Alport綜合征治療進展

唐子璐,姚 俊綜述,高春林,夏正坤審校

0 引 言

Alport綜合征(Alport syndrome,AS)是一種遺傳性腎小球疾病,由編碼IV型膠原鏈的COL4A3/COL4A4/ COL4A5基因突變引起。其主要臨床特征為血尿、蛋白尿和進行性腎衰竭[1]。Orphanet數(shù)據(jù)顯示,AS的患病率接近1-9/100 000,影響數(shù)百萬人的腎臟功能和生命健康[2-3]。對于大多數(shù)AS患者來說,其終生發(fā)生腎衰竭的風(fēng)險都很高,其中X連鎖 Alport 綜合征(X-linked Alport syndrome,XLAS)男性患者的腎衰竭中位年齡僅為25歲,其在40歲時腎衰竭發(fā)病率更是高達(dá)90%;即使是臨床癥狀相對較輕的常染色體顯性遺傳患者和XLAS女性患者的腎衰竭風(fēng)險也分別高達(dá)20%和25%[4]。因此盡早采取有效干預(yù)措施以延緩腎功能的惡化對于保障患者的生存質(zhì)量至關(guān)重要。

AS的發(fā)病機制在于IV型膠原 α3/4/5的缺失導(dǎo)致其參與構(gòu)成的腎小球基底膜(glomerular basement membrane,GBM)結(jié)構(gòu)缺陷,進而破壞腎小球濾過屏障的完整性[5]。研究表明,腎素血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(renin aniotension aldosterone system,RAAS)在AS的病情進展中起到關(guān)鍵作用[6]?；贏S的病理特點,降低腎小球內(nèi)壓被認(rèn)為能夠防止足細(xì)胞上的機械應(yīng)力導(dǎo)致的GBM破裂并降低病理性蛋白尿促進腎小球硬化的風(fēng)險[7]。血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑(angiotensin-converting enzyme inhibitors,ACEIs)被認(rèn)為具有抗蛋白尿、抗高血壓的直接藥物活性以及降低腎小球濾過壓從而減少足細(xì)胞損傷的間接腎臟保護作用,能夠?qū)崿F(xiàn)對終末期腎病(end stage kidney disease,ESKD)進展的雙重阻滯[8]。然而,多項回顧性研究證實,以ACEI為代表的RAAS系統(tǒng)阻滯劑僅能延遲腎功能的惡化,難以避免ESKD的臨床結(jié)局[9-10]。盡管腎移植被認(rèn)為是最理想的治療方案并在許多ESRD病例中成功應(yīng)用,但兼容供體的可及性以及為避免移植物抗宿主反應(yīng)而進行的終身免疫抑制治療是現(xiàn)階段難以突破的瓶頸。因此,近年來大量研究者們致力于研發(fā)與RAAS阻斷機制不同的干預(yù)手段以期為AS患者提供更多的治療選擇,最終實現(xiàn)腎臟功能和預(yù)期壽命的雙重獲益。本文就近年來國內(nèi)外關(guān)于AS的潛在治療方案作一綜述。

1 基因干預(yù)

