SGLT-2抑制剂的肾脏效应及其分子机制研究进展

邢蓓 王新玲

830000 乌鲁木齐，新疆医科大学研究生院(邢蓓)；新疆维吾尔自治区人民医院内分泌科(王新玲)

钠-葡萄糖协同转运蛋白2(sodium-glucose co-transporter2，SGLT-2)抑制剂是近年来一种新型的口服降糖药物，该类药物通过与葡萄糖竞争性结合SGLT-2蛋白，减少肾脏近曲小管对葡萄糖和钠的重吸收，降低肾糖阈，增加尿糖、尿钠和水分的排出以降低血糖和容量负荷。除了可以控制血糖，SGLT-2抑制剂还可以减少尿白蛋白，比如控制体质量、降低血压等，表明其对肾功能可能具有直接或间接的保护作用。据统计，大约有40%诊断或未被诊断的糖尿病患者伴有慢性肾脏病(chronic kidney diease，CKD)[1]，随着病情的发展最终可能会导致肾衰竭。因此，研究SGLT-2抑制剂对肾脏的保护尤为重要。本文就SGLT-2抑制剂治疗的肾脏安全性及其潜在的肾脏保护作用的分子机制做一综述。

一、SGLT-2抑制剂的作用机制

钠-葡萄糖协同转运蛋白(SGLTs)是一类在小肠黏膜和肾近曲小管中发现的葡萄糖转运蛋白，目前发现SGLTs共有12个，其中最重要的是SGLT-1和SGLT-2，二者有59%的基因序列相同[2]。肾脏中SGLT-1是高亲和力、低转运力的转运蛋白，位于近曲小管S3段，只有10%的葡萄糖经SGLT-1重吸收。SGLT-2是低亲和力、高转运力的转运蛋白，主要分布于近曲小管S1段，约90%以上的葡萄糖经SGLT-2重吸收[3-4]。若该蛋白编码基因发生突变，可导致肾性糖尿病，因此通过SGLT-2来调节肾小管重吸收葡萄糖，进而调控葡萄糖从尿液排出，可成为不依赖胰岛素降低糖尿病患者血糖的新途径。研究表明，糖尿病患者尿液中脱落的肾小管上皮细胞的mRNA和蛋白表达明显高于健康对照组，肾小管对葡萄糖的重吸收也增加[5]。SGLT-2抑制剂主要作用于近端肾小管的SGLT-2，抑制其对葡萄糖的重吸收，降低肾糖阈同时可以增加尿糖的排泄，从而达到降低血糖的效果，并且不增加低血糖风险。在肾脏效应方面，SGLT-2抑制剂可减少钠在肾脏近曲小管中的重吸收，使流经致密斑的钠浓度增加，激活了肾脏管球反馈作用，进而激活肾素-血管紧张素-醛固酮系统，使入球小动脉收缩，肾小球内血流量减少，肾小球囊内压降低，从而导致估算肾小球滤过率(estimated glomerular filtration rate，eGFR)有一过性下降及尿蛋白减少，同时也可以降低血压和减轻体质量[6]。

