順鉑致急性腎損傷的研究進(jìn)展

孟曉燕(綜述)，黃向陽(審校)

(廣西醫(yī)科大學(xué)第四附屬醫(yī)院腎內(nèi)科，廣西 柳州 545005)

20世紀(jì)70年代以來，順鉑已被臨床廣泛用于治療多種惡性腫瘤，包括睪丸癌、卵巢癌、膀胱癌、宮頸癌、頭頸部惡性腫瘤以及小細(xì)胞或非小細(xì)胞肺癌等，是治療實(shí)體腫瘤最有效和常用的藥物之一，但在正常組織中的嚴(yán)重不良反應(yīng)常限制其臨床應(yīng)用，順鉑不良反應(yīng)有耳毒性、胃腸道毒性、骨髓抑制、變態(tài)反應(yīng)及腎毒性[1-2]，其中腎毒性最常見，順鉑治療后，約1/3患者出現(xiàn)腎功能障礙導(dǎo)致急性腎衰竭[1,3-4]，其劑量相關(guān)的腎毒性大大限制了臨床應(yīng)用。目前順鉑致腎損傷機(jī)制仍未完全明確，近年研究發(fā)現(xiàn)炎癥介質(zhì)、壞死、凋亡、氧化應(yīng)激、自噬等均可能為順鉑致急性腎損傷原因，該文就順鉑致急性腎損傷作用機(jī)制的研究進(jìn)展予以綜述。

1 炎性介質(zhì)

Deng等[5]發(fā)現(xiàn)抗炎因子白細(xì)胞介素10可減輕順鉑導(dǎo)致的腎組織損傷及腎小管上皮細(xì)胞的死亡，由此提出在順鉑腎毒性中，有大量促炎性反應(yīng)細(xì)胞因子及趨化因子參與。

順鉑觸發(fā)的炎性反應(yīng)可引起腎組織損傷及功能障礙，出現(xiàn)急性腎損傷[6]。近年研究表明，各種炎癥基因包括腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)α、Toll樣受體4、白細(xì)胞介素18、白細(xì)胞介素6、白細(xì)胞介素1β、細(xì)胞間黏附分子1(intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)的表達(dá)在順鉑致急性腎損傷中均有增加[7-9]。多效性細(xì)胞因子TNF-α在順鉑導(dǎo)致炎性反應(yīng)中起重要調(diào)控作用，應(yīng)用腫瘤壞死因子抑制劑或基因剔除均可抑制白細(xì)胞浸潤以及其他細(xì)胞因子或趨化因子、ICAM-1的表達(dá)[10]。Kim等[11]研究證實(shí)應(yīng)用順鉑后，多聚ADP核糖聚合酶1(poly adenonisine disphosphate -ribose polymerase-1,PARP-1)缺乏大鼠的腎臟中TNF-α的表達(dá)及細(xì)胞因子或趨化因子、ICAM-1的表達(dá)均顯著減弱，表明順鉑腎損傷中TNF-α的表達(dá)可能由PARP-1調(diào)節(jié)。

核因子κB為順鉑腎損傷中被TNF-α激活的轉(zhuǎn)錄因子，其活化導(dǎo)致許多細(xì)胞因子、趨化因子、細(xì)胞間黏附分子及同腎臟疾病相關(guān)的受體表達(dá)[12-13]，間接抑制核因子κB能夠減弱順鉑腎毒性[14]。

促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPK)鏈?zhǔn)钦婧松镄盘?hào)傳遞網(wǎng)絡(luò)中的重要途徑之一，在基因表達(dá)調(diào)控和細(xì)胞質(zhì)功能活動(dòng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，腎小管上皮細(xì)胞中的MAPK途徑可以被順鉑所激活[15]，在哺乳動(dòng)物機(jī)體中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)5種不同的MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,其中JNK和p38 MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路通過刺激細(xì)胞因子產(chǎn)生，在炎癥與細(xì)胞凋亡等應(yīng)激反應(yīng)中發(fā)揮重要作用,順鉑導(dǎo)致腎損傷中，應(yīng)用p38或者JNK抑制物同樣可表現(xiàn)出對(duì)腎臟的保護(hù)作用。

