药物源性肾损伤生物标志物

钱星凯 潘秋莎 杨凌

摘要 生物标志物是评判脏器的损伤和状态尤为重要的指标，其建立是生理和功能改变后所衍生出的化学或物理改变。药物性肾损伤是临床中常见的，通常肾损伤隐秘性强，在早期不容易发现，因此肾损伤标志物对于评价肾脏结构和功能的意义是至关重要的。本综述拟对肾脏结构以及药物对肾损伤进行分类，总结现有评价肾损伤的标志物，以期对药物在肾损伤评价中标志物的使用作出评价依据。

关键词 生物标志物;脏器损伤;损伤类型;肾脏;药物;毒性种类;种属;中药

Drug-induced Kidney Injury Biomarkers

QIAN Xingkai，PAN Qiusha，YANG Ling

（Shanghai University of Traditional Chinese Medicine，Shanghai 201203，China）

Abstract Biomarkers are particularly important indicators for judging the damage and state of organs.Their establishment is a chemical or physical change derived from physiological and functional changes.Drug-induced renal injury is common in clinics.Kidney injury is usually very secretive and not easy to find in the early stage.Therefore，renal injury markers are essential for evaluating the significance of kidney structure and function.This paper intends to classify the structure of kidney and function of the drugs，and summarize the existing markers for evaluating kidney damage，in order to make an evaluation basis for the use of drugs in the evaluation of kidney damage.

Keywords Biomarkers; Organ damage; Type of damage; Kidneys; Drugs; Toxicity classification; Species; Chinese medicine

中圖分类号：R285文献标识码：Adoi：10.3969/j.issn.1673-7202.2020.23.003

生物标志物通常是指生物体状态或状况的可测量指示剂。生物标志物一般有2类不同的特征：1）器官、组织或细胞的专属性，它也指某体系或部分会将独特的化学物质（包括DNA）释放到环境中，以证明它们存在于特定位置;2）关键功能的特征性，后者往往与内外源性的代谢有关，是内源性代谢或外源性的关键作用步骤，常常因该关键反应的限速性导致代谢障碍、引发损伤、炎性反应、衰竭等。通过测量和评估标志物的变化，以检查正常的生物过程，致病过程，或对治疗干预的药理学反应[1]。

作为检测人体脏器损伤的标志物应该具备以下条件：1）标志物的来源具有专一性，可追溯至脏器、组织甚至细胞来源，并最好有亚细胞器精确定位;2）标志物在脏器中的表达应达到一定的丰度，并相对于其他组织或脏器有特异性的高丰度，可专属性地作为检测某一脏器、组织或细胞标志;3）除了以上条件外，检测方法的灵敏性、便捷性以及抗干扰性与稳定性也应纳入考虑范围。生物标志物对于药物的合理发展至关重要，但是在基础研究、临床实践与应用中，其基本定义和概念仍然存在重大混淆。并且大多数临床标志物已经不适合于现代医疗的精细化检测及诊断。因此，清晰不同生物标志物的定义并更好地理解其适当应用，对于今后的研究和临床实践中更有利[2]。

1 肾脏结构功能

药物进入体内后在靶点位置发挥效应，然后再肾脏中汇集经尿液排出，在肾脏中常常容易发生急性肾损伤（AKI）。着眼于肾脏排泄，肾小球滤过和肾小管分泌这2个主要途径（或这2种途径的某种组合）介导了药物清除。因此，肾小管细胞（和周围的间质）通过游离面接触和细胞摄取或从基底外侧循环通过细胞的运输而暴露于潜在的肾毒性药物中，随后其游离面外排进入尿液。随着药物从近端管状内腔移入亨利回路和远端管状内腔，可能会引起肾小管间质损伤。由于管状腔内药物晶体的沉淀和含有药物的阻塞性铸型的形成，肾单位远端可能发生损伤。药物相关的炎性损伤引起的肾小管间质损伤是多种药物诱发AKI的另一种机制[3-4]。

