王雪純,江建冰
慢性腎臟疾病(Chronic kidney disease,CKD)已被公認為全球領(lǐng)先的公共衛(wèi)生問題,而腎臟纖維化是大多數(shù)慢性腎臟疾病的標(biāo)志。CKD通過增加心血管疾病的風(fēng)險增加了全球負擔(dān)[1]。目前,慢性腎臟疾病和腎臟纖維化2種疾病已經(jīng)影響了一半的70歲以上人口[2]。
腎臟纖維化的特征是成纖維細胞和細胞外基質(zhì)(Extracellular matrix,ECM)成分(如膠原蛋白和纖連蛋白)的過度累積,同時有腎小球硬化、腎小管萎縮、腎間質(zhì)纖維化等現(xiàn)象發(fā)生[3]。這些病理變化最終會發(fā)展為終末期腎病(End-stage renal disease,ESRD)。腎臟纖維化是一個較為復(fù)雜的病理過程,與多種刺激如毒素、細胞因子、生長因子等的誘導(dǎo)和某些關(guān)鍵信號通路的過度激活有關(guān)。促進腎臟纖維化的通路有:轉(zhuǎn)化生長因子-β1(Transforming growth factor-β1,TGF-β1)、腎素-血管緊張素系統(tǒng)(Renin-angiotensin system,RAS)、Wnt通路、Notch、核因子-κB(Nuclear factor-κB,NF-κB)等[4-5]。
TGF-β1是一種轉(zhuǎn)化生長因子,是細胞分化、遷移、增殖和基因表達的中樞調(diào)節(jié)因子,它可以調(diào)節(jié)細胞增殖、細胞凋亡和自噬等多個生物過程[6]。近年的研究顯示,TGF-β1與腎臟纖維化密切相關(guān)。TGF-β1是在大多數(shù)慢性腎病中驅(qū)動纖維化的重要因素,通過Smad依賴或非Smad依賴途徑使肌成纖維細胞激活,細胞外基質(zhì)過度產(chǎn)生,進而導(dǎo)致纖維化[7-8]。
因此,本綜述通過關(guān)注TGF-β1通路促進腎臟纖維化的機制,總結(jié)近年來作用于該信號通路的抗腎臟纖維化藥物,探討藥物作用規(guī)律,以期尋找更有效的抗腎臟纖維化臨床藥物。
1.1 TGF-β信號通路概述 TGF-β是轉(zhuǎn)化生長因子超家族中的一種多功能細胞因子。在哺乳動物中,已經(jīng)鑒定了TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3 3種不同的TGF-β同種型,在這一超家族中除TGF-β外,還有活化素(Activins)、抑制素(Inhibins)、繆勒氏管抑制物(Mullerian inhibiting substance,MIS)和骨形態(tài)發(fā)生蛋白(Bone morphogenetic protein,BMP)等[9]。TGF-β由多種細胞分泌,具有廣泛的細胞功能,對組織穩(wěn)態(tài)和修復(fù)、免疫和炎癥反應(yīng)、細胞外基質(zhì)沉積、細胞分化和生長具有重要的調(diào)節(jié)作用。TGF-β1的作用途徑包括Smad依賴途徑和非Smad依賴途徑。
Smad依賴途徑又名經(jīng)典途徑,通過該通路中Smad2和Smad3的磷酸化和激活發(fā)揮作用(圖1)。首先,TGF-β1從潛伏期相關(guān)肽(Latency-associated peptide,LAP)的TGF-β結(jié)合蛋白(Latent TGF-β binding protein,LTBP)復(fù)合物中釋放出來[10],然后TGF-β1與細胞表面的TGF-β II型受體(TGF-β type II receptor,TβR2)結(jié)合。隨后,募集并激活I(lǐng)型受體(TβR1或稱Activin receptor-like kinase 5,ALK5),使Smad2和Smad3磷酸化。接著,該磷酸化的二聚體與Smad4形成復(fù)合物并轉(zhuǎn)移至細胞核。