雷帕霉素在肾脏病中的应用现状_何娅妮

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雷帕霉素在肾脏病中的应用现状
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陈佳
专家简介：何娅妮，
第三军医大学大坪医院肾内科主任，主任医师，教授，医学博士，博士生导师。

从事肾脏病专业20余年，现任重庆市医学会肾脏病
专业委员会主任委员，中华医学会肾脏病学分会常务委员，中国中西医结合肾脏病专业委员会常务委员，中国女医师学会肾脏病及血液净化专家委员会
副主任委员，中国医师协会肾脏病专业委员会常务委员，解放军肾脏病专业委员会副主任委员，全军血液净化治疗学专业委员会常务委员。

主持国家自
然科学基金等国家级科研项目9项。

近年来在国内外期刊上发表论文
104篇，被J Clin Invest ，Kidney Int 和J Am Soc Nephrol 等国际医学刊物正面他引387次（单篇他引120次）。

获国家发明专利授权1项、实用新型专利授权8项。

以第一完成人获得重庆市科技成果一等奖、军队科技成果二等奖、中国女医师协会五洲女子科技奖（临床创新奖）等奖项。

【摘要】哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin ，mTOＲ）是调控免疫细胞与肾实质细胞增殖、分化、凋亡、自噬和衰老等细胞生物学事件的关键分子，在胚肾发育以及移植肾排异反应、糖尿病肾病和多囊肾病、狼疮肾炎、移植性肾病等疾病发生发展中具有重要作用。

雷帕霉素是mTOＲC1特异性抑制剂，通过调节T 淋巴细胞活化增殖抑制免疫排异反应而改善移植肾功能。

动物实验中雷帕霉素通过保护足细胞、抑制肾间质炎症与纤维化等病变以延缓糖尿病肾病、膜性肾病等慢性肾脏病肾功能丢失；促进囊壁衬里细胞凋亡，阻抑多囊肾囊肿形成与增大以保护肾功能。

雷帕霉素类似物已作为治疗转移性肾细胞癌的二线药物。

【关键词】雷帕霉素；哺乳动物雷帕霉素靶蛋白；肾脏病
Application status of rapamycin in renal diseases
He Yani ，Chen Jia．Department of Nephrology ，
Daping Hospital ，Ｒesearch Institute of Surgery ，Third Military Medical University．Chongqing 400042，China Corresponding author ：He Yani ，Email ：heynmail@yahoo．com
【Abstract 】Mammalian target of rapamycin （mTOＲ）is a key molecule that regulates proliferation ，differentiation ，apoptosis ，autophagy ，and senescence of both immune cells and renal parenchyma cells ，playing an important role in embryonic kidney development ，renal graft rejection ，diabetic nephropathy ，polycystic kidney disease ，and other kidney diseases．Ｒapamycin is a specific inhibitor of mTOＲC1that prevents immune rejection and improves graft kidney function through regulating the activation and proliferation of T lymphocytes．In animal experiments ，rapamycin can delay the loss of renal functions by protecting podocytes and inhibiting renal interstitial inflammation and fibrosis in diabetic nephropathy ，membranous nephropathy ，and other chronic kidney diseases．Ｒapamycin also protects renal functions through promoting apoptosis of cyst lining cells and restraining cyst formation in polycystic kidney disease．Ｒapamycin analogues have already been used as second-line drugs to treat metastatic renal cell carcinoma．
【Key words 】Ｒapamycin ；
Mammalian target of rapamycin （mTOＲ）；
Kidney diseases
哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin ，mTOＲ）是调控免疫细胞与肾实质细胞增殖、分化、凋亡、自噬和衰老等细胞生物学事件的关
DOI ：10．3877/cma．j．issn．2095-3216．2014．04．003
作者单位：400042重庆，第三军医大学大坪医院野战外科研究所肾内科
通讯作者：何娅妮，
Email ：heynmail@yahoo．com 键分子，在胚肾发育以及移植肾排异反应、
糖尿病肾病和多囊肾病等疾病发生发展中具有重要作用［1］。

