黎忠大 劉東 王曉 莊錦煬

葫蘆巴堿（trigonelline，TRIG）是一種植物生物堿，是葫蘆巴的主要生物堿成分,廣泛分布于雙子葉植物亞綱的植物激素，也存在于軟體動(dòng)物、海洋魚(yú)類和哺乳動(dòng)物等[1-2]。TRIG的化學(xué)名稱為N-甲基煙（C7H7NO2），是一種水溶性的生物堿，具有與底物D-氨基酸相似的兩性離子結(jié)構(gòu)，是D-氨基酸氧化酶的有效活性位點(diǎn)探針[3-4]。TRIG也是一種維生素B6衍生物，可以代謝產(chǎn)生煙酸。TRIG同時(shí)還是一種核因子E2相關(guān)因子2（nuclear factor E2-related factor 2，Nrf2）抑制劑[5]。在我國(guó)和印度，葫蘆巴用作食品和藥品具有很長(zhǎng)的歷史，食用葫蘆巴對(duì)人體肝、腎、甲狀腺功能無(wú)不良影響[6-7]。研究表明，大鼠口服高劑量TRIG（5 000 mg/kg）不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重不良反應(yīng)[8]。目前，體內(nèi)、外實(shí)驗(yàn)均證實(shí)TRIG具有抗糖尿病、抗肥胖、抗纖維化、抗氧化、抗炎、抗病毒、抗菌、抗腫瘤、調(diào)脂、保護(hù)心血管、保護(hù)神經(jīng)等多種生物學(xué)效應(yīng)[3,7,9-13]。

代謝紊亂在腎移植等待者和腎移植受者中較常見(jiàn)，會(huì)對(duì)腎臟產(chǎn)生不良影響，對(duì)腎移植等待者和腎移植受者進(jìn)行糖尿病管理和肥胖管理至關(guān)重要[14]。在腎移植等待者中，代謝紊亂與終末期慢性腎病（chronic kidney disease，CKD）等有關(guān)[15]。在腎移植受者中，腎移植短期內(nèi)不能完全逆轉(zhuǎn)多年來(lái)腎功能下降和透析所造成的損害，且術(shù)后免疫抑制劑（尤其是糖皮質(zhì)激素）的使用會(huì)增加代謝紊亂發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)[16]。腎移植術(shù)后代謝紊亂可能會(huì)增加移植腎功能障礙的風(fēng)險(xiǎn)，并降低移植腎的長(zhǎng)期存活率[15]。目前治療腎移植術(shù)后代謝紊亂的藥物較少，探究改善腎移植術(shù)后代謝紊亂的藥物，對(duì)于改善移植腎功能、延長(zhǎng)移植腎存活時(shí)間意義重大。TRIG可改善糖代謝及脂質(zhì)代謝，具有潛在的抗糖尿病和抗肥胖的作用[10-11]，且在糖尿病及肥胖患者中具有明顯的腎保護(hù)作用[17-18]。

1 TRIG與糖代謝紊亂

約60%術(shù)前不伴有糖尿病的腎移植受者在腎移植術(shù)后短期內(nèi)會(huì)出現(xiàn)高血糖[14]。在一項(xiàng)對(duì)374例腎移植術(shù)后穩(wěn)定狀態(tài)受者的研究中，1/3的受者在術(shù)后4年內(nèi)發(fā)現(xiàn)了糖尿病前狀態(tài)[19]。有研究報(bào)道，腎移植術(shù)后糖尿病的發(fā)生率為10%～40%[20]。腎移植術(shù)后糖尿病的發(fā)生與年齡、種族、術(shù)后應(yīng)用免疫抑制劑等多個(gè)因素有關(guān)[21]，其中免疫抑制劑可顯著影響腎移植受者的糖代謝[22]。Cole等[23]證實(shí)腎移植術(shù)后早期高血糖會(huì)增加排斥反應(yīng)和感染的風(fēng)險(xiǎn)。長(zhǎng)期高血糖不僅會(huì)對(duì)受者和移植物存活產(chǎn)生不良影響，還與高血壓、蛋白尿以及不良心血管事件相關(guān)[24]。因此，有效管理腎移植術(shù)后糖代謝紊亂至關(guān)重要。