該復(fù)合物中的Smad3在細胞核中結(jié)合基因啟動子,誘導(dǎo)纖維化因子的轉(zhuǎn)錄,包括纖連蛋白(Fibronectin,F(xiàn)N)、α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)、I型膠原蛋白(Collegen I)和基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制劑(Tissue inhibitor of matrix metalloproteinases,TIMPs)等,從而誘導(dǎo)成肌纖維細胞活化和細胞外基質(zhì)的沉積。另外,Smad3還可以誘導(dǎo)一些纖維化相關(guān)的micro-RNA(miRNA)和長鏈非編碼RNA(lncRNA)的轉(zhuǎn)錄,并間接抑制抗纖維化miRNA的轉(zhuǎn)錄。并且,Smad3可以通過影響DNA和組蛋白的表觀遺傳修飾來增加纖維蛋白原分子的轉(zhuǎn)錄[11]。Smad7是Smad2/3的負調(diào)節(jié)劑,可抑制纖維化。
圖1 TGF-β1/Smad信號通路注:TGFβRⅠ:TGF-β1受體Ⅰ;TGFβRⅡ:TGF-β1受體Ⅱ;P:磷酸基團;Fibronection:纖連蛋白;Collagen-Ⅰ:Ⅰ型膠原蛋白;α-SMA:α-平滑肌肌動蛋白
TGF-β1除了激活Smad依賴的級聯(lián)通路外,還可以通過激活絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinases,MAPKs)家族中的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,進一步調(diào)節(jié)Smad蛋白或其他信號。此外,TGF-β1還可以激活磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B(Phosphatidylinositol-3-kinases/ Protein kinase B,PI3K/PKB或PI3K/Akt)信號通路,并與Wnt信號通路和Notch信號通路協(xié)同作用。
1.2 TGF-β1信號通路在腎臟纖維化中的作用 研究表明,TGF-β1信號分子在腎臟纖維化中起到至關(guān)重要的作用,腎臟纖維化模型中,TGF-β1表達上調(diào),而TGF-β1抑制劑可以阻止這種上調(diào)。Chung等[12]研究發(fā)現(xiàn),巨噬細胞TGF-βRII缺失可防止嚴(yán)重缺血性腎損傷后腎小管間質(zhì)纖維化的發(fā)展。根據(jù)環(huán)境、細胞損傷類型和組織的成分等因素,TGF-β1可能在纖維化組織中激活幾種不同的途徑,包括腎損傷上調(diào)Wnt/β-catenin信號,刺激參與纖維化反應(yīng)的β-連環(huán)蛋白靶基因的轉(zhuǎn)錄,包括纖連蛋白、纖溶酶原激活物抑制劑-1(Plasminogen activator inhibitor-1,PAI-1)、Snail1、基質(zhì)金屬蛋白酶-7(Matrix metalloproteinase-7,MMP-7)和腎素-血管緊張素系統(tǒng)[13];TGF-β1還可以刺激p53磷酸化,促進p53與活化的Smad相互作用以及隨后p53/Smad3與靶啟動子的結(jié)合[14];激活表皮生長因子受體(Epidermal growth factor receptor,EGFR),使細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(Extracellular regulated protein kinases,ERK)和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3(Signal transducers and activators of transcription,STAT3)激活,從而導(dǎo)致多種細胞反應(yīng),例如腎臟纖維化[11]。
