順鉑誘導腎毒性的分子機制及中藥干預研究進展

尹連紅，張一萌，彭金詠

(大連醫科大學藥學院，遼寧 大連 116044)

惡性腫瘤已經成為全世界最主要的死亡原因之一。目前，化療、放療和手術是治療腫瘤的主要方法，而化療是晚期或不可手術患者的主要治療手段。在放化療聯合方案中常以鉑類藥物為基礎，其中最常用的化療藥物順鉑(cisplatin，DDP)是美國FDA批準的首個用于腫瘤治療的鉑類藥物。DDP自1978年起在美國上市，屬細胞周期非特異性藥物，可有效抑制癌細胞的DNA復制，損傷癌細胞膜結構，具有較強的廣譜抗癌作用，臨床廣泛用于睪丸癌、卵巢癌、宮頸癌等的治療[1]。據統計，我國70%～80%的抗癌化療方案是以DDP為主或DDP參與配伍，其抗癌活性與濃度成正比，呈劑量依賴性，但往往會產生嚴重的毒副作用，其中腎毒性是DDP最主要的毒副反應之一，發生率高達1/3左右。中藥以其多組分、多途徑、多靶點的綜合作用在治療DDP腎毒性方面具有較大的優勢和廣闊的臨床應用前景。本文對DDP腎毒性的發病機制及中藥預防和治療研究進展簡要綜述，旨在為抗DDP腎毒性天然產物及創新藥物研發提供資料。

1 DDP的抗腫瘤作用機制

DDP通過影響多個細胞凋亡信號通路發揮抗腫瘤作用，其中重要的是影響DNA合成和修復，導致細胞周期停止。研究發現，DDP與腫瘤細胞內活性氧(reactive oxygen species, ROS)的生成有關。DDP通過影響腫瘤細胞抑制蛋白p53的表達，調節死亡受體的腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor α, TNF-α)等表達，導致細胞線粒體功能障礙，通過調控細胞內質網應激影響鈣信號轉導，增加ROS表達水平[2]。

2 DDP腎毒性的發病機制

DDP進入機體后，90%可與血漿蛋白結合，且大部分直接經腎臟排泄，并在腎臟中具有高聚集、高排泄、高代謝的特點。大劑量或連續給予DDP可引起腎臟近端腎小管上皮細胞不可逆急性壞死，腎臟結構和功能紊亂，嚴重時會導致腎衰竭甚至死亡。DDP進入腎小管細胞，會發揮多重作用，最終導致細胞凋亡或壞死，其中最常見的是細胞毒作用(核DNA損傷)、細胞器功能障礙(轉運體)、誘導細胞凋亡、氧化應激、炎癥信號通路等，如Fig 1所示。

Fig 1 Pathogenesis of DDP nephrotoxicity

2.1 DDP細胞毒作用DDP是由與2個氯離子和2個氨分子連接的中心鉑離子組成的一種簡單的順式無機分子，其進入體內后結合成加合物展現出較好的抗癌活性[1]。DDP誘導的細胞毒性不是因為重金屬本身，而是高濃度DDP轉化成的反應性代謝物進入細胞內環境引起的。隨著現代醫學的發展，DDP細胞毒作用的發病機制日漸清晰：(1)腎臟細胞通過被動擴散的方式攝取高濃度的DDP，被轉化成1個或2個氯化物配體被細胞內含有的氧、氮、巰基等大量親核基團取代形成新加合物，受DNA靜電引力的作用，向細胞核遷移，與DNA結合形成加合物，抑制DNA的合成和復制，從而抑制細胞分裂。(2)DDP可以抑制除DNA之外的RNA、影響蛋白質和磷脂等細胞成分合成。(3)抗氧化劑防護作用缺失。DDP使還原性谷胱甘肽耗竭或失活，還能產生一種具有腎毒性的代謝產物，導致腎細胞毒性的發生[3]。