越來(lái)越多的證據(jù)表明TRIG具有干預(yù)胰島素信號(hào)傳導(dǎo)途徑、逆轉(zhuǎn)導(dǎo)致胰島素抵抗和葡萄糖耐受不良的細(xì)胞分子缺陷、改善糖尿病相關(guān)并發(fā)癥的作用[17]。其主要機(jī)制包括保護(hù)β細(xì)胞和改善胰島素抵抗。TRIG可通過(guò)增加β細(xì)胞胰島素分泌、調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)、下調(diào)半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（cysteinyl aspartate specific proteinase，Caspase）-3表達(dá)及提高抗氧化酶活性，抑制β細(xì)胞凋亡等途徑保護(hù)糖尿病小鼠[25]。胰島素抵抗被認(rèn)為是代謝綜合征（葡萄糖代謝障礙、血脂異常和肥胖等）常見(jiàn)的致病背景[26]。胰島素抵抗在腎移植受者中較為常見(jiàn)，其中年齡、體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI）、糖皮質(zhì)激素劑量和肌酐清除率是胰島素抵抗的主要影響因素[27]。體外和體內(nèi)研究已經(jīng)觀察到胰島素刺激腎小球膜細(xì)胞增殖和腎小球膜基質(zhì)產(chǎn)生。腎臟暴露于高胰島素血癥下，可加劇腎功能障礙[28]。TRIG可顯著誘導(dǎo)2型糖尿病大鼠中葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4（glucose transporter 4，GLUT4）和過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ（peroxisome proliferators-activated receptor γ，PPARγ）的表達(dá)，并抑制瘦素和腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α蛋白的表達(dá)，從而減輕胰島素抵抗[29]。

有研究表明，TRIG在高血糖狀態(tài)下具有腎臟保護(hù)作用。腎素-血管緊張素系統(tǒng)（renin-angiotensin system，RAS）在腎損傷的病理生理機(jī)制中起關(guān)鍵作用[30]。高血糖可誘導(dǎo)Nrf2介導(dǎo)的腎內(nèi)血管緊張素原（angiotensinogen，Agt）基因表達(dá)和RAS激活，導(dǎo)致糖尿病小鼠發(fā)生高血壓和腎損傷，而TRIG可通過(guò)抑制Nrf2，從而抑制腎內(nèi)RAS激活，減輕高血壓相關(guān)性腎損傷[5]。PPARγ在腎小球、腎近曲小管、腎成纖維細(xì)胞和腎集合小管中廣泛表達(dá)，具有良好的腎臟保護(hù)作用[31-32]。TRIG可通過(guò)上調(diào)PPARγ表達(dá)水平，下調(diào)2型糖尿?。ǜ哐菭顟B(tài)下）大鼠腎臟炎癥因子[白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-1β、IL-6、IL-18]水平，從而減輕腎損傷[29]。高血糖狀態(tài)通常會(huì)引起葡萄糖代謝紊亂，導(dǎo)致活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）大量產(chǎn)生，而ROS生成是糖尿病患者近端腎小管細(xì)胞發(fā)生凋亡的中心環(huán)節(jié)[33]。TRIG可通過(guò)上調(diào)超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽（glutathione，GSH）和GSH過(guò)氧化物酶（GSH peroxidase，GSH-px）表達(dá)水平，減少ROS生成，減輕氧化應(yīng)激，減少腎近端小管細(xì)胞凋亡，從而保護(hù)腎臟[29]。

2 TRIG與脂質(zhì)代謝紊亂

體質(zhì)量增加超過(guò)10%會(huì)增加糖皮質(zhì)激素所致的血脂異常和糖尿病的發(fā)生率[34]。肥胖不僅與脂代謝紊亂、糖尿病和心血管疾病發(fā)生密切相關(guān)，還與腎移植術(shù)后移植腎衰竭相關(guān)[14]。因此，肥胖管理是調(diào)控腎移植術(shù)后脂質(zhì)代謝紊亂的關(guān)鍵步驟。

TRIG具有改善肥胖性脂質(zhì)代謝紊亂及腎臟保護(hù)作用。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，小鼠長(zhǎng)期服用TRIG可減少食物攝入，防止高脂飲食性肥胖[18]；TRIG可減少3T3-L1前脂肪細(xì)胞分化和脂質(zhì)蓄積，從而改善脂質(zhì)代謝紊亂[35]；TRIG可通過(guò)抑制弗氏檸檬酸桿菌（革蘭陰性菌，需氧或兼性厭氧，是人和動(dòng)物腸道內(nèi)的正常菌群）和肝臟黃素單加氧酶3（ flavin-containing monooxygenase 3，F(xiàn)MO3），下調(diào)三甲胺-N-氧化物（trimethylamine-N-oxide，TMAO）水平[36]，其中TMAO是一種促動(dòng)脈粥樣硬化的代謝產(chǎn)物，血清TMAO水平與腎損傷程度、心血管疾病和糖尿病發(fā)生率呈正相關(guān)[37]。以上研究表明，TRIG能通過(guò)影響腸道微生物改善脂質(zhì)代謝。