雷帕霉素又称西罗莫司（sirolimus ），是由土壤细菌中分离的一种新型大环内酯类抗菌药物，除抑制mTOＲ外并不抑制任何其他蛋白激酶。

雷帕霉素一旦进入细胞内与FK506结合蛋白-12（FK506binding protein-12，FKBP-12）结合形成复合物，进一步抑制
mTOＲ活性。

mTOＲ主要通过mTOＲ复合体1（mTOＲcomplex1，mTOＲC1）和mTOＲC2与其相应的下游因子结合发挥各自的生物学效应。

mTOＲC1主要是刺激细胞的生长与增殖；mTOＲC2主要是调节细胞的极性和细胞骨架［1］。

研究证实雷帕霉素对mTOＲC2的活性并无影响，仅特异性抑制mTOＲC1而发挥免疫抑制、抗炎、抗肿瘤和抗衰老等效应，进一步延缓肾脏疾病进展［2］。

关于雷帕霉素用于治疗肾脏疾病目前已受到广泛关注与重视，本文主要介绍雷帕霉素在各类肾脏疾病中的应用现状。

一、已批准用于临床治疗的肾脏疾病
移植肾排异反应（renal allograft rejection）：肾移植是治疗终末期肾功能衰竭患者的一项重要手段，肾移植术后的排异反应是影响术后肾功能的重要因素。

移植肾排异反应过程中mTOＲ处于过度活化状态，而mTOＲ抑制剂雷帕霉素通过与mTOＲC1特异性结合后，抑制T淋巴细胞活化增殖，负性调节单核细胞和巨噬细胞信号肽的产生，减少白介素-6（interleukin-6，IL-6）、IL-18和肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）的表达以抑制免疫排异反应［2］。

雷帕霉素与小剂量的钙调神经磷酸酶抑制剂如环孢素合用能更有效地减少肾移植后的急性排异反应，显著提高肾功能和移植物的存活率［3］。

为确保安全有效的治疗建议肾移植患者在服用环孢素4h后使用雷帕霉素（首次负荷量为6mg，每天维持量为2mg）。

同时在新移植患者最初的6个月中，雷帕霉素血药浓度需维持在10 15μg/L以抑制免疫排异反应，6个月以后为了减轻药物副作用血药浓度应控制在10μg/L以下［2］。

然而一项回顾性分析显示，98%的肾移植患者接受雷帕霉素治疗后可出现至少一种不良反应，包括血脂异常、外周性水肿、皮肤痤疮、血细胞减少、蛋白尿等。

临床上通过密切监测及积极干预后很少有患者因不良反应而停用雷帕霉素［4］。

鉴于雷帕霉素毒性小、不良反应轻，可明显改善肾功能与移植物存活率，于1999年获得美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）批准上市用于肾脏移植患者术后的免疫治疗。

二、具有潜在应用前景的肾脏疾病
1．IgA肾病（IgA nephropathy，IgAN）：IgAN是最为常见的一种原发性肾小球疾病，其发病机制与机体免疫调节功能紊乱所诱发的肾脏炎症反应损伤有关。

Cruzado等［9］采用小剂量雷帕霉素（1mg/d）联合血管紧张素转化酶抑制剂治疗重症IgAN患者，显著降低了患者肾小球的增殖损伤，具有明显的肾功能保护效应，其机制可能在于雷帕霉素具有免疫抑制作用。

在IgAN大鼠模型中研究发现，mTOＲ信号通路被激活，早期使用雷帕霉素可通过抑制mTOＲ活性，减少IgA 的沉积与细胞增殖、下调促纤维因子转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）、血小板衍生因子（platelet derived growth factor，PDGF）等表达以减缓肾脏组织损伤和肾功能丢失［10］。

2．膜性肾病（membranous nephropathy，MN）：MN是引起肾病综合症的常见原因，其发病与免疫功能异常有关。

在MN动物模型中给予雷帕霉素治疗后可通过减少促炎因子和促纤维化因子［如单核细胞趋化蛋白（monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1）、TGF-β］的表达，改善肾间质炎症和纤维化的严重程度，以延缓肾功能的丢失［13］。

后续研究表明，雷帕霉素可显著降低MN大鼠模型中的尿蛋白及减轻肾组织的病理性损伤，原因在于雷帕霉素通过抑制自身免疫炎症反应，重塑足细胞蛋白nephrin 和podocin以保护足细胞［14］。

因此，雷帕霉素有望用于临床治疗MN，特别是系统性红斑狼疮所引发的MN［15］
3．糖尿病肾病（diabetic nephropathy，DN）：DN 是导致终末期肾衰竭常见疾病之一，目前认为胰岛素代谢障碍所引起的长期高血糖是导致DN发生的始动原因，众多的生长因子和细胞因子被激活是病变形成的基本机制，包括：TGF-β、血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、TNF-α、结缔组织生长因子、胰岛素样生长因子等。

上述细胞因子可通过PI3K/Akt（phosphatidylinositol3-kinase/AK strain mouse thymoma gene homologue，磷脂酰肌醇3-激酶/鼠胸腺瘤病毒致癌基因同源物）等途径激活mTOＲ信号通路［5］。

mTOＲ的持续激活可使肾小球和肾小管细胞肥大，因此在DN早期肾脏表现为体积增大。

随着mTOＲ的进一步激活，可促进肾小球足细胞损伤，导致足细胞去分化或丢失；加速肾小球基质蛋白的合成，导致肾小球基底膜增厚、系膜区基质过度沉积；同时可分泌大量促炎因子和促纤维化因子导致肾间质炎症和纤维化。