二、SGLT-2抑制剂对肾脏功能的影响研究进展

目前已有多项研究证实了SGLT-2抑制剂对肾脏功能的潜在影响。在CANVAS、CANVAS-Renal研究中，对伴高危心血管危险因素的2型糖尿病(T2DM)患者使用坎格列净，其中CANVAS的研究对象有4 330例，CANVAS-Renal为5 812例，受试者平均63岁，平均HbA1c 8.2%，平均糖尿病病程13.5 年，平均eGFR 76.5 mL·min-1·(1.73 m2)-1；基线时，有65.6%的受试者伴CKD史，22.6%伴微量白蛋白尿，7.6%有大量蛋白尿。经过188.2周随访后，结果显示，相对于安慰剂组，坎格列净组全因死亡率降低 13%，心血管复合终点发生率降低14%，各组复合终点发生率及全因死亡率比较，差异无统计学意义。Heerspink等[7]在CANATA研究中报道，在1 450例使用二甲双胍和肾素-血管紧张素-醛固酮系统阻断剂作为基础治疗的T2DM患者中，随机分组使用坎格列净和格列美脲降糖治疗并随访2年。该研究发现相对于格列美脲组，坎格列净组的eGFR明显降低，从而减缓CKD的发生发展。CREDENCE研究[8]共纳入4 401例合并CKD的成年T2DM患者，在标准治疗基础上，以1∶1比例随机接受卡格列净100 mg/d(n=2202)或安慰剂(n=2199)治疗。结果显示与安慰剂相比，卡格列净组降低肾脏复合硬终点风险达30%，其中终末期肾病风险降低32%；肾脏复合终点风险降低34%，透析、肾脏移植或肾脏死亡风险降低28%。此外，中间终点结果还证实，卡格列净可降低尿白蛋白肌酐比(UACR)31%，延缓eGFR下降每年达2.74 mL·min-1·(1.73 m2)-1。DECLARE-TIMI 58研究也进一步证实了达格列净的肾脏保护作用，该实验纳入17 000例患者，结果显示达格列净与安慰剂相比显著降低心力衰竭住院(hHF)或心血管死亡复合终点达17%，肾脏复合终点的数据显示达格列净与安慰剂相比新增或恶化的肾病减少达24%，以及全因死亡事件发生与安慰剂组相比有所减少[9]。EMPA-REG OUTCOME试验结果显示，恩格列净使新发肾病或肾病恶化风险降低39%，使进展至大量蛋白尿的风险降低38%，肌酐翻倍风险降低44%，起始肾脏替代治疗风险降低55%[10]。近年来，已有多项研究表明，糖尿病肾病患者在使用SGLT-2抑制剂的早期会出现eGFR短期轻度的下降，但这并不影响SGLT-2抑制剂对远期肾功能保护作用，对该试验的后续分析报告显示，恩格列净可显著减少肾病事件或降低肾病恶化的风险以及肾脏替代的可能性降低，从而突出了恩格列净对预防或延缓肾脏疾病进展的益处。Petrykiv等[11]曾对超过4 000例2型糖尿病患者参与的为期24周的11个3期临床试验进行了总结，发现与安慰剂相比，达格列净对HbA1c的降低作用随着肾功能下降而减弱，但它可以使UACR、体重和血压持续性降低。这提示达格列净降低UACR也独立于降糖作用，并且不依赖eGFR水平。因此认为，eGFR在使用SGLT-2抑制剂初期的反应性下降并不会造成持续的肾脏损伤；相反，在长期使用药物时，eGFR的水平会逐渐回升并维持稳定，肾功能也随之改善。而SGLT-2抑制剂使用早期引起的一过性肾功能下降的病理生理机制目前还没有完全明确，对于此仍需要大样本量的实验来进行探究。

三、SGLT-2抑制剂肾脏效应的分子机制

近年来，国内外已有一些有关SGLT-2抑制剂对肾脏结构与功能的影响的基础研究，这将使SGLT-2抑制剂的肾脏保护效应得到更加全面、详细的阐明。由于涉及多种分子机制的多因素原因，CKD的全球患病率正在迅速增长，血管炎症在CKD的病理生理中起着重要作用[12]。在CKD的起始和进展阶段，促炎细胞因子的产生和释放增加，会使CKD患者出现肾损伤，例如蛋白尿、肾小球高滤过(在肾衰竭的早期)、肾血管狭窄和由于肾小球滤过面积减少、滤过屏障功能受损而导致的肾小球滤过率降低，这些都与肾脏血管炎症有关[13-14]。炎性介质诱导肾组织中产生了白细胞浸润，并使单核细胞和巨噬细胞聚集到肾脏，增加炎症反应而进一步加剧自由基的产生。因此，肾细胞中的氧化应激诱导内皮细胞凋亡，增强内皮细胞通透性，损害肾脏滤过屏障功能，导致微量白蛋白尿和蛋白尿，促进肾小球膜细胞增殖和肾小球膜扩张，并诱导肾血管平滑肌细胞的增殖[13，15]。最近的临床试验表明，使用SGLT-2抑制剂治疗不仅可以减少心血管事件，而且可以显著降低肾脏事件的发生率，包括降低肾小球滤过率，白蛋白尿的进展和肾脏替代疗法的应用[16]。也就是说肾脏超滤的改善，高糖诱导的氧化应激增加，炎症和细胞凋亡可能是SGLT-2抑制剂保护肾脏的机制。已有动物实验证实SGLT-2抑制剂可减轻肾脏炎症反应，抑制巨噬细胞浸润，降低细胞因子水平(如转化生长因子β和单核细胞趋化因子1)，从而减少细胞凋亡，且上述效应不受血糖和血压控制水平的影响[17]。

