抗腫瘤藥物所致腎小管間質性腎炎機制研究進展

潘智蕙 袁辰怡 丁曉宇 朱 斌

腎小管間質性腎炎（tubulointerstitial nephritis，TIN）是以腎間質炎性細胞浸潤、水腫及纖維化和腎小管功能障礙為主要特點的臨床病理綜合征。由于腎小管、腎間質具有較高的代謝環境和相對低氧的微環境，故較腎臟其他部位更容易發生TIN，臨床上多表現為急性腎損傷（acute kidney injury，AKI）。近年來，抗腫瘤藥物研發興起，大大提高了腫瘤患者的生存期，但其腎損傷風險也不可忽視。一項來自安德森癌癥研究中心的數據表明，12%的抗腫瘤治療的住院患者出現TIN，其中約25%患者需要透析[1]。最新研究發現，免疫檢查點抑制劑（immune checkpoint inhibitors，ICIs）相關腎損傷發生率約為2.2%，其中TIN 占比約92%[2-3]。抗腫瘤藥物所致TIN 影響腫瘤患者疾病治療及預后。因此，充分認識抗腫瘤藥物所致TIN 的發生機制，做到個體化處理，有助于臨床獲益。本文就抗腫瘤藥物所致TIN 的病理機制研究展開論述，為該病防治工作提供可靠的參考依據。

1 細胞毒性作用

抗腫瘤藥物尤其是化療藥物能損及細胞膜、改變膜的通透性和離子傳輸功能，或破壞胞漿線粒體，抑制酶活性和蛋白合成，導致腎小管上皮細胞損傷。

1.1 誘導腎小管上皮細胞凋亡 氧化損傷、鈣穩態失衡和線粒體損傷是腎小管上皮細胞凋亡的主要病理生理機制，與Bcl-2 基因家族、半胱氨酸蛋白酶（Caspase）家族的表達密切相關。Bcl-2 蛋白主要調控線粒體膜通透性，阻止細胞色素C 自線粒體釋放到胞質，抑制Caspase 活化和細胞凋亡；而Bax 是Bcl-2 蛋白家族的一種促凋亡蛋白，在腎小管上皮細胞上廣泛表達，它能與Bcl-2 蛋白形成異二聚體，對Bcl-2 蛋白產生抑阻作用，促進細胞凋亡誘導因子（AIF）生成并觸發細胞程序性死亡。既往研究顯示，順鉑可以促進Caspase-3 的活化及增加Bax/Bcl-2蛋白比值，誘導腎小管上皮細胞凋亡[4]。隨著人們對細胞凋亡研究的不斷深入，抗腫瘤藥物與腎小管上皮細胞的內質網應激反應之間的聯系也被發現，這可能與內質網中的細胞色素P450、鈣離子穩態失衡有關[5]。此外，某些化療藥物能通過調控腫瘤壞死因子（TNF）與TNF 受體系統，上調死亡因子與死亡因子配體系統表達，促進Caspase-3 酶級聯活化和核因子（nuclear factor，NF）-κB 的降解，最終導致近端小管上皮細胞應激損傷?？鼓[瘤藥物誘導的細胞凋亡與內源性細胞凋亡途徑、外源性細胞途徑及內質網應激途徑有關，但不同藥物的信號傳導途徑又有所區別。如紫杉醇主要通過調節lnc-MALAT1/微小RNA（microRNA，miR）-370-3p/高遷移率族蛋白1（high mobility group box protein-1，HMGB-1）軸來發揮腎小管損傷作用，順鉑相關腎小管損傷則與負向調節miR-192-5p/Notch3 受體、上調活性氧（reactive oxygen species，ROS）/caspase/gasdermin E（GADME）軸的表達密切相關[6-8]。值得注意的是，現已有多項試驗證實了微小RNA 及其靶基因在腎組織損傷和修復中起著重要作用，微小RNA 或能成為治療抗腫瘤藥物所致腎損傷的新靶點。

1.2 腎小管上皮細胞的生理功能紊亂 一些抗腫瘤藥物能抑制DNA 復制、RNA 轉錄和酶活性，介導一系列特定級聯反應，導致腎小管上皮細胞凋亡。異環磷酰胺一方面在細胞色素P450 作用下代謝產生氯乙醛，抑制腎小管上皮細胞的DNA 復制和細胞增殖；另一方面抑制腎臟硫還氧蛋白還原酶的釋放，促進氧化應激，引起腎小管上皮細胞凋亡。喜樹堿是從珙桐科植物喜樹中分離得到的天然生物堿，屬于拓撲異構酶Ⅰ抑制劑，它能阻止撲異構酶對腎小管上皮細胞DNA 的修復，影響細胞增殖。順鉑則能干擾線粒體DNA、RNA 生成原料如蛋白質、磷脂的合成，阻礙細胞分裂。

