罗沙司他对脏器损伤后修复效应的研究进展

应刚强 综述，魏佳莉 审校

(海南省人民医院/海南医学院附属海南医院肾内科，海口 570000)

罗沙司他(FG-4592)是一种同类型药物中最优的小分子口服缺氧诱导因子(HIF)脯氨酸羟化酶(PHD)抑制剂(HIF-PHI)，它通过稳定HIF促进内源性促红细胞生成素(EPO)产生及调节铁代谢，进而促进造血，缓解肾性贫血[1-2]。目前罗沙司他已在中国和日本完成多个Ⅲ期临床试验，并正式批准用于肾性贫血的治疗[2-4]。罗沙司他同时对一些重要的器官或系统具有重要的保护作用，这些保护作用在肾脏、肝脏、皮肤、神经、视网膜等组织或器官中均有相关报道。本文就罗沙司他对重要系统的保护作用及其可能机制进行综述。

1 罗沙司他及其生物学特性

罗沙司他，商品名为艾瑞卓，化学名称([(4-羟基-1-甲 基-7-苯氧基-异喹啉-3-)羰基]-氨基]-乙酸,是一种分子量为352.34的2-酮戊二酸(2-OG)类似物，可竞争性抑制 3种PHD亚型，血浆半衰期约 12 h，对 PHD2 的半数有效浓度(IC50)为0.027 μmol/L。 当罗沙司他进入机体时，PHD受到抑制，HIF-α与E3泛素连接酶分离，之后HIF-α 进入细胞核内与 HIF-β 形成异源二聚体，结合在靶基因的低氧反应元件(HRE)上，诱导激活相应的靶基因。靶基因的激活可使机体内EPO生成适量地增加及机体EPO受体活性提高直接促进红细胞生成；靶基因的激活还可使体内铁调素水平降低、转铁蛋白水平增加和转铁蛋白受体活性提高进而提高体内铁的利用效率；靶基因的激活还可使二价金属离子转运蛋白(DMT1)和十二指肠细胞色素B(DcytB)水平增加，铜蓝蛋白升高，增加肠道对铁的吸收[5-7]。罗沙司他主要通过以上几条途径来缓解慢性肾脏病(CKD)患者的肾性贫血。

2 罗沙司他对重要脏器损伤后的修复作用

2.1 罗沙司他对肾脏损伤后的修复作用

慢性肾衰竭过程中，肾脏组织慢性纤维化，导致肾促红细胞生成素细胞(REPCs)组织逐渐转化为肌成纤维细胞，使内源性 EPO 产生不足，这是慢性肾性贫血的主要原因之一[8]。罗沙司他除稳定HIF，改善贫血外，还可能具有多种肾脏损伤后修复作用，包括延缓肾脏纤维化、抑制肾炎、改善肾小球内皮损伤及顺铂诱导的急性肾损伤(AKI)。

LI等[9]通过体内实验发现罗沙司他预处理的实验小鼠在注射叶酸后，可以改善叶酸引起的肾损伤，可以减少肾间质中的胶原沉积和纤维化生物标志物表达，并证明罗沙司他预处理通过蛋白激酶B/糖原合成酶激酶3β(Akt/GSK-3β)介导的核因子E2相关因子2(Nrf-2)活化，减少叶酸所致肾损伤早期的细胞性铁死亡，从而延缓肾脏纤维化进程。 SCHLEY等[10]通过对腺嘌呤诱导的慢性肾衰竭大鼠的研究表明，罗沙司他具有新颖而有效的全身性抗炎特性，可在慢性肾小管间质炎症中保护肾脏功能和结构，并可能抑制肾脏疾病的进展。XIE等[11]对红景天苷(SAL)抗糖尿病作用的细胞机制研究，结果显示SAL和罗沙司他通过上调HIF的表达来减轻高糖诱导的大鼠肾小球内皮细胞损伤。此外，YANG等[12]对罗沙司他干预顺铂诱导的AKI中，通过降低肾脏及循环中的肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素(IL)-6、IL-1β、单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)、血管紧张素转换酶(ACE)-M1和环氧合酶-2(COX-2)等炎症介质的表达，以及增强HIF-1α蛋白及其下游基因血红素加氧酶1(HO-1)和EPO的表达来改善顺铂所致的肾损伤，提示罗沙司他有可能成为临床上治疗AKI的有效药物。

2.2 罗沙司他对神经系统损伤后的修复作用

罗沙司他，作为一种PHI，它可以激活HIF-1途径，对细胞产生多种影响。罗沙司他对神经系统具有重要的损伤后修复作用，其中包括改善脊髓损伤(SCI)后的局部微环境为骨髓干细胞移植创造条件，改善大鼠抑郁样行为及帕金森症状，以及在视网膜脱离(RD)后对视网膜光感神经细胞有一定的保护作用。