此外，研究还发现mTOＲ可能在上皮间质转分化（epithelial-mesenchymal transdifferentiation，EMT）过程中起到重要作用［5］。

上述病理改变的最终结局是肾小球硬化及肾间质纤维化。

雷帕霉素可通过抑制mTOＲC1活性进而延缓DN进展［5］。

在链脲霉素诱导的大鼠DN模型中，雷帕霉素可改善DN特征性病理改变，如肾小球肥大、基底膜增厚和系膜基质增生［6］；通过抑制淋巴细胞增殖和巨噬细胞聚集释放，下调肾脏相关的炎性细胞因子和趋化因子，如IL-8、MCP-1等，以减轻DN
炎症反应；亦可通过抑制肌成纤维细胞增殖及促纤维化因子如TGF-β、PDGF等释放，从而在一定程度上减轻或延缓DN的肾小球硬化与肾间质纤维化［7］；雷帕霉素还可抑制DN和其他原因的慢性肾脏疾病动物模型的EMT过程，该研究也证明了mTOＲ在EMT过程中的作用［6］。

此外，雷帕霉素可减轻高糖对系膜细胞的氧化损伤和延缓衰老［8］。

然而，雷帕霉素在用于治疗DN的同时也带来了潜在的风险：一方面mTOＲC1信号通路可促进胰岛β细胞增殖，而雷帕霉素则通过抑制mTOＲC1信号通路使β细胞分泌胰岛素减少，加剧高血糖症的发生；另一方面，在服用雷帕霉素的肾脏病患者中可出现蛋白尿，尤其是在慢性移植肾病中用雷帕霉素代替钙调神经磷酸酶抑制剂阶段尤为明显。

此外，尚有报道局灶肾小球硬化症的患者服用雷帕霉素偶有蛋白尿的发生［5］。

结合上述，虽然雷帕霉素在治疗DN中有潜在的应用价值，但由于mTOＲ信号通路的复杂性以及雷帕霉素治疗上所带来的潜在风险性，国内外尚未有雷帕霉素治疗DN的临床报道。

4．狼疮肾炎（lupus nephritis，LN）：LN是常见的自身免疫性疾病之一，研究表明其发病机制与mTOＲ信号通路异常激活密切关联。

在LN动物模型中单药给予雷帕霉素通过阻抑mTOＲ下游信号通路及负向调节PI3K/Akt/mTOＲ途径，明显改善了LN疾病进展［11］。

此外，Lui等［12］证实雷帕霉素通过抑制淋巴细胞异常增殖活性，减轻MCP-1等炎性介质的合成，显著改善肾间质炎症细胞浸润及小管间质的损伤程度。

5．常染色体显性遗传性多囊肾病（autosomal dominant polycystic kidney disease，ADPKD）：ADPKD 是人类常见的常染色体显性遗传病，大量研究从遗传学、生物化学、药理学以及临床回顾性研究分析中都已论证ADPKD患者mTOＲ呈过度活化状态［5］。

mTOＲ的信号通路异常激活可使囊性肾小管细胞异常增生，促进囊肿形成和扩大［5］。

雷帕霉素治疗ADPKD动物4 7周后能够抑制囊性及非囊性肾小管细胞的增生、肾脏体积的增大和新生囊肿的形成，减轻肾间质纤维化，降低血清肌酐及尿素氮水平［16］。

对ADPKD患者肾移植后应用雷帕霉素的患者自体多囊肾体积较术前减少24．8%，而使用其他免疫抑制剂的患者仅减少8．6%［17］。

最新临床研究表明ADPKD患者接受低剂量雷帕霉素（血药浓度2 5μg/L）治疗时较既往标准剂量（血药浓度＞5 8μg/L）更有助于保护肾功能［18］。

然而，对433例ADPKD患者为期两年的临床研究表明，雷帕霉素类似物依维莫司治疗组患者较安慰剂组多囊肾囊肿体积虽增加显著减慢，但是对肾功能未见明显保护作用，同时治疗组出现包括蛋白尿、高脂血症、血细胞减少等不良反应［19］。