基因診治是遺傳性疾病的研究熱點,相比于姑息性的藥物干預(yù),基因治療為遺傳性疾病提供了治愈的可能。AS的基因治療目前集中在初級細(xì)胞及動物實驗層面。在COL4A3-/-小鼠模型中,攜帶人類COL4A3-COL4A4基因座的小鼠轉(zhuǎn)基因平臺恢復(fù)了功能性GBM并改善了臨床表型[11]。Lin等[12]利用誘導(dǎo)型轉(zhuǎn)基因系統(tǒng)實現(xiàn)了AS小鼠模型中缺失α3/4/5的IV膠原網(wǎng)絡(luò)的有效修復(fù)。聚集的規(guī)則間隔短回文重復(fù)(clustered regularly-interspaced-short palindromic repeat,CRISPR/ Cas9)系統(tǒng)作為一種成熟的基因編輯方法,可用于多種遺傳疾病的治療。在攜帶有COL4A3/COL4A5突變基因的AS患者的足細(xì)胞系中,CRISPR/Cas9基因干預(yù)實現(xiàn)了大于40% 的變體的逆轉(zhuǎn)[13]。研究者還提出了局部注射CRISPR/Cas9治療AS患者的視覺和聽力障礙的可能,但其可行性尚需要進一步驗證。作為AS常見的突變形式之一,終止密碼子的過早出現(xiàn)可導(dǎo)致α3/4/5鏈截斷而無法組裝成異源三聚體。通過通讀截斷無義突變實現(xiàn)全長蛋白表達(dá)是一種潛在的AS治療方法。已經(jīng)在AS患者中鑒定出11個無義突變對G418(一種具有高通讀活性的氨基糖苷類抗生素)誘導(dǎo)的過早終止密碼子通讀療法敏感,過早終止密碼子通讀治療對于某些AS患者具有可行性[14]。與截斷突變相比非截斷突變AS患者的臨床表型相對溫和,可考慮誘導(dǎo)截斷突變轉(zhuǎn)化為非截斷突變,從而弱化基因突變對轉(zhuǎn)錄和翻譯水平的影響[15]。選擇性的外顯子跳躍可將截斷突變轉(zhuǎn)變?yōu)榉墙財嗤蛔?有望減輕AS患者的臨床癥狀并延遲ESKD的到來。在COL4A5基因外顯子21的截斷變異體中,外顯子跳躍成功誘導(dǎo)了三聚體的形成并改善了臨床病理表現(xiàn)和生存期[16]。雖然外顯子跳躍無法徹底糾正突變狀態(tài),但其對突變樣式的調(diào)控可能是重癥AS的一種有前途的治療選擇。

2 蛋白質(zhì)替代

相較于針對源頭的基因干預(yù),外源性的蛋白質(zhì)替代更為直接且操作相對簡單。將全長或mini-α345的原聚物治療性地遞送到腎小球,在腎小球中可寡聚形成GBM中的α345支架以彌補內(nèi)源性α3/4/5的聚合缺陷[17]。最近開發(fā)的α345 NC1結(jié)構(gòu)域單鏈三聚體和微型α345膠原IV原生質(zhì)體都可能對AS產(chǎn)生治療效果[11]。盡管AS的分子干預(yù)尚處于起步階段,但隨著蛋白質(zhì)異源表達(dá)、定向遞送技術(shù)的發(fā)展和基因檢測、編輯水平的提高,基因治療有望成為AS的常規(guī)治療甚至治愈手段。

