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摘要:腎是藥物毒性作用的重要靶器官，藥源性腎毒性已成為制約藥物開發和臨床用藥的重要原因。新腎生物標志物的發現及應用可更早期地檢測到藥物引起的腎毒性并進行有效預防。藥物可通過不同機制引起腎毒性，對藥物腎毒性機制的研究能降低藥物開發風險，為臨床用藥安全提供依據。本文總結了用于早期腎毒性診斷的生物標記物，并結合審評案例詮釋盡早開展藥源性腎毒性機制研究的必要性。

關鍵詞:藥源性腎毒性;生物標記物;非臨床研究

腎是藥物代謝和排泄的重要器官，由于其特殊的結構和功能，對藥物的毒性作用極具易感性，成為藥物毒性作用的重要靶器官。據統計，約20%腎毒性是由藥物引起，隨著平均壽命的增加，老年人用藥所致腎毒性的發生率增加到66%［1］。一項全國急性腎損傷(AKI)多中心調查顯示，AKI患者中71.6%(5444例/7604例)在患病前或發生腎損傷過程中使用過潛在腎毒性藥物［2］。據統計，在新藥研發階段，有30%已進入臨床試驗的候選藥物由于不可預期的腎毒性和不良反應而被終止［3］。藥源性腎毒性已成為制約藥物開發和臨床用藥的重要原因。盡早發現藥物的腎毒性，研究其作用機制，能大大降低藥物開發風險，為臨床用藥安全提供依據。

1腎毒性生物標記物

藥物腎毒性非臨床研究可為開發低腎毒性藥物、設計臨床試驗提供依據，其評價的主要指標是尿素氮(BUN)和血清肌酸酐(Cre)、尿液檢查以及病理學檢查。由于腎具有較強的代償能力，Cre、BUN以及尿液檢查的影響因素較多，常在腎損傷晚期才能檢測到異常，用于預測和診斷腎毒性缺乏特異性和靈敏度。組織病理學檢查作為檢測金標準，只能檢測出已經出現器質性病變的腎損傷。通過腎生物標志物更早期地檢測到藥物引起的腎毒性以及確定病變部位，是藥物非臨床安全性評價及臨床實踐中所面臨的挑戰。2008年和2010年，美國食品藥品監督管理局(FDA)和歐洲藥品管理局(EMA)接受藥物安全性預測聯盟(PSTC)和國際生命科學學會健康和環境科學研究所(ILSI/HESI)的申請，共同認可8種新生物標志物用于預測藥物引起的腎毒性，分別是腎損傷分子－1(Kim－1)、白蛋白(Alb)、尿總蛋白(uTP)、β2－微球蛋白(β2－MG)、半胱氨酸蛋白酶抑制劑(CysC)、叢生蛋白(Clu)、三葉因子－3(TFF－3)和腎乳頭抗原－1(RPA－1)。其中，Clu、Kim－1、TFF－3、Alb和RPA－1作為藥物腎小管損傷生物標志物，而uTP、β2－MG、CysC作為藥物腎小球損傷(或腎小管重吸收障礙)生物標志物［4］。但在實際應用中有的生物標志物在腎小球和腎小管損傷時均發生改變，如藥源性腎小管或腎小球毒性均可見尿液Alb異常，聯合使用不同生物標志物可更好地預測和診斷腎毒性。但血清或尿液中生物標記物的變化與藥物的毒性機制、損傷部位和程度相關，生物標志物真正用于預測腎毒性尚需要更多的探索和驗證工作［5］。目前在藥物非臨床研究中，可以采用這些腎生物標志物預測和診斷腎毒性，但這些腎生物標志物并未取代當前現有的標準，而是作為現有標準與腎病理的補充。在臨床使用中，可以根據具體情況采用這些腎生物標志物，收集進一步的數據以確定這些標志物在監測藥物誘導的腎毒性方面的有效性［6］。一些易于檢測的尿酶如N－乙酰－β－氨基葡萄糖苷酶(NAG)、β－D－半乳糖苷酶(GAL)、乳酸脫氫酶(LDH)等和尿蛋白如血管非炎性蛋白(vanin－1)、細胞色素C(CytC)、中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白(NGAL)等不斷被探索和驗證用于預測早期腎損傷。核酸類生物標志物可在基因水平預測腎毒性，如小分子RNA，穩定性較高，已成為核酸類腎毒性標志物的研究熱點。此外，還有多種腎損傷的標記物也在進一步的研究和確認中，而對藥物相關的生物標記物的產生機制和動態變化的研究將有利于加快靈敏、特異的生物標志物的驗證和應用［5］。

2藥源性腎毒性機制

藥物可通過不同作用機制導致腎損傷，藥源性腎毒性機制的研究可減輕或預防腎損傷，指導臨床用藥，還可為開發新的安全性的藥物提供理論基礎，為藥物研發決策提供依據。

2.1常見藥源性腎毒性機制［7］

2.1.1直接腎毒性藥物或其代謝物經腎排出時直接作用于腎小管上皮細胞，通過細胞毒性損傷直接導致腎小管上皮細胞發生凋亡或壞死，其毒力程度與藥物濃度有關。藥物濃度低時，毒性作用主要累及腎細胞的功能，濃度過高時可導致腎細胞壞死及腎功能衰竭。藥物的細胞毒作用可通過不同的機制如影響線粒體功能、影響溶酶體膜、改變細胞膜的通透性或抑制某些酶的功能等，對腎細胞造成直接損害。如慶大霉素與腎小管細胞溶酶體結合所致腎損傷。

