鈣調磷酸酶抑制劑致腎損傷的研究進展

孫 烜 張坤英

1.濰坊醫(yī)學院，山東濰坊 261041；2.濰坊市人民醫(yī)院腎內科，山東濰坊 261041

鈣調磷酸酶抑制劑（calcineurin inhibitor，CNI）是一類功能強大的免疫抑制劑[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制、理化性質和治療效果。在腎臟病領域，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后預防排斥反應。隨著CNI 的治療效果得到廣泛肯定，其不良反應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 較為嚴重的毒副作用之一[4-5]。為了能在臨床實踐中最大程度地發(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制和防治策略，現(xiàn)就CNI 的作用機制、CNI所致腎損傷的臨床表現(xiàn)、病理表現(xiàn)、作用機制、生物標志物及其治療靶點等方面進行綜述。

1 CNI 作用機制

鈣調磷酸酶（calcineurin，CN）是一種Ca2+依賴性絲氨酸/蘇氨酸蛋白磷酸酶，廣泛分布于機體各組織細胞中。其是Ca2+信號調節(jié)途徑的限速酶，許多重要的生理功能和病理過程的調節(jié)均有其參與[6-7]。CN 是T 淋巴細胞活化過程中的關鍵酶，T 淋巴細胞-核因子（nuclear factor of activated T cells，NFATc）與被Ca2+激活后的CN 結合而被去磷酸化，被去磷酸化的NFATc暴露出其核定位序列并轉移入細胞核內，調節(jié)白細胞介素（interleukin，IL）-2、IL-4、IL-10、IL-17、γ 干擾素和白細胞分化抗原CD40L、CD95L 等細胞因子基因的表達[7]。另外，CN 間接誘導B 淋巴細胞中核因子κ（nuclear factor-κB，NF-κB）輕鏈增強子的抑制因子IκB 降解，釋放出有活性的NF-κB 與核內靶基因相結合，進而誘導IL-2、腫瘤壞死因子-β 和γ 干擾素等細胞因子的表達[8]。CsA 或FK506 進入T 淋巴細胞后，主要和親環(huán)素A 或FK506 結合蛋白結合，形成獨特的具有生物活性的復合物，抑制CNI 的活性，抑制Ca2+內流，使NFATc 不能去磷酸化[9]，同時也抑制其核轉位過程，從而抑制T 淋巴細胞內IL-2、IL-4、IL-10和IL-17 等細胞因子的轉錄和翻譯，誘導細胞G0/G1期阻滯，抑制T 細胞的活化，激活含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-3，使細胞核破裂，從而導致T 淋巴細胞凋亡，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、紅細胞、蛋白質均升高，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，局部有少量巨噬細胞和中性粒細胞浸潤。電鏡下見部分基膜模糊，足突和系膜細胞突起縮小。另外，黃珀等[11]通過實驗研究發(fā)現(xiàn)，CsA可引起大鼠腎小球發(fā)生類似的病變。對于腎小球病變的原因，該團隊猜測CsA 可通過刺激交感神經(jīng)系統(tǒng)活性，進一步激活腎素-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，使腎小血管強烈收縮，降低腎小球濾過率，導致血肌酐、血尿素氮水平升高。同時，血管緊張素、內皮素等因子也可促進腎小球系膜細胞和血管內皮細胞的增殖。

潘鐵軍等[12]的一項研究納入了32 例腎移植術后使用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小動脈呈玻璃樣和黏液樣變。陳嘉薇[13]認為，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)生病變的機制為CNI 能直接作用于血管內皮細胞或通過減少循環(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血管血管內皮損傷。另外，腎臟的血管平滑肌細胞、內皮細胞、上皮細胞和腎小球系膜細胞等細胞生成的內皮素-1 可引起上述幾種細胞自身的收縮，誘導腎小球細胞的增殖，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（實驗組）或橄欖油（對照組）飼喂后發(fā)現(xiàn)，CsA 組大鼠腎小球濾過率下降，腎血流量減少。電鏡下見到CsA 組大鼠入球動脈直徑明顯變小，其縮小程度與菊粉清除率的下降程度大致平行，該團隊推測CNI 通過使腎血管收縮而產(chǎn)生了腎損傷。對于CNI 影響腎臟血流變化的原因，近年來的相關研究報道[15-16]顯示，主要與CNI 導致的內源性縮血管物質和舒血管物質的失衡有關，即血栓素A2、內皮縮血管肽-1 的增加和前列腺素E2、一氧化氮的減少。這些血管活性物質的失衡引起腎血管持續(xù)收縮，并且收縮入球小動脈的作用強于收縮出球小動脈的作用，導致了腎血流量持續(xù)減少、腎小球濾過率持續(xù)下降及腎損傷的發(fā)生。隨著時間的推移及血流動力學的長期改變，血漿蛋白、纖維蛋白和血小板、酸性蛋白多糖等物質黏附并沉積在血管壁上，加之血管周圍壞死的平滑肌細胞大量沉積，導致腎小動脈管腔狹窄和腎小動脈內膜增厚[17]。

