前列环素的肾脏保护作用

李 菁 综述 郝传明 审校

前列环素(prostacyclin，PGI2)是前列腺素家族成员，于1976年被首次报道，具有血管舒张和抗血小板聚集的作用[1]，对于维持血压和内环境稳态起重要作用。目前在临床上应用的PGI2类似物，主要用于治疗原发性肺动脉高压和周围血管疾病。后续的研究发现，PGI2在肾、肺、脑等多个器官都具有抗炎[2]、抗增殖[3]、抗纤维化[4]等作用，在肾脏缺血再灌注[5]、单侧输尿管结扎[6]等肾脏损伤的动物模型中也具有肾脏保护作用，拓宽了这一古老激素未来可能的临床应用领域，本文就PGI2在肾脏病领域的相关基础和临床研究作一综述。

PGI2的效应及作用机制

PGI2主要在内皮细胞和平滑肌细胞中合成[7]。细胞膜的磷脂经磷脂酶A2作用释放游离的花生四烯酸，游离的花生四烯酸经环氧合酶(cyclooxygenase，COX)生成中间产物PGH2，PGH2再经前列环素合成酶(prostacyclin synthase，PGIS)生成PGI2[8]。在正常成年人肾脏，放射性原位杂交显示PGIS的mRNA存在于小球系膜区和叶间动脉的内皮细胞，免疫组化显示弓形动脉的内皮细胞和平滑肌细胞以及球旁器细胞存在PGIS[9]。PGIS敲除的纯合子小鼠肾功能明显下降，肾脏出现萎缩、表面不均一以及囊泡样改变，Masson染色和免疫组化显示显著的纤维化[10]，这表明PGI2对维持肾脏正常生理功能起着十分重要的作用。

PGI2可与细胞表面的G蛋白偶联受体——IP受体结合，继而使细胞内环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate，cAMP)增加，活化蛋白激酶A(protein kinase A，PKA)，活化的PKA通过磷酸化靶蛋白发挥作用(图1)[11]。原位杂交显示IP受体的mRNA主要存在于背根神经节的神经元以及包括主动脉、肺动脉、肾脏的小叶间动脉和入球小动脉在内的血管组织[12]。有趣的是，IP受体敲除的小鼠并不表现出和PGIS敲除小鼠相类似的表型[13]，这提示PGI2可能具有IP受体以外的其他受体。目前较多学者认为另一种受体为过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR)，PPAR是核激素受体超家族成员之一，有三种亚型，分别为PPARα、PPARδ(β)和PPARγ，PPAR作为转录激活因子，需要与视黄醇类X受体(retinoid X receptor，RXR)结合形成异二聚体，PGI2可在细胞核内与PPARδ-RXR结合，继而与靶基因上游PPAR反应元件(PPAR-response element，PPRE)结合，最终调节靶基因的转录(图1)[14-15]，然而也有学者认为内源性PGI2不能激活PPARδ[16]。

图1 PGI2的受体及其信号通路PGI2：前列环素;G：G蛋白;AC：腺苷酸环化酶;ATP:三磷酸腺苷;cAMP：环磷酸腺苷;PKA：蛋白激酶A;PPARδ：过氧化物酶体增殖物激活受体δ;RXR：视黄醇类X受体;PPRE：PPAR反应元件;PGI2可与细胞表面的IP受体结合，使与IP受体偶联的G蛋白的α亚基与AC结合，活化AC，继而使细胞内cAMP增加，活化PKA，活化的PKA通过磷酸化靶蛋白发挥作用。PGI2也可在细胞核内与异二聚体PPARδ-RXR结合，继而与靶基因上游PPRE结合，最终调节靶基因的转录