2.2 氧化應激與DDP腎毒性當機體受到某些內在或者外在因素異常刺激時，會釋放出如氧自由基和氮自由基等高活性分子，破環機體氧化和抗氧化作用平衡，產生炎性細胞浸潤，而對組織造成破壞。人體內絕大多數的自由基是ROS，正常濃度的ROS可參與到細胞增殖，但當ROS異常表達或過量時，則會以多種途徑和方式對機體造成損傷，并且會破壞機體內的許多物質，如DNA和蛋白質等，誘使機體細胞和組織發生氧化性損傷[4]。DDP腎毒性的氧化應激反應機制主要分為兩方面：一是DDP結構中親核氨基可與水分子作用產生大量的ROS。細胞內ROS增加會使線粒體膜脂質過氧化，線粒體功能失效，從而導致Na+,K+-ATP酶活性下降，導致細胞內離子分布不均衡，抑制氧化呼吸鏈的正常傳遞，進而導致能量合成障礙，促發級聯損傷反應，使線粒體功能失效，破壞蛋白質、核酸及染色體，促進DNA損傷和細胞凋亡，損害幾乎所有的細胞成分；二是自由基清除劑減少或受到抑制。研究表明，番茄紅素、辣椒素、維生素C、維生素E、谷氨酰胺等抗氧化劑可減輕或避免DDP的腎臟毒性作用[5]。此外，DDP在水合代謝過程中會產生大量ROS，紊亂細胞內代謝，激活內質網鈣泵從而導致細胞鈣穩態失衡，從而使Ca2+介導的代謝活化，造成細胞內代謝紊亂。細胞內Ca2+失調也是DDP腎毒性的重要因素。線粒體的電子傳遞系統在DDP的作用下，還能產生大量的自由基，也是DDP誘發ROS增加的原因之一。由此可見，大量ROS與細胞內Ca2+超載共同作用，促進DDP產生腎毒性，氧化應激成為加劇DDP腎毒性的關鍵影響因素。

2.3 炎性反應與DDP腎毒性炎癥級聯反應是DDP腎毒性的又一主要原因。研究表明，TNF-α、白細胞介素-1(interleukin-1, IL-1)和白細胞介素-6(interleukin-6, IL-6)等炎癥基因的表達在DDP致急性腎損傷中均有增加[6]。TNF-α可以直接誘導細胞釋放大量炎癥細胞因子和炎癥介質，觸發眾多細胞因子啟動、乃至全身炎癥反應的關鍵性因子，對炎癥和機體免疫都有重要的作用。DDP在體內產生的羥基自由基(-OH)也可以通過調控核轉錄因子(nuclear transcription factor-k B, NF-κB)，參與p38信號通路和環氧合酶-2(cyclooxygenase-2, COX-2)/mPGES-1(microsomal prostaglandin E synthase-1)信號通路，使TNF-α表達量增加，誘導炎癥級聯反應的發生。

2.4 細胞凋亡與DDP腎毒性自主調控細胞凋亡是機體為了適應生存環境和維持機體內環境的平衡，在非病理條件下主動進行的一種死亡過程。凋亡在機體的生存中具有特殊的意義，可以促進機體正常發育，維持細胞的更新和機體內各組織器官的體積。當凋亡細胞過少時，受損傷的細胞大量存活和累積，機體會出現癌癥或自身免疫性疾病；而凋亡細胞過多時，則會出現神經退化性疾病和心肌缺血等疾病。研究發現，DDP腎毒性與細胞凋亡密切相關，DDP可以通過調控線粒體的凋亡信號分子p53、Bcl-2、Bax、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(cysteinyl aspartate specific proteinase，caspase)等表達，使線粒體膜通透性增加，誘導腎小管上皮細胞觸發線粒體凋亡途徑[7]。DDP也可以通過調控細胞膜上的腫瘤壞死因子受體(tumor necrosis factor receptor type 1，TNFR1)，上調Fas/Fas-L系統表達，誘發由死亡受體介導的細胞外源性途徑凋亡，引起腎毒性。另有研究發現，DDP與內質網細胞色素P450相互作用，通過調控凋亡信號分子Caspase等的表達，激活腎小管上皮細胞中的內質網凋亡途徑，引起細胞凋亡，加劇腎毒性[2]。

2.5 其他DDP腎毒性參與者

2.5.1轉運體 研究顯示，DDP主要通過膜轉運體向腎小管上皮細胞內轉運，而有機陽離子轉運體2 (organic cation transporter 2，OCT2)、銅離子轉運蛋白(copper transporter 1，CTR1)和腎臟有機陽離子反向轉運體—多藥物和有毒化合物排出轉運蛋白1(multidrugandtoxic compound extrusion protein 1，MATE1)參與了腎小管細胞攝入DDP的過程。OCT2和CTR1 時腎小管上皮細胞基底膜側高表達的兩種膜轉運體，OCT2可將血液中多種陽離子以易化擴散的方式轉入腎小管上皮細胞中；CTR1參與體內銅離子的轉運，同時，也可以介導腎小管上皮細胞對DDP的主動轉運[8]。有研究表明，OCT2抑制劑—西咪替丁，可有效減輕DDP對腎小管上皮細胞的毒性作用，其機制主要是抑制了新分離的人近端腎小管上皮細胞對DDP的攝取。另有研究表明，MATE1參與腎小管細胞中DDP的泵出過程，介導DDP外排，使DDP在腎臟組織中蓄積減少，從而減輕腎損傷。