肥胖相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生與慢性炎癥、氧化應(yīng)激、晚期糖基化終末產(chǎn)物（advanced glycation end product，AGE）的產(chǎn)生相關(guān)，TRIG可上調(diào)腎內(nèi)AGE解毒相關(guān)成分的水平，下調(diào)AGE水平，發(fā)揮抗糖基化作用[18]。此外，核因子（nuclear factor，NF）-κB激活和促凋亡因子Bax可通過(guò)糖基化作用加速腎損傷[38]，而TRIG可通過(guò)下調(diào)NF-κB的表達(dá)水平保護(hù)腎臟[18]。TRIG可通過(guò)多種機(jī)制發(fā)揮抗肥胖作用，可用于作為預(yù)防或治療肥胖相關(guān)并發(fā)癥的潛在治療藥物[18]。

3 TRIG與其他代謝紊亂

3.1 TRIG與草酸代謝紊亂

Elgstoen等[39]在研究無(wú)原發(fā)性高草酸尿癥的腎移植受者術(shù)后血漿草酸鹽變化時(shí)發(fā)現(xiàn)，約61%的腎移植受者血草酸水平＞30 μmol/L（正常參考值為3～11 μmol/L）。當(dāng)血草酸水平＞30 μmol/L，尿液中的草酸鹽會(huì)呈過(guò)飽和狀態(tài)，很可能導(dǎo)致草酸鈣結(jié)晶形成并沉積在腎小管中，造成腎小管上皮細(xì)胞損傷進(jìn)而影響腎功能[40]。研究表明，草酸鹽與組織損傷有關(guān)，草酸鈣沉積可能導(dǎo)致移植物功能延遲恢復(fù)甚至移植物失功[41]。目前尚無(wú)直接證據(jù)表明TRIG對(duì)草酸鹽代謝的影響，但近期的研究表明TRIG能減輕草酸鹽誘導(dǎo)的腎小管上皮細(xì)胞損傷，并阻止草酸鹽誘導(dǎo)的細(xì)胞遷移、ROS過(guò)度生成和Nrf2表達(dá)下調(diào)，從而減輕纖維化[12]。

3.2 TRIG與鐵代謝紊亂

Bilar等[42]研究發(fā)現(xiàn)腎移植受者血清鐵過(guò)載的發(fā)生率為15%，血清鐵過(guò)載會(huì)在術(shù)后持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，但其機(jī)制尚不完全清楚。鐵可以催化ROS的形成，導(dǎo)致細(xì)胞損傷[43]。在全身性鐵過(guò)載中，由于腎小球?yàn)V入腎小管內(nèi)腔循環(huán)鐵增加，使近端腎小管上皮細(xì)胞長(zhǎng)期暴露于有害的高鐵水平，而生物體內(nèi)沒(méi)有去除鐵的生理機(jī)制[44-45]。因此，慢性鐵過(guò)載會(huì)導(dǎo)致腎臟中鐵的積累增加，可引起相關(guān)的腎毒性[44,46]。盡管尚無(wú)直接證據(jù)表明TRIG可改善鐵代謝，但TRIG可誘導(dǎo)人近端腎小管上皮細(xì)胞鐵蛋白基因的表達(dá)[44]。鐵蛋白與鐵結(jié)合，可增加鐵的儲(chǔ)存，減輕氧化應(yīng)激[47]。此外，TRIG還可減少ROS的產(chǎn)生，但不影響血紅素加氧酶1基因的表達(dá)水平[44]?？傊@些發(fā)現(xiàn)表明TRIG可減輕慢性鐵暴露誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激，從而減輕長(zhǎng)期鐵過(guò)載相關(guān)腎損傷。

