降低万古霉素肾毒性的药物及作用机制研究进展

潘坤明，蒋啸天，徐辰祺，许青，李晓宇，丁小强*，吕迁洲*（. 复旦大学附属中山医院药剂科，上海 0003；. 复旦大学附属中山医院肾内科，上海 0003）

万古霉素为三环糖肽类抗生素，于1958年获批，对多种革兰氏阳性菌有活性，是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（methicillin-resistant staphylococcus aureus，MRSA）感染的首选药[1]。但万古霉素导致的肾毒性（vancomycin induced nephrotoxicity，VIN）限制了其临床应用[2]。我国医疗机构中万古霉素使用比例占万古霉素、利奈唑胺和替拉考宁总数的31.4%～94.4%[3]。2021年一项中国人群全国多中心药物导致急性肾损伤（acute kidney injury，AKI）横断面调查显示：单个药物排序中，万古霉素是我国第二大致肾损伤药物[4]。

目前降低VIN 的措施主要为加强抗菌药物管理和开展治疗药物浓度监测，依然缺乏可应用于临床的VIN 保护剂[5]。了解降低VIN 的药物及其作用机制，对VIN 的防治具有重要意义。VIN 确切机制尚不明确，大多数研究认为与氧化应激介导的肾小管损伤以及万古霉素在肾脏聚集有关[5-6]。因此，抗氧化剂及减少万古霉素肾脏聚集的药物可能具有降低VIN 的作用。笔者对近年来降低VIN 的药物及其作用机制研究进展进行综述，以期为促进VIN 保护药的研发和临床应用提供参考。

1 VIN 的定义

大多数研究将VIN 定义为在没有其他原因可解释的情况下，血清肌酐（serum creatinine，Scr）浓度增加≥0.5 mg·dL-1，或连续每日测得的Scr 较基线增加50%，或连续两日肌酐清除率较基线下降50%[7]。2004年急性透析质量方案开发协作组制定了AKI 的诊断与分类系统，即RIFLE 标准（风险Risk、损伤Injury、衰竭Failure、丧失Loss 和终末期肾脏病End-Stage Renal Disease）[8]。2007年急性肾损伤工作组（acute kidney injury network，AKIN）对RIFLE 标准稍作修改，形成了AKIN 标准[9]。2012年改善全球肾脏病预后组织对AKI 定义进行了统一规范，将RIFLE/AKIN 标准定义为AKI 诊断的正式标准，而此前关于AKI 的定义至少有35 种[10]。据此，目前建议对VIN 采用敏感性更高的定义，即在无其他原因可解释的情况下，连续使用万古霉素数日后Scr 在48 h 内升高≥0.3 mg·dL-1[11]。

2 VIN 的发生机制

VIN 早期主要是由于万古霉素制剂工艺不佳，杂质含量较高（纯度只有70%左右）导致的[5]。通过不断地改进纯化工艺，目前制剂中万古霉素 B（活性部分）的含量达到90%～95%，肾毒性显著降低[1]。我国人群VIN 横断面调查显示其发生率在14.3%～16.2%[12-13]。多种因素会影响VIN 的发生，在合并风险因素时，VIN 发生率高达43%。发生率差异大可能的原因是不同研究采用的VIN 定义、研究人群的疾病严重程度以及研究人群的合并风险因素存在差异等[5，14-15]。VIN 可能是多种因素导致的。根据患者肾脏活检病理报告显示，VIN 主要为急性肾小管坏死（acute tubular necrosis，ATN），罕见急性间质性肾炎（acute interstitial nephritis，AIN）[16-19]。万古霉素导致ATN 是剂量依赖性的，可能与万古霉素诱导的肾小管上皮细胞氧化应激损伤[20]、细胞自噬[21]和阻塞性管型形成[22]等机制有关[23]。万古霉素导致的AIN 可能是细胞介导的超敏反应[17]。肾活检病理表现为肾间质水肿，嗜酸性粒细胞、肥大细胞、浆细胞、淋巴细胞和巨噬细胞浸润[19，23]。