在TGF-β1/Smad信號通路中,Smad3是致病性的,但Smad2和Smad7是保護性的,它們對于TGF-β1通路介導(dǎo)的腎臟纖維化至關(guān)重要,TGF-β1/Smad信號的激活導(dǎo)致細胞外基質(zhì)沉積以及局部肌成纖維細胞的生成和激活[15]。此外,有研究表明,骨髓來源的成纖維細胞對腎臟纖維化的發(fā)病機制有重要影響,而Smad3信號可以激活骨髓來源的成纖維細胞,從而導(dǎo)致腎臟纖維化[16]。
TGF-β1的I型和II型受體都是絲氨酸/蘇氨酸激酶,一些小分子抑制劑通過作用于ALK5的ATP結(jié)合口袋或TGFβR2等方式可以抑制TGF-β1信號的Smad依賴途徑,從而減少腎臟纖維化相關(guān)蛋白的表達,或減輕上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(Epithelial-mesenchymal transition,EMT)和內(nèi)皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(Endothelial-to-mesenchymal transition,EndMT),最終起到抗纖維化的作用。
2.1 SB-431542 SB-431542是一種TGF-β1受體的小分子特異性抑制劑,Inman等[17]的研究表明,SB-431542可以選擇性、ATP競爭性地抑制ALK5。并且,SB-431542能特異性地阻斷Smad磷酸化,減弱TGF-β1誘導(dǎo)的EMT,減少與纖維化和癌癥有關(guān)的基因表達[18-19]。SB-431542雖然是一種較早發(fā)現(xiàn)的高效且專一的ALK5抑制劑,但由于其一些不良性質(zhì)如水溶性差、生物利用度低,目前仍處于研發(fā)階段,尚未應(yīng)用到臨床。并且,它的相關(guān)化合物,包括SB-505124、SB-525334也處于研發(fā)階段,尚未應(yīng)用到臨床。
Dacosta Byfield等[20]的研究表明,化合物SB-505124的ALK5抑制活性是SB-431542的3~5倍。它也是一種選擇性的ALK4、ALK5和ALK7抑制劑,可以抑制下游細胞質(zhì)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子、Smad2和Smad3,以及TGF-β1誘導(dǎo)的MAPK途徑成分的表達,消除由TGF-β1誘導(dǎo)的細胞死亡。SB-525334也是一種選擇性的TβR1抑制劑,對ALK5的抑制活性大概為ALK4的4倍,它通過阻斷Smad2/3的磷酸化和核異位抑制了TGF-β1誘導(dǎo)的PAI-1的增加和Collagen I等幾種纖維化標(biāo)志物蛋白的表達,從而減輕腎臟纖維化[21]。
2.2 GW788388 2006年Gellibert等[22]合成了TGF-β1受體抑制劑GW788388,發(fā)現(xiàn)其是一種選擇性ALK5抑制劑,可以減輕ECM的沉積,在腎臟纖維化模型中顯著降低Collagen I mRNA的表達。并且,該實驗室還報道了GW788388的抗腎臟纖維化活性,它與SB-431542相比具有更好的藥動學(xué)特性,對TGF1β Ⅰ型和Ⅱ型受體均具有抑制作用,能夠減少EMT和纖維化形成[23]。在糖尿病腎病小鼠模型中,可通過降低腎臟細胞外基質(zhì)沉積的關(guān)鍵介質(zhì)的mRNA水平,顯著減輕腎臟纖維化。目前,GW788388處于研發(fā)階段。
2.3 Galunisertib(LY2157299)及其結(jié)構(gòu)類似物 Galunisertib是美國禮來制藥公司研制的一種TGFβR1的小分子抑制劑,可特異性下調(diào)Smad2磷酸化,消除經(jīng)典途徑的激活,從而起到抑制纖維化的作用,同時它還具有一定的抗腫瘤活性[24]。研究表明,對單側(cè)輸尿管梗阻(Unilateral ureteral obstruction,UUO)小鼠應(yīng)用Galunisertib治療,顯著減輕了UUO誘導(dǎo)的腎損傷,并且降低了I型膠原蛋白等TGF-β1相關(guān)纖維化表型[25]。