Nox2 在 CNI 诱导的肾纤维化中的作用 (Nox2)

钙调神经磷酸酶抑制剂 (CNI) 和肾纤维化。 包括 CsA 和他克莫司在内的 CNI 是实体器官移植中维持免疫抑制的基石。 这些药物非常有效，以至于正在开发新一代的 CNI，例如 Voclosporin（Isotechnika Pharma, Inc, Edmonton, Alberta）。 它们通过抑制钙调神经磷酸酶的活性发挥免疫抑制作用，钙调神经磷酸酶是一种丝氨酸磷酸酶，通常使活化 T 细胞 (NFAT) 的核因子去磷酸化。 去磷酸化的 NFAT 在细胞核中易位并诱导白细胞介素 2 的转录，白细胞介素 2 是一种重要的 T 淋巴细胞活化和增殖细胞因子。

尽管它们在移植和许多自身免疫性疾病中具有有益作用，但 CNI 的临床应用受到其慢性肾毒性的限制。 这是一个重大的公共卫生问题，因为慢性 CNI 肾毒性的 10 年发生率在肾移植受者中为 100%。 同样，慢性 CNI 肾毒性是非肾脏器官移植受者肾衰竭的主要致病因素。 在该组中，ESRD 的 5 年风险范围为 7% 至 21%，死亡风险增加 4 倍。 慢性CNI肾毒性的病理特征包括进行性和不可逆的间质纤维化、肾小管萎缩和小动脉透明变。 新发或进行性小动脉透明增厚 (AH) 是慢性 CNI 肾毒性最具特征性的病变。 这种病变包括内皮细胞和平滑肌细胞的空泡化以及小动脉壁中的局灶性或圆形块状蛋白沉积，通常会取代坏死的平滑肌细胞并最终使血管腔变窄。 这种小动脉病对于纤维化的发展很重要。 通常，纤维化遵循从髓质到皮质的“条纹图案”，并且与肾小管上皮细胞中细胞质的空泡化有关。

尽管他克莫司在提高移植物存活率和预防肾移植急性排斥反应方面优于 CsA，但这些药物的肾毒性特征相似。 在细胞和分子水平上，CNI 通过 TGF-beta1 依赖性和独立性途径导致基质积累和 EMT。 EMT 是一个重要的促纤维化过程，也是天然和移植肾纤维化的替代标志物。 TGF-beta1 是主要的细胞因子，通过激活信号通路和转录调节因子（如 Smad 2/3 分子）来启动和维持 EMT。 在 EMT 期间，肾小管上皮细胞通过涉及细胞间粘附分子（例如 E-钙粘蛋白）和间充质标记物的从头表达（例如 α-SMA）。 这些事件之后是管状基底膜破裂、细胞迁移和间质中的成纤维细胞侵入，同时产生包括胶原蛋白和纤连蛋白在内的促纤维化分子。 更好地了解调节 CNI 诱导的 EMT 和纤维化的分子机制将为抗纤维化策略的发展铺平道路。

体内肾纤维化的客观评价是朝着这个方向迈出的关键一步。 这是最近通过使用 Sirius Red 的计算机化数字分析对肾同种异体移植物纤维化进行定量评估而实现的。 这些研究表明，纤维化是长期同种异体移植肾功能和丢失的预后指标。 然而，这项技术在预测慢性 CNI 毒性患者预后方面的作用尚不清楚。

CNI 和肾缺氧。 越来越多的证据表明，慢性肾小管间质缺氧是终末期肾病的最终共同途径。 CNIs 导致一氧化氮 (NO) 的产生和生物利用度降低，从而导致血管舒张减少和无对抗的血管收缩和缺氧。 在慢性环境中，CNI 介导的小动脉病和小动脉管腔变窄导致条纹间质纤维化、肾小管周围毛细血管丢失、肾小管萎缩和肾小球硬化的发展。 反过来，肾小管间质缺氧可能导致自由基或活性氧 (ROS) 的形成，导致细胞损伤和死亡，促进 EMT 和肾纤维化，形成恶性循环，最终导致终末期肾病.