肾脏是药物毒性产生重要的器官之一，其原因如下：1）肾脏接受静息心输出量的20%～25%，这使其比其他器官系统接触更多的循环药物;2）肾小管浓缩滤液，从而暴露于较高浓度的药物;3）转运蛋白可进一步增加细胞内药物的浓度，并且4）小管具有较高的能量需求，这使其容易受到肾毒性损伤[3]。对于静脉给药的药物，肾脏可以称为是这些药物毒性的第一大屏障。药物引起的近端肾小管损伤可能是由导致细胞凋亡，坏死和其他细胞死亡方式的各种机制（线粒体损伤，氧化损伤，DNA损伤）引起的。临床上，近端肾小管病变表现为低血钾，低磷血症或完全性Fanconi综合征，而孤立的AKI常常并发高血钾和高磷血症。合并的AKI和近端肾小管病变可表现为低，正常或升高的血清电解质。Fanconi综合征和部分近端肾小管病变通常是可逆的，恢复通常需要几个月的时间，但在极少数情况下可以永久存在。肾小管损伤引起的肾小球滤过率下降的机制尚不清楚，但可能是由于传入的小动脉血管收缩（肾小球反馈），滤液的肾小管回漏以及凋亡/坏死细胞和蛋白质引起的肾小管阻塞所致。某些患者（但并非所有患者）的肾功能得以恢复。这可能是由于炎性反应引起的重塑不正常，伴有肾小管萎缩和间质纤维化[5]。

2 主要药物分类

药物进入肾脏后引起的毒性主要分为以下几类[6-7]：1）经药物转运的近端管状损伤;2）近端肾小管损伤经基底外侧药物运输;3）结晶诱导管损伤;4）药物引起的肾病;5）药物致急性小管间质性肾炎。下表列举了引起肾损伤的药物分类。见表1。

2.1 经药物转运的近端管状损伤 药物或代谢物经肾小球过滤后，进入近端管状腔空间会使管状细胞的游离面暴露于各种肾毒素。药物如氨基糖苷，各种复合糖和淀粉以及多种重金属进入肾小管细胞。对于阳离子氨基糖苷，它们的正电荷将这些药物吸引到带负电荷的顶膜，这是由于带负电荷的膜磷脂[8]。然后，这些药物与内吞受体复合物巨蛋白Cubicin结合，并在其中转移到溶酶体区室。这种游离面吸收途径导致细胞内一定浓度的氨基糖苷积累，从而触发级联损伤，导致细胞损伤和死亡，临床表现为近端肾小管病变或AKI[9]。损伤主要是由于溶酶体积累和形成髓鞘小体，髓鞘小体是由于氨基糖苷抑制溶酶体酶而形成的膜碎片和受损的细胞器[10]。与巨蛋白Cubicin复合物的内吞摄取相反，过滤后的复合糖（例如葡聚糖和蔗糖）以及淀粉（例如羟乙基淀粉）被近端肾小管细胞吞噬。与氨基糖苷类似，在胞饮作用后，这些物质被溶酶体吸收并收集在它们中。溶酶体和细胞质的积累部分是由于缺乏能够代谢这些物质的细胞酶引起的。最终，羟乙基淀粉的这种积累会引起急性小管细胞损伤和AKI，导致所谓的渗透性肾病。从组织学上讲，病变的特征是存在肿胀的，空泡的细胞，这些细胞损害并闭塞了近端的管状腔[11]。