3 降低VIN 的药物及其机制研究

目前对于降低VIN 药物的探索主要在临床前研究阶段，包括抑制万古霉素介导的氧化应激、细胞自噬；减少万古霉素肾脏聚集、促进万古霉素肾脏排泄；抑制肾脏血管收缩等多种机制[21，23-26]。目前对于VIN 的临床研究以回顾性研究为主，研究药物均为抗氧化剂。根据文献检索，已发表的随机对照试验（RCT）仅一项[27]。

3.1 临床前研究中药物降低VIN 及其作用机制

3.1.1 VIN 动物及细胞模型 体内实验大多采用大鼠构建VIN 模型。万古霉素剂量大多采用200 mg/（kg·d）q 12h 或400 mg/（kg·d）qd；给药方式以腹腔注射为主；一般连续给药7 d。给药结束后收集大鼠血液、尿液、肾组织等样本检测肾功能指标变化情况，并取大鼠肾组织病理切片观察肾脏损伤情况。肾毒性的指标一般为Scr、血尿素氮（blood urea nitrogen，BUN），以及肾脏病例切片中细胞的损伤情况等。体外实验大多采用人肾小管上皮细胞构建VIN 模型，给予万古霉素4 mmol·L-1处理细胞24 h，观察肾损伤指标变化情况及细胞损伤情况。

3.1.2 抑制万古霉素诱导的氧化应激损伤通路Nishino 等[20]研究表明氧化应激损伤是VIN 的基础发生机制，而其合成的具有抗氧化作用的六亚甲基二胺偶联超氧化物歧化酶（AH-SOD）能够通过抑制氧化应激降低VIN[24]。随后，大量研究表明抗氧化剂能够通过抑制氧化应激而发挥VIN保护作用，这些抗氧化剂包括α-硫辛酸、银杏叶提取物、褪黑素、氨力农[28]、厄多司坦[29]、促红细胞生成素[30]、2，3-二羟基苯甲酸[31]、咖啡酸苯乙酯、维生素C[32-33]、维生素E[34]、N-乙酰半胱氨酸[35]、1，5-异喹啉二醇（ISO）[一种ADP核糖聚合酶（PARP）抑制剂][36]、姜黄素[37-38]、百里醌[39]、阿托伐他汀[40]、碧萝芷、螺旋藻[41]、羰基氰化物-4-（三氟甲氧基）苯腙[FCCP，一种线粒体解偶联剂]和[2-（2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧基-4-基氨基）-2-氧乙基]三苯基氯化鏻（MitoTEMPO，一种线粒体靶向抗氧化剂）[34]、富含DHA 的磷脂酰胆碱（DHA-PC）[42]、芦丁[43-44]、水飞蓟素[45-46]、姜油酮[47]、绿原酸[48]、柚皮素[49]、五酯胶囊[50]等。Ocak 等[35]比较了咖啡酸苯乙酯、维生素C、维生素E 和N-乙酰半胱氨酸对VIN 的保护作用，结果显示维生素E（脂溶性维生素）降低VIN 的效果最好，其次是维生素C、N-乙酰半胱氨酸和咖啡酸苯乙酯。维生素E 的抗氧化优势在另一项研究中也得到了验证[34]。Dalaklioglu 等[36]进一步发现，万古霉素通过诱导氧化应激及随后的DNA 链断裂，激活PARP 通路导致细胞凋亡，而ISO 通过抑制PARP 通路发挥VIN 保护作用。Sakamoto 等[34]发现线粒体膜心磷脂过氧化介导了万古霉素诱导的细胞内活性氧产生和近端肾小管上皮细胞凋亡的启动。而FCCP、维生素E、MitoTEMPO能够通过去除线粒体活性氧，发挥VIN 保护作用。Shi 等[42]研究显示DHA-PC 不仅抑制氧化应激，还通过上调Bcl-2 以及下调胱天蛋白酶（caspase）-9、caspase-3、细胞色素C、p38 和JNK 灭活丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路抑制细胞凋亡，发挥VIN 保护作用。Qu 等[43-44]研究发现芦丁可通过抑制万古霉素诱导的氧化应激、线粒体功能障碍、炎症细胞浸润和细胞凋亡来改善 VIN。水飞蓟素[45-46]、柚皮素[49]也可通过减少细胞凋亡和氧化应激发挥VIN 保护作用。Qu 等[48]发现绿原酸通过减轻万古霉素诱导的氧化应激和亚硝化应激；抑制万古霉素诱导的核因子-κB（NF-κB）、诱导型一氧化氮合酶（iNOS）、下游促炎介质肿瘤坏死因子（TNF）-α和白介素（IL）1β及IL-6 的表达，抑制炎症反应；抑制万古霉素诱导的细胞凋亡发挥VIN 保护作用。

