肾移植受者发生钙调磷酸酶抑制剂肾毒性的潜在预防药物与筛选

大光

　　钙调磷酸酶抑制剂（CNI）肾毒性是肾移植患者在接受此类药物治疗时经常出现的不良反应。据统计，在术后一年内，约24%的肾移植受者会发生CNI肾毒性，而随着时间推移，该比例逐渐升高。另有报告指出76%～94%的肾移植受者均会经历此情况。中国人民解放军联勤保障部队第九六〇医院临床药学科赵玉等的研究期望通过生物信息学方法及药物重定位的方法，寻找出潜在的、未来有望用于干预肾移植后CNI肾毒性发生发展的药物，为筛选抵御CNI肾毒性的药物提供新思路。现摘录相关内容以供学习参考。
　　
　　一、方法
　　基于基因表达综合数据库（GEO）、网络的集成细胞签名库（LINCS）识别潜在的预防性药物。针对差异表达基因进行功能富集分析和通路分析。利用STRING数据库及MCODE插件构建蛋白质互作网络并筛选关键基因。


　　二、结果
　　（一）CNI肾毒性差异基因的筛选
　　通过在GEO数据库进行检索、处理，在GSE53605数据集中共得到了278个差异表达基因，其中包括158个上调表达基因和120个下调表达基因；在GSE174020数据集中则共得到了1045个差异表达基因，其中527个为上调，而518个为下调；对2个数据集取交集，得到共同上调基因24个和共同下调基因31个。
　　（二）CNI肾毒性相关差异表达基因的功能富集分析和通路分析
　　GO功能富集分析结果表明，与健康组肾组织相比，参与CNI肾毒性过程的差异表达基因主要参与了有机物分解代谢过程、分解代谢过程、骨矿化等生物学过程；细胞外的外来体、细胞外囊泡、细胞外的细胞器等细胞组分；小分子结合等分子功能。
　　对于肾移植术后出现的CNI肾毒性差异表达基因，经过KEGG通路富集分析揭示，这些基因主要集中在脂肪酸降解途径中。以往研究发现，上调脂肪酸降解能够抑制CD4+中枢记忆T淋巴细胞和CD8+效应记忆T淋巴细胞的促炎功能，从而有利于抑制疾病的炎症反应，进而发挥肾脏保护作用。
　　此外，这些差异表达基因在过氧化物酶体和色胺酸代谢等相关通路中也呈现出富集现象。Korolczuk等研究者在进行实验时，采用了过氧化物酶体增殖物激活受体γ激动剂，并发现该激动剂可能在预防环孢素A所诱导的肾脏损伤方面具有重要作用。Han等发现色氨酸代谢可能是黄芪与丹参通过“肠肾轴”缓解环孢菌素A诱导的慢性肾毒性重要的后续反应和调控机制。
　　因此，脂肪酸降解、过氧化物酶体和色胺酸代谢通路在CNI肾毒性中的作用值得进一步的研究。
　　（三）蛋白质互作网络构建和关键基因筛选
　　将筛选出的55个显著差异表达基因输入STRING数据库，成功构建了一个包含28个节点和39条边的蛋白质互作网络图。通过Cytoscape的MCODE插件进行模块分析，得分最高的模块中SUCLG1、ACSL4、ALDH2、ECI2、ALDH3A2、ACOX2被鉴定为CNI肾毒性的关键基因，其中ACSL4为上调基因，其余均为下调基因。
　　SUCLG1是线粒体DNA复制和转录的关键调节因子。线粒体DNA缺陷会导致无法满足肾脏的能量需求，进而导致肾脏功能障碍。ACSL4是机体内脂肪代谢关键酶。一些研究表明，ACSL4或许能通过遏制铁死亡来改善肾功能。ALDH2能够调节线粒体氧化ATP的产生并减少ROS的产生，减弱细胞对体外和体内氧化应激的反应。ALDH3A2是脂肪分解相关酶，其可能有助于防御氧化应激。ALDH2和ALDH3A2可能通过抗氧化应激来抑制CNI肾毒性的发生发展。
　　（四）提取抵消基因表达变化的药物
　　将在差异分析中得到的24个上调基因和31个下调基因分别上传至LINCS在线平台，进而筛选出前50种最有可能逆转这些基因表达的化合物或药物。得到的这些化合物或药物能够抑制上调基因的表达，或激活下调基因的表达。
　　从50个化合物中筛选已经经FDA批准的药物有丝裂霉素、放线菌素、托泊替康、维罗非尼、米托蒽醌、阿法替尼、达沙替尼，这七种筛选得到的候选药物抵消了CNI肾毒性的基因表达。


