钙调神经蛋白抑制剂肾毒性预防和治疗的研究进展

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钙调神经蛋白抑制剂肾毒性预防和治疗的研究进展
作者：保泽庆、石磊、赵树进
作者单位：广州军区广州总医院药学部
来源：2010年广东省药师周大会论文集

　　环孢素A（CsA）与他克莫司（FK506、Tac）这两种钙调神经蛋白抑制剂（calcineurin inhibito,CNI）作为实体器官移植后抗排斥治疗中最重要的第一线药物，已经被广泛使用了超过25年。多年临床用药证明环孢素A与他克莫司能有效防止同种异体移植物的排斥反应发生和提高患者移植术后短期内人与肾的生存率；但遗憾的是，无论环孢素还是他克莫司都具有肾毒性；同时，钙调神经蛋白抑制剂的肾毒性是影响移植物长期存活的主要原因。近年来国内外许多学者对CNI肾毒性的防治进行了更深入的研究，本文就近年来CNI肾毒性国内外目前与将来潜在的预防和治疗肾毒性的方法进行综述。

1　钙调神经蛋白抑制剂（CNI）

1.1 环孢素A（CsA）
　　环孢素A是一种强效免疫抑制剂，系从丝状真菌、茄病镰刀菌和柱孢霉菌等霉菌的代谢产物中提取分离得到的一种亲脂性含11个氨基酸的环状多肽化合物。具有强大的免疫抑制力而少有骨髓毒性作用。1978年首次用于临床，1980年化学合成成功。现已广泛用于器官或组织移植术后病人，以预防和治疗排异反应。

1.2 他克莫司（Tac,FK506）
　　FK506是日本学者从筑波地区链霉菌中分离出的大环内酯类抗生素，其23元环结构为区别于其他大环内酯类抗生素的结构特征，具有广泛的免疫抑制效果。FK506在体外抑制淋巴细胞活性的能力比CsA强10～100倍。

1.3 CNI作用机制
　　钙调神经蛋白抑制剂（CNI）包括环孢素A（CsA）和他克莫司（FK506、Tac），在当前的移植后免疫治疗中起到了核心的作用。
　　钙调依赖性蛋白磷酸酶（PP2B）是一种受Ca2+ 及钙调素（CaM）活化的蛋白磷酸酶，具有类似磷酸酯酶活性，能使活化T细胞核因子（NF-AT）及其他核因子去磷酸化，去磷酸化后，NF-AT及其他核因子就可以进入细胞核，启动IL-2等细胞因子的转录。
　　尽管环孢素A和FK506的化学结构截然不同，环孢素A是十一烯肽，而FK506属于大环内酯类，但是它们具有同一种分子学作用机制，即分别与胞浆中的环亲合素（CYP）或FKBP结合，形成的CsA-CYP或FK506-FKBP两种复合物均可以作用于钙调依赖性蛋白磷酸酶（PP2B），抑制Ca2+ 依赖的细胞过程，其中包括IgE激活的肥大细胞脱颗粒作用及T细胞中IL-2等淋巴因子基因的转录，产生免疫抑制作用。

2　CNI肾毒性的表现及其产生机制

　　CNI的肾毒性主要表现为可逆性肾功能损害、溶血尿毒症和慢性肾功能不全等，分急性肾毒性和慢性肾毒性。病理生理主要表现为肾血管阻力增加，肾血流量及肾小球滤过率降低；血肌酐、血清尿素氮升高，血清和肾皮质丙二醛（MDA）升高等（图1） 。根据CNI对肾功能和形态的影响将其作用部位分为肾小管和肾血管。
　　CNI肾毒性的产生机制虽然仍有包括CNI肾毒性的产生是否与calcineurin/NF-AT信号通路有关等问题仍未完全清楚；但通过国内外众多学者的不懈努力，目前CNI肾毒性的产生机制已基本阐明（图1），包括肾素血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）、前列腺素（PG）、环氧化酶2（COX2）等在CNI肾毒性形成过程中的作用已经被证实，为CNI肾毒性的防治提供了必要的理论基础。