2.2 近端肾小管损伤经基底外侧药物运输 与通过游离面摄取（内吞和胞饮作用）过滤进入近端小管细胞的药物不同，一些药物通过基底外侧循环运输进入尿液[12]。潜在的肾毒性药物由管周毛细血管输送，然后通过活性转运蛋白家族被近端肾小管细胞摄取，这是肾脏排泄的第一步。基底外侧转运体的种类很多，包括2种重要的药物转运体：用于负电荷药物的人体有机阴离子转运体（OAT）和用于正电荷药物的人体有机阳离子转运体（OCT）。然而，药物不仅通过这些转运体运输，内源性产生的阴离子和阳离子物质通过这些途径竞争转运[13]。替诺福韦（Tenofovir Dysproxil Fumarate）是一种已知的肾毒素，是一种无环核苷酸膦酸盐，通过OAT-1转运。替诺福韦一旦进入管状细胞细胞质，就会通过各种调控的载体蛋白通过细胞内空间，最终与游离面外排转运蛋（多药耐药蛋白、p-糖蛋白）结合进入尿路空间。替诺福韦是一种线粒体毒素，其浓度升高会增强线粒体功能障碍，最终导致急性小管细胞凋亡和坏死[12]。类似的，顺铂通过OCT-2进入细胞质，在排泄前通过载体蛋白在细胞内穿梭进入外排转运体[14]。与替诺福韦一样，细胞外转运减少或细胞进入增多可导致近端管损伤和AKI。细胞内顺铂的增

加与活性硫醇化合物和单羟基复合物的形成有关，这些化合物对近端管状细胞具有强毒性。中毒性肾小管损伤是通过氧化应激、活性氮、诱导促凋亡和炎性反应途径介导的。活性氧（ROS）直接影响蛋白质的合成和结构、DNA的合成和细胞修复机制，而TNF-α、转化生长因子-β和单核细胞趋化蛋白-1的增加也对细胞具有毒性。事实上，TNF-α通过诱导肾细胞凋亡、ROS和多种细胞因子的产生，在诱导顺铂介导的细胞损伤中发挥核心作用[15]。对于这2种药物，当其他危险因素随之而来时，这些药物的广泛贩运会增加肾管暴露和潜在肾毒性药物浓度升高的风险。

2.3 結晶诱导管损伤 肾脏排泄的各种药物及其代谢产物不溶于尿液，引起结晶性肾病。药物包括甲氨蝶呤，茚地那韦，阿昔洛韦，阿扎那韦，磺胺嘧啶，环丙沙星，氨苯蝶啶和口服磷酸钠。尿流率降低，药物剂量过多和快速输注速率增加了管状腔内药物/代谢物的不溶性[16]。例如，真正有效的容量消耗会促进肾脏灌注不足和肾前生理，在不溶性药物尿流速度缓慢的情况下，通过促进药物过量和增强远端管状腔内药物/代谢产物晶体的沉淀来增强肾毒性。此外，根据药物pKa改变尿液pH值的代谢紊乱也会增加某些药物引起的肾小管内晶体沉积的风险。尿液的pH值低于5.5会增加药物（如磺胺嘧啶，甲氨蝶呤和氨苯蝶啶）的肾小管内晶体沉积，而尿液的pH值高于6.0会增加诸如茚地那韦，阿扎那韦和环丙沙星等药物引起的管腔内晶体沉淀[17]。由于远端肾小管腔内的晶体沉淀，肾小管血流受阻，周围的间质性炎性反应发展，导致肾脏损伤。本节将重点研究甲氨蝶呤作为药物性结晶性肾病的原因。当以大剂量（>1 g/kg）给药时，甲氨蝶呤是一种有效的抗癌药。AKI的总发生率约为2%，范围为0%～12%，这取决于所研究的人群和所采用的AKI定义。如上所述，AKI的产生是由于母体药物及其代谢产物在管状腔腔中的沉淀。发生这种情况的2个主要危险因素是真实的或有效的体积消耗以及酸性尿液的存在。除肾小管内晶体沉积外，甲氨蝶呤已显示可诱导氧自由基的形成，继而引起细胞损伤，并伴随腺苷脱氨酶活性降低[18]，这也可能导致肾脏损伤。当发生AKI时，尿液显微镜检查通常会显示出肾小管上皮细胞和粒状铸型。在酸性尿液中可以看到药物晶体（单独的和结晶的），但在碱性pH值下不太可能观察到。甲氨蝶呤水平过高和系统性终末器官毒性常伴随严重的AKI。