3 Nrf2激活

核因子E2相關(guān)因子2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2,Nrf2)是一種轉(zhuǎn)錄因子,充當(dāng)抗氧化應(yīng)激反應(yīng)的主要調(diào)節(jié)劑[18]。甲基巴多索隆(bardoxolone)是Kelch樣ECH相關(guān)蛋白1 (Kelch-like ECH-associated protein 1,Keap1)的共價抑制劑,是Nrf2通路的已知最強激活劑[19]。Bardoxolone可抑制炎癥和纖維化、減少腎小球硬化并改善腎功能;還能逆轉(zhuǎn)內(nèi)皮功能障礙并恢復(fù)腎小球濾過率[4]。Bardoxolone曾在糖尿病合并CKD患者中表現(xiàn)出eGFR改善效應(yīng),但增加了患者的蛋白尿和心力衰竭風(fēng)險[8]。隊列研究顯示:Bardoxolone治療在2年內(nèi)具有令人滿意的安全性,并顯著保留AS患者的eGFR水平[4]。但受試者的血清轉(zhuǎn)氨酶升高被認(rèn)為與Nrf2的激活有關(guān),需要警惕其肝臟毒性[20]。CARDINAL3期試驗進一步評估了Bardoxolone在AS患者中的安全性,耐受性和療效[21]。在治療期間觀察到血清肌酐(serum creatinine,Scr)降低伴尿白蛋白/肌酐的增加,這表明Scr的降低可能是通過腎小球的超濾而實現(xiàn)的,這可能會加重AS患者GBM的損傷并加劇腎功能的下降[21-22]。因此,雖然Bardoxolone具有顯著的腎功能保留效應(yīng),但其對血液動力學(xué)及腎小球超濾的影響勢必影響其臨床應(yīng)用和推廣。在Bardoxolone的基礎(chǔ)上,Kaseda等[23]嘗試了通過直接抑制Keap1-Nrf2的蛋白間相互作用激活Nrf2的可行性。作為一種非共價Nrf2激活劑,UBE-1099降低了AS小鼠的Scr水平、改善了腎臟炎癥和纖維化進程,并延長了實驗壽命。UBE-1099的腎臟保護作用再度肯定了Nrf2激活策略在AS中的研究和應(yīng)用價值。雖然Nrf2激活劑存在多種不良反應(yīng),但其是包括AS在內(nèi)的多種CKD的新興干預(yù)靶點,顯著的eGFR保留和改善能力使其有望成為有史以來第一種可以逆轉(zhuǎn)CKD進展的藥物。

4 PPAR激動

過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferator-activated receptor,PPAR)是一個核受體家族,調(diào)控參與脂質(zhì)代謝和線粒體功能的相關(guān)基因表達(dá),PPARα、PPARγ和PPARδ(亦稱β和NUC1)是PPAR家族的已知成員[24]。其中PPARδ激活對缺血和白蛋白超負(fù)荷引起的急性腎損傷均具有保護作用[5]。REN001(舊稱:HPP593)作為一種選擇性的PPARδ激動劑,明顯降低COL4A3-/-小鼠的蛋白尿和血尿素氮水平,并改善了腎臟的炎癥和纖維化程度[5]。REN001的腎臟保護效應(yīng)對于PPAR激動劑用于AS治療來說是積極的信號。在此基礎(chǔ)上研究者們探究了不同途徑的PPAR激活對AS患者的腎臟保護效用。miRNA是一組小的非編碼RNA,通過調(diào)節(jié)基因表達(dá)在生理和病理過程中發(fā)揮重要作用[25]。研究發(fā)現(xiàn)miR-21能夠促進成纖維細(xì)胞的增殖并抑制細(xì)胞凋亡,miR-21沉默可以改善CKD小鼠的腎纖維化進展[26-27]。由PPARα調(diào)節(jié)的代謝途徑,被認(rèn)為是腎間質(zhì)纖維化中miR-21沉默的重要靶標(biāo),PPARα信號受損會加重腎纖維化的發(fā)展[28-29]。Anti-miR-21治療通過增強的PPARα/類視黃醇X受體活性在腎小球和腎小管間質(zhì)中顯示TGF β依賴性抗炎和抗纖維化作用[30]。轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析顯示:與正常對照組相比,AS患者腎臟中的miR-21表達(dá)顯著升高。高水平的miR-21與蛋白尿、炎癥和纖維化以及腎臟疾病嚴(yán)重程度密切相關(guān)[31]。因此miR-21阻斷有望成為AS患者的誘人靶標(biāo)。miR-21沉默顯著延長了AS小鼠的生存期,并改善了組織學(xué)終點,包括腎小球硬化、腎小管損傷、炎癥和間質(zhì)纖維化[30]。與此同時,Anti-miR-21對于ACEI具有強有力的協(xié)同效應(yīng)。Anti-miR-21和ACEI聯(lián)合使用在減少蛋白尿、抑制纖維化、保留腎功能和增加生存率方面顯示出累加作用。在早期ACEI治療中增加Anti-miR-21會延遲腎纖維化的進展并延長壽命[32]。這種協(xié)同效應(yīng)可能會進一步延遲腎衰竭進程,并可能成為AS長程系統(tǒng)治療的重要組成部分。因此對AS患者來說,選擇性的PPAR激活可能是一種有前途的新療法。

