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生物活性多肽与肾衰

来源:论文汇编 作者:自动采集 2005-1-1
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摘要: 生物活性多肽不仅与肾脏的发育有关[1],而且在急性肾衰(ARF)的肾功能恢复中起着重要作用。动物实验结果显示,一些重组的人生物活性多肽如表皮生长因子(EGF)、胰岛素样生长因子-1(IGF-1)和肝细胞生长因子(HGF)具有促进肾组织结构修复和功能恢复的作用[2]。由此人们设想将一些生物活性多肽作为治疗肾衰的一种新疗法,国......



  生物活性多肽不仅与肾脏的发育有关[1],而且在急性肾衰(ARF)的肾功能恢复中起着重要作用。动物实验结果显示,一些重组的人生物活性多肽如表皮生长因子(EGF)、胰岛素样生长因子-1(IGF-1)和肝细胞生长因子(HGF)具有促进肾组织结构修复和功能恢复的作用[2]。由此人们设想将一些生物活性多肽作为治疗肾衰的一种新疗法,国外一些学者为此已进行了一些临床试验,但结果不完全一致。本文就肾衰时一些生物活性多肽表达的变化及其在动物试验及临床试验的状况等方面,对生物活性多肽在肾衰中的作用进行综述。

  在急性肾小管坏死的实验动物和患者的肾脏,大部分肾小管受损伤,随后发生近曲小管S2/S3节段及髓袢降枝粗段(TALH)细胞的再生。小管细胞是高度分化和代谢十分活跃的细胞,在正常情况下处于静止状态,位于细胞周期的G0期。然而,在受到急性短暂的损伤如缺血性损伤后数分钟至数小时内,近曲小管和TALH上皮细胞即开始再进入细胞周期变化,损伤的肾单位的上述节段细胞转变为具有高度有丝分裂活性的细胞[2]。

  小管细胞是否再进入细胞周期变化取决于很多编码基因。一些生物活性多肽参与了小管细胞的细胞周期的转变。研究最多的是EGF、IGF-1和HGF。它们参与了小管细胞从G0期到G1期的转变过程。在急性肾损伤后的修复过程中,生物活性多肽的重要功能是诱导并加速小管细胞发生周期性变化,但这不是生物活性多肽在急性缺血性肾损害后促进肾修复的唯一功能。生物活性多肽可能还具有减少损伤细胞凋亡的作用。尽管体外实验培养的小管细胞受损害时以及急性缺血损伤的大鼠肾脏中均存在细胞凋亡,但细胞凋亡在人ARF中的作用目前还不清楚。生物活性多肽可能还通过其它代谢作用来促进组织修复[2]。

  1 EGF的作用

  肾脏在正常状态下,EGF及其受体是在TALH和远曲小管表达,但EGF受体也存在于近曲小管细胞的基侧膜。在缺血性肾损伤后,远曲小管EGF的表达和尿中EGF的排泄量均减少;或上述两方面功能暂时消失。在损伤部位的近曲小管出现EGF及其受体的表达[3]。远曲小管EGF表达减少是由于缺血性损伤时前EGF原的基因启动子上游区域的功能终止所致[4]。

  在肾毒性ARF大鼠,使用外源性EGF,可加速肾功能的恢复[5]。一系列细胞培养的研究结果提示,EGF的这些作用至少部分是直接促进近曲小管细胞有丝分裂的作用而实现的[2]。

  2 IGF-1的作用

  IGF-1在肾单位中表达的部位较其它生物活性多肽的表达广泛。然而,正常大鼠和正常人的近曲小管不表达或仅很少量表达IGF-1,而近曲小管细胞基侧膜及顶端膜富含IGF-1受体。在大鼠发生缺血性ARF后,IGF-1可在近曲小管细胞也可能在迁移的巨噬细胞出现短暂的表达;提示可能在小管损伤后的自然修复过程中存在IGF-1的旁分泌作用[6]。动物实验表明,在缺血性ARF大鼠使用重组的人IGF-1(rhIGF-1),能促进肾脏功能恢复及组织结构的修复,并减低死亡率[7,8]。细胞培养研究结果提示,IGF-1不仅具有促进近曲小管细胞有丝分裂的作用,而且具有减少其细胞凋亡的作用[9]。与改善实验性ARF大鼠预后有关的IGF-1的其它作用还包括促进EGF受体的生成,进而使EGF的旁分泌/自分泌作用增强[10]。IGF-1还活化诱生型一氧化氮合酶(iNOS)从而使NO合成增加。由于iNOS同功酶也在近曲小管表达,小管NO活性增强可能有助于调节细胞的有丝分裂[2],但是,确切的功能目前还不清楚。NOS抑制剂能减弱IGF-1的促ARF大鼠肾功能恢复的作用[11],这是否是由于降低了IGF-1诱导的微血管或肾小管NO活性的结果目前还不清楚。然而,这些发现表明IGF-1诱导的iNOS活性与大鼠急性肾损伤后肾组织修复和功能的恢复有关。