Luangmonkong等[26]的研究表明,在肝纖維化模型中,Galunisertib可以降低編碼膠原蛋白的眾多基因的自發(fā)轉(zhuǎn)錄并且促進其降解,在人和大鼠中表現(xiàn)出相似的抗纖維化效力。Galunisertib目前處于研發(fā)階段,已進行多項臨床試驗。該藥物正在作為醫(yī)療需求未得到滿足的癌癥患者的聯(lián)合用藥,并且它的單藥治療在肝癌領(lǐng)域已進入臨床Ⅱ期[24]。但Galunisertib治療纖維化仍在體外實驗和動物實驗階段,尚未進行臨床研究。此外,許多和Galunisertib結(jié)構(gòu)有一定相似性的化合物也通過類似機制發(fā)揮類似的抗腎臟纖維化作用,目前均處于研發(fā)階段。
LY364947是TGFβRI的ATP競爭性抑制劑,阻止Smad2和Smad3的磷酸化,在小鼠乳腺細胞中阻止TGF-β1誘導(dǎo)的EMT[27]。Nassar等[28]的研究表明,LY364947可以顯著減少結(jié)膜瘢痕的形成,具有抗纖維化作用。
LY2109761是一種選擇性的TβRI/II雙重抑制劑。Luangmonkong等[29]的實驗表明,LY2109761可以減少細胞中Collagen I基因和蛋白的表達以及PAI-1基因的表達,通過Smad依賴性和非依賴性途徑表現(xiàn)出臨床前抗纖維化作用,并且可以抑制EndMT[30]。并且,LY2109761也已用于癌癥的臨床治療中。
LY3200882是美國禮來公司開發(fā)的下一代TGF-βRI選擇性抑制劑。在腫瘤細胞中,它以濃度依賴方式抑制TGF-β1介導(dǎo)的Smad磷酸化,與其他激酶相比,具有理想的效力和高度的特異性[31]。Xu等[32]通過實驗合成了LY3200882的一系列衍生物,發(fā)現(xiàn)化合物15r表現(xiàn)出更好的口服血漿暴露和良好的生物利用度。但該藥物目前已不在研發(fā)管線。
2.4 Vactosertib(EW-7197) Vactosertib是一種新型的高選擇性ALK5抑制劑,2014年韓國梨花女子大學(xué)等合成出EW-7197,發(fā)現(xiàn)其具有良好的ALK5抑制活性和生物選擇性[33]。Vactosertib通過阻止TGF-β1誘導(dǎo)的Smad2/3磷酸化和核易位以及成纖維細胞到肌成纖維細胞的轉(zhuǎn)化,減輕了腎臟纖維化。并且,纖維化小鼠模型中EW-7197降低了膠原蛋白等纖維化相關(guān)蛋白的表達,它通過抑制TGF-β1-Smad2/3和ROS信號轉(zhuǎn)導(dǎo)表現(xiàn)出抗纖維化的巨大潛力[34]。Vactosertib在晚期實體瘤患者中已進行Ⅰ期臨床研究[35]。
TGF-β1并不是獨立發(fā)揮作用,而是與其他通路互相影響。某些通路,如EGFR信號通路、MAPK通路、Wnt信號通路等可調(diào)節(jié)TGF-β1/Smad信號通路,反之亦然,導(dǎo)致復(fù)雜的相互作用。其抑制劑通過TGF-β1發(fā)揮作用,進而產(chǎn)生抗纖維化效果。
3.1 通過EGFR通路影響TGF-β1的具有抗腎臟纖維化活性的藥物與化合物 表皮生長因子受體(EGFR)是一種具有內(nèi)在酪氨酸激酶活性的跨膜蛋白,在腎小管上皮細胞和間質(zhì)成纖維細胞中表達[36]。EGFR依賴的ERK信號的上游激活對于介導(dǎo)腎臟纖維化中持續(xù)的TGF-β表達至關(guān)重要。大量研究表明,血管緊張素Ⅱ引起的腎臟纖維化是TGF-β介導(dǎo)的,并且EGFR也被血管緊張素Ⅱ激活。Chen等[37]的研究表明,血管緊張素Ⅱ的持續(xù)激活誘導(dǎo)持續(xù)的EGFR磷酸化,從而導(dǎo)致TGF-β表達增加。EGFR通路的參與在血管緊張素Ⅱ依賴性纖維化形成中起關(guān)鍵作用?;蚧蛩幬镆种艵GFR均可顯著降低TGF-β介導(dǎo)的纖維化的形成。因此,EGFR/ERK可以激活TGF-β介導(dǎo)的纖維化,EGFR是調(diào)節(jié)纖維化形成的潛在治療靶點。