3　CNI肾毒性预防、治疗的用药策略

　　如果要取得移植肾的长期存活，必须考虑到导致移植物丧失功能的病因学问题。目前，已经证明慢性移植物肾病（CAN）和CNI的肾毒性是导致移植肾丧失功能的主要原因，而同时CNI肾毒性在CAN的自然病程中又起到了重要的作用。随着对钙调磷酸酶抑制剂（CNI）加重CAN的认识和新的免疫抑制剂的出现，CNI的使用发生了变化，已经有大量临床试验研究减少CNI剂量或早期撤除CsA甚至是不使用CNI的可行性。

3.1 无CNI方案
　　多年以来，研究人员一直希望避免在肾移植患者中使用CNI类药物，防止CNI肾毒性的发生。最早的完全弃用CNI方案是采用诱导治疗、霉酚酸酯（MMF，骁悉）和皮质激素。但临床试验的结果显示这样的方案有很高的急性排斥发生率而且由于必须采用抗淋巴细胞血清诱导治疗使并发症发生率很高，因此该方案并没有被接受。
　　随后Kreis H等人采用西罗莫司-MMF-皮质激素方案在临床试验中似乎能有效的预防排斥反应发生并一定程度地提高肾功能，Flechner SM等人亦认为这个完全弃用CNI的方案是一个很有应用前景的方案。然而，最近Ekerg H等人为了寻找一种低毒高效的免疫抑制方案，对1645名新接受肾移植的患者从接受移植后的第一天起就随机分配使用标准剂量CsA-MMF-皮质激素、低剂量CsA-MMF-皮质激素-达珠单抗诱导、低剂量FK506-MMF-皮质激素-达珠单抗诱导或低剂量西罗莫司-MMF-皮质激素-达珠单抗诱导；患者分别使用四种不同免疫抑制方案12个月后以急性排斥反应（AR）发生率和肾小球滤过率（GFR）为对比标准；发现低剂量西罗莫司组患者的急性排斥反应发生率最高（37.2%）而移植肾的生存率却最低（89.3%）。因此，目前用西罗莫司完全替代环孢素或他克莫司用于新器官移植患者目前器官移植界争论还比较大。
　　此外，Belatacept（贝拉西普）作为一种新型高选择、特异性的免疫抑制剂其潜在替代环孢素A的能力近年来受到人们的高度关注。Vincenti F等报道了218名肾移植患者随机分别接受大剂量Belatacept-巴利昔单抗-MMF-皮质激素、小剂量Belatacept-巴利昔单抗-MMF-皮质激素或者环孢素A-巴利昔单抗-MMF-皮质激素方案的应用效果比较。患者分别接受三组方案六个月后急性排斥反应发生率差异大致相同，没有统计学意义。但分别使用一年后，计算各组的肾小球滤过率（GFR），结果显示使用大剂量Belatacept组（GFR：66.3ml/min/1.73m^2 ）和使用小剂量Belatacept组（GFR：62.1mL/min/1.73m^2 ）患者的肾小球滤过率（GFR）明显高于环孢素组患者（GFR：53.2mL/min/1.73m^2 ），而且使用了Belatacept的患者（包括大剂量与小剂量组）慢性移植物肾病（CAN）的发病率明显低于使用环孢素的患者。可见，使用无肾毒性的Belatacept方案能够提供令人满意的短期效果，但想要把Belatacept完全替代CNI用于临床，仍然有待于大规模的随机对照临床试验证实其安全性和对移植肾长期存活率的影响。
　　综上所述，完全排除环孢素的使用确实能避免环孢素肾毒性的发生，但是在Belatacept等新型免疫抑制剂缺少长期疗效和毒副作用的数据下，其它完全排除CNI的免疫抑制方案可能会大幅提高急性排斥反应的发生。因此移植术后早期减少CNI用量或撤除，或许是预防CNI肾毒性更好的选择。

3.2 CNI的减量或撤除方案
　　早在上世纪90年代中期，国内外就开始尝试在使用硫唑嘌呤（AZA）作为辅助治疗的免疫抑制方案中渐渐撤除CNI，但该方案只在部分患者中可行。2000年，Kasiske等对1983～1998年间发表的相关文献作了Meta分析，显示在使用AZA作为辅助治疗的方案中，撤除CNI后移植物存活不良；CNI减量则大幅增加了急性排斥反应（AR）的发生率；因此AZA为基础CNI早期撤除或减量效果并不理想。随后不少学者展开了以霉酚酸酯（MMF）或西罗莫司（SRL）为基础的CNI减量或撤除方案的研究。

