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本文聚焦急性肾损伤(AKI),阐述了肽疗法在其治疗中的研究进展。肽因高效低毒成为研究热点,文中介绍多种肽在不同病因所致 AKI 中的实验研究、作用机制,分析面临的挑战,为肽疗法临床研究提供科学依据。
引言
急性肾损伤(AKI)是一种以肾小球滤过率显著且持续下降为特征的病症,会导致血液中代谢产物和毒素堆积。它涵盖了从轻微肾脏损伤到肾衰竭的广泛范围,是临床常见并发症。AKI 发病率高,住院患者中约 20% 会患病,重症患者中比例更是高达 30 - 60%。而且,AKI 幸存者中 30% 会发展为慢性肾脏病(CKD),其余 70% 即便肾功能恢复,日后患 CKD 的风险也很高。AKI 不仅危害患者健康,还带来沉重经济负担,同时其氧化应激、炎症、纤维化等病理机制会增加糖尿病、心血管疾病等并发症风险。目前,美国食品药品监督管理局(FDA)尚未批准用于预防和治疗 AKI 的药物。
随着肽合成技术发展,肽疗法为 AKI 治疗带来新希望。近年来,研究人员用肽治疗多种 AKI 动物模型,包括脓毒症相关急性肾损伤(SA-AKI)、缺血再灌注损伤相关急性肾损伤(IRI-AKI)、肾毒性物质诱导的 AKI 以及横纹肌溶解相关急性肾损伤(RM-AKI)。肽可能通过减轻炎症反应、缓解氧化应激导致的线粒体等细胞器损伤来改善肾损伤。虽然在动物模型中效果显著,但目前还没有肽被 FDA 批准用于 AKI 临床治疗,不过未来应用前景广阔。
肽的发展与临床应用
2020 年 2 月,FDA 在联邦公报中明确规定,“蛋白质” 疗法是指由超过 40 个氨基酸组成、具有特定且明确序列的 α - 氨基酸聚合物。美国药典(USP)通告 1503 将肽定义为通过重组技术、生物提取或化学合成制备的,由两个或更多氨基酸通过共价键连接而成的短链。
急性肾损伤肽疗法的实验研究
AKI 的发病机制复杂,主要临床诱因包括脓毒症、缺血再灌注损伤、接触肾毒性物质以及横纹肌溶解等。针对这些诱因引发的 AKI,研究人员开展了肽疗法的实验研究。
脓毒症相关急性肾损伤(SA-AKI)的肽疗法实验
脓毒症是一种因机体抗感染调节失调引发的严重、危及生命的器官功能障碍疾病。
CRAMP
抗菌肽是具有广谱抗菌和免疫调节作用的宿主防御分子,常用于感染和炎症相关疾病。CRAMP 是一种抗菌肽,氨基酸序列为 GLVRKGGEKFGEKLRKIGQKIKEFFQKLALEIEQ。Pan 等人研究表明,表皮生长因子受体(EGFR)与 AKI 后肾小管上皮细胞的增殖和修复有关。在 AKI 急性炎症期,CRAMP 发挥了重要作用,但具体机制还需进一步深入研究。
SS-31
肾脏富含线粒体且对能量需求高。正常生理状态下,线粒体通过质量控制(QC)机制维持稳态,确保结构和功能完整。然而在 IRI-AKI 中,肾小管内线粒体稳态失衡,结构和功能出现显著病理变化。SS-31 是一种靶向线粒体的四肽,氨基酸序列为 RYKF。在 IRI-AKI 大鼠模型实验中,SS-31 展现出一定的治疗效果,但其具体作用机制和最佳治疗方案还需要更多研究来确定。
RGD
RGD 是多种基质蛋白中常见的基序,是多种整合素受体的识别位点。整合素是重要的细胞黏附受体家族,介导细胞与细胞外基质(ECM)的黏附,ECM 与细胞间的双向信号传导调节细胞的存活、增殖、分化和迁移等功能。RGD 存在于许多内源性整合素配体中,在 AKI 治疗研究中,RGD 相关肽疗法展现出潜在的应用价值,但仍需深入探索其作用机制和临床应用效果。
M3
CIRP 释放后会结合并激活 TREM-1,TREM-1 通过细胞内信号分子诱导促炎细胞因子释放,激活中性粒细胞和巨噬细胞,在 AKI 发展过程中起重要作用。M3 是由七个氨基酸组成的小肽,序列为 RGFFRGG,其作用是抑制 eCIRP 与 TREM-1 的相互作用。Siskind 等人用 M3 处理 IRI-AKI 小鼠,发现小鼠体内 IL-6 水平显著降低,这表明 M3 在治疗 IRI-AKI 方面有一定潜力,不过还需要更多研究来评估其有效性和安全性。
肽疗法面临的挑战
肽具有高选择性、低作用浓度、低免疫原性等优点,已用于癌症、糖尿病等多种疾病的预防、诊断和治疗。但在 AKI 临床治疗中,肽疗法仍面临诸多挑战,主要可归结为 AKI 疾病本身的特点和肽自身的局限性两个方面。
AKI 疾病带来的阻碍
AKI 疾病本身存在一些阻碍肽疗法应用的因素,比如 AKI 病情发展迅速且复杂多变,不同患者的发病原因、病理过程和身体状况差异较大,这使得确定统一有效的肽治疗方案变得困难。而且,AKI 的诊断往往不够及时,很多患者确诊时肾脏已经受到严重损伤,此时再进行肽治疗可能效果不佳。
肽的局限性
肽自身也存在一些局限性。首先,肽在体内稳定性较差,容易被蛋白酶降解,导致其作用时间短,难以维持有效的治疗浓度。其次,肽的递送也是一个难题,如何将肽准确地递送到受损肾脏组织,并且使其能够穿透细胞膜发挥作用,是目前亟待解决的问题。此外,大规模生产高纯度、高质量的肽成本较高,这也限制了肽疗法在临床中的广泛应用 。
结论与展望
近几十年来,固相肽合成、重组和噬菌体展示技术取得突破和进展,使更大肽分子的生产成为可能,推动了改良肽的合成,拓展了其在医学领域的前景和应用范围。
尽管 AKI 发病机制复杂,但不同类型 AKI 存在病理重叠。如果能找到一种肽,靶向不同病因触发的 AKI 相关通路,有望开发出通用的 AKI 治疗方法。未来,需要进一步深入研究肽的作用机制,优化肽的设计和递送方式,提高其稳定性和生物利用度,降低生产成本,以促进肽疗法从实验室走向临床,为 AKI 患者带来新的希望。