3.1.1 吉非替尼(Gefitinib,ZD1839) 吉非替尼是英國阿斯利康公司研制的一種已上市藥物,是一種選擇性具有口服活性的EGFR酪氨酸激酶抑制劑,主要用于治療腫瘤。但近年來有研究表明,吉非替尼對腎纖維化也有療效。它可減輕高血壓大鼠的腎小球纖維化,減輕急性腎缺血小鼠的間質(zhì)纖維化,減弱TGF-β1誘導(dǎo)的細胞周期蛋白DI蛋白表達和膠原蛋白的產(chǎn)生[38]。此外,Wang等[39]的研究表明,吉非替尼還減輕了高糖誘導(dǎo)的大鼠腹膜纖維化,并消除了TGF-β1誘導(dǎo)的Smad3磷酸化和人腹膜間皮細胞的細胞外基質(zhì)沉積。Yiang等[40]發(fā)現(xiàn),低劑量吉非替尼可用于腎纖維化治療,和維生素E聯(lián)合治療具有協(xié)同作用,可減少TGF-β1誘導(dǎo)的成纖維細胞增殖、細胞周期停滯和ERK磷酸化途徑。
3.1.2 厄洛替尼(Erlotinib,CP-358774) 厄洛替尼是一種EGFR酪氨酸激酶抑制劑,是瑞士羅氏制藥公司研發(fā)的一種已上市藥物,臨床上主要用于治療癌癥,適用于對EGFR基因具有敏感突變的局部晚期或轉(zhuǎn)移性非小細胞肺癌。目前已有厄洛替尼抑制纖維化和預(yù)防肝癌的臨床試驗[41]。有研究表明,厄洛替尼可阻斷CKD進展中的EGFR活性,通過抑制與腎纖維化相關(guān)的Akt和ERK1/2信號通路保護5/6腎切除大鼠的腎臟纖維化[42]。Gon?alves等[43]實驗證明,氯沙坦和厄洛替尼聯(lián)合治療不僅阻斷了TACE依賴性EGF受體的激活,還阻止了TGF-β1的表達,從而防止了腎臟纖維化。
3.1.3 Tyrphostin(AG-490) AG-490是酪氨酸激酶抑制劑,是第一類用于臨床的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)治療藥,并且它對癌癥、腦膜炎等炎癥以及腎臟纖維化具有一定的治療作用。Wang等[44]通過對UUO小鼠注射選擇性JAK激酶2(Janus Kinase 2,JAK2)抑制劑AG-490來抑制JAK2和STAT1的磷酸化,從而減少了腎小管病變和間質(zhì)纖維化。在Zhao等[45]的實驗中,AG-490可以減少高糖誘導(dǎo)的人腎臟近曲小管上皮細胞系中α-SMA、Collagen Ⅰ的表達和細胞外基質(zhì)的分泌。
3.1.4 染料木素(Genistein) 染料木素是一種大豆異黃酮,是多重的酪氨酸激酶(如EGFR)抑制劑,由美國作為抗癌藥物研發(fā)并進行了臨床研究。目前,國內(nèi)研發(fā)的輔助抑制腫瘤藥金轉(zhuǎn)停膠囊的主要功效成分為染料木素。研究表明,大豆異黃酮對UUO大鼠腎間質(zhì)纖維化有一定的抑制作用,其機制可能與其抑制TGF-β1 mRNA的表達有關(guān)[46]。但染料木素治療纖維化尚未進入臨床階段。
3.2 通過MAPK通路影響TGF-β1的具有抗腎臟纖維化活性的藥物與化合物 絲裂原活化蛋白激酶家族包括3種主要激酶:p38 MAPK、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)和ERK,在炎癥中發(fā)揮重要作用[47]。越來越多的研究表明,MAPK通路對TGF-β1信號有影響。例如,在系膜細胞中,外源性TGF-β1可顯著誘導(dǎo)p38 MAPK 和ERK1/2的磷酸化,刺激pro-Collagen α1(I)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)[48];ERK的阻斷可抑制R-Smad依賴性轉(zhuǎn)錄激活,導(dǎo)致TGF-β1誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄活性降低[49];ERK1/2和JNK信號參與調(diào)節(jié)熱休克蛋白(Heat shock protein,HSP) 47的表達,對TGF-β1產(chǎn)生作用,導(dǎo)致腎臟纖維化[50];TGF-β1/Smad通路的激活刺激上皮細胞中的JNK,而JNK1直接或間接控制Smad3的磷酸化和轉(zhuǎn)錄,并且促進TGF-β1誘導(dǎo)的EMT[51]。Li等[52]的研究表明,在TGF-β1處理的HK-11細胞中,p38、ERK和JNK MAPK通路激活,而NF-E2(Nuclear factor erythroid 2)在HK-11細胞中的過表達阻止了TGF-β1誘導(dǎo)的CTGF、FN、PAI-1和pJNK的表達,從而防止糖尿病腎臟纖維化??傊琈APK通路和TGF-β1通路互相影響,存在積極的串?dāng)_。
