钙调磷酸酶抑制剂致肾损伤的研究进展

孙 烜 张坤英

1.潍坊医学院，山东潍坊 261041；2.潍坊市人民医院肾内科，山东潍坊 261041

钙调磷酸酶抑制剂（calcineurin inhibitor，CNI）是一类功能强大的免疫抑制剂[1]，目前已投入广泛使用的有环孢素A（cyclosponne A，CsA）和他克莫司（Tacrolimus，FK506），两者具有相似的作用机制、理化性质和治疗效果。在肾脏病领域，CNI 主要用于治疗肾病综合征、系统性红斑狼疮等自身免疫疾病所致肾损伤及肾移植术后预防排斥反应。随着CNI 的治疗效果得到广泛肯定，其不良反应也开始被临床专家所警惕[2-3]，较为常见的如厌食、恶心、呕吐、牙龈增生伴出血及疼痛、高血压等。而肾损伤则是CNI 较为严重的毒副作用之一[4-5]。为了能在临床实践中最大程度地发挥CNI 的效果并减轻其毒副作用，了解CNI 在肾损伤中的致病机制和防治策略，现就CNI 的作用机制、CNI所致肾损伤的临床表现、病理表现、作用机制、生物标志物及其治疗靶点等方面进行综述。

1 CNI 作用机制

钙调磷酸酶（calcineurin，CN）是一种Ca2+依赖性丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶，广泛分布于机体各组织细胞中。其是Ca2+信号调节途径的限速酶，许多重要的生理功能和病理过程的调节均有其参与[6-7]。CN 是T 淋巴细胞活化过程中的关键酶，T 淋巴细胞-核因子（nuclear factor of activated T cells，NFATc）与被Ca2+激活后的CN 结合而被去磷酸化，被去磷酸化的NFATc暴露出其核定位序列并转移入细胞核内，调节白细胞介素（interleukin，IL）-2、IL-4、IL-10、IL-17、γ 干扰素和白细胞分化抗原CD40L、CD95L 等细胞因子基因的表达[7]。另外，CN 间接诱导B 淋巴细胞中核因子κ（nuclear factor-κB，NF-κB）轻链增强子的抑制因子IκB 降解，释放出有活性的NF-κB 与核内靶基因相结合，进而诱导IL-2、肿瘤坏死因子-β 和γ 干扰素等细胞因子的表达[8]。CsA 或FK506 进入T 淋巴细胞后，主要和亲环素A 或FK506 结合蛋白结合，形成独特的具有生物活性的复合物，抑制CNI 的活性，抑制Ca2+内流，使NFATc 不能去磷酸化[9]，同时也抑制其核转位过程，从而抑制T 淋巴细胞内IL-2、IL-4、IL-10和IL-17 等细胞因子的转录和翻译，诱导细胞G0/G1期阻滞，抑制T 细胞的活化，激活含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-3，使细胞核破裂，从而导致T 淋巴细胞凋亡，故而产生免疫抑制作用[10]。

2 CNI 致肾损伤

2.1 肾小球病变

周建平[9]给一组雄性大鼠皮下注射CsA[15 mg/（kg·d）]4 周后发现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、红细胞、蛋白质均升高，尿比重降低。光镜下见到部分肾小球囊腔破坏、消失，囊腔外纤维化，局部有少量巨噬细胞和中性粒细胞浸润。电镜下见部分基膜模糊，足突和系膜细胞突起缩小。另外，黄珀等[11]通过实验研究发现，CsA可引起大鼠肾小球发生类似的病变。对于肾小球病变的原因，该团队猜测CsA 可通过刺激交感神经系统活性，进一步激活肾素-血管紧张素-醛固酮系统，或通过影响血栓素A2 与前列环素的比值，使肾小血管强烈收缩，降低肾小球滤过率，导致血肌酐、血尿素氮水平升高。同时，血管紧张素、内皮素等因子也可促进肾小球系膜细胞和血管内皮细胞的增殖。