2.5.2miRNA 微小RNA(microRNA，miRNA)是一類長度一般約為22個核苷酸的內源性非編碼單鏈RNA。成熟的miRNA主要通過與靶mRNA的3’端非編碼區(3’-UTR)堿基配對的方式，對靶mRNA進行切割，或者抑制其翻譯、表達，進而影響多種生理病理過程。研究發現，多種miRNA與DDP腎毒性的生物學特性有著密切的關系，有望成為最有前景的DDP腎毒性的生物標志物。Bhatt等[9]研究發現，在DDP腎毒性體內外模型中，miR-34a可通過激活p53信號通路發揮重要作用；Zhu等[10]研究發現，DDP作用于人腎小管上皮細胞(HK-2細胞)，上調miR-181a可以激活Bcl-2信號通路啟動凋亡相關信號通路；Joo等[11]研究發現可以通過調控核因子NF-E2相關因子(nuclear factor-erythroid 2-related factor 2，Nrf2)增加miR-125b的轉錄抑制碳氫化合物受體阻遏劑(hydrocarbon receptor repressor，AhRR)，從而保護DDP誘導的腎損傷。

3 DDP腎毒性的藥物治療

目前，臨床上仍缺乏有效預防和治療DDP腎毒性的藥物。近幾年臨床用于保護DDP腎損傷的藥物主要集中在兩個方面：一是血管擴張藥(血管緊張素抑制劑)；另一方面則建立在水化和利尿的基礎上，常用的藥物包括高濃度氯離子溶液、利尿藥、脫水劑等。近年來如抗氧化劑(谷胱甘肽)、血小板活化因子拮抗劑和激素等新的腎功能保護劑也被開發上市。天然藥物具有多靶點、多效應、不易產生耐藥性等優點，因此很多研究者將目光集中于天然藥物抗DDP腎毒性的研究，并從天然產物中發現了很多高效低毒的抗DDP腎毒性藥物，有望在抗DDP腎毒性藥物研究方面取得質的飛躍。

4 用于預防和治療DDP腎毒性的中藥復方

中藥復方是以中醫理論為基礎，依據君臣佐使原則，選擇多味中藥(兩種或兩種以上)按照一定的比例進行配伍而制成的方劑。由于DDP腎毒性的發病機制復雜，涉及多個方面，因此根據藥物之間的相互作用，按照適當比例配制，提高治療效果和減少不良反應，以達到防治和治療DDP腎毒性的目的。曹思思等[12]研究發現，由大黃、丹參、土茯苓、枳殼、生牡蠣和甘草組成的腎復舒顆粒能夠明顯降低順鉑腎毒性，其機制與上調Nrf2抗氧化通路和外排蛋白的表達有關；李淑貞等[13]研究發現，由黃連、肉桂和玄參組成的新交泰飲可以有效改善DDP腎毒性大鼠腎功能，減輕腎臟的病理變化；連燕娜等[14]研究發現，由人參、黃芪、當歸、何首烏、茯苓和枸杞子等組成的益氣補腎方可以顯著性降低DDP引起的大鼠腎臟系數，腎組織Pt含量、血尿素氮(blood urea nitrogen，BUN)和血肌酐(creatinine，Cr)含量增高。

5 用于預防和治療DDP腎毒性的中藥提取物

中藥提取物是利用物理化學的方法從動植物中定向獲取和濃集而得到的某一種或多種結構未被改變的有效成分。中藥提取物療效穩定、服用方便、質量可控，在抗DDP腎毒性方面有顯著療效(Tab 1)。

6 用于預防和治療DDP腎毒性的中藥活性成分

中藥有效成分是從藥用動植物中分離制備出的結構明確的單體化合物，大量實驗研究證明，中藥活性成分在抗DDP腎毒性中發揮著越來越重要的作用。目前可用于DDP腎毒性預防和治療的中藥活性成分有黃酮類、生物堿類、多酚類、萜類、皂苷類和蒽醌類等。

6.1 黃酮類槲皮素(quercetin)是一種常見的黃酮類化合物，具有抗炎和抗氧化等作用。研究發現，槲皮素具有抗DDP腎毒性的作用，它可以顯著減少腎臟脂質過氧化、激活絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)和NF-κB信號轉導通路，減少促炎細胞因子和Caspase表達，抑制細胞凋亡。進一步研究證實槲皮素對DDP誘導的腎臟功能損害具有保護作用[15]。

