羅沙司他對臟器損傷后修復效應的研究進展

應剛強 綜述，魏佳莉 審校

(海南省人民醫院/海南醫學院附屬海南醫院腎內科，海口 570000)

羅沙司他(FG-4592)是一種同類型藥物中最優的小分子口服缺氧誘導因子(HIF)脯氨酸羥化酶(PHD)抑制劑(HIF-PHI)，它通過穩定HIF促進內源性促紅細胞生成素(EPO)產生及調節鐵代謝，進而促進造血，緩解腎性貧血[1-2]。目前羅沙司他已在中國和日本完成多個Ⅲ期臨床試驗，并正式批準用于腎性貧血的治療[2-4]。羅沙司他同時對一些重要的器官或系統具有重要的保護作用，這些保護作用在腎臟、肝臟、皮膚、神經、視網膜等組織或器官中均有相關報道。本文就羅沙司他對重要系統的保護作用及其可能機制進行綜述。

1 羅沙司他及其生物學特性

羅沙司他，商品名為艾瑞卓，化學名稱([(4-羥基-1-甲 基-7-苯氧基-異喹啉-3-)羰基]-氨基]-乙酸,是一種分子量為352.34的2-酮戊二酸(2-OG)類似物，可競爭性抑制 3種PHD亞型，血漿半衰期約 12 h，對 PHD2 的半數有效濃度(IC50)為0.027 μmol/L。 當羅沙司他進入機體時，PHD受到抑制，HIF-α與E3泛素連接酶分離，之后HIF-α 進入細胞核內與 HIF-β 形成異源二聚體，結合在靶基因的低氧反應元件(HRE)上，誘導激活相應的靶基因。靶基因的激活可使機體內EPO生成適量地增加及機體EPO受體活性提高直接促進紅細胞生成；靶基因的激活還可使體內鐵調素水平降低、轉鐵蛋白水平增加和轉鐵蛋白受體活性提高進而提高體內鐵的利用效率；靶基因的激活還可使二價金屬離子轉運蛋白(DMT1)和十二指腸細胞色素B(DcytB)水平增加，銅藍蛋白升高，增加腸道對鐵的吸收[5-7]。羅沙司他主要通過以上幾條途徑來緩解慢性腎臟病(CKD)患者的腎性貧血。

2 羅沙司他對重要臟器損傷后的修復作用

2.1 羅沙司他對腎臟損傷后的修復作用

慢性腎衰竭過程中，腎臟組織慢性纖維化，導致腎促紅細胞生成素細胞(REPCs)組織逐漸轉化為肌成纖維細胞，使內源性 EPO 產生不足，這是慢性腎性貧血的主要原因之一[8]。羅沙司他除穩定HIF，改善貧血外，還可能具有多種腎臟損傷后修復作用，包括延緩腎臟纖維化、抑制腎炎、改善腎小球內皮損傷及順鉑誘導的急性腎損傷(AKI)。

LI等[9]通過體內實驗發現羅沙司他預處理的實驗小鼠在注射葉酸后，可以改善葉酸引起的腎損傷，可以減少腎間質中的膠原沉積和纖維化生物標志物表達，并證明羅沙司他預處理通過蛋白激酶B/糖原合成酶激酶3β(Akt/GSK-3β)介導的核因子E2相關因子2(Nrf-2)活化，減少葉酸所致腎損傷早期的細胞性鐵死亡，從而延緩腎臟纖維化進程。 SCHLEY等[10]通過對腺嘌呤誘導的慢性腎衰竭大鼠的研究表明，羅沙司他具有新穎而有效的全身性抗炎特性，可在慢性腎小管間質炎癥中保護腎臟功能和結構，并可能抑制腎臟疾病的進展。XIE等[11]對紅景天苷(SAL)抗糖尿病作用的細胞機制研究，結果顯示SAL和羅沙司他通過上調HIF的表達來減輕高糖誘導的大鼠腎小球內皮細胞損傷。此外，YANG等[12]對羅沙司他干預順鉑誘導的AKI中，通過降低腎臟及循環中的腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細胞介素(IL)-6、IL-1β、單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)、血管緊張素轉換酶(ACE)-M1和環氧合酶-2(COX-2)等炎癥介質的表達，以及增強HIF-1α蛋白及其下游基因血紅素加氧酶1(HO-1)和EPO的表達來改善順鉑所致的腎損傷，提示羅沙司他有可能成為臨床上治療AKI的有效藥物。

2.2 羅沙司他對神經系統損傷后的修復作用

羅沙司他，作為一種PHI，它可以激活HIF-1途徑，對細胞產生多種影響。羅沙司他對神經系統具有重要的損傷后修復作用，其中包括改善脊髓損傷(SCI)后的局部微環境為骨髓干細胞移植創造條件，改善大鼠抑郁樣行為及帕金森癥狀，以及在視網膜脫離(RD)后對視網膜光感神經細胞有一定的保護作用。

