，進(jìn)而減輕CNI 的不良反應(yīng)。

此外，西司他丁[30]、頭孢曲松[31]、大蒜素[32]、二甲雙胍[33]、瑞格列奈[34]、輔酶Q10[35]、胰島素樣生長(zhǎng)因子-1[36]、美托洛爾[37]、維生素E[38]、cGMP-磷酸二酯酶[39]等藥物被認(rèn)為可以減輕CNI 所致腎損傷。

5 展望

CNI 雖已廣泛應(yīng)用于臨床，其腎臟毒性仍不容忽視。目前已有諸多研究證實(shí)CCB 可有效改善CNI 所致腎損傷。另外，西司他丁、頭孢曲松、二甲雙胍、輔酶Q10 等藥物也有望為治療或預(yù)防CNI 引起的腎損傷提供新手段。尿視黃醇結(jié)合蛋白、微量白蛋白尿和腎損傷分子1、腫瘤壞死因子-α、纖維蛋白生物、miR-494和TLR4 等標(biāo)志物可以幫助臨床早期發(fā)現(xiàn)CNI 引起的腎損傷，有助于更安全、更合理地使用CNI。不過迄今為止，CNI 致腎損傷的具體機(jī)制仍未完全明確，許多相關(guān)的生物標(biāo)志物及治療靶點(diǎn)僅停留在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，這有待今后的研究進(jìn)一步探索。