　　三、讨论
　　近年来，药物重新定位在确定多种疾病的治疗方法方面取得了显著进展，包括帕金森病和干眼症等。该领域主要涵盖以下三个方面：基于文献的知识挖掘、基于组学数据的靶点和药物发现，以及基于异构网络和虚拟筛选的药物重定位。本研究希望借助LINCS数据库，通过转录组分析来探索可能预防CNI肾毒性的药物。这是一种经典的药物重定位方法，其核心理念是具有逆转特定疾病相关基因表达模式能力的化合物被视为潜在治疗候选者。
　　因此，筛选出一些可能用来预防肾移植患者长期应用CNI后出现肾毒性的药物，包括丝裂霉素、放线菌素、托泊替康、维罗非尼、米托蒽醌、阿法替尼以及达沙替尼。
　　CNI肾毒性的机制可能涉及炎症反应、细胞凋亡、肾小管损伤、氧化应激及血管损伤等多个方面。其中，达沙替尼具有抗炎作用，有望改善慢性炎症。此外，有研究表明，达沙替尼联合槲皮素可以通过与PPARα结合发挥保护肾脏的作用。
　　不过，迄今为止，在临床实践中还没有找到能够有效预防CNI肾毒性的药物。通常情况下，对于药源性肾毒性的处理主要依赖停用相关药物后的对症支持治疗。近年来，多项研究聚焦于天然产物和特定药物，以寻找抵御CNI肾毒性的策略。如，一些动物试验或细胞试验显示阿利吉仑、姜黄素等可以改善他克莫司诱导的肾毒性；此外，包括COX-2抑制剂、PGE1类似物米索前列醇以及糖酵解抑制剂在内的某些药物也展现出在一定程度上缓解环孢素A引发的肾毒性的潜力。本研究同样希望能够为筛选抵抗CNI肾毒性的相关药物提供新的思考方向。
　　然而，本研究仍存在一些局限性。
　　首先，研究仅获得了两个转录组数据集，样本量较小，这可能会导致一定误差。
　　其次，根据LINCS数据库筛选出的候选药物列表依赖于提交的基因表达特征、参考药物扰动基因表达特征以及将基因表达特征与药物连接的算法。另外该数据库中的基因表达数据来源于细胞系实验，因此并不能完全代表人类生理状态。尽管这一方法迄今已有诸多成功应用，但由于缺乏适当标准，相关研究很少探讨影响此方法准确性的因素。
　　最后，本研究只是针对CNI肾毒性进行了初步探索，并识别出一些潜在关联生物过程或通路以及药物，但尚未深入验证其有效性。
　　综上所述，本研究从总体来看虽然存在不足，但以药物重定位为基础进行CNI肾毒性预防措施筛查的方法值得进一步尝试。尽管目前关于这些候选药物是否能够有效地预防或减轻CNI肾毒性仍缺乏充分证据和明确结论，但针对本研究已初步识别出的若干潜在靶点、通路和药物，希望能为未来更深入的研究提供新的思路与方向。


本文仅供学习参考，完整准确内容请查阅原始文献：赵玉,马萍,单晴,陈燕,刘霞,郭晋敏.肾移植受者发生钙调磷酸酶抑制剂肾毒性的潜在预防药物与筛选[J].中国药物应用与监测,2025,22(2):360-364.