2.3 腎小管及間質病變

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物模型。相比空白對照組，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被大量炎癥細胞浸潤，伴有局灶性纖維化，部分上皮細胞發(fā)生空泡變性和脫落，血管內也發(fā)現(xiàn)內膜增厚。這些改變主要由CsA 誘導腎小管上皮-間充質細胞轉分化而產(chǎn)生，上皮-間充質細胞轉分化由一系列關鍵步驟組成：①腎小管上皮細胞的標志物如E-鈣黏素、ZOL-1 等表達減少，致使其黏附性消失。②間充質細胞的標志物如α-SMA、FSP1、Vimetin 等表達，使間充質細胞的遷移能力增強。③細胞骨架蛋白重組，腎小管基膜崩解、破壞，間充質細胞遷移至腎間質。CsA 可促進上皮-間充質細胞轉分化的主要誘導因子轉化生長因子-β1的表達，進而使腎小管及間質發(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 可通過誘導過度的內質網(wǎng)應激，激活半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-12 依賴的細胞凋亡途徑，促進腎實質細胞的凋亡，最終引起CNI 相關腎損傷的發(fā)生。不過，CsA 誘導內質網(wǎng)應激發(fā)生的機制目前仍不明確。

桑義民等[20]的一項研究納入了40 例因腎移植術后服用CsA 而引起腎損傷的患者，這些患者的腎臟病理特點主要表現(xiàn)為腎小管上皮細胞內的鈣化沉著、出現(xiàn)包涵體樣物及大小不一的空泡樣變。CNI 也可通過促進氧化應激的方式引起腎小管病變。Hammoud 等[21]通過試驗發(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一步破壞腎小管及腎間質：活性氧自由基誘導腎近端腎小管上皮細胞抑癌基因p53、絲裂原活化蛋白激酶、蛋白激酶B 等物質的活化，再經(jīng)過氧化應激、線粒體功能障礙及腎小管細胞表型改變和死亡，最終造成腎小管及腎間質的損傷。

3 CNI 致腎損傷的生物標志物

隨著基因組學、蛋白質組學、分子病理學的發(fā)展，目前已經(jīng)確定了許多可能具有臨床價值的生物標志物[17]。Camara 等[23]發(fā)現(xiàn)尿視黃醇結合蛋白可在早期檢測到CNI 所致的腎損傷。視黃醇結合蛋白的相對分子質量低，僅為21 kD，較易通過腎小球濾過膜，并且可被近曲小管重吸收。當近曲小管功能失調時，尿液中視黃醇結合蛋白的濃度將明顯上升而被檢測到。除此之外，尿液中的其他生物標志物[24]也可用于快速檢測CNI 所致腎損傷，如早期的微量白蛋白尿、腎損傷分子-1、中性粒細胞明膠酶相關性脂質運載蛋白、腫瘤壞死因子-α 等。除上述尿液中的生物標志物外，Gonzalez-Guerrero 等[25]發(fā)現(xiàn)CNI 可誘導野生型腎Toll樣受體4（Toll-like receptor 4，TLR4）的表達增加，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 基因也被認為可能是CNI 致腎損傷的重要生物標志物及潛在的治療靶點。此外，Cheng 等[26]研究表明，免疫球蛋白結合蛋白/葡萄糖調節(jié)蛋白78 可調節(jié)CSA 誘導的腎小管空泡化，這些分子可能是CNI 致腎損傷的生物標志物。

4 CNI 致腎損傷中的防治

CNI 致腎損傷主要的病理生理機制為腎血流量減少及腎小球濾過率減低。目前有許多關于Ca2+通道拮抗劑（calcium channel blockers，CCB）可減輕CNI 致腎損傷副作用的報道[21]。有證據(jù)表明，在CNI 致腎損傷的動物模型中，CCB 可使腎功能明顯恢復[27]。其病理生理機制[21]如下：CCB 優(yōu)先舒張入球小動脈，提高腎小球濾過率，恢復腎臟的濾過功能；CCB 通過減少細胞外Ca2+內流來保護被CNI 損傷的內皮細胞，減少內皮素合成，進而減輕腎血管收縮，改善腎臟缺血；CCB 可抑制腎小管細胞攝取CNI，減少細胞內鈣沉著；CCB 抑制Ca2+激活雙氧化酶，從而抑制活性氧自由基生成，減少氧化應激對腎臟的損害[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，進而減輕CNI 的不良反應。

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]等藥物被認為可以減輕CNI 所致腎損傷。

5 展望

CNI 雖已廣泛應用于臨床，其腎臟毒性仍不容忽視。目前已有諸多研究證實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防CNI 引起的腎損傷提供新手段。尿視黃醇結合蛋白、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 致腎損傷的具體機制仍未完全明確，許多相關的生物標志物及治療靶點僅停留在動物實驗階段，這有待今后的研究進一步探索。