潘铁军等[12]的一项研究纳入了32 例肾移植术后使用CsA 的患者，这些患者中有25 例发生了肾损伤，临床表现为尿量减少及血肌酐缓慢上升。其中迁延为慢性肾功能不全的2 例患者的主要病理变化为近肾小球细小动脉呈玻璃样和黏液样变。陈嘉薇[13]认为，因CNI 的使用而致肾小球发生的改变主要表现为肾小球的硬化、肾小球的血管极血栓生成和增生、系膜细胞损伤、肾小球基膜增厚或肾小球缩小、基膜皱缩等。CNI 使肾小球发生病变的机制为CNI 能直接作用于血管内皮细胞或通过减少循环中的前列环素刺激因子，使前列环素生成减少，从而造成肾小球毛细血管血管内皮损伤。另外，肾脏的血管平滑肌细胞、内皮细胞、上皮细胞和肾小球系膜细胞等细胞生成的内皮素-1 可引起上述几种细胞自身的收缩，诱导肾小球细胞的增殖，造成肾小球损伤。

2.2 肾血管病变

English 等[14]将雄性大鼠用CsA 50 mg/kg（实验组）或橄榄油（对照组）饲喂后发现，CsA 组大鼠肾小球滤过率下降，肾血流量减少。电镜下见到CsA 组大鼠入球动脉直径明显变小，其缩小程度与菊粉清除率的下降程度大致平行，该团队推测CNI 通过使肾血管收缩而产生了肾损伤。对于CNI 影响肾脏血流变化的原因，近年来的相关研究报道[15-16]显示，主要与CNI 导致的内源性缩血管物质和舒血管物质的失衡有关，即血栓素A2、内皮缩血管肽-1 的增加和前列腺素E2、一氧化氮的减少。这些血管活性物质的失衡引起肾血管持续收缩，并且收缩入球小动脉的作用强于收缩出球小动脉的作用，导致了肾血流量持续减少、肾小球滤过率持续下降及肾损伤的发生。随着时间的推移及血流动力学的长期改变，血浆蛋白、纤维蛋白和血小板、酸性蛋白多糖等物质黏附并沉积在血管壁上，加之血管周围坏死的平滑肌细胞大量沉积，导致肾小动脉管腔狭窄和肾小动脉内膜增厚[17]。

2.3 肾小管及间质病变

刘其锋等[18]用低盐饮食加CsA[25 mg/（kg·d）]灌胃的方法建立了CsA 致慢性肾纤维化的动物模型。相比空白对照组，模型组大鼠尿量明显增多，血肌酐明显升高。病理检查可见模型组大鼠的肾间质被大量炎症细胞浸润，伴有局灶性纤维化，部分上皮细胞发生空泡变性和脱落，血管内也发现内膜增厚。这些改变主要由CsA 诱导肾小管上皮-间充质细胞转分化而产生，上皮-间充质细胞转分化由一系列关键步骤组成：①肾小管上皮细胞的标志物如E-钙黏素、ZOL-1 等表达减少，致使其黏附性消失。②间充质细胞的标志物如α-SMA、FSP1、Vimetin 等表达，使间充质细胞的迁移能力增强。③细胞骨架蛋白重组，肾小管基膜崩解、破坏，间充质细胞迁移至肾间质。CsA 可促进上皮-间充质细胞转分化的主要诱导因子转化生长因子-β1的表达，进而使肾小管及间质发生纤维化而造成肾损伤。全文淑等[19]在CsA 致慢性肾损害的大鼠模型中发现CNI 可通过诱导过度的内质网应激，激活半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-12 依赖的细胞凋亡途径，促进肾实质细胞的凋亡，最终引起CNI 相关肾损伤的发生。不过，CsA 诱导内质网应激发生的机制目前仍不明确。

桑义民等[20]的一项研究纳入了40 例因肾移植术后服用CsA 而引起肾损伤的患者，这些患者的肾脏病理特点主要表现为肾小管上皮细胞内的钙化沉着、出现包涵体样物及大小不一的空泡样变。CNI 也可通过促进氧化应激的方式引起肾小管病变。Hammoud 等[21]通过试验发现，CNI 可使烟酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶活性升高，肾双氧化酶1 和双氧化酶2 基因表达增加，使活性氧自由基的产生增加。Moon 等[22]研究发现活性氧自由基如何进一步破坏肾小管及肾间质：活性氧自由基诱导肾近端肾小管上皮细胞抑癌基因p53、丝裂原活化蛋白激酶、蛋白激酶B 等物质的活化，再经过氧化应激、线粒体功能障碍及肾小管细胞表型改变和死亡，最终造成肾小管及肾间质的损伤。