另一项对100例ADPKD患者进行的为期18个月的临床研究也报道了相似结果，提示服用雷帕霉素治疗并不能延缓患者肾功能进展［20］。

一项meta分析结果表明，mTOＲ抑制剂长期治疗ADPKD患者肾功能并无获益，反而可导致尿蛋白增多［21］。

上述两项临床研究与动物实验结果有较大的差异，可能是因为部分入选的ADPKD患者肾脏功能已达到或超过慢性肾脏病（chronic kidney disease，CKD）3期，此时雷帕霉素已无法明显改善肾功能，故在一定程度上会影响药物疗效的评估；再者，以上临床研究样本量不足、疗效观察期较短等局限性难以评估雷帕霉素对肾功能的影响。

因此，尚不能对雷帕霉素的疗效进行结论性评价，对其如何合理应用于ADPKD仍需要进一步的研究论证。

6．肾细胞癌（renal cell carcinoma，ＲCC）：ＲCC 的易感性与VHL基因和抑癌基因PTEN的丢失或失活密切相关。

VHL基因突变时可使缺氧诱导因子（hypoxia-inducible factor，HIF）表达水平增高，刺激VEGF、PDGF、TNF-α等产生，通过PI3K/Akt途径激活mTOＲC1，同时这些细胞因子可以促使肿瘤细胞的增殖和肿瘤血管新生［22］。

此外，激活的mTOＲC1又可以诱导HIF的转录和生成。

PTEN基因丢失或失活可以通过PI3K/Akt通路而导致mTOＲ的活性增加。

mTOＲ信号通路活化可以抑制多种刺激因素诱发的细胞凋亡并促进细胞增殖，进而参与肿瘤的侵袭与转移。

因此，mTOＲ信号通路在ＲCC的发病机制中处于核心地位。

mTOＲ抑制剂雷帕霉素类似物（rapalogues）可以被用来治疗转移性肾癌，如替西莫司（temsirolimus）、依维莫司（everolimus），已经被美国FDA正式批准用于治疗转移性肾细胞癌，作为临床上常用的二线抗癌药物［23］。

这些抑制剂的作用机制大体分为两个方面：一方面是通过mTOＲ信号通路直接抑制肿瘤细胞的增殖；另一方面是通过mTOＲ信号通路间接抑制HIF的表达，继而抑制了肿瘤的血管新生的能力，延缓了肿瘤的生长。

然而，在对3180例肾癌患者的随机对照研究中发现，应用雷帕霉素类似物患者的易感染风险较对照组明显增高，因此在用药期间应密切监测感染相关指标［24］。

三、不建议应用的肾脏疾病
急性肾损伤（acute kidney injury，AKI）：AKI是临床常见的急重症之一，mTOＲ在AKI的肾脏结构和功能恢复过程中具有重要作用。

正常肾组织中
mTOＲ的活性很低或被抑制，而在急性肾缺血性损伤、药物、梗阻性肾病、感染等所致的AKI模型中，mTOＲ信号通路可被生长因子、活性氧类物质等迅速激活，抑制肾小管细胞凋亡并促进其生长与增殖，进而使肾脏结构及功能得以恢复。

应用特异性抑制剂雷帕霉素抑制mTOＲ的活性后，可促进肾小管细胞凋亡及抑制其增殖进而导致肾功能的修复和恢复延迟［5］。

然而，虽然雷帕霉素可使肾小球滤过率延迟2 3d恢复，若继续给予雷帕霉素治疗，AKI肾功能却能最终完全恢复［25］。

在体外培养的肾小管细胞中发现雷帕霉素治疗AKI肾功能最终完全恢复是因为部分肾小管上皮细胞获得对抗雷帕霉素抑制细胞生长和增殖的能力［25］。

在肾移植患者中雷帕霉素亦可使移植肾功能延迟恢复，因移植肾在移植前肾小管已发生急性缺血性损伤［5］。

因此，临床上新移植的肾脏在肾功能恢复后才开始使用雷帕霉素，或肾移植患者出现AKI时暂时间断地使用雷帕霉素［5］。

四、结语
综上所述，mTOＲ在众多肾脏疾病中扮演了至关重要的角色。

mTOＲ特异性抑制剂雷帕霉素被广泛用于肾移植后的免疫排异反应；雷帕霉素类似物已作为转移性肾癌的二线抗癌药物。

随着对mTOＲ信号通路的不断深入研究，雷帕霉素也逐渐应用于DN、IgAN、ADPKD等肾脏疾病的实验性治疗中。

尽管有研究发现雷帕霉素在治疗肾脏疾病过程中可能会引起肾小球足细胞损伤导致蛋白尿的增加等不良反应的发生，但随着更多的基础研究与临床试验开展和密切的监测与治疗，雷帕霉素所致的不良反应机制将逐一阐明并被减少乃至消除，针对不同类型的肾脏疾病将会呈现更加合理的用药方案。

因此，雷帕霉素及其类似物在肾脏疾病中具有潜在的应用前景。

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