PGI2的经典作用包括舒张血管和抗血小板聚集，其与血栓素A2(thromboxane A2，TxA2)的作用相对抗，PGI2与TxA2的平衡在维持血管稳态中至关重要。近年研究发现，PGI2还具有抗炎[2]、抗增殖[3]、抗纤维化[4]等作用。以外，全身敲除PGIS基因纯合子小鼠在胚胎期肾脏的发育明显异常，包括间质稀疏、组织分化异常、S体数量明显减少等(未发表资料)，提示PGI2在肾脏发育中起重要作用。

PGI2类似物及非PGI2类似物的IP受体特异性激动剂

PGI2的半衰期在37℃、pH为7.4的环境中仅为3 min[17]，这在很大程度上限制了其在临床上的应用，因此许多人工合成的较为稳定的PGI2类似物相继问世，目前临床上常见的为伊洛前列素(iloprost)和贝前列素钠(beraprost sodium)。伊洛前列素是一种人工合成的PGI2类似物，其吸入剂型主要用于治疗原发性肺动脉高压。贝前列素钠是另一种人工合成的口服PGI2类似物，目前主要用于改善慢性动脉闭塞性疾病引起的间歇性跛行等，对肺动脉高压也有较好的效果[18]。口服的贝前列素钠较注射用PGI2类似物更易被患者接受。

塞乐西帕(selexipag)是近年来研发的非PGI2类似物的IP受体特异性激动剂，它在化学结构上并不是PGI2类似物，却可以选择性激活IP受体，而不激活其他前列腺素受体[19]。塞乐西帕进入人体后很快被水解，成为具有更强药理活性及更长半衰期的ACT-333679。

PGI2与糖尿病肾病

糖尿病的发病率快速增长已经二十余年，在度过沉默期后，包括糖尿病肾病在内的糖尿病并发症发病率将出现爆发式增长，而庞大的糖尿病肾病人群将导致对透析和肾移植的需求剧增。然而，目前我们还缺少有效延缓糖尿病肾病进展的治疗手段。现有的研究发现，糖尿病肾病的发生发展可能与肾小球高滤过、糖基化终末产物(advanced glycation end products，AGEs)的产生和蓄积、炎症及氧化应激等因素相关。

贝前列素钠可降低链脲霉素(streptozocin，STZ)诱导的1型糖尿病大鼠的尿蛋白水平，同时也会降低肌酐清除率[20]。在遗传性肥胖诱导2型糖尿病的Zucker大鼠模型中，贝前列素钠可改善糖耐量、胰岛素抵抗及肾脏的组织病理学损伤[21]。OLETF(Otsuka Long-Evans Tokushima Fatty)大鼠是另一种2型糖尿病模型动物，Watanabe等[22]发现贝前列素钠可显著降低肾小球硬化程度及肾小球体积，这可能与改善肾小球的高滤过有关；与对照组相比，贝前列素钠治疗的2型糖尿病大鼠肾小球AGEs沉积更少，巨噬细胞滤过及单核细胞趋化因子1(monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)表达均减少，肾小球的内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)及致密斑的神经型一氧化氮合酶(neuronal nitric oxide synthase，nNOS)的表达也更少，这提示贝前列素钠在糖尿病肾病中保护作用的产生机制可能是多方面的。Batchu等[23]研究显示,在STZ诱导的糖尿病模型中，IP受体的mRNA水平显著降低，而非PGI2类似物的IP受体特异性激动剂塞乐西帕可不依赖血糖改变地降低eNOS基因敲除的糖尿病小鼠的蛋白尿水平，这提示PGI2可能通过IP受体发挥对糖尿病肾病的保护作用，值得一提的是该研究同时显示塞乐西帕还可保护β细胞功能。

Owada等[24]报道了长期服用贝前列素钠对2型糖尿病导致的早期糖尿病肾病的影响：服用贝前列素钠的患者在18个月、24个月时尿蛋白水平较基线尿蛋白水平显著降低，但在24个月时服用贝前列素钠的患者与对照组尿蛋白水平并无统计学差异，而肌酐清除率在24个月时服用贝前列素钠的患者较对照组显著降低。该研究纳入患者较少(27例)，期待未来开展更大规模的随机对照研究。此外，贝前列素钠对糖尿病的其他并发症也有一定作用[25]，其应用前景值得期待。