  在慢性肾衰(CRF)患者及ARF大鼠,使用rhIGF-1能降低蛋白质的分解代谢并促进蛋白质合成[7]。由于ARF大鼠及患者常有分解代谢亢进,rhIGF-1降低分解代谢的作用可能与促进肾组织修复有关。另外,rhIGF-1还具有增加正常大鼠、正常人及慢性肾衰患者肾血流量及肾小球滤过率(GFR)的作用[12]。IGF-1可通过多种生物活性作用从而促进缺血性ARF大鼠肾脏组织的修复和功能的恢复(见附图)[2],因而,在众多重组的生物活性多肽中,rhIGF-1尤其有可能用于ARF的临床治疗。

  到目前为止,已有两个检验rhIGF-1促进ARF恢复作用的临床试验的报道。在一个单中心试验中,肾动脉平面以上的主动脉瘤患者进行外科修复手术时,肾动脉缺血60~70min,术后即给予患者rhIGF-1100μg/kg皮下注射(n=27)或安慰剂(n=20),12h一次,共3天,然后在术后24、48、72h测定肌酐清除率(Ccr)。使用rhIGF-1组无一例患者发展至严重ARF而需透析治疗。安慰剂组的Ccr较手术前有所下降,而rhIGF-1治疗组Ccr较手术前有所增加,72h时较手术前平均增加7ml/min[13]。但在治疗开始时患者的血肌酐(SCr)水平均未升高,未能确定是否存在ARF。在接受试验的患者中,ARF的发病率很低。而且这一临床试验没有回答易感ARF患者的发病率及预后的问题。因而,对rhIGF-1能否降低这些患者ARF的发病率或促进肾衰后的恢复作用无法进行准确的评价。这一研究结果只显示了IGF-1具有增加这些患者GFR的作用。另一个有关rhIGF-1能否改善ARF预后的多中心临床试验是由Kopple等[14]进行的,72例ARF患者分别接受rhIGF-1(n=37)100mg/kg皮下注射、2次/d或安慰剂治疗连续2周。但是,这一研究结果未能显示rhIGF-1具有改善ARF患者预后、降低需透析率及死亡率的疗效。所以,与动物体内的研究结果不同,两个临床试验的结果未能证实rhIGF-1具有促进ARF患者肾功能恢复的作用。这种显著差异可能是由于引起ARF的病因不同所致。在ARF动物模型中,ARF不是短暂肾缺血诱导的就是肾毒性物质所致的,且肾损害程度是有限的,ARF是确定的。相比之下,在多中心临床试验中,大部分患者有严重的原发疾病或同时伴有其它疾病,ARF的发生不是单一的病因所致。

  3 HGF的作用

  在正常肾脏HGF的表达主要在间质细胞,近曲小管细胞表达c-met和HGF受体,在缺血或小管毒性物质所致ARF的实验动物,肾损伤12h时,即出现HGF和c-met的表达增加[15],提示HGF经旁分泌作用参与了肾损害后的修复过程。在ARF的大鼠和小鼠模型及同种肾移植急性肾小管坏死的犬模型,外源性rhHGF具有促进小管组织和功能恢复的作用[16,17]。在同种肾移植急性肾小管坏死的犬模型,给予HGF一次注射,其促进肾功能恢复的效果较使用rhIGF-1连续3天的效果好[17],到目前为止还未见有关HGF或其它生物活性多肽具有降低同种肾移植术后肾功能延迟发生率作用的报道。

  4 TGF-β的作用

  在实验性ARF动物以及ARF患者损伤的肾单位存在EGF、IGF-1和HGF(可能还有其它一些生物活性多肽)暂时性的表达和过度表达。看来这些生物活性多肽与导致损伤小管细胞有丝分裂的细胞G1期转变及细胞周期进展有关。在缺血所致的ARF大鼠,再生的肾小管中TGF-β1表达增加[18],在许多条件下,TGF-β1可使细胞周期性变化中止,它的抗有丝分裂活性可以帮助抵消其它因子和事件引起的促有丝分裂作用[19]。然而,目前这仅是一个假说。ARF时,TGF-β1可能还有其它功能,这有待于进一步证实。