2 細(xì)胞壞死及凋亡

順鉑腎毒性導(dǎo)致腎臟組織形態(tài)學(xué)改變主要表現(xiàn)為腎小管上皮細(xì)胞死亡[4]，包括細(xì)胞壞死及凋亡兩種形式。

早在1996年，Lieberthal等[16]即發(fā)現(xiàn)順鉑的劑量可以決定培養(yǎng)的腎小管上皮細(xì)胞死亡或者凋亡，高濃度順鉑導(dǎo)致壞死，低濃度導(dǎo)致凋亡，在順鉑導(dǎo)致腎損傷的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，腎小管上皮細(xì)胞同時(shí)存在壞死及凋亡[17-18]，盡管為兩種不同形態(tài)學(xué)改變，壞死和凋亡可能存在一些共同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，促凋亡蛋白Bid、Bax相關(guān)的線粒體損傷可引起細(xì)胞凋亡，這種情況下，如凋亡的下游信號(hào)通路存在缺陷，細(xì)胞便將會(huì)以壞死形式死亡。腎近曲小管及遠(yuǎn)曲小管均可出現(xiàn)凋亡，但主要在近曲小管出現(xiàn)[19]。順鉑可導(dǎo)致體外培養(yǎng)內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡及壞死，但有關(guān)順鉑腎毒性過程中內(nèi)皮細(xì)胞凋亡的體內(nèi)試驗(yàn)仍有待證實(shí)[20]。

最近有關(guān)于順鉑腎毒性機(jī)制的研究聚焦于腎小管上皮細(xì)胞的凋亡，已經(jīng)證實(shí)在順鉑導(dǎo)致腎小管上皮細(xì)胞損傷中有一些凋亡途徑參與[21-24]，包括通過死亡受體激活的外源性途徑，如腫瘤壞死因子受體或Fas途徑，內(nèi)源性線粒體途徑及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑。

各種外界因素可以通過不同的信號(hào)傳遞系統(tǒng)傳遞凋亡信號(hào)，引起細(xì)胞凋亡，F(xiàn)as是一種跨膜蛋白，屬于腫瘤壞死因子受體超家族成員，它與FasL結(jié)合可以啟動(dòng)凋亡信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)引起細(xì)胞凋亡。腫瘤壞死因子受體和Fas缺乏的腎小管上皮細(xì)胞可以抵抗順鉑導(dǎo)致的細(xì)胞死亡，證明死亡受體途徑可能在順鉑致腎損傷中被激活[21]。

線粒體是細(xì)胞生命活動(dòng)控制中心，它不僅是細(xì)胞呼吸鏈和氧化磷酸化的中心，而且是細(xì)胞凋亡調(diào)控中心。同樣大量證據(jù)表明順鉑可激活凋亡的線粒體途徑，應(yīng)用順鉑處理腎小管上皮細(xì)胞，可導(dǎo)致Bax向線粒體移位，活化caspase-2，線粒體釋放細(xì)胞色素C、凋亡誘導(dǎo)因子及第二個(gè)線粒體來源的胱氨酸酶激活物(SMAC/Diablo)，并激活caspase-9[19-20,22]，體內(nèi)及體外試驗(yàn)均證實(shí)，caspase家族在順鉑致腎小管上皮細(xì)胞凋亡的執(zhí)行階段起重要作用[23-24]。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)對(duì)細(xì)胞凋亡的作用表現(xiàn)在兩個(gè)方面：①內(nèi)質(zhì)網(wǎng)對(duì)Ca2+的調(diào)控；②凋亡酶在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的激活。許多細(xì)胞在凋亡早期會(huì)出現(xiàn)胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度迅速持續(xù)的升高，相對(duì)高濃度Ca2+一方面可以激活胞質(zhì)中的鈣依賴性蛋白酶,另一方面可以作用于線粒體,影響其通透性的改變，進(jìn)而促進(jìn)凋亡。另外，caspase家族中的caspase-12定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng),當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣離子動(dòng)態(tài)平衡破壞可激活caspase-12，活化的caspase-12進(jìn)一步剪切caspase-3而參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑引起的細(xì)胞凋亡。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)性途徑包含caspase-12及Ca2+依賴磷脂酶A2的活化，應(yīng)用這些酶的抑制劑可以減少順鉑導(dǎo)致的凋亡[25-27]，提示內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑也參與了順鉑導(dǎo)致的凋亡。

盡管包含caspase的經(jīng)典凋亡途徑在順鉑腎毒性中發(fā)揮關(guān)鍵作用，并不是所有的凋亡均通過caspase介導(dǎo)，不依賴caspase的凋亡可能有凋亡誘導(dǎo)因子的參與，但具體機(jī)制仍未闡明。

3 氧化應(yīng)激

1999年Baliga等[28]已經(jīng)證實(shí)氧化應(yīng)激是順鉑腎毒性的重要機(jī)制之一，活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)的產(chǎn)生有如下三種機(jī)制。