骨髓間充質干細胞(BMSCs)被認為是治療SCI的一種有前途的候選細胞[13]。然而，SCI后脊髓內的炎性微環境限制了移植的BMSCs的存活和療效。LUO等[14]等通過體外實驗研究發現，損傷的神經細胞株(PC12細胞)來源的外切體促進了SCI后BMSCs的凋亡，然而，缺氧預處理或激活HIF-1α的表達對BMSCs移植后的存活起重要作用，為BMSCs在SCI治療中的應用奠定了基礎。

有研究表明，抑制PHD可以穩定HIF-1α，提高機體對缺氧的耐受性，改善多種疾病的預后[15]。然而，PHI在SCI修復中的作用仍存在爭議。WU等[16]研究了羅沙司他在體內和體外的保護作用，發現羅沙司他治療可穩定嗜鉻細胞瘤(PC12)細胞及脊髓組織中HIF-1α的表達。該研究證實羅沙司他抑制叔丁基氫過氧化物(TBHP)誘導的PC12細胞凋亡，提高神經元PC12細胞的存活率。羅沙司他給藥也促進了SCI小鼠模型神經元的恢復，增加了神經元的存活率。在包含特異性HIF-1α阻滯劑YC-1在內的聯合治療可下調HIF-1α的表達，并部分抵消了羅沙司他的保護作用。總之，羅沙司他在SCI修復中的作用與穩定HIF-1α和抑制細胞凋亡有關。羅沙司他可能是人類SCI和中樞神經系統疾病后進行治療干預的可行候選藥物。

抑郁癥，加上隨之而來的記憶障礙，是世界范圍內導致殘疾的主要原因之一[17]。因此，迫切需要根據不同的戰略開發新藥。LI等[18]等通過大鼠實驗發現，羅沙司他不僅能逆轉抑郁行為，而且能改善慢性不可預測的溫和應激程序引起的記憶障礙。從機制上講，羅沙司他可能在促進海馬神經發生和突觸可塑性方面發揮重要作用。在分子水平上，羅沙司他可以激活體內的HIF-1α和cAMP反應元件結合蛋白/腦源性神經營養因子(REB/BDNF)信號通路，并促進突觸后密度(PSD)蛋白、PSD95和Homer-1的表達。對原代海馬神經元的檢查表明，羅沙司他促進了樹突的生長。以上研究結果不僅為羅沙司他在抑郁癥的臨床治療中的應用提供了實驗依據，也支持了HIF-1α信號通路是治療抑郁癥的一個有前途的靶點的觀點。

HIF-1α作為調節細胞缺氧反應的主要轉錄因子，在帕金森病的發病機制中起著重要作用。研究表明，HIF-PHI可能通過提高HIF-1α水平對帕金森病具有神經保護作用[19]。然而，由于缺乏合適的臨床化合物和對潛在分子機制的了解，HIF-PHI對帕金森病的治療益處仍未得到很好的研究。LI等[20]研究發現，羅沙司他可減輕1-甲基-4-苯基吡啶離子(MPP+)誘導的人骨髓神經母細胞瘤細胞株(SHSY5Y細胞)凋亡和酪氨酸羥化酶(TH)的丟失。羅沙司他預處理可減輕MPP+誘導的線粒體膜電位(MMP)、線粒體耗氧速率(OCR)、活性氧(ROS)和三磷酸腺苷(ATP)的產生。此外，羅沙司他通過上調Nrf-2、HO-1和超氧化物歧化酶2(SOD2)來抵消氧化應激。羅沙司他還通過增加腺苷酸活化蛋白激酶的磷酸化，誘導過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔活化子-1α(pGC-1α)的表達。在1-甲基-4-苯基-1、2、3、6-四氫吡啶(MPTP)處理的小鼠中，羅沙司他可防止MPTP誘導的黑質TH陽性神經元丟失，并減輕行為障礙。總之，羅沙司他通過改善氧化應激下的線粒體功能，是一種很有前途的帕金森病治療策略。

RD是指神經感覺視網膜與視網膜色素上皮(RPE)的分離，是導致視力損害的主要原因之一。它可以自發發生，也可以繼發于其他疾病，如老年性黃斑變性、糖尿病性視網膜病變或病理性近視[21]。感光細胞死亡是RD后的主要病理改變，神經感覺性視網膜與潛在的RPE的分離減少了光感受器氧氣和營養物質的供應，導致ROS的過量產生，從而誘導細胞凋亡和其他類型的細胞死亡[22]。LIU等[23]通過棕色挪威大鼠視網膜下注射1%透明質酸鈉建立RD模型研究發現，羅沙司他治療組ROS明顯降低(P<0.05)，這證明羅沙司他可通過減少ROS的產生有效減少RD后的感光細胞死亡。