5 控 糖

二甲雙胍是2型糖尿病的傳統(tǒng)治療藥物,其能夠改善腫瘤進展、炎癥及其纖維化進程,因此被認(rèn)為具有治療慢性腎病(chronic kidney disease,CKD)的潛力[33-34]。動物在體實驗顯示:二甲雙胍可抑制AS小鼠的蛋白尿、腎臟炎癥、纖維化以及腎小球損傷,并顯著延長預(yù)期壽命[35]。因此二甲雙胍對包括AS在內(nèi)的非糖尿病性腎小球疾病同樣具有腎臟保護作用,但其遠(yuǎn)期有效性及安全性還需要進一步驗證。

鈉-葡萄糖轉(zhuǎn)運體2(sodium-glucose co-transporter protein-2,SGLT2)抑制劑是一種新型降糖藥,包括達(dá)格列凈、卡格列凈等[36]。已有相關(guān)研究證實SGLT2抑制劑具有腎保護作用,這使其成為治療進行性腎臟疾病的潛在候選藥物[37]。實驗表明達(dá)格列凈在非代謝起源的CKD中具有有益作用,但其是否可治療快速進行性遺傳性腎臟疾病尚不清楚[38]。基于此,Song等[39]設(shè)計了一項AS動態(tài)隊列的真實世界研究,結(jié)果顯示,在為期6月的隨訪期內(nèi),服用達(dá)格列凈的AS患者蛋白尿水平顯著下降且未出現(xiàn)任何相關(guān)不良反應(yīng)。這在一定程度上提示了達(dá)格列凈對于AS患者良好的療效及安全性,但該研究涉及的病例數(shù)較少,需要更多樣本的高質(zhì)量研究驗證結(jié)果的真實性。與此同時,另一項病例對照研究顯示SGLT2抑制劑(恩格列凈和達(dá)格列凈)具有強大的腎保護作用,在RAAS阻滯劑的基礎(chǔ)上應(yīng)用SGLT2抑制劑更大程度地保留了eGFR并改善了蛋白尿水平[40]。SGLT2抑制劑通過管球反饋引起的傳入小動脈血管收縮對ACEIs引起的傳出小動脈血管舒張起到的協(xié)同作用被認(rèn)為是這種強大的腎臟保護作用的可能機制[8]。

SGLT2抑制劑能夠在應(yīng)用RAAS阻滯劑的基礎(chǔ)上進一步糾正血液動力學(xué)的超負(fù)荷狀態(tài),具有進一步延遲ESKD的強大潛力?；诖?在AS的診療過程中,我們可以考慮應(yīng)用SGLT2抑制劑作為RAAS阻滯劑的附加療法。但是不可否認(rèn)的是SGLT2抑制劑面臨多種相關(guān)不良事件,如骨折、感染、壞疽和糖尿病酮癥酸中毒[8]。因此,當(dāng)我們對于SGLT2抑制劑的腎臟保護作用持樂觀肯定態(tài)度的同時也必須對上述不良反應(yīng)保持高度警惕,并在臨床應(yīng)用中平衡患者的風(fēng)險及獲益。