蘆丁(rutin)是一種天然黃酮類化合物，存在于多種植物中。研究表明，蘆丁可以降低DDP誘導的腎毒性大鼠中BUN和Cr水平，抑制NF-κB、TNF-α和促炎因子的表達，減輕細胞凋亡來改善DDP腎毒性[16]。

水飛薊素(silymarin)屬二氫黃酮醇類化合物，來源于菊科植物水飛薊種子中，成分為水飛薊賓(silibinin)、異水飛薊賓(isosilybin)、水飛薊寧(silydianin)和水飛薊亭(silychristin)等，水飛薊賓是水飛薊素的主要成分。水飛薊素在治療糖尿病、神經變性疾病、肝臟疾病和癌癥等疾患中具有潛在的臨床價值。Gaedeke等[17]研究發現，水飛薊賓可以減輕蛋白尿的產生，保護腎小管功能，從而起到抗DDP誘導的腎臟損傷作用；Bokemeyer等[18]研究發現，水飛薊賓在不影響DDP抗癌活性的同時，清除自由基，改善腎組織病理狀態發揮抗DDP誘導的大鼠腎毒性。

橙皮苷(hesperidin)是一種來源充足的二氫黃酮類化合物，存在于自然界多種植物中，尤其在蕓香科屬植物的果皮中含量豐富。橙皮苷可以降低血清中BUN和Cr水平，抑制DNA降解，升高超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase，GSH-Px)、谷胱甘肽巰基轉移酶(glutathione S-transferase，GST)、谷胱甘肽(glutathione，GSH)和過氧化氫酶(catalase，CAT)活力，降低腎臟內TNF-α和抗氧化防御系統的損傷，通過抑制氧化應激抗大鼠DDP腎毒性作用[19]。

Tab 1 Anti-DDP nephrotoxicity effect of Chinese herbal extracts

6.2 生物堿類小檗堿(berberine)是從中藥黃連、黃柏等小檗屬植物根莖中提取得到，又稱黃連素，是一種常見的異喹啉生物堿。研究發現小檗堿可以降低DDP誘導的腎毒性大鼠血清中BUN和Cr水平，減輕抗氧化防御系統的損傷。同時發現，小檗堿可以抑制大鼠腎臟組織中DDP誘導的TNF-α和NF-κB的表達，活化p53以及caspase-3，通過改善氧化應激、抗炎和抗細胞凋亡發揮抗DDP腎損傷作用[20]。

川芎嗪(ligustrazine)屬吡嗪類生物堿，可從傘形科植物川芎、姜科植物溫莪術、大戟科植物痛風麻瘋樹根莖中提取。Sohu等發現川芎嗪可以顯著降低DDP誘導的氧化應激和組織學損傷，改善腎臟功能，抑制促炎反應和管狀細胞凋亡[21]。

6.3 多酚類姜黃素(curcumin)是從姜科姜黃屬植物中提取的一種天然多酚類色素，具有良好的生物學活性。研究表明，姜黃素可以恢復DDP引起的內源性抗氧化劑的消耗，通過抑制NF-κB、促炎因子和粘附因子的表達，抑制DDP引起炎癥反應，減輕炎癥反應防御系統的損傷；姜黃素降低腎組織中丙二醛(malondialdehyde，MDA)活性，提高NAD-依賴性去乙酰化酶Sirtuin-1(Sirt1)和Nrf2基因表達，減輕抗氧化防御系統和線粒體介導的凋亡損傷，減輕抗氧化反應和抗細胞凋亡防御系統的損傷[22]。

鞣花酸(ellagic acid)是一種廣泛存在于蔓越桔、石榴、蘋果、黑莓、草莓和胡桃等軟果、堅果中天然多酚組分。研究表明，鞣花酸通過抑制腎損傷的早期腎臟損傷分子(kidney injury molecule 1, Kim-1)和簇蛋白表達，改善DDP腎毒性；提高腎小球濾過率，減輕腎小管上皮細胞擴張和凋亡；提高抗氧化酶的活力，抑制氧化應激反應，減少炎癥介質和凋亡標志物的產生，從而緩解DDP腎毒性[23]。

白藜蘆醇(resveratrol)是從虎杖、花生、葡萄、決明子等植物性食物或藥物中提取的一種天然多酚類物質。研究表明，白藜蘆醇可以通過激活Sirt1和Nrf2介導的內源性抗氧化防御系統來減輕DDP腎毒性；降低血清BUN和Cr水平，削弱NF-κB的活化，從而抑制DDP引起的炎癥反應；下調p53和Sirt1乙酰化，恢復Bax/Bcl-2蛋白比率，在不影響DDP抗癌活性的基礎上，通過細胞凋亡信號通路抑制DDP腎毒性發生。