2.1.2免疫性損傷藥物及其降解產物，作為外源性抗原或半抗原，可刺激機體產生抗體形成原位免疫復合物或循環免疫復合物，通過Ⅲ型免疫反應累及腎小球和血管系統引起炎癥損傷，或者通過細胞免疫機制引起腎損傷。此類損傷一般與藥物劑量無關。

2.1.3腎前性損傷藥物可通過影響腎血管或全身血管、改變血流動力學造成腎前性缺血，引起腎血流量減少，腎小球濾過率降低而導致腎損傷。早期僅為腎功能改變，如及時停藥并改善腎灌注，可恢復，如未及時處理，可發生缺血性急性腎小管壞死。如大量利尿劑降低有效血容量，從而減少腎血流灌注等。

2.1.4梗阻性因素的腎損傷藥物阻塞引起的損傷又稱為腎后性損傷，一方面是藥物的結晶在管腔沉積阻塞腎小管;另一方面是藥物引起腎缺血或腎中毒導致急性腎小管壞死，脫落的細胞或碎片造成腎小管阻塞。大劑量的阿昔洛韋或更昔洛韋在尿液中相對不溶，在腎小管尤其是遠曲小管尿流速減慢，容易引起結晶阻塞腎小管從而導致急性腎損害和伴隨腎萎縮的慢性腎功能衰竭。

2.1.5其他藥物通過引起橫紋肌溶解或者血管內溶血，產生游離肌紅蛋白、血紅蛋白濾過后對腎小管產生毒性，如他汀類、利福平等。

2.2藥源性腎毒性案例分析

2.2.1環糊精(CD)CD系由直鏈淀粉在由芽孢桿菌產生環糊精葡萄糖轉移酶作用下生成的一系列環狀低聚糖的總稱，通常含有6～12個D－吡喃葡萄糖單元。CD分子具有腔內親油、腔外親水的特殊分子結構，其疏水空腔能與多種空間尺寸適合的有機物結合成主客體包合物，增加藥物的溶解度，提高藥物穩定性，促進藥物吸收、提高藥物生物利用度，減輕藥物對機體的刺激和不良反應，可作為控釋定位輸送和靶向制劑的載體材料。常見的有α－、β－和γ－CD，其中以β－CD產量最高，應用最廣泛。但β－CD水溶性小、溶血作用強，β－CD注射給藥進入血液后經腎小球濾過，被近曲小管上皮細胞重吸收后，在胞質液中積累并結晶，從而導致胞內溶酶體活性增加，近曲小管細胞壞死，直接導致腎功能減退甚至喪失。β－CD的腎毒性嚴重限制了在藥物中的應用。β－CD分子間氫鍵是其水溶性小并具腎毒性的主要原因。從20世紀70年代開始，人們為克服天然β－CD的缺點，合成了一系列β－CD的衍生物，以消除分子間氫鍵的基團。其中2個重要的衍生物是羥丙基－β－環糊精(HP－β－CD)與磺丁基－β－環糊精(SBET－β－CD)，二者具有水溶性相對較好、腎毒性相對較低及溶血作用小等特點。HP－β－CD為β－CD的羥烷基化衍生物，系由其分子中葡萄糖殘基上3個羥基被羥丙基取代形成，是FDA批準的第1個可靜脈注射的β－CD衍生物。文獻報道不同取代程度的HP－β－CD的毒性和增溶能力不同［8］。SBET－β－CD分子結構中有極大的磺酸基團，導致重吸收減少，尿排泄加快，腎毒性降低。美國藥典(USP)已收載該輔料，可用于口服制劑、注射劑、眼用制劑、外用制劑等方面的研究。