3.2.1 以MMF为基础使CNI早期减量或撤除

　　一．在患者移植肾功能稳定时，以MMF为基础使CsA早期减量或撤除
　　在一个前瞻性研究中，64例移植肾功能稳定的患者术后初期使用CsA+强的松（Pred）的免疫抑制方案，至术后48个月，撤除使用CsA，把患者随机分配使用MMF（2g/day）+低剂量皮质激素或AZA（2mg/kg/day）+低剂量皮质激素。撤除使用CsA后，无论使用MMF或AZA的患者体内血清肌酐值（Scr）都出现明显的降低。但对比使用MMF的患者，使用AZA的患者急性排斥反应的发生率出现了更加明显的增加（11.8% vs. 36.7%） 。随后一个多中心试验把肾移植后接受CsA-Pred方案超过一年的患者随机分配到撤除CsA组（使用MMF-Pred）或CsA-MMF-Pred免疫抑制方案。通过对两组方案的血清肌酐值和肾小球滤过率（GFR）的评估，作者发现撤除CsA组患者的肾功能得到改善，同时降低心血管病的危险；但撤除CsA组的急性排斥反应率明显比对照组高（六个月急性排斥反应率差别是10.6% vs.2.4% ，五年急性排斥反应率差别是16% vs.1% ）。在该实验中虽然撤除CsA组的急性排斥反应发生率明显提高，但似乎对患者和移植肾五年内的生存率并没有太大的影响。由表1可见，以MMF-Pred撤除CNI的方案虽然可行，但是患者的急性排斥反应发生率仍然比使用CNI为基础的免疫抑制方案明显要高。
　　由于以MMF在移植早期撤除CsA虽然可以改善肾功能，但是急性排斥反应发生率却明显升高；为了在不增加AR发生率的前提下尽可能地保护移植肾功能，不少学者开始尝试器官移植后早期加入MMF以减少CNI免疫抑制剂的用量。Pascual等报道了一个前瞻性的随机对照临床试验，移植手术1年以后肾功能稳定、接受CsA+MMF+Pred三联治疗的64名受试者， 32人继续原有的CsA剂量（对照组），32人在2个月内将CsA剂量减半（减量组），在6个月的观察期间，两组均未发生移植物丢失或急性排斥反应。CsA减量组GFR显著改善，血清肌酐值水平降低，同时平均动脉压、血甘油三酯和尿酸水平下降。因此，不少学者认为这种CsA减量方案不会引起CsA撤除方案中遇见的AR发生率增加，并且能够降低心血管病发生的危险。国内的一项多中心、随机对照的开放性临床试验亦证明肾移植术后早期采用足量MMF联合低剂量CsA和激素的方案，是一种安全有效的CsA节减方案。



　　二．在患者移植肾功能出现衰退时，以MMF为基础使CNI减量或撤除
　　当器官移植患者被诊断为CNI肾毒性或CAN时，患者的肾功能会出现减退。在患者移植肾功能出现衰退时，以MMF为基础使CNI减量或撤除的可行性亦被国内外的器官移植界所研究。在这些针对肾功能衰退的研究中，移植患者被确诊为CNI肾毒性或CAN时，CsA用量一般就会减少，同时AZA会被MMF所替换。免疫抑制方案的改变在没有增加急性排斥反应发生的基础上，肾功能普遍出现改善（表2）；在其中部分实验中 ，甚至撤除CNI而使用MMF-Pred方案。与继续使用以CsA为基础的免疫抑制方案相比，只使用MMF-Pred方案的病患其肾功能亦有明显的好转，同时AR发生率并没有显著的提高。因此，当肾移植患者的移植肾功能出现减退时，以MMF为基础使CNI减量或撤除被认为是一种安全、有效的治疗选择。



3.2.2 以西罗莫司为基础使CNI早期减量或撤除
　　2008年，Pearson等进行了一个保护肾功能试验（Spare-The-Nephron STN），本项研究的目的是为了比较器官移植术后肾功能稳定的受者在免疫抑制维持期间应用西罗莫司（SRL）联合霉酚酸酯（MMF）或钙调磷酸酶抑制剂（CNI）联合MMF这两种免疫抑制方案的有效性和安全性，以及对肾功能的保护作用。研究选择的305名肾移植受者在肾移植术后初期均应用CNI-MMF-Pred免疫抑制方案，术后30～180天（平均117天）时，将受者随机分为SRL-MMF-Pred组（MMF：2-3g/d，SRL：谷浓度5-10ng/ml）和继续使用CNI-MMF-Pred组。分组12个月后，两组间经活检证实的急性排斥反应（AR）发生率和移植物的存活率并没有统计学差异；但是使用SRL+MMF的患者比使用CNI+MMF的患者GFR推算值明显提高。
　　与国外研究相同，国内有不少临床研究亦表明（表3），与CNI+MMF免疫抑制方案相比，早期停用CNI或减量后添加SRL的方案可改善受者的肾功能，而且未增加急性排斥反应发生率。