6 調(diào) 脂

COL4A3-/-小鼠是一種較為成熟的AS動物模型,可以清楚地展示人類AS的發(fā)生和發(fā)展機制。在COL4A3-/-小鼠模型的腎皮質(zhì)和腎小球中觀察到膽固醇調(diào)節(jié)相關(guān)基因呈現(xiàn)明顯差異表達(dá),膽固醇在其腎皮質(zhì)中的含量增加了8倍[41]。這提示膽固醇的積累可能參與了AS的疾病進展,脂代謝的調(diào)節(jié)可能對AS有一定的保護意義。羥丙基-b-環(huán)糊精 (Hydroxypropyl-b-cyclodextrin,HPbCD)是一種脂代謝調(diào)節(jié)劑,可調(diào)控膽固醇的外排過程。在體動物實驗發(fā)現(xiàn):HPbCD治療可降低AS小鼠腎臟中的膽固醇含量,防止蛋白尿、炎癥、腎小管間質(zhì)纖維化的發(fā)展,并顯著延長實驗性AS腎病的生存期[41]。HPbCD的陽性結(jié)果肯定了調(diào)脂策略在AS治療中的應(yīng)用價值,基于此研究者們進一步探究了靶向調(diào)節(jié)膽固醇流出用于治療AS的可行性。氧固醇結(jié)合蛋白樣蛋白(oxosterone binding protein like protein,OSBPL)作為一種脂質(zhì)調(diào)節(jié)蛋白,可調(diào)節(jié)ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白依賴的膽固醇流出。研究者以O(shè)SBPL7為分子靶標(biāo)合成了兩種5-芳基煙酰胺化合物(Cpd A和Cpd G)。二者均成功誘導(dǎo)了足細(xì)胞ABCA1依賴性膽固醇流出,并顯著抑制了AS小鼠的腎功能下降[42]。進一步研究發(fā)現(xiàn)除OSBPL7之外,腎的膽固醇代謝還受到骨橋蛋白(Osteopontin,OPN)的調(diào)節(jié)[43]。OPN是一種分泌磷蛋白,在調(diào)節(jié)骨形態(tài)發(fā)生、炎癥、心力衰竭和腫瘤轉(zhuǎn)移中起重要作用[43-44]。近期有研究發(fā)現(xiàn)OPN在AS小鼠的腎小管中高度表達(dá),并且以膽固醇依賴的途徑影響AS的病理學(xué)進展。研究指出過表達(dá)的OPN通過增加膽固醇的流入,導(dǎo)致線粒體的生物學(xué)功能缺陷:形態(tài)上出現(xiàn)線粒體破壞,無序線粒體嵴、囊泡和自噬體形成;功能上表現(xiàn)為磷酸化呼吸功能、靜止呼吸能力及最大解偶聯(lián)呼吸受損,線粒體產(chǎn)能下降;OPN基因敲除可顯著改善AS小鼠的蛋白尿、高血壓、腎功能衰減、聽力和視覺缺陷[43]。此外DNM3可能在OPN驅(qū)動的膽固醇調(diào)節(jié)通路中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,OPN阻斷劑和DNM3調(diào)節(jié)劑有作為AS及其他膽固醇失調(diào)相關(guān)代謝綜合征治療藥物的潛力,值得進一步探究和研發(fā)。

總之關(guān)于脂質(zhì)尤其是膽固醇代謝通路的研究,提出了膽固醇流入的增加和線粒體呼吸功能的受損是導(dǎo)致AS疾病進展的潛在途徑,為AS的臨床干預(yù)提供了新的潛在藥物和治療靶標(biāo)。膽固醇穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)可能是以AS為代表的遺傳性腎臟疾病新的有潛力的治療策略。