骨髓间充质干细胞(BMSCs)被认为是治疗SCI的一种有前途的候选细胞[13]。然而，SCI后脊髓内的炎性微环境限制了移植的BMSCs的存活和疗效。LUO等[14]等通过体外实验研究发现，损伤的神经细胞株(PC12细胞)来源的外切体促进了SCI后BMSCs的凋亡，然而，缺氧预处理或激活HIF-1α的表达对BMSCs移植后的存活起重要作用，为BMSCs在SCI治疗中的应用奠定了基础。

有研究表明，抑制PHD可以稳定HIF-1α，提高机体对缺氧的耐受性，改善多种疾病的预后[15]。然而，PHI在SCI修复中的作用仍存在争议。WU等[16]研究了罗沙司他在体内和体外的保护作用，发现罗沙司他治疗可稳定嗜铬细胞瘤(PC12)细胞及脊髓组织中HIF-1α的表达。该研究证实罗沙司他抑制叔丁基氢过氧化物(TBHP)诱导的PC12细胞凋亡，提高神经元PC12细胞的存活率。罗沙司他给药也促进了SCI小鼠模型神经元的恢复，增加了神经元的存活率。在包含特异性HIF-1α阻滞剂YC-1在内的联合治疗可下调HIF-1α的表达，并部分抵消了罗沙司他的保护作用。总之，罗沙司他在SCI修复中的作用与稳定HIF-1α和抑制细胞凋亡有关。罗沙司他可能是人类SCI和中枢神经系统疾病后进行治疗干预的可行候选药物。

抑郁症，加上随之而来的记忆障碍，是世界范围内导致残疾的主要原因之一[17]。因此，迫切需要根据不同的战略开发新药。LI等[18]等通过大鼠实验发现，罗沙司他不仅能逆转抑郁行为，而且能改善慢性不可预测的温和应激程序引起的记忆障碍。从机制上讲，罗沙司他可能在促进海马神经发生和突触可塑性方面发挥重要作用。在分子水平上，罗沙司他可以激活体内的HIF-1α和cAMP反应元件结合蛋白/脑源性神经营养因子(REB/BDNF)信号通路，并促进突触后密度(PSD)蛋白、PSD95和Homer-1的表达。对原代海马神经元的检查表明，罗沙司他促进了树突的生长。以上研究结果不仅为罗沙司他在抑郁症的临床治疗中的应用提供了实验依据，也支持了HIF-1α信号通路是治疗抑郁症的一个有前途的靶点的观点。

HIF-1α作为调节细胞缺氧反应的主要转录因子，在帕金森病的发病机制中起着重要作用。研究表明，HIF-PHI可能通过提高HIF-1α水平对帕金森病具有神经保护作用[19]。然而，由于缺乏合适的临床化合物和对潜在分子机制的了解，HIF-PHI对帕金森病的治疗益处仍未得到很好的研究。LI等[20]研究发现，罗沙司他可减轻1-甲基-4-苯基吡啶离子(MPP+)诱导的人骨髓神经母细胞瘤细胞株(SHSY5Y细胞)凋亡和酪氨酸羟化酶(TH)的丢失。罗沙司他预处理可减轻MPP+诱导的线粒体膜电位(MMP)、线粒体耗氧速率(OCR)、活性氧(ROS)和三磷酸腺苷(ATP)的产生。此外，罗沙司他通过上调Nrf-2、HO-1和超氧化物歧化酶2(SOD2)来抵消氧化应激。罗沙司他还通过增加腺苷酸活化蛋白激酶的磷酸化，诱导过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅活化子-1α(pGC-1α)的表达。在1-甲基-4-苯基-1、2、3、6-四氢吡啶(MPTP)处理的小鼠中，罗沙司他可防止MPTP诱导的黑质TH阳性神经元丢失，并减轻行为障碍。总之，罗沙司他通过改善氧化应激下的线粒体功能，是一种很有前途的帕金森病治疗策略。

RD是指神经感觉视网膜与视网膜色素上皮(RPE)的分离，是导致视力损害的主要原因之一。它可以自发发生，也可以继发于其他疾病，如老年性黄斑变性、糖尿病性视网膜病变或病理性近视[21]。感光细胞死亡是RD后的主要病理改变，神经感觉性视网膜与潜在的RPE的分离减少了光感受器氧气和营养物质的供应，导致ROS的过量产生，从而诱导细胞凋亡和其他类型的细胞死亡[22]。LIU等[23]通过棕色挪威大鼠视网膜下注射1%透明质酸钠建立RD模型研究发现，罗沙司他治疗组ROS明显降低(P<0.05)，这证明罗沙司他可通过减少ROS的产生有效减少RD后的感光细胞死亡。