4　CNI肾毒性预防、治疗的药物

　　因为入球小动脉收缩在急性和慢性肾毒性形成中都扮演着重要的角色（图1），所以很多研究人员都在研究能令入球小动脉舒张的因素，以避免CNI肾毒性的发生。

4.1 钙拮抗剂
　　研究发现钙拮抗剂硝苯地平在老鼠中能提高肾小球滤过率（GFR）。在肾移植后的患者中使用钙拮抗剂硝苯地平或拉西地平能有效预防使用环孢素所引起的肾血浆流量及GFR的减少。
　　钙拮抗剂防护CsA毒性的作用机制可能是改善CsA引起的肾血流动力学紊乱，还可抑制肾脏内皮素的合成，使内皮素诱导的血管平滑肌的收缩失效，而内皮素通过收缩入球小动脉介导了CsA肾中毒。钙拮抗剂还可避免钙在肾小管细胞内的蓄积，减少其对线粒体的破坏。
　　在一个肾移植患者的随机对照实验中，患者服用环孢素A加硝苯地平对比单纯服用环孢素A的对照组肾功能的损伤相对更少。在另一个肾移植患者服用环孢素的随机对照实验中，患者服用环孢素合并使用拉西地平对比单纯服用环孢素的对照组肾功能也和硝苯地平的实验相似，合并拉西地平用药肾损害明显减少  。
　　因此，钙拮抗剂是一种比较理想的CsA肾毒性预防药物，一般认为钙拮抗剂对急、慢性肾毒性均有预防作用。国内一些器官移植中心采用钙拮抗剂恬尔心来预防移植后的环孢素A的肾毒性，因为其不但能防治环孢素A的肾毒性，同时可以提高环孢素A的血药浓度，减少环孢素A的用量。

4.2 肾素-血管紧张素系统（RAS）抑制剂
　　环孢素A能直接刺激肾小球旁细胞使肾素血管紧张素系统（RAS）活化。活化的RAS通过增加血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）的作用使肾脏的血流量减少。AngⅡ是RAS中的主要生物活性成分，而且更是一种重要的生长因子，具有促进多细胞增生的作用，导致组织结构重塑。CsA肾毒性动物模型显示，肾组织中肾小球旁器肥大；加至中毒剂量CsA后，这种改变进行性加剧，肾脏局部有AngⅡ、明显沉积。这结果提示，AngⅡ的增加在CNI肾毒性中扮演了重要角色。因此，能抑制RAS中的血管紧张素转换酶（ACE）而减少血管紧张素II（AngII）生成的血管紧张素转移酶抑制剂（ACEI）和血管紧张素II受体阻断剂（ARB）成为国内外治疗CNI肾毒性研究的重点。
　　在老鼠实验中，ACEI与ARB能够预防环孢素A诱导的间质纤维化和提高肾功能。在人类实验中，ACEI可以减轻因为使用环孢素A而导致的CNI肾毒性并且能明显改善肾移植患者的心血管系统功能。
　　Mourad等人通过随机对照实验比较ACEI类药物赖诺普利和钙拮抗剂硝苯地平对于长期应用环孢素的患者是否具有肾脏保护作用。结果显示，赖诺普利和硝苯地平都具有相似的肾脏保护作用。但另一个相似的随机对照实验比较了患者接受移植两年后一直使用赖诺普利或硝苯地平对他们CNI肾毒性的预防作用，发现移植两年后只有一直使用硝苯地平的患者才能提高CNI肾毒性的预防能力。两个实验的结果不完全相同可能与实验的样本数量不足有关，因此仍然需要加大样本量进一步进行研究。
　　血管紧张素II受体阻断药氯沙坦能显著减少血浆中TGF-β和内皮素的水平。但血管紧张素II受体阻断药氯沙坦通过对血液动力学的改变，引起肌酐清除率下降，从而导致了血清肌酐值升高。因此，目前还不清楚ARB在人类中是否能够防止或延缓CNI肾毒性的发生。