Yukishige等[18]在研究患有2型糖尿病大鼠组(OLETF)与对照组(LETF)诱导其心肌梗死前后SGLT-2抑制剂对心肾综合征(CRS)影响的机制中提到了卡格列净作用于肾脏的分子机制。该研究提到OLETF的肾组织中有肾成纤维细胞，肾小球系膜细胞和足细胞以及烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶(NOXs)的上调和活性氧的产生增加[19-20]，在OLETF中抑制NOX4可以显著保护肾脏免受结构和功能性肾脏损害[21-22]，同时黄嘌呤氧化酶对糖尿病患者反应性氧介导的肾损伤的作用也得到了证实，抑制黄嘌呤氧化酶活性也显著抑制了糖尿病肾病的肾脏损伤[23-24]。Yukishige等的研究发现，OLETF中肾表达NOX2和NOX4的水平以及黄嘌呤氧化酶活性明显低于对照组。卡格列净治疗显著降低了NOX2和NOX4的水平，但未降低黄嘌呤氧化酶的活性。目前的发现表明，NOX介导的氧化应激在OLETF中的急性肾损伤事件中起主要作用，并且是卡格列净治疗的目标。据Shimazu[25]报道，SGLT-2抑制剂增加了酮体b-羟基丁酸酯(bOHB)的循环水平，并且bOHB通过抑制组蛋白脱乙酰基酶(HDACs)来上调抗氧化分子，该研究发现只有在诱导心肌梗死(myocardial infarction,MI)前禁食大鼠时，才能检测到卡格列净对AKI的保护作用。在接受卡格列净治疗的OLETF中，无论是否禁食，MI之前和之后12 h的血液动力学参数(包括血压和心率)均相当。相比之下，MI前禁食的卡格列净治疗的OLETF的血液中bOHB水平要比没有禁食的经卡格列净治疗的OLETF的血液bOHB水平高(0.79～0.06比0.39～0.02 mmol/L)，表明IM前bOHB升高与卡格列净对肾脏的保护作用显著相关。这些结果表明，卡格列净治疗可增加bOHB，保护肾脏免受肾素-血管紧张素-醛固酮系统途径下调的损伤，而bOHB如何减弱NOXs蛋白和随后的肾损伤的确切机制尚不确定，需要进一步研究。

此外，Panchapakesan等[26]的研究报道了恩格列净可以通过减少人肾近曲小管上皮细胞HK2中的Toll样受体4(TLR4)、Ⅳ型胶原、IL-6分泌和NF-κB的表达，从而降低高糖毒性所致的炎症和纤维化标志物表达。托格列净可减少近端肾小管上皮细胞高糖诱导的ROS生成，导致单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)mRNA和DNA片段减少。以上机制表明，SGLT-2抑制剂可以预防与葡萄糖毒性有关的近端肾小管损伤，也能改善高糖诱导的肾脏氧化应激、肾间质炎症和纤维化，对肾脏起到保护作用[27]。2018年巩雪俐等[28]研究选取40只糖尿病肾脏疾病大鼠，根据血糖及4 h尿蛋白分层随机分为模型(Mod)组、格列美脲(Glim)组、吡格列酮(Pio)组和卡格列净(Can)组以及空白对照(NC)组，各组给药1次/d，通过观察肾功能指标和肾脏病理学检测发现，在单次给药降糖实验和OGTT中，格列美脲和吡格列酮均能降低糖尿病肾脏病大鼠血糖水平，并且卡格列净能降低糖尿病肾脏疾病大鼠血糖水平和肾脏病理评分，其肾脏保护作用机制可能与下调TIMP-1、TGF-β和Col-Ⅳ蛋白及mRNA的表达、上调MMP-9蛋白及mRNA的表达相关。

综上所述，SGLT-2抑制剂具有肾脏保护作用，可延缓CKD的进展，接受其治疗的2型糖尿病患者，尽管eGFR短期内会有一过性下降，但从长期来看，并不影响肾功能。随着目前CKD发病率日益增长，其涉及多种分子机制的多因素的原因值得我们关注。本文总结了一些CKD病因可能涉及的基础研究的观点，也为SGLT2 抑制剂治疗CKD提供了研究新思路。那么对于不同基线水平的人群在不同的肾损伤阶段应用SGLT-2抑制剂的效应有何差异，仍需要通过大样本的临床和实验研究来说明。