2.4 药物引起的肾病 万古霉素是一种广泛应用于多种感染的糖肽类抗生素。50多年前，万古霉素被认为是一种肾毒素，因为早期的制剂由于杂质是棕色的。然而，在20世纪70年代，随着纯度的提高，新的万古霉素剂型的发展，万古霉素作为许多微生物的有效制剂的使用量大大增加，其中包括耐甲氧西林葡萄球菌。目前，虽然万古霉素耐受性良好，但与AKI发生率增加有关，估计发生率为5%～20%[19]。万古霉素主要由肾脏排出，并被认为通过肾小球滤过和活跃的肾小管分泌进入尿道。万古霉素相关肾毒性的机制尚不清楚，但存在多种可能的肾毒性途径。这种抗生素的剂量依赖性肾毒性包括诱导氧化应激，补体激活炎性反应损伤和线粒体损伤。这些损伤途径主要导致急性肾小管损伤/坏死。急性肾小管间质性肾炎（ATIN）是万古霉素诱导AKI的另一机制[20]。最近报道的万古霉素相关肾损伤的一种新的、独特的机制是一种药物诱导的梗阻性肾小管铸型。研究了在万古霉素治疗背景下因AKI接受肾活检的患者。采用免疫组织学染色技术检测万古霉素在肾组织中的含量;阻塞管状铸型的非晶体，纳米球形万古霉素聚集物与尿调素纠缠被发现。这些铸型让人想起骨髓瘤轻链铸型，因为它们周围有单核细胞和细胞反应。患者血浆中高万古霉素谷水平，部分伴有肾毒素暴露。类似的万古霉素铸型在小鼠实验中复制。因此，纳米圈万古霉素聚集物与尿调素相互作用形成阻塞型铸型，可能是暴露于过量万古霉素水平下的急性肾小管损伤的另一种形式[21]。

2.5 药物致急性小管间质性肾炎 药物诱导的急性肾小管间质肾病（ATIN）被认为主要是T细胞介导的4型迟发性超敏反应，尽管免疫复合物沉积（反管基底膜抗体）和未处理药物与T细胞直接相互作用导致T细胞活化也可能在药物超敏中发挥作用[22]。肾脏对药物过敏特别敏感，部分原因是肾脏高血流量和局部药物代谢导致ATIN的产生。药物诱导的ATIN的发病机制一般分为4个阶段。抗原识别阶段开始于肾脏内的药物，通过充当原半抗原或半抗原，破坏肾脏蛋白并将其转化为新抗原，或通过分子模拟，使肾脏组织呈现抗原。在抗原肾组织形成后，常驻的树突状细胞、肾小管上皮和间质巨噬细胞随后作为抗原提呈细胞发挥作用。药物诱导的抑制素会导致肾脏免疫调节阶段的紊乱，免疫检查点抑制剂等药物会降低肾脏的免疫耐受。最后，药物诱导的ATIN的效应期以淋巴细胞、巨噬细胞、嗜酸性粒细胞、肥大细胞等细胞浸润肾脏为特征，引起小管间质炎性反应和損伤[22]。

3 损伤标志物

按照损伤类型，不同的脏器损伤后其标志物的类型可以分为4种类型。见表2。4个分类分别是：1）器官、组织或细胞内其分子组成相对高丰度特征型标志物，膜蛋白尤其常见;2）器官、组织或细胞破坏后，向血清内特征性高释放型标志物;3）器官、组织或细胞功能下降后，特征性代谢产物累积;4）器官、组织或细胞专属性代谢催化特征的功能型标志物[23-24]。