3.2.1 吡非尼酮(Pirfenidone) 吡非尼酮是由美國Marnac公司開發(fā)的一種已上市的口服活性小分子藥物,是一種新的具有廣譜抗纖維化作用的吡啶酮類化合物,能夠防止和逆轉(zhuǎn)纖維化和瘢痕的形成,臨床上主要用于輕、中度特發(fā)性肺間質(zhì)纖維化。體外實驗和動物實驗表明,它可以抑制TGF-β1誘導(dǎo)的Smad3、p38和Akt磷酸化,這些磷酸化是TGF-β1通路中的關(guān)鍵因子[53]。Takakuta等[54]的研究表明,吡非尼酮改善了腎皮質(zhì)間質(zhì)纖維化,抑制腎臟中TGF-β1和纖連蛋白mRNA的表達。并且,他們的另一項研究發(fā)現(xiàn),吡非尼酮有效抑制TGF-β1誘導(dǎo)的PAI-1 mRNA表達和蛋白分泌增加,這種作用至少部分通過MAPK/ERK信號介導(dǎo)[55]。一項評估吡非尼酮治療腎臟纖維化的安全性和有效性的小型臨床試驗表明,吡非尼酮可以延緩局灶節(jié)段性腎小球硬化癥患者腎病的發(fā)展[56]。
3.2.2 羅斯科維汀(Roscovitine) 羅斯科維汀是一種周期蛋白依賴性激酶(Cyclin-dependent kinases,Cdks)抑制劑,目前被評估為治療癌癥、神經(jīng)退行性疾病、炎癥、病毒感染、多囊腎病和腎小球腎炎的潛在藥物[57]。有研究表明,羅斯科維汀對糖尿病腎病腎纖維化具有保護作用,并且協(xié)同抑制膠原蛋白、α-SMA、TGF-β1的表達,并保留E-鈣粘蛋白的表達,這種作用是通過抑制TGF-β1/p38MAPK通路上調(diào)產(chǎn)生的[58]。羅斯科維汀針對各種癌癥的實驗已在臨床研究中,其不良反應(yīng)包括乏力、皮疹、低鈉、低鉀、嘔吐和可逆性肝功能異常[59]。
3.3 通過其他通路或蛋白作用于TGF-β1的具有抗腎臟纖維化活性的藥物與化合物 許多通路或蛋白與TGF-β1信號通路存在相互作用。研究表明,蛋白酶體抑制劑、組蛋白去乙?;?Histone deacetylase,HDAC)抑制劑等也對TGF-β1信號通路有抑制作用,哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(Mammalian target of rapamycin,mTOR)信號傳導(dǎo)抑制同樣具有抗纖維化作用。因此,這些抑制劑也具有治療腎臟纖維化的潛力。
3.3.1 Pracinostat(SB939) Pracinostat是一種HDAC抑制劑,是美國生物技術(shù)公司研發(fā)的治療白血病新藥。該藥物已進行臨床Ⅱ期實驗,聯(lián)合阿扎胞苷使用,對老年急性髓樣白血病患者具有良好治療效果[60]。同時,體外實驗表明,它具有很強的抗纖維化活性,抑制MAPK和PI3K/Akt通路的Smad非依賴性TGF-β1信號傳導(dǎo),可大幅度降低大鼠腎細胞腎成纖維細胞系中TGF-β1誘導(dǎo)的α-SMA表達[61]。
3.3.2 恩替諾特(Entinostat,MS-275) 恩替諾特是HDAC的I類抑制劑,最早由日本三井制藥研發(fā),目前關(guān)于其在癌癥治療中的作用正在臨床實驗中,在治療乳腺癌方面已在中國進行Ⅲ期臨床實驗[62]。并且,臨床前研究表明,恩替諾特對腎臟纖維化有效。Liu等[63]的研究表明,恩替諾特可抑制梗阻腎臟中α-SMA、Collagen I和FN的表達,有效地抑制了TGF-β1的產(chǎn)生、TβRI和EGFR的表達以及Smad3和STAT3的磷酸化,可以減弱腎臟纖維化的發(fā)展并抑制腎間質(zhì)成纖維細胞的激活和增殖。此外,在腎缺血再灌注損傷小鼠模型中,恩替諾特等HDAC的I類抑制劑治療減少了腎臟纖維化[64]。