4 TRIG在腎移植中的應(yīng)用前景

4.1 TRIG與穩(wěn)定狀態(tài)腎移植受者的內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙

肱動(dòng)脈血流介導(dǎo)的血管擴(kuò)張（ flow-mediated dilation，F(xiàn)MD）主要是由一氧化氮（nitric oxide，NO）介導(dǎo)的內(nèi)皮依賴性血管擴(kuò)張，以應(yīng)對(duì)血流量和切應(yīng)力的增加，也是檢查心血管疾病病理生理的一種工具，可識(shí)別心血管疾病的潛在風(fēng)險(xiǎn)[48]。Junarta等[49]研究表明，穩(wěn)定狀態(tài)腎移植受者的血管結(jié)構(gòu)和功能逐漸惡化，F(xiàn)MD下降，通過(guò)干預(yù)FMD可改善這種不良心血管狀況[49]。研究表明，TRIG可顯著改善FMD，并有助于改善人的血管內(nèi)皮細(xì)胞功能[50]。此外，免疫抑制劑亦存在加速血管疾病進(jìn)展的作用，如鈣調(diào)磷酸酶抑制劑可通過(guò)增加內(nèi)皮素的釋放和消除NO誘導(dǎo)的血管擴(kuò)張，加重血管收縮[51]。NO釋放減少可引起內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙，而TRIG可促進(jìn)NO產(chǎn)生，其潛在機(jī)制為引起細(xì)胞質(zhì)Ca2+水平升高，觸發(fā)內(nèi)皮細(xì)胞Ca2+通道開(kāi)放，導(dǎo)致Ser 1177的磷酸化和Thr 495的去磷酸化，最終激活內(nèi)皮NO合酶（NO synthase，NOS）[52]。目前仍需要在血管疾病患者中進(jìn)行大規(guī)模的臨床試驗(yàn)，以進(jìn)一步確定TRIG的臨床益處。

4.2 TRIG與免疫抑制劑的相互作用

環(huán)孢素在肝臟中被細(xì)胞色素P450 3A（cytochrome P450 3A，CYP3A）系統(tǒng)廣泛代謝，主要代謝物M1、M9和M4N分別由1-β、9-γ和4-N-去甲基化位置的氧化形成[53]。TRIG可影響CYP3A和P-糖蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)體[3]。Al-Jenoobi等[54]研究結(jié)果表明，當(dāng)環(huán)孢素和TRIG聯(lián)合給藥時(shí)，TRIG不會(huì)影響環(huán)孢素的藥代動(dòng)力學(xué)。環(huán)孢素和他克莫司同屬鈣調(diào)磷酸酶抑制劑，許多與環(huán)孢素有關(guān)的藥物相互作用數(shù)據(jù)都可應(yīng)用于他克莫司[55]。雖然環(huán)孢素和他克莫司都是CYP3A4的底物和抑制劑，但環(huán)孢素被認(rèn)為是中度抑制劑，而他克莫司是輕度抑制劑[55]。兩種鈣調(diào)磷酸酶抑制劑都是P-糖蛋白底物，但只有環(huán)孢素在體內(nèi)顯示出抑制P-糖蛋白的作用[55]。以上研究表明，TRIG與環(huán)孢素的相互作用更強(qiáng)，TRIG更能影響環(huán)孢素的藥代動(dòng)力學(xué)。相比他克莫司，環(huán)孢素更有可能與這些酶和轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的其他底物相互作用。一些分子研究和臨床試驗(yàn)表明，TRIG與CYP3A和P-糖蛋白底物（他克莫司）一起使用是安全的[54]。

腎移植術(shù)后骨病導(dǎo)致骨折發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)明顯升高，并且增加了醫(yī)療保健成本、住院率和病死率。減少糖皮質(zhì)激素的使用可以最大程度地減少骨質(zhì)流失，對(duì)于腎移植前骨質(zhì)減少或骨質(zhì)疏松癥患者應(yīng)予以考慮[56]。早期停用糖皮質(zhì)激素可使骨折發(fā)生率下降31%，同時(shí)降低骨折相關(guān)的住院率，但會(huì)導(dǎo)致排斥反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)增加。新近的研究表明，TRIG可通過(guò)增強(qiáng)骨密度，恢復(fù)骨生理，提高雌二醇、鈣、磷水平以及降低地塞米松誘導(dǎo)的骨質(zhì)疏松癥中的甲狀旁腺激素和堿性磷酸酶水平，改善并防止骨質(zhì)疏松癥的進(jìn)展[57]。

5 小 結(jié)

腎移植術(shù)后易發(fā)生糖、脂質(zhì)代謝紊亂，嚴(yán)重影響受者的生活質(zhì)量及移植腎的存活率，目前調(diào)控各種代謝紊亂的特效藥物較少。TRIG可通過(guò)抗炎、抗氧化、改善胰島素抵抗等途徑調(diào)控糖、脂質(zhì)代謝紊亂，且其安全劑量范圍廣、不良反應(yīng)少、化學(xué)結(jié)構(gòu)確切、提純技術(shù)成熟。TRIG在調(diào)節(jié)腎移植術(shù)后代謝紊亂中具有光明的應(yīng)用前景，但其有效性、具體劑量、安全性、詳細(xì)機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。