6.4 萜類β-石竹烯(β-caryophyllene)多來源于丁香葉油、丁香莖油、肉桂葉油中，是一類雙環倍半萜類化合物。Osman等[24]研究發現β-石竹烯可以降低NADPH氧化酶2(NADPH oxidase 2，NOX-2)和NADPH氧化酶4(NADPH oxidase 4， NOX-4)等蛋白表達，通過抑制氧化應激反應、炎癥反應和觸發細胞凋亡途徑來減輕DDP腎毒性。另有研究表明β-石竹烯通過激活大麻素受體2(cannabinoid receptors 2，CB2)對DDP腎毒性起保護作用。臨床實驗也證明，β-石竹烯具有良好的安全性和耐受性可被開發為新一代具有腎臟保護作用的藥物。

鼠尾草酸(carnosic acid)屬雙萜類化合物，來源于迷迭香、鼠尾草等唇形科植物的葉中。體內外實驗已證實鼠尾草酸具有抗氧化、延緩衰老、抗菌、抗腫瘤、神經保護和抑制脂肪細胞分化等多種生理活性，可降低血脂，用于治療肥胖、心血管病及癌癥。研究表明，鼠尾草酸可以通過降低血清BUN和Cr水平，降低細胞色素酶P450 2E1(cytochrome P450 2E1，CYP2E1)活性，降低血紅素氧合酶-1(hemeoxygenase-1，HO-1)、NF-κB等表達水平，減少4-羥基壬烯酸的表達，抑制caspase-3活化來緩解DDP腎毒性[25]。

6.5 皂苷類薯蕷皂苷(dioscin)是從穿山龍、山藥等植物中分離純化到的一種甾體皂苷類化合物。Zhang等[26]研究發現，薯蕷皂苷可以通過調控miR-34a/Sirt1信號通路改善炎癥和氧化應激反應發揮對DDP腎毒性的保護作用，分子對接技術初步預測Keleh樣環氯丙烷相關蛋白-1(epoxy chloropropane Keleh sample related protein-1, Keap1)和NF-κB p65可能是薯蕷皂苷抗DDP腎毒性的藥物作用靶點。

人參皂苷(ginsenoside)是從人參等植物中提取分離的一種三萜皂苷類化合物。Baek等[27]經研究發現人參皂苷可以降低乳酸脫氫酶(lactatedehydrogenase, LDH)泄漏，增加腎小管上皮細胞的生存能力，從而減輕DDP腎毒性；人參皂苷也可通過抑制DNA損傷的細胞凋亡生物標志物，如磷酸化c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase, JNK)、p53和活化Caspase-3表達來減輕炎癥反應、抑制細胞凋亡改善DDP誘導的腎損傷。

桔梗皂苷D(platycodin D)是從雙子葉植物桔梗科植物桔梗根中提取分離的一種三萜皂苷類化合物。研究表明，桔梗皂苷D可以通過降低血清BUN和Cr水平，抑制一氧化氮合酶(inducible nitrfic oxides synthase, iNOS)和COX-2表達，抑制NF-κB的核易位，緩解DDP腎毒性；也可通過抑制ROS的產生，減輕腎小管上皮細胞凋亡，緩解DDP誘導的腎損傷[28]。

6.6 蒽醌類大黃素(emodin)具有抗菌、抗炎、抗氧化、抗病毒、降糖、調脂和免疫調節等藥理作用，屬于蒽醌類化合物。研究表明，大黃素對DDP誘導人腎小管上皮細胞(HK-2細胞)損傷具有保護作用。此外，大黃素可以通過抑制近端腎小管溶酶體中N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶的表達，減輕DDP誘導的腎損傷。Liu等[29]研究發現，大黃素通過調節腺苷酸激活蛋白激酶(adenosine 5′-monophosphate (AMP)-activated protein kinase, AMPK)/ 哺乳動物雷帕霉素靶點(mammalian target of rapamycin, mTOR)信號通路，使Caspase-3活性下降，激活自噬發生，改善體外DDP腎毒性。

7 展望

DDP腎毒性發病機制復雜，早期診斷困難，且缺乏有效的治療方案。天然藥物副作用較少，且具有很好的抗DDP腎毒性的作用，在治療DDP腎毒性中具有廣闊的開發前景。因此，在抗DDP腎毒性的研究中闡明天然藥物抗DDP腎毒性的成分和靶點具有十分重要的作用。我國擁有豐富的自然資源將會在抗DDP腎毒性創新藥物研發中發揮重要作用。