4.3 具有血管舒张作用的类前列腺素
　　对于应用类前列腺素药物进行CNI肾毒性的防治，目前国内外的研究并不多见。前列腺素E2在使用老鼠做的研究中能有效降低环孢素肾毒性，但前列腺素E2减低环孢素肾毒性的作用可能只是与环孢素A相互作用影响了体内环孢素A的吸收。
　　胶体次枸橼酸铋是一种前列腺素E1的类似物；在体外和老鼠实验中，胶体次枸橼酸铋能降低环孢素的肾毒性同时还可以治疗CNI的慢性肾毒性。然而目前在人体内的研究当中，胶体次枸橼酸铋是否对CNI肾毒性具有治疗作用目前仍然没有统一。

4.4 丹参
　　丹参是传统的活血化淤中药，主要组分丹参及三七均具有钙拮抗和抗氧化作用,从而能够扩张冠状动脉、降血脂、抗动脉粥样硬化，临床主要用于治疗心脑血管类疾病。近年来国内不少学者都致力于研究丹参对CNI肾毒性的预防并取得了一定的效果。
　　阮翘等人将雄性大鼠随机分为对照组（给予橄榄油）、模型组（给予CsA+葡萄糖）及丹参组（给予CsA+丹参注射液），观察给药前和给药28天后各组大鼠24小时的尿量及肾功能，发现复方丹参注射液能扩张小血管,减轻肾脏缺血性损伤, 而减少肾组织内巨噬细胞等的浸润, 最终使TGF-β1的生成减少，对CsA的慢性肾毒性有明显的保护作用。

4.5 其它方法
　　抗氧化剂、他汀类药物和镁补充给药法都是潜在预防和治疗CNI肾毒性的有效途径，但目前国内外这些药物多数还处在动物实验阶段，还没有在人体内研究的相关报道，仍然需要进一步研究确定它们的有效性。

5　结语与展望

　　环孢素A与他克莫司做为常用的免疫抑制剂，明显改善了器官移植者的生活质量和生存率，但肾毒性无疑是CNI药物的“阿喀琉斯之踵”。如何对应用钙调神经蛋白抑制剂（CNI）所产生的肾毒性进行有效防治一直被众多学者所关注，随着CNI肾毒性产生机制研究的进展，可能影响CNI肾毒性产生的各种因素也陆续进入器官移植界的研究范围内。除了以往从患者病理、生理等因素进行CNI肾毒性的预防和治疗外，个体间的基因多态性对于CNI肾毒性的影响亦已经展开。人类基因组计划（HGP）的突破性发展和国际人类基因组单体型图（HapMap）计划初步完成，从药物基因组学水平开展单核苷酸多态性（SNP）分析的个体化药物治疗研究有了更新的进展，为CNI药物肾毒性的预防和治疗提供了新的途径。
　　新近研究发现，以他克莫司为主要免疫抑制方案的患者其体内的CYP3A5基因多态性与CNI慢性肾毒性的发生具有相关性，携带CYP3A5*1（表达CYP3A5）的肾移植患者比携带CYP3A5*3/*3（不表达CYP3A5）的肾移植患者具有更高获得CNI慢性肾毒性的风险。该研究提示，人体内P450酶的基因多态性可能对CNI肾毒性的易感性具有影响；然而目前国外对于受者体内代谢酶基因多态性与CNI肾毒性是否具有相关性目前仍存在争议 。因此，P450酶作为体内代谢CNI药物的代谢酶，其在CNI肾毒性的预防和治疗中的作用值得进一步关注和研究。

参考文献：略
来源：保泽庆,石磊,赵树进. 钙调神经蛋白抑制剂肾毒性预防和治疗的研究进展[C]. 广东省药学会.2010年广东省药师周大会论文集.广东省药学会:广东省药学会,2011:319-327.

【链接】

环孢素肾毒性的药物防护
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ABCB1 3435C＞T基因多态性与肾移植术后环孢素肾毒性的相关性
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基因多态性与他克莫司的慢性肾毒性
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钙调神经磷酸酶抑制剂肾毒性，你了解多少
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