3 CNI 致肾损伤的生物标志物

随着基因组学、蛋白质组学、分子病理学的发展，目前已经确定了许多可能具有临床价值的生物标志物[17]。Camara 等[23]发现尿视黄醇结合蛋白可在早期检测到CNI 所致的肾损伤。视黄醇结合蛋白的相对分子质量低，仅为21 kD，较易通过肾小球滤过膜，并且可被近曲小管重吸收。当近曲小管功能失调时，尿液中视黄醇结合蛋白的浓度将明显上升而被检测到。除此之外，尿液中的其他生物标志物[24]也可用于快速检测CNI 所致肾损伤，如早期的微量白蛋白尿、肾损伤分子-1、中性粒细胞明胶酶相关性脂质运载蛋白、肿瘤坏死因子-α 等。除上述尿液中的生物标志物外，Gonzalez-Guerrero 等[25]发现CNI 可诱导野生型肾Toll样受体4（Toll-like receptor 4，TLR4）的表达增加，抑制TLR4 还可减轻CNI 所致的肾小管损伤，明显抑制肾纤维化。因此，TLR4 基因也被认为可能是CNI 致肾损伤的重要生物标志物及潜在的治疗靶点。此外，Cheng 等[26]研究表明，免疫球蛋白结合蛋白/葡萄糖调节蛋白78 可调节CSA 诱导的肾小管空泡化，这些分子可能是CNI 致肾损伤的生物标志物。

4 CNI 致肾损伤中的防治

CNI 致肾损伤主要的病理生理机制为肾血流量减少及肾小球滤过率减低。目前有许多关于Ca2+通道拮抗剂（calcium channel blockers，CCB）可减轻CNI 致肾损伤副作用的报道[21]。有证据表明，在CNI 致肾损伤的动物模型中，CCB 可使肾功能明显恢复[27]。其病理生理机制[21]如下：CCB 优先舒张入球小动脉，提高肾小球滤过率，恢复肾脏的滤过功能；CCB 通过减少细胞外Ca2+内流来保护被CNI 损伤的内皮细胞，减少内皮素合成，进而减轻肾血管收缩，改善肾脏缺血；CCB 可抑制肾小管细胞摄取CNI，减少细胞内钙沉着；CCB 抑制Ca2+激活双氧化酶，从而抑制活性氧自由基生成，减少氧化应激对肾脏的损害[13]。另有研究[28-29]发现，地尔硫卓、尼卡地平等CCB 类药物与CNI 合用可以提高CNI 的血药浓度，减少CNI 的使用剂量，进而减轻CNI 的不良反应。

此外，西司他丁[30]、头孢曲松[31]、大蒜素[32]、二甲双胍[33]、瑞格列奈[34]、辅酶Q10[35]、胰岛素样生长因子-1[36]、美托洛尔[37]、维生素E[38]、cGMP-磷酸二酯酶[39]等药物被认为可以减轻CNI 所致肾损伤。

5 展望

CNI 虽已广泛应用于临床，其肾脏毒性仍不容忽视。目前已有诸多研究证实CCB 可有效改善CNI 所致肾损伤。另外，西司他丁、头孢曲松、二甲双胍、辅酶Q10 等药物也有望为治疗或预防CNI 引起的肾损伤提供新手段。尿视黄醇结合蛋白、微量白蛋白尿和肾损伤分子1、肿瘤坏死因子-α、纤维蛋白生物、miR-494和TLR4 等标志物可以帮助临床早期发现CNI 引起的肾损伤，有助于更安全、更合理地使用CNI。不过迄今为止，CNI 致肾损伤的具体机制仍未完全明确，许多相关的生物标志物及治疗靶点仅停留在动物实验阶段，这有待今后的研究进一步探索。