7 抗炎和抗纖維化

在AS患者腎功能進展中往往伴隨著不同程度的炎癥和纖維化,炎癥和纖維化可能也參與了AS的疾病進展[45-46]。其中封閉蛋白(Claudin-1,CL)是形成緊密連接的重要成分,而后者又參與構(gòu)成上皮屏障并影響細(xì)胞旁通透性[47-48]。因此,CL可能參與調(diào)節(jié)腎臟的濾過和重吸收過程,并在多種腎臟疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著潛在作用。CL-1在AS小鼠模型的腎近端小管中表達(dá)顯著增加,且可被炎癥因子(TNF α)誘導(dǎo),而不受蛋白尿水平的調(diào)控[48]。因此CL-1是一種獨立于蛋白尿之外的可以反應(yīng)AS患者腎臟炎癥狀態(tài)的指標(biāo),有望成為AS抗炎治療策略下的潛力靶標(biāo)。此外有研究發(fā)現(xiàn)IL11與腎病的炎癥及纖維化進程有關(guān),在此基礎(chǔ)上Widjaja等[49]探究了將IL11應(yīng)用于AS診療的可能。研究發(fā)現(xiàn),IL11受體在腎小管上皮細(xì)胞及足細(xì)胞中均有表達(dá),且AS小鼠腎臟中的IL11水平隨著腎衰竭的進展呈現(xiàn)進行性升高[50]。因此IL11可能是反應(yīng)AS患者腎臟損傷程度及腎臟功能殘留的良好指標(biāo)。研究者進一步探索了IL11抗體(X203)在AS疾病進展中的治療作用。結(jié)果顯示:X203給藥減少了AS小鼠的蛋白尿,改善了腎功能并可在單獨及ACEI藥物應(yīng)用基礎(chǔ)上進一步延長生存期[50]。這種強大的腎臟保護作用可能與IL11介導(dǎo)的部分上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化受到抑制相關(guān),而部分上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化被視為腎臟炎癥、纖維化和腎衰竭的起始因素[51-52]。基于此IL11信號抑制的炎癥及纖維化阻滯效應(yīng)可能是RAAS治療方案的有益補充。組蛋白脫乙酰酶(Histonedeacetyase,HDAC)抑制劑可促進組蛋白乙?；?同樣能夠防止腎臟的纖維化[53-54]。CG200745是一種新型HDAC抑制劑,其乙酰化效力較強,人體安全性較高。研究顯示,在近端腎小管上皮細(xì)胞中CG通過抑制TGF β 信號激活并阻斷成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞的轉(zhuǎn)變改善了AS小鼠的腎臟纖維化程度,延緩了疾病進展[55]。

炎癥和纖維化是AS疾病進展的關(guān)鍵特征,抗炎與抗纖維化策略能夠通過減輕炎癥和腎小管間質(zhì)纖維化延遲AS患者ESKD的發(fā)生,有望成為AS治療的潛在干預(yù)途徑。

8 結(jié)語與展望

AS是一種以IV型膠原蛋白異常為主要特征的遺傳性腎臟疾病,通常會進展為腎衰竭[56]。在兒童腎衰竭患者中,AS患兒的比例高達(dá)13%,嚴(yán)重影響兒童生長發(fā)育和生命健康。目前尚無預(yù)防AS患者進展為ESKD的確切療法,AS的臨床診療僅局限于RAAS阻滯劑藥物以及最終的透析和腎臟移植[57]。雖然ACEI的病理性蛋白尿消融效應(yīng)在一定程度上延緩了疾病的進展,但不能徹底改善進行性的腎臟損傷,接受ACEI治療的患者最終還是難以避免腎臟透析或移植的臨床結(jié)局。而一旦進入腎臟透析和移植階段,患者的生活質(zhì)量和社會屬性將會受到嚴(yán)重的影響,因此早期有效的臨床干預(yù)以盡可能延長腎臟中位生存期是AS診療工作的重點。多種潛在治療方案已經(jīng)成功通過了動物實驗或初步臨床試驗的檢驗,它們以不同于ACEI的作用機制發(fā)揮腎臟保護作用,進一步的研究有望為AS患者提供確切可及的RAAS阻滯劑之外的治療策略。不同藥物的序貫或聯(lián)合應(yīng)用可能會顯示出減輕腎損傷和減緩腎衰竭進展的累加作用,進一步改善AS患者的遠(yuǎn)期預(yù)后。同時我們有理由相信隨著研究的深入,基因?qū)用娴母深A(yù)能夠開啟AS臨床治療的新時代,AS患者有望獲得更大的腎臟和生存獲益。