更好地了解导致 CNI 诱导的肾缺氧的细胞和分子机制将导致延迟或预防 CNI 诱导的肾纤维化的诊断和治疗策略的发展。 解决肾内氧合研究的一个主要局限性是缺乏非侵入性技术来定量和监测肾脏中氧气的生物利用度。 血氧水平依赖性 MRI 或 BOLD MRI 是一种创新的成像方法，它使用脱氧血红蛋白作为内源性造影剂来确定组织氧的生物利用度。 顺磁性脱氧血红蛋白与 T2 弛豫之间的关系于 1982 年首次得到证实。 这项技术最近被使用，包括我们的小组，用于评估患有天然和移植肾病的患者的肾内氧​​生物利用度。

我们现在建议使用该技术监测慢性 CNI 毒性患者的肾内氧​​合。 我们进一步建议将 BOLD MRI 与肾缺氧的分子评估相结合。 缺氧诱导因子 1 是一种氧反应系统，最近被用作肾缺氧的分子标记。 HIF 分子在蛋白质水平上由氧依赖性酶调节，因此可以检测组织缺氧。 例如，在肾脏移植物中，HIF-1alpha 染色与临床/亚临床排斥反应之间的强相关性表明缺氧参与了免疫介导的肾损伤的发病机制，HIF-1alpha 免疫组织化学可以增强急性排斥反应的特异性诊断.

哌莫硝唑也是缺氧的分子生物标志物，一旦在体内传递，就会在氧压低于 10 mmHg 时与硫醇基团结合，并用市售的抗哌莫硝唑抗体显现。 它是一种小型、有效且无毒的放射增敏剂，用作人类宫颈、头部和颈部鳞状细胞癌的缺氧标志物。 在肾脏中，哌莫硝唑染色已用于检查慢性肾病和急性 CNI 肾毒性实验模型中的组织缺氧。 尚未评估 BOLD MRI、HIF-1 α 和哌莫硝唑在评估慢性 CNI 诱导的缺氧机制中的作用。

CNI 和 Nox2。 CsA 是一种促氧化剂分子，实验研究表明维生素 E 可抑制 CsA 诱导的脂质过氧化和肾损伤。 同样，过氧化氢酶是一种特异性将活性过氧化氢 (H2O2) 分解为 H2O 和 O2 并充当 ROS 清除剂的酶，可减少 CsA 相关的肾小管上皮细胞衰老。 此外，暴露于 CsA 的大鼠近端肾小管上皮细胞积累细胞内 ROS 和脂质过氧化产物，以及改变的谷胱甘肽氧化还原状态。 然而，调节 CNI 诱导的 ROS 产生的分子机制仍不清楚。

Nox2 最初命名为 gp91phox，是经典的吞噬 NADPH 氧化酶，一种天然参与包括“氧化爆发”在内的免疫反应的酶。 Nox2 也是最初确定的系统示例，该系统生成 ROS 作为酶的主要功能，而不是像线粒体或过氧化物酶体那样作为副产品。 它是目前已知的七种 Nox 亚型之一，与跨膜稳定蛋白 p22phox 组成性相关，需要募集胞质成分 p47phox、p67phox 和 p40phox 才能发挥作用。

总之，作为抗排斥疗法的支柱的 CNI 也是促纤维化分子，因此很难有效地控制免疫抑制和长期结果。 我们概述了严格评估 Nox2 在 CNI 诱导的肾纤维化中的作用的研究。 此外，我们提出了当代和互补的临床和转化策略，以检查在 CNI 介导的纤维发生过程中调节 Nox2 活性的分子机制。 如果成功，我们的研究结果将在设计新的诊断、监测和治疗方案方面向前迈出重要一步，这些方案旨在抵消免疫抑制治疗的有害影响并改善器官移植的长期肾脏结果。