1.3 活性氧（reactive oxygen species，ROS）增多及氧化應激 ROS 是機體氧化還原反應后產生的一類具有高反應活性的含氧物質。近來研究發現，低濃度ROS 能發揮細胞保護和增殖作用，而高濃度ROS 促進氧化應激，加速細胞凋亡[9]。細胞應激損傷使ROS含量劇增，誘導凋亡誘導因子釋放并上調Caspase 的表達，導致腎小管上皮細胞死亡。有研究表明，順鉑可以提高煙酰胺腺嘌呤磷酸二核苷酸酶和煙酰胺氧化酶2 活性、下調抗氧化酶如谷胱甘肽過氧化物酶、超氧化物歧化酶活性，導致腎小管間質氧化應激損傷[10-11]。谷胱甘肽是一種抗氧化酶，丁硫氨酸亞砜亞胺、鉑類藥物通過抑制谷胱甘肽連接酶的合成、與谷胱甘肽殘基共價結合等方式，破壞機體內抗氧化系統，發生氧化應激反應。

2 免疫應答機制

免疫應答是抗腫瘤藥物導致TIN 的又一重要機制，臨床上以ICIs 多見。ICIs 是一類針對程序性死亡蛋白-1（programmed death-1，PD-1）、程序性死亡蛋白配體-1（programmed death-ligand 1，PD-L1）和細胞毒性T 淋巴細胞相關抗原4（cytotoxic T lymphocyte associated antigen-4，CTLA-4）靶點的抗體，能正向調控T 細胞免疫應答，發揮強大的抗腫瘤活性。與此同時，ICIs 針對的靶點與近端腎小管上皮細胞、腎間質淋巴細胞共享表位，所以也可導致腎小管間質免疫反應。ICIs 相關TIN 機制尚未完全闡明，基于小鼠模型和ICIs 相關TIN 的特點，學者們提出多種發病機制。

2.1 免疫系統非特異性及特異性激活 ICIs 直接阻斷免疫檢查點與其配體結合，恢復T 淋巴細胞的活化與增殖，促進非特異性免疫細胞如單核巨噬細胞、肥大細胞浸潤，進而導致腎間質炎癥、纖維化。除此之外，ICIs 也能發揮特異性免疫作用，該過程與CD8+T 淋巴細胞、CD4+T 淋巴細胞的活化有關，促進腎小管氧化應激及細胞凋亡[12]。PD-1 抑制劑主要調控腎近端小管上皮細胞上的PD-L1，兩者結合不僅直接誘導細胞凋亡，還抑制效應T 細胞轉變成調節性T細胞（regulatory T cell，Treg），促進CD8+T 細胞表達，誘發腎小管間質免疫損傷。CTLA-4 是T 細胞活化的負性調節蛋白，在活化抗原呈遞細胞及抑制CD8+T淋巴細胞、CD4+T 淋巴細胞活化上起著關鍵作用?？笴TLA-4 抗體與CD28 共同競爭CTLA-4 位點，促進區域淋巴結中CD4+、CD8+T 細胞活化，增強腎小管免疫反應。

2.2 腎臟對內源性抗原的耐受性喪失 免疫檢查點尤其是PD-1 通路，在維持免疫系統穩態和耐受性中發揮著重要作用。生理狀態下，PD-1 與PD-L1 結合后參與抑制T 細胞活化、增殖、分化及細胞因子如白介素（interleukin，IL）-10 分泌，負性調節免疫反應，提升中樞及外周對抗原的耐受性。PD-1 還能促進Treg 細胞發育并加強其對免疫系統的抑制功能[9]?？筆D-1 抗體打破機體原有免疫穩態，誘導腎臟CD4+T 淋巴細胞活化。

2.3 半抗原理論 一項對858 例患者進行的多因素Logistic 回顧研究分析了ICIs 相關AKI 發生的危險因素，結果顯示質子泵抑制劑是ICIs 相關AKI 發生的高危因素[13]。一些學者提出的半抗原理論可解釋這一現象：某些藥物（如非甾體類抗炎藥、質子泵抑制劑）經腎臟水解后與腎間質及腎小管基底膜結合，形成半抗原-蛋白復合物。正常機體對內源性抗原的具有耐受性，故不會發生腎損傷，但當抗腫瘤藥物重新激活相關的特異性T 細胞時，機體釋放炎癥因子及趨化因子，能引起炎癥反應[14-15]。

2.4 腸道微生物組群紊亂 近期一些觀點認為腸道菌群能通過自身與宿主免疫系統的直接反應調節機體免疫。一項使用依普利單抗治療非小細胞肺癌患者的臨床研究結果顯示，腸道菌群種類與外周血中Treg 細胞含量、CD4+/CD8+T 細胞比例有關[16]。Matson等[17]分析了腸道微生物群與轉移性黑色素瘤患者的抗PD-1 療效的關系，結果顯示雙歧桿菌、產氣莢膜桿菌、屎腸球菌可抑制Treg 細胞數量，并能提高抗PD-1 抗體對疾病的療效。綜上，我們推測腸道菌群能通過對Treg 細胞的調控產生腎臟免疫效應，并與抗腫瘤藥物的療效相關。