  5 心房利钠肽(ANP)的作用

  动物实验表明,ANP具有促进ARF大鼠肾功能恢复的作用。ANP能诱导小动脉的舒张,并减少Na的重吸收,达到改善血供并减低氧和底物的需要量[19]。Rahman等[20]进行的单中心临床试验结果显示,给ARF患者输注ANP,能升高其Ccr并能降低需透析率。另外,Allgren等[21]进行了有关这方面的多中心临床试验。504例患者分别接受ANP衍生物anaritide 0.2μg/(kg*min)静脉输注或安慰剂治疗24h。与安慰剂组相比,anaritide组的需透析率及死亡率均无下降,SCr水平与安慰剂组差异不显著。如按试验前的尿量多少将每个大组分为少尿和无少尿两个亚组,使用anaritide的少尿组需透析率明显低于使用安慰剂的少尿组;而使用anaritide无少尿组的需透析率较使用安慰剂的无少尿组显著增高。但各亚组之间死亡率差异不明显。

  6 生长激素(GH)的作用

  在CRF患者,血中GH水平正常或增高。由于GH在肾脏的代谢清除减少,GH的半衰期延长[22]。在CRF儿童患者,血清GH水平正常或稍升高。这取决于肾衰的程度。由于GH水平正常或升高,而生长发育迟缓,表明机体对GH的反应不敏感。在CRF的儿童患者,血清GH结合蛋白(GHPB)水平降低[23],GHBP是由GH受体的细胞外侧链裂解而来;它的血中浓度反映了肝脏GH受体表达的程度。GH受体减少时,GH的作用减弱。

  机体对GH反应的不敏感还可能是由于与GH作用有关的成分变化所致。在中期CRF的患儿,血清IGF-1和IGF-2水平正常,而在终末期肾脏疾病(ESRD)患者,IGF-1水平轻度降低,而IGF-2水平轻度升高。临床及实验研究结果显示,在CRF时,肝脏产生IGF-1减少。IGFs的作用和代谢是由特异的高亲和力的IGF结合蛋白(IGFBPs)调节的,IGFBPs能结合循环中99%的IGFs;IGFBP-1、IGFBP-2和低分子量的IGFBP-3片段在CRF患者血清中的含量是增加的。且与肾功能障碍的程度相关[22]。IGFBPs增多后,结合IGFs增加,使IGFs的作用减弱。

  给实验性肾衰大鼠生理剂量的重组人GH(rhGH),不影响其生长;对肝脏GH受体的表达也无明显影响[24,25]。在CRF成人患者,使用GH能降低蛋白分解代谢,改善氮平衡。但疗效不完全一致。Ziegler等[26]给ESRD患者(n=5)使用rhGH5~10mg/d,连续3周,能减少尿素氮(BUN)的生成。Schulman等[27]在血透患者(n=7)每次血透使用rhGH5mg,同时给予胃肠外营养,连续6周,患者血白蛋白水平升高,蛋白分解代谢降低。Ikizler等[28]给ESRD患者(n=10)使用rhGH5mg/d,共1周,试验后患者BUN、磷和钾水平下降,而SCr水平升高。Kang等[29]对10例ESRD患者进行了rhGH疗效的临床试验,每例患者使用rhGH50U/m2体表面积,皮下注射,一周3次,连续12周,能减少BUN的生成。Tonshoff等[23]对40例CRF患儿使用超生理剂量的GH(0.05mg/kg·d-1),连续1年,能促进患儿的生长发育,身高增长速度从使用前的3.6±0.3cm/年增至为8.1±0.4cm/年。使用前身高增长速度与血清GHBP水平无明显相关,使用后身高增长速度与血清GHBP水平呈显著正相关。血清GHBP水平正常(>正常均值-2s)组,使用rhGH后的身高增长速度明显高于血清GHBP水平低下(≤正常均值-2s)组。未用rhGH治疗的CRF患儿中,GHPB水平正常(>正常均值-2s)组身高增长速度也显著高于血清GHPB水平低下(≤正常均值-2s)组。

  总之,EGF、IGF和HGF与急性肾损伤后肾组织的修复有关。给实验性ARF动物使用这三种生长因子,均能促进肾脏功能的恢复;然而,在临床试验中,虽然显示出rhIGH-1具有改善GFR的作用,但有关rhIGH-1的两个临床试验未能证实IGF-1具有改善ARF患者预后及降低死亡率的作用。ANP的两个临床试验结果不一致。在CRF成人患者使用GH,能降低蛋白分解代谢,改善氮平衡。在CRF患儿,使用超生理剂量的GH,能够促进其生长发育,但其作用强弱取决于其受体水平的高低。EGF和HGF尚无在肾衰患者中进行临床试验的报道。有关生物活性多肽对肾衰时肾组织修复及功能恢复的效应仍有待进一步研究。

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