2.2.2核苷酸類似物阿德福韋酯是用于治療乙型病毒性肝炎的第2代核苷類似物，對人類免疫缺陷病毒(HIV)有強的抑制作用。美國吉利德(Gilead)科學公司先將阿德福韋酯用于治療HIV感染研究，臨床試驗觀察到大劑量有明顯腎毒性，即≥30mg•d－1劑量下，受試者在治療24周后觀察到延遲性腎毒性效應，表現為血清肌酸酐升高(＞0.5mg•dL－1)和低磷血癥(＜2.0mg•d－1)，因此轉為進行10mg•d－1、30mg•d－1臨床試驗用于治療乙型病毒性肝炎病毒(HBV)感染。在HBV的臨床試驗中，30mg•d－1劑量下同樣存在腎毒性，故2002年FDA僅批準10mg•d－1劑量用于治療HBV感染。10mg•d－1劑量下，阿德福韋酯對HBV的治療效果并不佳，目前主要用于出現拉米夫定耐藥乙型病毒性肝炎患者，不作為治療HBV的首選推薦藥物。阿德福韋酯主要引起腎近曲小管功能障礙，臨床表現為無癥狀的血磷降低和血清肌酸升高，還可導致范可尼(Fanconi)綜合征、間質性腎炎和急性腎衰竭。阿德福韋酯腎毒性發生率和劑量相關，但機制尚不明確，目前認為主要與藥代動力學因素以及藥物對線粒體的毒性有關。阿德福韋酯以原型通過腎小管主動分泌的方式經腎排泄，腎小管陰離子轉運蛋白－1(HOAT－1)對阿德福韋酯等核苷酸類似物有較高親和力，可以主動攝取阿德福韋酯，使其在近曲小管富集。多藥耐藥相關蛋白2(MRP2)系腺苷三磷酸(ATP)依賴的藥物外排泵，可介導阿德福韋酯主動排出體外，藥物相互競爭作用使阿德福韋酯排出受阻，近端腎小管內藥物濃度升高，增加腎毒性。此外，腎小管上皮細胞內阿德福韋酯濃度增加時，存在于線粒體DNA聚合酶γ受抑制，線粒體DNA合成受阻以至于耗竭，線粒體功能受損，影響了腎小管的重吸收和分泌功能，嚴重時可致腎小管細胞凋亡［9］。阿德福韋酯的腎毒性嚴重限制其在臨床中的應用。替諾福韋是繼阿德福韋之后開發的另一個新型開環膦酸核苷化合物，可有效抑制逆轉錄病毒的復制。替諾福韋腎損害機制與阿德福韋類似。臨床數據顯示，替諾福韋對腎的毒性低于阿德福韋酯，這可能與替諾福韋對DNA聚合酶γ的抑制作用比其他核苷酸類逆轉錄酶抑制劑弱有關［10］。

2.2.3某單抗類生物藥某單抗類生物藥，對人的B細胞CD20具有高度親和性，擬用于治療風濕性關節炎和全身性紅斑性狼瘡。9個月猴重復給藥毒性試驗見腎小球腎病。蛋白質類藥物的動物試驗中常見有免疫復合物性腎小球腎病，動物抗藥抗體反應不能預測人體反應。研究者設計了大量試驗研究猴腎小球腎病機制，超微結構顯示有腎小球免疫復合物沉積的猴腎小球內和血液中未見抗藥抗體，提示其誘發腎小球似乎與抗藥抗體無關。因未得到腎小球腎病發生的機制，猴重復給藥毒性試驗觀察到的腎小球病變不可逆且無安全劑量，臨床中無適當生物標記物進行有效風險控制，于臨床Ⅱ期停止研發。

2.2.4氫溴酸沃賽汀片氫溴酸沃賽汀片系二芳香基－磺酰胺類精神藥物，先后于2013年9月、2013年12月在美國和歐盟上市，商品名:Brintellix，適應證為抑郁癥(MDD)。大鼠26周重復給藥毒性試驗和大鼠2年致癌性試驗中均可見明顯腎毒性，表現為腎小球性腎炎，腎小管閉塞，腎小管和尿液中含有結晶性物質，結晶形成呈劑量和時間相關性。腎毒性可能與形成結晶有關。對氫溴酸沃賽汀腎毒性機制研究顯示，其腎毒性可能與其代謝產物由LuAA34443(人體主要代謝產物)形成的結晶狀物質有關。大鼠可見結晶物質的劑量下血漿中LuAA34443暴露量＞26倍的人最大推薦給藥劑量20mg暴露量，預測人體LuAA34443的血漿暴露量至少9倍低于大鼠NOEL劑量下的暴露量。結合LuAA34443在大鼠、犬和人體的尿液中的溶解度研究結果、ADME研究的結果和人體及動物尿量的文獻報告值進行估算，大鼠尿液中LuAA34443濃度超過了溶解度閾值，因此大鼠腎小管中可見結晶物質，而人尿液中LuAA34443濃度低于溶解度閾值，人腎小管中形成結晶風險擔憂較低［11］。因此，氫溴酸沃賽汀在人和動物存在種屬、代謝和排泄差異，以上病變可能是大鼠所特有的毒性反應，人發生的風險較低。

3討論

藥源性腎毒性已成為制約藥物開發和臨床用藥的重要原因。8種新鑒定的腎毒性生物標志物為更靈敏的、更有選擇性預測和診斷早期藥物腎毒性提供可能性，其他新的腎生物標記物也在進一步的研究和確認中，但生物標記物的變化與藥物的毒性機制、損傷部位和程度等相關，生物標記物真正應用于預測腎毒性還尚需更多的探索和驗證工作。藥物可通過不同作用機制導致不同類型的腎損傷，盡早開展對腎毒性機制的研究，不僅能為藥物早期研發決策提供依據，還能指導開發新的安全性藥物，如通過結構修飾，改變其體內藥代特征，從而減輕或避免腎損傷。腎毒性機制研究還可指導臨床用藥，積極預防、治療藥源性性腎損傷。

作者：尹華靜，王慶利，馬金玲，胡曉敏