3 炎癥反應機制

TIN 的主要病理特征為腎間質炎癥細胞浸潤。浸潤的單核巨噬細胞被激活后，可以觸發外顯體/miR-19b-3p/細胞因子信號傳導抑制因子1（suppressor of cyto-kine signaling 1，SOCS2）軸、線粒體DNA/干擾素基因等信號通路，表達促炎因子如TNF-α、IL-6、IL-1 和促纖維化細胞因子如轉化生長因子β（TGFβ）、堿性成纖維細胞生長因子、血小板源性生長因子（platelet-derived growth factor，PDGF）生成，最終誘導腎間質基質合成和成纖維細胞纖維化[18-21]。此外，肥大細胞能釋放胰蛋白酶、糜蛋白酶，也能促進腎間質纖維化[22]。從病理生理角度看，抗腫瘤藥物能通過多種途徑誘導腎小管、腎間質炎性病變，與腎小管晶體堵塞、電解質紊亂、缺血易感性增加等環節有關。

3.1 腎小管晶體阻塞 大劑量甲氨蝶呤及其代謝產物7-OH-甲氨蝶呤在低流速、低pH 環境下容易析出結晶，阻塞腎小管，同時也能收縮入球小動脈，影響腎小管功能，誘導炎癥級聯反應。腫瘤溶解綜合征（tumor lysis syndrome，TLS）是腫瘤治療中最緊急的并發癥，此時大量核酸在體內代謝成尿酸并在腎小管內析出尿酸晶體，能促進ROS 生成、激活腎素-血管緊張素-醛固酮系統和抑制近端小管細胞增殖，導致氧化應激、血管收縮，最終出現腎小管、腎間質炎性損傷；此外，嚴重TLS 會引起腎間質內磷酸鈣沉積，也能誘發梗阻性腎炎。

3.2 電解質紊亂 生理情況下，鎂離子被遠曲小管中的鎂通道重吸收，而表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）抑制劑可降低鎂通道表達，加速鎂離子排泄，導致低鎂血癥。低鎂血癥作為AKI 預后不良的獨立危險因素，可促進炎癥，加重腎間質缺血缺氧及纖維化[23-25]。嚴重低鎂血癥可進一步引發鈣磷代謝紊亂，致腎小管上皮細胞鈣離子內流，通過激活磷酸酶、損害膜的通透性、破壞細胞骨架等機制導致腎小管壞死。異環磷酰胺在臨床上表現為以低鈣血癥、低磷血癥、高氯性酸中毒為主要特點的Fanconi 綜合征，它與近端小管重吸收功能障礙、溶酶體蛋白降解途徑受損、線粒體功能障礙有關，可誘導腎小管炎癥反應、細胞凋亡等基本病理反應。

3.3 缺血易感性的增加 腎小管間質缺血容易誘發內皮細胞功能紊亂及炎癥反應，導致血栓性微血管病（thrombotic microangiopathy，TMA）。v-raf 鼠類肉瘤病毒癌基因同源物B1（v-raf murine sarcoma viral oncogene homolog B1，BRAF）抑制劑能阻斷細胞下游通路的信號傳導，從而增加腎小管對缺血損傷的易感性，誘導炎癥損傷[26]。酪氨酸激酶抑制劑如舒尼替尼，能抑制細胞上游血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、PDGF 受體及下游有絲分裂原活化蛋白激酶通路的表達，抑制新生血管生成，不利于腎臟供血，誘導腎小管間質缺血壞死。

3.4 細胞因子釋放綜合征（cytokine release syndrome，CRS）CRS 是一種與嵌合抗原受體T 細胞（chimeric antigen receptor T-cell，CAR-T）免疫療法相關的全身炎癥反應，其發生率高達78.3%[27]。CART 細胞識別腫瘤細胞后激活T 細胞，釋放大量炎癥因子，出現以毛細血管滲漏、凝血級聯反應和炎癥級聯反應為主要病理特征的CRS。大量炎癥因子能直接刺激腎小管間質，出現小管間質炎癥；另外，CRS能減少腎臟血流灌注、誘發高尿酸血癥，增加腎小管堵塞、缺血風險[28-29]。

4 小 結

抗腫瘤藥物為腫瘤患者帶來福音，近年來新藥物如ICIs 的研發大幅提升了患者的生存質量，但臨床上抗腫瘤藥物相關的TIN 報道卻層出不窮。本文概述了多種抗腫瘤藥物導致TIN 的發病機制，充分認識這些病理機制和特點，不僅能幫助臨床醫生采取適當措施減少腎損傷風險，還有助于發掘更有效、腎毒性更小的新型抗腫瘤藥物。