3.3.4 依維莫司(Everolimus) 依維莫司是瑞士諾華公司研發(fā)的一種mTOR抑制劑,是一種已上市藥物。該藥是西羅莫司的衍生物,與西羅莫司相比,依維莫司的親水性更強,消除半衰期更短,相對生物利用度更大,臨床上用于腎移植等器官移植后的免疫抑制[67],也用于治療腎癌等癌癥。此外,臨床前研究表明,依維莫司具有抗腎臟纖維化作用,它通過mTOR信號強烈抑制TGF-β1誘導(dǎo)的腎成纖維細胞活化和ECM的表達[68]。低劑量依維莫司抑制mTOR通路和TGF-β1 mRNA表達以及Wistar大鼠5/6腎切除模型腎臟疾病進展[69]。
近年來的研究表明,部分中藥成分具有抗腎臟纖維化的作用。其中,靈芝酸、竹節(jié)參、蛇床子素、三七的新型果膠樣多糖等化合物對腎臟纖維化的主要通路——TGF-β1/Smad信號通路有明顯的抑制作用,延緩腎臟纖維化進程。
4.1 靈芝酸(Ganoderic acid,GA) 靈芝酸存在于靈芝子實體中,具有扶正固本、增強免疫力、止痛、鎮(zhèn)靜等功能。它可以明顯降低與激活TGF-β1/Smad信號通路的相關(guān)蛋白(TGF-β,pSmad2/3,Smad2)的表達,而Smad-7對Smad-2/3有抑制作用。并且靈芝酸通過抑制MAPK信號通路3個重要蛋白的磷酸化水平來抑制EMT進展,使3個重要蛋白的磷酸化水平(p-ERK、p-JNK、p-p38)都明顯減少。此外,靈芝酸還抑制β-catenin的表達和EMT進展[70]。
4.2 竹節(jié)參(Panaxjaponicas,SPJs) 竹節(jié)參是五加科人參屬植物。具有抗炎、補虛強壯、止咳化痰、止血止痛等功效。許多研究表明,免疫系統(tǒng)失調(diào)引起的NF-κB的慢性上調(diào)會刺激促炎因子的表達,引起炎癥,促進腎臟纖維化的進程。而竹節(jié)參的總皂苷成分通過抑制TGF-β1/Smad信號通路相關(guān)蛋白(TGF-β,pSmad2/3,Smad4)使其表達降低,從而起到抑制炎性細胞因子如腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、IL-1B、IL-6的表達和抑制衰老大鼠腎組織中NF-κB的抑制蛋白(IκB)磷酸化,進而抑制NF-κB信號通路的激活,改善腎纖維化。竹節(jié)參總皂苷促進核因子E2相關(guān)因子2-抗氧化反應(yīng)元件(Nuclear factor E2 related factor 2-Antioxidant responsive element,Nrf2-ARE)信號通路,改善氧化應(yīng)激,減少氧化應(yīng)激對腎臟纖維化進程的促進作用[71]。
4.3 蛇床子素(Osthole) 蛇床子素是中藥蛇床子中的重要成分,具有解痙、降血壓、抗心律失常、治療不孕不育、增強免疫功能及廣譜抗菌作用。它對TGF-β1/Smad信號轉(zhuǎn)導(dǎo)具有抑制作用。蛇床子素治療可以抑制TGF-β誘導(dǎo)的HK-2細胞的體外纖維化,明顯抑制TGF-β1/Smad2/3信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。此外,蛇床子素抑制IL-11/ERK1/2信號通路,降低了IL-11、IL-11RA和下游信號分子p-ERK1/2的表達,從而抑制腎臟纖維化。這是因為IL-11是IL-6家族的成員,IL-11隨著TGF-β1刺激明顯上調(diào),持續(xù)激活ERK1/2,增強了纖維化基因的表達[72]。