3.1 传统肾损伤标志物 肾脏中标志物血液尿素氮（BUN）和血清肌酐是肾功能的不完善标志，因为它们受许多独立于肾功能的肾脏和非肾脏因素的影响。肾脏响应损伤而直接释放到血液或尿液中的生物标志物可能比BUN和血清肌酐是药物诱导的肾脏毒性的更好的早期标志物。美国食品和药物管理局（FDA）和欧洲药品管理局（European Medicines Agency）已接受尿白蛋白和尿蛋白，以及尿标记物肾损伤分子1（KIM-1），β2-微球蛋白（B2M），胱抑素C（CysC），簇蛋白和三叶因子3（TFF-3）作为高度敏感和特定的尿液生物标志物，已在临床前研究和临床试验中监测药物诱导的肾脏损伤。将来，功能性和损伤性标志物的组合使用可能会促进药物肾毒性的生物标志物领域。在临床研究中，较早发现具有肾脏特异性生物标记物的药物诱发的肾毒性可能会避免使用肾毒性药物，并且可能允许较早的干预来修复受损的肾脏[25]。

CysC是一种由所有有核细胞合成并被肾小球自由过滤的小分子半胱氨酸蛋白酶抑制剂。过滤后，它不会被小管分泌或再吸收，而是会完全分解代谢，因此在血液中测量时会反映出真正的GFR。临床前，尽管缺乏一致的剂量反应关系，CysC似乎是动物早期近端肾小管损伤的最敏感标志物。CysC适合于总体上评估肾脏功能，而与特定病变部位无关，因为该标志物缺乏肾小球间隙清除，生产变异性和适用于BUN和血清肌酐的敏感性有限。有人提出，血液中的CysC可能是合适的翻译生物标记，因为它避免了动物费力的尿液收集。CysC的可能缺点是它仅依赖于肾功能下降以外的其他因素，例如年龄，性别，体质量和身高，吸烟和高血清C反应蛋白浓度。在临床上，CysC已被证明是缺血性损伤后早期肾功能不全的敏感标志物[26]。

嗜中性粒细胞明胶酶相似脂质运载蛋白（NGAL）是一种急性期蛋白，可作为对近端和远端肾小管上皮细胞急性损伤的反应而分泌。它被肾小球自由过滤，然后通过受体结合和胞吞作用迅速清除。据报道，NGAL是临床前环境中近端肾小管损伤最敏感的标志物。大鼠庆大霉素暴露后，最早在暴露后24 h即可检测到清晰的信号。但是，由于在啮齿动物的肾小球损伤模型中还观察到NGAL浓度升高，因此必须质疑对损伤部位的特异性。临床研究表明，在几种形式的慢性肾脏损伤和尿路感染患者中，尿NGAL升高[27]。

白细胞介素18（IL18）是由白细胞和肾实质细胞（例如肾小管上皮细胞，足细胞和肾小球系膜细胞）产生的促炎细胞因子。它在急性肾小管坏死的加重中起重要作用，并且部分阐明了涉及的炎性反应途径。IL18受体（IL-18R）在顺铂诱导的急性肾脏损伤中在这些细胞上表达，尿IL18的排泄已被证明是人类尤其是重症患者急性肾脏损伤的早期诊断指标[28]。但是，目前尚不清楚IL18是否反映了特定部位的损伤，因此尚不清楚其在药物开发中的临床前和临床用途的潜力。一个明显的缺点是，在许多形式的炎性反应中，不仅限于肾脏，还可以观察到IL18浓度升高。

N乙酰氨基葡萄糖酶（NAG）是一种溶酶体酶，大量存在于肾小管上皮细胞中，并参与黏多糖和糖蛋白的降解。它的大小可防止肾小球滤过，尿液浓度升高被认为反映了肾小管功能障碍。在临床前研究中，与血清肌酐比较，NAG的敏感性更高，与BUN相当。NAG响应曲线取决于导致近端小管损伤的毒素。例如，庆大霉素在给药后会触发持续8 h的早期反应，而铬在8 h后会触发反应，而汞根本不会触发NAG的显着增加。然而，临床证据支持NAG作为轻度肾小管损伤的早期标志物的有用性，并证明它对急性肾小管坏死的发展具有预测性[29]。