2.3 羅沙司他對皮膚損傷后的修復作用

創傷后由于微血管損傷和氧耗增加，局部缺氧迅速發展，這種急性缺氧對皮膚傷口的早期愈合起著積極的作用。急性缺氧促進創面愈合的機制之一可能是HIF-1α表達增加，HIF-1α可能通過多方面影響創面愈合過程，包括血管生成、代謝、細胞外基質合成和重塑等[24]。TANG等[25]通過實驗表明，羅沙司他可通過穩定HIF-1α促進表皮干細胞(EpSCs)的增殖和運動，提示HIF-1α是促進創面愈合的重要靶點，羅沙司他是一種很有前途的創面修復新藥。ZHU等[26]通過鏈脲佐菌素誘導的糖尿病大鼠模型，發現羅沙司他可以促進糖尿病大鼠皮膚創面愈合，促進創面血管生成。羅沙司他通過激活HIF-1α、血管內皮生長因子(VEGF)及其受體(VEGFR)2通路促進血管生成，并通過增加血管生成對糖尿病創面愈合顯示治療作用。在體外血管生成實驗中，研究者發現羅沙司他通過穩定HIF-1α和激活血管內皮生長因子來促進血管形成，可明顯促進體外組織工程學中組織的血管化過程[27]。

2.4 羅沙司他對肝臟損傷后的修復作用

全球可供移植的肝臟短缺導致肝移植手術對心臟死亡(DCD)器官捐贈者肝臟的利用及需求增加。然而，由于熱缺血時間較長，導致接受這類肝臟進行肝移植手術患者術后出現更多且更嚴重的術后并發癥[28]。突出了在供肝的獲取、冷保存和再灌注后預防和減少肝損傷的重要性。ZHANG等[29]通過在離體灌注(大鼠)肝模型中，羅沙司他預處理DCD供體可明顯改善移植肝功能，增加膽汁產量和ATP的合成，降低灌注肝酶釋放、組織學損傷評分和氧化應激誘導的細胞損傷和凋亡。羅沙司他的有益效果部分歸因于HIF-1α的積累，并最終增加了3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶1(PDK1)的水平。DCD供體用羅沙司他預處理可激活HIF-1α通路，從而保護肝移植物免受熱缺血和冷藏損傷。

2.5 羅沙司他對其他系統損傷后的修復作用

除了上述系統外，羅沙司他還可能對肌腱、角膜、造血系統等損傷后具有重要的修復作用。在肌腱修復方面，YU等[30]研究發現，與腱細胞間接共培養促進脂肪來源的間充質干細胞(ADMSCs)向腱細胞分化，缺氧進一步促進ADMSCs向腱細胞分化，并伴有HIF-1α表達增加；HIF-1α抑制劑減弱了缺氧對ADMSCs分化的影響，而羅沙司他則促進了ADMSCs在缺氧和常氧條件下的分化；為ADMSCs體內應用于肌腱再生奠定了基礎。在角膜移植方面，BHADANGE等[31]研究表明，羅沙司他模擬缺氧預適應可保護角膜內皮細胞免受機械應力所致的死亡；缺氧預處理的人和兔角膜與對照組相比可減少細胞丟失，并且羅沙司他預處理可減少與角膜內皮移植術(DSAEK)移植物制備和植入相關的內皮細胞損失；表明羅沙司他可提高角膜內皮細胞存活率，并可能在手術創傷時提供保護。在造血系統方面，ZHANG等[32]發現，羅沙司他預處理可提高60Co-γ射線照射下小鼠存活率，保護骨髓和脾臟免受損傷；骨髓移植后，受照小鼠和受者的骨髓細胞(BMC)和LSK細胞數量均增加；羅沙司他對輻射誘導的細胞凋亡和DNA雙鏈斷裂也有保護作用；以上結果表明，羅沙司他通過上調HIF-1α在體內和體外造血系統具有輻射防護作用，提示羅沙司他可能是一種新型的輻射防護劑。

3 展 望

綜上所述,羅沙司他對可能對多臟器、多系統具有明顯的損傷后修復作用，尤其是在器官移植，創傷愈合、缺氧耐受、抗纖維化等方面，其臨床應用前景不可忽視。但是對于非貧血患者應用，是否會導致紅細胞增多及由于羅沙司他的非特異性抑制3種PHD，從而使羅沙司他具有廣泛的不可控的藥物效應，并且給藥時間的不同也會對其保護作用產生影響。此外，大部分研究對于羅沙司他在器官損傷保護作用的研究現僅限于細胞實驗或動物實驗研究階段，具體保護作用機制尚不明確。因此，有必要對羅沙司他的給藥劑量、給藥時間窗及具體機制進行深一步的探究,為臨床應用及發展提供可靠依據。