4.4 大黃素 大黃素存在于蓼科植物的中草藥中,用于清熱消毒、促進消化吸收和止血保肝等。結(jié)締組織生長因子(Connective tissue growth factor,CTGF)屬于基質(zhì)細胞蛋白,它通過誘導(dǎo)炎癥過程在腎小球腎炎的發(fā)展中起重要作用。大黃素能夠抑制Smad3的磷酸化,并且抑制CTGF的表達,達到抑制腎臟纖維化進程的效果。EZH2(Enhancer of zeste homologue 2)是一種組蛋白-賴氨酸N-甲基轉(zhuǎn)移酶,增強EZH2活性,可促進組蛋白H3甲基化,加重纖維化[73]。腎梗阻時,EZH2表達增加,而大黃素抑制EZH2的表達,起到抗纖維化作用[74]。
4.5 三七的新型果膠樣多糖(SQD4S2) SQD4S2是近年新發(fā)現(xiàn)的三七的新型果膠樣多糖。Huang等[75]的研究表明,SQD4S2能逆轉(zhuǎn)TGF-β誘導(dǎo)的人腎小管HK-2細胞的形態(tài)學(xué)改變,可以抑制EMT和纖維化相關(guān)蛋白如N-cadherin、Slug、Snail的表達,在延緩EMT和腎臟纖維化進程和恢復(fù)腎小管細胞正常功能中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
4.6 尿石素A(Urolithin A,UA) 尿石素A是鞣花單寧經(jīng)腸道菌群代謝的產(chǎn)物。有臨床前研究顯示,尿石素A有益于關(guān)節(jié)健康。另外,有臨床研究表明,尿石素A可以增強老人肌肉耐力,改善肌肉流失。研究表明,UA還具有抗纖維化作用,UA治療可以降低TGF-β1、p-Smad2/3和p-P38/JNK/ERK的水平,增加Smad7水平,表明UA通過抑制TGF-β1/Smad和MAPK信號通路對腎臟發(fā)揮保護作用[76]。
4.7 漢黃芩素(Wogonin) 漢黃芩素是一種天然黃酮類物質(zhì),是從黃芩中提取的主要成分,具有抗氧化、抗炎、抗腫瘤、保護心血管、免疫調(diào)節(jié)等作用。Meng等[77]研究表明,漢黃芩素能有效抑制TGF-β1誘導(dǎo)的膠原蛋白I、α-SMA的mRNA和蛋白水平上調(diào),產(chǎn)生抗腎臟纖維化作用,并且證明這種作用是通過TGF-β1/Smad3信號轉(zhuǎn)導(dǎo)進行的。漢黃芩素對糖尿病腎病也有治療作用,可通過抑制NF-κB和TGF-β1/Smad3信號通路改善糖尿病腎病腎臟炎癥和纖維化[78]。
4.8 三白草酮(Sauchinone) 三白草酮是從植物三白草中提取的化合物,用于清熱解毒、利尿消腫。研究表明,它對腎臟纖維化有一定的治療作用,通過抑制ECM的合成,阻斷TGF-β介導(dǎo)的系膜細胞通路,抑制血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的腎臟纖維化??赡芡ㄟ^控制促纖維化介質(zhì)和TGF-β信號通路對血管內(nèi)皮素誘導(dǎo)的腎功能不全具有顯著的保護作用[79]。
4.9 百里醌(Thymoquinone,TQ) 百里醌是黑花苜蓿(Nigella sativa Linn,NS)中的主要成分,可以減輕纖維化和炎癥,還具有抗氧化、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)等作用[80]。Hosseinian等[81]的研究表明,它對UUO小鼠腎組織TGF-β1和I型膠原的表達上調(diào)有抑制作用,顯著改善腎小球、腎小管間質(zhì)纖維化和腎功能障礙,且RAS抑制可能是TQ治療UUO的潛在機制之一。
綜上所述,TGF-β1通路在腎臟纖維化中發(fā)揮重要作用,基于TGF-β1通路的抗腎臟纖維化藥物的研究已經(jīng)進行了十幾年。作用于其經(jīng)典Smad信號通路的抑制劑和與它發(fā)生串?dāng)_的其他通路的抑制劑(如EGFR、MAPK、Wnt信號通路和HDAC、mTOR、BMP蛋白等)都能對腎臟纖維化起到保護作用。部分作用于TGF-β1/Smad信號通路的藥物已進入臨床研究階段,部分已上市的藥物也有抗纖維化作用。雖然很多該類化合物都表現(xiàn)出對腎臟纖維化及其相關(guān)蛋白的顯著作用,但是對于TGF-β1通路以及與其發(fā)生串?dāng)_的其他通路的抗腎臟纖維化作用的具體機制的研究仍需探索。