谷胱甘肽S转移酶（αGST）是一种在许多组织中产生的解毒酶。在生理条件下，尿中的αGST浓度非常低，但是大量排泄在各种形式的肾小管损伤中，包括顺铂和庆大霉素诱导的毒性，以及氯化汞和重铬酸钾暴露后的急性肾小管坏死[30]。αGST似乎是检测上皮坏死发作的足够的临床前早期毒性生物标志物，但不太适合监测可逆性。与NAG，BUN和血清肌酐比较，在顺铂和庆大霉素的药物诱导的近端小管细胞损伤中，αGST与组织病理学证实的损伤更紧密相关。在仅限于近端小管细胞直肠的肾小管损伤的临床前模型中，已证明αGST的排泄反映出低毒性时的损伤，优于许多其他标志物，并且对KIM-1的敏感性相同。但是，收集导管的损伤与αGST降低有关，目前尚不清楚。结果表明，该生物标志物的鉴定必须等待进一步的结果。尽管可获得的信息有限，但临床证据表明，αGST可提供有关肾小管功能障碍或损伤的信息[30-31]。

KIM-1是近端肾小管上皮细胞表达的跨膜蛋白。KIM-1发挥磷脂酰丝氨酸受体的功能，并具有吞噬能力。响应损伤，表达明显上调。与BUN，血清肌酐或尿NAG比较，即使在低度毒性的情况下，尿中KIM-1的浓度在11种成熟的急性肾损伤大鼠模型中也提供了更敏感的组织病理学证实损伤的预测指标。一项研究报道，尿中KIM-1的浓度还与不同级别的肾小管组织病理学相关。在片段特异性毒性模型中发现了KIM-1基因的剂量依赖性上调。αGST似乎是上皮坏死的良好早期毒性生物标志物，而KIM-1和簇蛋白的浓度在再生过程中持续存在，并似乎反映了修复过程的触发和继续[32]。KIM-1反应似乎取决于毒素，例如Prozialeck等[33]报道说，顺铂暴露后3 d后KIM-1增加（与簇蛋白和aGST一起），而在使用2-溴乙胺氢溴酸盐KIM-1浓度的乳头状坏死模型中（连同簇蛋白，白蛋白和骨桥蛋白）早在暴露后第1天就增加。有趣的是，尿中KIM-1的测定还可以检测出亚慢性和慢性损伤，并与组织病理学密切相关。这项研究还表明，CysC和NGAL是早期肾损害的近端肾小管损害最敏感的标志物，但亚慢性或慢性损伤最好通过KIM-1浓度反映出来。与尿KIM-1可能是动物慢性肾毒性的早期标志的观点相一致，在使用镉的实验中，尿KIM-1的浓度升高了。目前，将动物实验结果转化为人类的临床证据十分有限。KIM-1确实在急性肾损伤后显示出明显的信号，尽管在本研究中对KIM-1的采样相当晚，从而排除了对其作为早期标志物的适用性的评估[34]。

B2M由表达主要组织相容性复合体（MHC）I类抗原的所有细胞产生。在正常情况下，主要来源是活化的淋巴细胞，其通过蛋白水解作用从MHC的细胞表面脱落。在以淋巴样细胞增生为特征的各种条件下会刺激合成，这种增生在各种疾病状态下发生，例如肿瘤，（自身）免疫疾病或感染[35]。B2M在肾小球上自由过滤，近端肾小管细胞完全吸收。肾小管摄取受损会导致B2M尿排泄增加。肾小球蛋白的丢失也可能会增加尿液中B2M的排泄，因为B2M与其他蛋白具有共同的限速肾小管重吸收途径。在临床前环境中，B2M在检测肾小球损伤（以及尿总蛋白和CysC）方面比BUN和血清肌酐具有更好的诊断性能。由于无肾小球损害的肾小管功能障碍也增加了B2M，仅使用B2M损伤部位的特异性值得怀疑。有趣的是，与其他标记比较，B2M可能通过其他途径排泄，这可以从乳头状坏死模型的发现中得出结论。这种巨大的伤害导致KIM-1，簇蛋白，白蛋白和骨桥蛋白的显着增加，但B2M的浓度仍接近正常水平。在临床环境中，B2M已被证明是常染色体多囊肾疾病的疾病严重程度标记和富马酸酯对肾脏的损害标记[36]。