3.1.3 抑制细胞自噬通路 自噬是一种溶酶体降解途径，可分解细胞质组分进行清除和再利用。然而，肾细胞自噬调控异常可导致多种肾脏疾病[51]。Xu 等[21]首次发现自噬在VIN 中的作用：万古霉素通过抑制细胞外信号调节激酶（ERK）1/2 和激活哺乳动物类雷帕霉素靶蛋白信号（mTOR）通路来诱导自噬。此外，自噬相关蛋白7 抗体通过激活蛋白激酶C（PKC）-δ诱导细胞凋亡。氯喹能够通过抑制自噬，显著改善肾小管细胞凋亡而发挥VIN 保护作用[21]。自噬抑制可作为治疗VIN 的新靶点。Bayomy 等[41]也发现螺旋藻和碧萝芷不仅可以减少肾脏氧化应激，抑制细胞凋亡，还可以通过上调自噬标志蛋白（LC3/B）的表达抑制细胞自噬，从而发挥VIN 的保护作用。

3.1.4 作用于肾脏转运蛋白通路促进万古霉素肾脏排泄 VIN 与万古霉素在肾小管的聚集有关[7]。研究发现磷霉素[52-54]、氟氧头孢钠[55]、亚胺培南西司他丁[53-54]、西司他丁[25，56]等可以通过降低万古霉素在肾组织中的浓度降低VIN。西司他丁是一种脱氢二肽酶-1（DHP-1）抑制剂，在临床上与亚胺培南组成复方制剂，以防止亚胺培南被 DHP-1 水解，延长抗菌作用；并作用于肾近端小管刷状缘膜以防止亚胺培南的蓄积和毒性[56]。Humanes 等[56]发现西司他丁可能部分通过减少万古霉素在肾小管上皮细胞中的积累以减少细胞凋亡和线粒体损伤，发挥VIN 保护作用。Im 等[25]进一步研究发现西司他丁的肾脏保护作用与P-糖蛋白 （P-gp）有关。西司他丁可能通过上调P-gp 蛋白表达和减弱万古霉素对P-gp 蛋白表达的抑制作用，降低肾近端小管细胞中的药物浓度，从而抑制万古霉素诱导的氧化应激和细胞凋亡以发挥VIN 保护作用。

3.1.5 抑制氧化应激及促进肾脏排泄双重机制Wen 等[57]的研究显示JBP485（Cyclo-trans-4-Lhydroxyprolyl-L-serine，一种抗肝炎二肽）能够通过抑制氧化应激，降低细胞凋亡发挥VIN 保护作用；并进一步探索其对肾脏转运蛋白的影响，结果显示VIN 的机制可能部分与抑制肾脏有机阴离子转运蛋白1（OAT1）、有机阴离子转运蛋白3（OAT3）、有机阳离子转运蛋白2（OCT2）、多药耐药相关蛋白 2（MRP2）和 P-gp 蛋白的表达有关，而JBP485 可通过上调这些转运蛋白的表达来加速肾脏内源性毒素（例如硫酸吲哚酚）的排泄降低VIN。Kandemi 等[58]研究显示姜酮可以通过抑制万古霉素诱导的肾脏氧化应激、炎症和细胞凋亡，发挥VIN 保护作用；此外，该课题组还探索了姜酮对肾水通道蛋白（aquaporin，AQP）的影响，发现姜酮可抑制万古霉素诱导的AQP1降低，减少肾小管缺血，发挥VIN 保护作用。丹参酮ⅡA 是唇形科植物丹参的脂溶性主要有效成分之一，具有抗氧化、抗炎、改善微循环等作用，陈晓宇等[59]进一步发现丹参酮可以通过降低万古霉素肾组织浓度和血清浓度降低VIN。