3.1膜脂質(zhì)過氧化及細(xì)胞內(nèi)抗氧化劑耗竭 一旦順鉑進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，其親核氨基可與水分子作用生成大量羥自由基和活性氧自由基，引起膜脂質(zhì)過氧化，導(dǎo)致細(xì)胞生物膜通透性增加、流動(dòng)性下降、膜蛋白功能異常等變化，影響和破壞生物膜正常的生理功能。另外順鉑進(jìn)入體內(nèi)被水合為的高活性形式，很快同含巰基的分子，如細(xì)胞的抗氧化劑谷胱甘肽相反應(yīng)[3]，使谷胱甘肽耗竭或失活，從而改變細(xì)胞氧化/抗氧化平衡，引起細(xì)胞內(nèi)內(nèi)源性ROS的聚集及氧化應(yīng)激。

3.2線粒體功能障礙 順鉑能導(dǎo)致線粒體功能障礙，并且通過呼吸鏈斷裂增加ROS產(chǎn)物，經(jīng)順鉑處理的豬近曲小管上皮細(xì)胞，20 min即可出現(xiàn)線粒體呼吸鏈復(fù)合物Ⅰ～Ⅳ活性下降15%～55%，導(dǎo)致ROS的產(chǎn)生。有研究表明，應(yīng)用過氧化氫酶及其衍生物不僅能減輕順鉑導(dǎo)致的腎損傷，而且能改善順鉑治療實(shí)體瘤的效果[29]。

3.3細(xì)胞色素P450系統(tǒng) 順鉑可以通過細(xì)胞色素P450系統(tǒng)引起微粒體內(nèi)ROS形成，腎小管上皮細(xì)胞是鐵介導(dǎo)的氧自由基損傷的主要部位，而細(xì)胞色素P450系統(tǒng)是引起活性氧產(chǎn)生催化鐵的重要來源，通過細(xì)胞色素P450系統(tǒng)，順鉑可引起微粒體內(nèi)ROS形成。

4 自 噬

自噬是真核細(xì)胞特有的普遍生命現(xiàn)象，在維持細(xì)胞自我穩(wěn)態(tài)、促進(jìn)細(xì)胞生存方面起重要作用，廣泛參與多種生理和病理過程。自噬主要是清除降解細(xì)胞內(nèi)受損傷的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、衰老的細(xì)胞器以及不再需要的生物大分子等；在消化的同時(shí)，也為細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器的構(gòu)建提供原料，即細(xì)胞結(jié)構(gòu)的再循環(huán)。因此,自噬作用機(jī)制失靈將導(dǎo)致細(xì)胞異常甚至死亡。自噬也參與了順鉑引起的細(xì)胞損傷，應(yīng)用順鉑處理腎小管上皮細(xì)胞，可以引起自噬蛋白的表達(dá)及自噬體形成，Inoue等[30]應(yīng)用大鼠腎小管上皮細(xì)胞株(normal rat kidney，NRK)-52E細(xì)胞研究順鉑腎損傷過程中發(fā)現(xiàn)自噬被becline-1小干擾RNA(small interfering RNA,siRNA)抑制后，近端小管上皮細(xì)胞凋亡同樣被抑制，因此提出自噬可能是一個(gè)細(xì)胞損傷的指標(biāo)。但Kaushal等[31]和Periyasamy-Thandavan等[32]研究卻發(fā)現(xiàn)抑制自噬加速了凋亡，證明自噬在順鉑腎損傷中的保護(hù)作用。近期，Takahashi等[33]及Kaushal[34]的研究均表明，自噬可防范順鉑導(dǎo)致的急性腎損傷及近端小管凋亡。因此，自噬在順鉑腎損傷中的作用仍未完全明確，需要更進(jìn)一步的研究來闡明。

5 結(jié) 語

順鉑導(dǎo)致的腎損傷機(jī)制涉及炎癥介質(zhì)、氧化應(yīng)激、壞死及凋亡、自噬等多種途徑，目前仍不清楚各種途徑如何整合最終導(dǎo)致腎損傷。由于一些相同的途徑也參與順鉑的抗腫瘤細(xì)胞作用，由此旨在減少順鉑腎損傷的策略有可能影響其抗腫瘤作用，進(jìn)一步研究既保護(hù)正常組織又不影響順鉑抗腫瘤治療的方法將有助于順鉑臨床抗腫瘤方面的廣泛應(yīng)用。

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