簇蛋白是与细胞凋亡和细胞碎片清除相关的糖基化蛋白，可以在几种组织中发现。在肾脏细胞中，簇蛋白已被建议具有抗凋亡特性，并促进细胞保护，脂质循环和细胞附着以及聚集[37]。簇蛋白由于其大小不能被肾小球过滤，因此尿液浓度对肾损伤具有特异性。簇蛋白在检测近端肾小管损伤方面比CysC，B2M和总蛋白更好，证据表明它可以用作早期标记，其轮廓与KIM-1相似。无论位置如何，簇蛋白反应都与肾小管损伤密切相关，特别是当存在再生时。簇蛋白的浓度在再生过程中持续存在，并且似乎反映了修复过程的触发和继续。关于肾损伤的尿簇蛋白的临床数据尚不广泛。然而，已经表明，在肾损伤和囊性疾病中簇蛋白的表达增加。

TFF3是由黏液产生和其他上皮细胞分泌的一种小肽激素。在肾脏中，它是由收集管的细胞产生/分泌的[38]。TFF3参与许多功能，包括肠上皮的恢复，但其在肾脏内的生理功能仍然难以捉摸。因为在衰老大鼠中发现肾脏TFF3的量减少，所以已经暗示TFF3可能具有一般的保护功能。在不同的大鼠近端肾小管损伤模型中观察到TFF3的浓度明显降低。与传统标记比较，将TFF3与尿白蛋白结合使用可提高对早期损伤的敏感性。但是，缺乏将TFF3与其他新型生物标志物进行比较的研究。在人类中，据报道某些人群（非洲人后裔，糖尿病和降压药物的使用）的基线尿液TFF3浓度较高，并且尿液水平升高可能表明肾脏的慢性损伤正在不断修复[39]。药物肾毒性和伴随的生物标志物见表3。

3.2 二肽基肽酶IV 二肽基肽酶IV（DPP IV，Dipeptidyl-Peptidase IV，CD26 EC 3.1.14.5）是一种寡肽酶家族的细胞表面蛋白酶。DPP IV水解肽链N端倒数第二个氨基酸为脯氨酸和丙氨酸的二肽，它在血液中和尿液中以游离的形式存在，并通过水解生物活性肽在体内发挥着重要作用。除催化活性外，它还与多种蛋白质相互作用，例如腺苷脱氨酶、HIV gp120蛋白、纤连蛋白、胶原蛋白、趋化因子受体CXCR4和酪氨酸磷酸酶CD45[40]。它也在多种组织中表达，其中以肾脏中表达最丰富，主要在内皮细胞和上皮细胞上高表达。在肾脏中，DPP IV主要表达在近端小管S1-S3节段的细胞游离面刷状缘的膜表面上，当肾脏肾小管细胞损伤时，DPP IV會大量释放到原尿中，最终由尿液排出，Mitic等[41]和Sun等[42]报道，尿液中DPP IV的活性可以作为糖尿病肾损伤的标志物。同时，DPP IV还可以作为急性肾小管损伤标志物。