PGI2与其他肾小球疾病

New Zealand Black/White (NZB/W) F1小鼠是NZB小鼠与NZW小鼠的杂交一代，可自发表现出狼疮性肾炎等与人系统性红斑狼疮类似的表现。Utsunomiya等[26]研究显示，贝前列素钠可以显著降低NZB/WF1小鼠的尿蛋白水平，减少血中的抗双链DNA抗体以及小球补体C3等的沉积。该研究提示贝前列素钠可能通过减少自身抗体的产生和小球免疫复合物的沉积缓解NZB/W的狼疮性肾炎。

贝前列素钠在新月体肾炎中也具有保护作用。Kushiro等[27]发现在新月体肾炎的大鼠模型中，造模前给予贝前列素钠干预，可减少蛋白尿、新月体形成及肾小球纤维化。当新月体肾炎的出现临床症状后，给予贝前列素钠，同样可降低尿蛋白及血清肌酐水平[28]。在Yamaguchi等[29]的研究中，给予贝前列素钠可以提高新月体肾炎大鼠的存活率。

抗Thy1肾炎模型是一种病理表现为系膜增生的肾炎模型。有研究显示伊洛前列素在抗Thy1肾炎模型中具有保护作用[30]。但在一个注射抗Thy1抗体及单侧肾切除的模型中，贝前列素钠治疗组的尿蛋白更多、系膜增生及肾小球硬化等病理改变更严重[31]。因此，贝前列素钠在此类肾炎中的作用尚不明确。

PGI2类似物在各类肾炎中的研究目前尚停留在动物实验阶段，PGI2类似物的抗炎及抗细胞增殖等作用在肾炎的治疗方面具有一定潜力，但具体的保护机制有待进一步探究。

PGI2与对比剂肾病

对比剂肾病是医院获得性急性肾损伤的主要原因之一，其可能导致更长的住院时间、更重的经济负担及更高的死亡率，主要致病机制为对比剂导致的肾血管收缩和小管上皮损伤。然而，目前对对比剂肾病尚无较好的预防及治疗措施。

猪来源的肾小管细胞系LLC-PK1细胞中，对比剂可增加bax的mRNA水平、降低bcl-2的mRNA水平，并激活caspase-9、caspase-3[32]。贝前列素钠可通过激活IP受体，增加细胞cAMP，活化PKA，PKA继而磷酸化环磷酸腺苷应答元件结合蛋白(cAMP-responsive element binding protein，CREB)，磷酸化的CREB通过激活 A kinase/phosphatidyl inositol 3(PI 3)-kinase/Akt通路抑制上述改变[33-34]。在小鼠模型中，贝前列素钠也具有类似的抗凋亡作用[34]。

一项208例的临床试验显示，给需要进行冠脉造影手术的肾脏高危(血清肌酐浓度≥1.4 mg/dl)患者通过静脉持续性给予伊洛前列素(从术前30～90 min开始，到术后4h结束)，与对照组相比对比剂肾病的发生率显著降低，提示PGI2对其有一定保护作用[35]。需要注意的是，高剂量的伊洛前列素可能导致严重的低血压以至停药[35]，因此，其他口服的PGI2类似物是否带来类似的保护作用及更少的系统性副作用，值得进一步研究。

小结：PGI2对肾脏发育和维持正常生理功能十分重要，目前的基础研究显示，PGI2的类似物及非PGI2类似物的IP受体特异性激动剂在糖尿病肾病、对比剂肾病及部分肾炎中具有一定应用潜力，但临床试验证据尚不充足，因此，期待更多的临床试验以更好评价这些药物的临床疗效。此外，进一步研究PGI2在肾脏缺血再灌注损伤、肾脏纤维化等肾脏疾病模型中的作用及机制，可能为PGI2类似物的临床应用提供更多理论依据。