2.3 罗沙司他对皮肤损伤后的修复作用

创伤后由于微血管损伤和氧耗增加，局部缺氧迅速发展，这种急性缺氧对皮肤伤口的早期愈合起着积极的作用。急性缺氧促进创面愈合的机制之一可能是HIF-1α表达增加，HIF-1α可能通过多方面影响创面愈合过程，包括血管生成、代谢、细胞外基质合成和重塑等[24]。TANG等[25]通过实验表明，罗沙司他可通过稳定HIF-1α促进表皮干细胞(EpSCs)的增殖和运动，提示HIF-1α是促进创面愈合的重要靶点，罗沙司他是一种很有前途的创面修复新药。ZHU等[26]通过链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠模型，发现罗沙司他可以促进糖尿病大鼠皮肤创面愈合，促进创面血管生成。罗沙司他通过激活HIF-1α、血管内皮生长因子(VEGF)及其受体(VEGFR)2通路促进血管生成，并通过增加血管生成对糖尿病创面愈合显示治疗作用。在体外血管生成实验中，研究者发现罗沙司他通过稳定HIF-1α和激活血管内皮生长因子来促进血管形成，可明显促进体外组织工程学中组织的血管化过程[27]。

2.4 罗沙司他对肝脏损伤后的修复作用

全球可供移植的肝脏短缺导致肝移植手术对心脏死亡(DCD)器官捐赠者肝脏的利用及需求增加。然而，由于热缺血时间较长，导致接受这类肝脏进行肝移植手术患者术后出现更多且更严重的术后并发症[28]。突出了在供肝的获取、冷保存和再灌注后预防和减少肝损伤的重要性。ZHANG等[29]通过在离体灌注(大鼠)肝模型中，罗沙司他预处理DCD供体可明显改善移植肝功能，增加胆汁产量和ATP的合成，降低灌注肝酶释放、组织学损伤评分和氧化应激诱导的细胞损伤和凋亡。罗沙司他的有益效果部分归因于HIF-1α的积累，并最终增加了3-磷酸肌醇依赖性蛋白激酶1(PDK1)的水平。DCD供体用罗沙司他预处理可激活HIF-1α通路，从而保护肝移植物免受热缺血和冷藏损伤。

2.5 罗沙司他对其他系统损伤后的修复作用

除了上述系统外，罗沙司他还可能对肌腱、角膜、造血系统等损伤后具有重要的修复作用。在肌腱修复方面，YU等[30]研究发现，与腱细胞间接共培养促进脂肪来源的间充质干细胞(ADMSCs)向腱细胞分化，缺氧进一步促进ADMSCs向腱细胞分化，并伴有HIF-1α表达增加；HIF-1α抑制剂减弱了缺氧对ADMSCs分化的影响，而罗沙司他则促进了ADMSCs在缺氧和常氧条件下的分化；为ADMSCs体内应用于肌腱再生奠定了基础。在角膜移植方面，BHADANGE等[31]研究表明，罗沙司他模拟缺氧预适应可保护角膜内皮细胞免受机械应力所致的死亡；缺氧预处理的人和兔角膜与对照组相比可减少细胞丢失，并且罗沙司他预处理可减少与角膜内皮移植术(DSAEK)移植物制备和植入相关的内皮细胞损失；表明罗沙司他可提高角膜内皮细胞存活率，并可能在手术创伤时提供保护。在造血系统方面，ZHANG等[32]发现，罗沙司他预处理可提高60Co-γ射线照射下小鼠存活率，保护骨髓和脾脏免受损伤；骨髓移植后，受照小鼠和受者的骨髓细胞(BMC)和LSK细胞数量均增加；罗沙司他对辐射诱导的细胞凋亡和DNA双链断裂也有保护作用；以上结果表明，罗沙司他通过上调HIF-1α在体内和体外造血系统具有辐射防护作用，提示罗沙司他可能是一种新型的辐射防护剂。

3 展 望

综上所述,罗沙司他对可能对多脏器、多系统具有明显的损伤后修复作用，尤其是在器官移植，创伤愈合、缺氧耐受、抗纤维化等方面，其临床应用前景不可忽视。但是对于非贫血患者应用，是否会导致红细胞增多及由于罗沙司他的非特异性抑制3种PHD，从而使罗沙司他具有广泛的不可控的药物效应，并且给药时间的不同也会对其保护作用产生影响。此外，大部分研究对于罗沙司他在器官损伤保护作用的研究现仅限于细胞实验或动物实验研究阶段，具体保护作用机制尚不明确。因此，有必要对罗沙司他的给药剂量、给药时间窗及具体机制进行深一步的探究,为临床应用及发展提供可靠依据。