DPP IV最初被描述为T细胞激活分子，一种胸腺细胞和T淋巴细胞的表面标记物，所以也命名魏分化抗原簇一员CD26，表面表达的DPP IV现在被认为是免疫系统中细胞激活的一般标记物。T细胞刺激后，DPP IV表达水平升高，CD26+T细胞百分比升高。DPP IV在静息B细胞和NK细胞上缺失，刺激后在细胞表面诱导[43]。因此，DPP IV被认为是多种组织损伤、肿瘤、血液恶性肿瘤、免疫、炎性反应、精神神经内分泌疾病和病毒感染的诊断或预后标志物。图1显示了DPP IV亚型探针的设计及应用[44-45]。

4 药物肾毒性的种属特征

肾脏中主要是转运体发挥着重要功能，而转运体在啮齿动物，狗，猴子和人之间在同样也存在底物特异性，组织分布和转运蛋白的相对丰度方面存在显着差异。这些差异使跨物种外推复杂化，这在尝试预测候选药物的人药代动力学（PK）并评估药物与药物相互作用（DDI）的风险时很重要[46]。

以底物特異性和对糖蛋白（P-gp）的表达的物种差异为例。人的MDR1基因与猴和狗不同，小鼠和大鼠的基因组包含编码P-gp的2个旁系基因（Mdr1a和Mdr1b），其氨基酸序列具有83%的同一性[47]。根据mRNA分析，小鼠Mdr1a主要在肠，脑和睾丸中表达，而Mdr1b的表达在肾上腺，卵巢，胎盘和肾脏中最高。Mdr1a和Mdr1b也在肝脏和心脏中表达[48]。在人体中，MDR1 mRNA主要在肾上腺和肾脏中表达，并在肝脏中大量表达。与其他器官比较，与人，狗和大鼠比较，MDR1/Mdr1基因的mRNA表达在猴子和小鼠的肝脏和肾脏中似乎较少，而和人比较猴子，狗和和啮齿动物的胃肠道中表达更高[49]。尽管人，小鼠和大鼠脑冷冻切片的免疫荧光染色已证实这些物种中P-gp的蛋白表达，但由于不同物种中抗体识别出的不同表位的潜力，这种比较是定性的而不是定量的[50]。基于液相色谱/串联质谱（LC-MS/MS）的蛋白质定量方法已用于评估各种组织和不同物种中P-gp的绝对蛋白质表达水平。这提供了一种了解P-gp表达中物种差异的新颖方法。结果显示，人脑微血管中的P-gp蛋白表达比小鼠低约3倍，但与猴相似[51]。由此可见，当底物由P-gp转运时，猴子可能是比小鼠更好的模型。

无论是代谢酶还是转运体的种属差异，对于我们在评价药物毒性或疗效时，模式动物的选择显得尤为重要。根据药物特征选择合适的模式动物或者用人源性的体外体系作为检测手段是药物在评价毒性的时候需要优先考虑的因素。

5 结论

中药植物中也有很多药物会引起肾损伤，典型的肾毒性中药，如马兜铃酸，雷公藤，大黄，朱砂主要破坏肾近端小管或引起间质性肾炎。肾近端小管中的转运蛋白被认为对异生物素的处理至关重要。研究证明，施用肾毒性中药时，肾脏转运蛋白的表达或功能会发生改变，尤其是有机阴离子转运蛋白1和3。这些转运蛋白的改变可能会增强毒性药物的蓄积或内源性毒素的功能障碍，进而使肾脏过敏、受伤。必要的转运蛋白相关的药物组合和临床生物标志物监管，避免毒性的风险是中药增效减毒的现代化研究的方向[52-54]。

药物性损伤在临床治疗中是很常见的，对排泄作用的肾容易产生毒性，往往还会在不同的人体身上发生特异质反应，所以诊断和预后往往难以确定，特别是对于特异反应。因此，生物标志物的选择在药物毒性评判时显得尤为重要，不仅在评判脏器损伤时，标志物能对损伤程度进行评判，更重要的是所选择的标志物能够对脏器功能以及药物所能产生的特异质毒性进行评判。

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（2020-11-19收稿 責任编辑：王明）