3.1.6 舒张肾血管，改善肾脏血供 Bayram 等[26]发现右美托咪定可抑制万古霉素诱导的内皮素1水平升高和一氧化氮水平降低，抑制肾血管收缩，降低VIN，发挥肾脏保护作用。但需注意右美托咪定可能导致低血压及后续的低灌注风险。

3.2 临床研究中降低VIN 的药物

Badri 等[27]开展了一项RCT 探索N-乙酰半胱氨酸对VIN 的降低作用，研究共纳入179 例患者，其中84 例患者接受N-乙酰半胱氨酸（600 mg/次q12h）联合万古霉素治疗。结果显示，相比于单用万古霉素组，联用N-乙酰半胱氨组患者Scr 和BUN 水平更低，VIN 发生率更低（12.63%vs. 4.76%，RR＝0.377，P＝0.066）。该研究提示N-乙酰半胱氨酸具有降低 VIN 的潜力。

多项回顾性对照研究显示维生素C[60-61]、还原性谷胱甘肽[62]、褪黑素[63]等抗氧化剂有助于降低VIN。Saagar 等[61]的研究显示，与万古霉素单用相比，联用维生素C（500 mg/次bid）的患者发生AKI 的比例较低（29.2%vs21.7%，P＝0.248）。控制协变量的多因素logistic 回归分析显示，维生素C 与VIN 发生率降低显著相关（OR＝0.377，P＝0.029）。何娟等[60]的研究显示，相比于单用万古霉素，联用大剂量静脉维生素C [50 ～200 mg/（kg·d）]的重症患者，其肾功能指标（Scr、BUN）显著改善。李娟等[62]研究了还原型谷胱甘肽对重症患者VIN 的降低作用，结果显示万古霉素联用还原性谷胱甘肽后，Scr 值明显改善（102.0 μmol·L-1vs81.0 μmol·L-1，P＜0.05）。Hong 等[63]研究褪黑素对VIN 的作用，结果显示与万古霉素单用相比，联用褪黑素患者AKI 发生率显著降低（16.3%vs7.9%，P＝0.043）；多因素logistic 回归分析显示联用褪黑素有助于VIN 发生率降低。

4 结语

目前降低VIN 的药物及其作用机制以临床前研究为主，临床研究缺乏且以回顾性分析为主。氧化应激可能是VIN 发生机制的基础，因此，大量研究聚焦于抗氧化剂对VIN 的保护作用及机制，目前30 多种抗氧化剂显示有降低VIN 的作用。体内外实验揭示抗氧化剂可能通过抑制万古霉素诱导的肾小管上皮细胞氧化应激损伤、线粒体功能障碍、炎症反应、自噬、细胞凋亡等通路，从而降低VIN。此外，VIN 与万古霉素在肾脏聚集有关。以西司他丁为代表，药物作用于肾脏转运蛋白，通过增加万古霉素肾脏排泄，降低肾小管上皮细胞药物浓度发挥VIN 保护作用。然而，目前缺乏临床研究证据的支持，仅一项RCT 研究显示N-乙酰半胱氨酸具有降低VIN 的潜力。

期待更多的随机、多中心临床试验来验证这些抗氧化剂对VIN 的作用，包括如α-硫辛酸、银杏叶提取物、褪黑素、厄多司坦、促红细胞生成素、维生素C、维生素E、N-乙酰半胱氨酸、阿托伐他汀、芦丁、水飞蓟素、五酯胶囊等；此外，作用于P-gp 的西司他丁在多项研究中证实有降低VIN 的作用，具有较大的应用潜力。