內質網壓力在化學物誘導之腎臟毒性的角色探討

Abstract

內質網壓力 (Endoplasmic Reticulum Stress, ER stress) 為細胞受到外在壓力時所產生的訊息反應，與很多疾病的產生有關如:神經退化疾病、糖尿病、缺血再灌流反應及急性腎衰竭等等。目前有越來越多的文獻指出內質網壓力訊息會參與在化學物質引起的腎臟傷害過程中，但其作用機轉並不清楚。會造成腎傷害的毒性化學物質很多如:顯影劑(Contrast medium)，主要作用在腎臟近曲小管部位，會引發急性腎衰竭使腎臟過濾能力降低，尤其對腎功能已受損的病患(如糖尿病患者、慢性腎臟病變病人或需洗腎的病患)傷害更為明顯。亦如帝鉑注射液 (Cisplatin)，本身為廣泛使用的抗癌藥物可以有效的治療睪丸癌、卵巢癌、膀胱癌及頭頸癌等癌症，但對腎臟卻有嚴重的副作用，易造成腎小管細胞凋亡且有產生急性腎衰竭的可能性。這樣的傷害除了透過氧化壓力 (oxidative stress)、細胞循環 (cell cycle) 調控失衡外，許多文獻認為內質網壓力訊息改變可能也參與腎臟傷害。因此本實驗將探討內質網壓力參與在腎臟毒性中的機轉。 實驗結果顯示在細胞實驗中處裡40-60 mg I/ml 的顯影劑後會促進 GRP78, GRP94 表現及Caspase 12 cleaved，同時以GRP78 SiRNA 轉染實驗發現GRP78表現扮演著保護的角色。而在PERK-eIF2α路徑中PERK和eIF2α會被磷酸化，利用eIF2α去磷酸化酶抑制劑salubrinal 則會減少細胞凋亡的產生。雖然salubrinal 在細胞實驗中可以保護顯影劑對近曲小管細胞的傷害。但在動物實驗中是否仍有療效在未來則要進一步加以探討。而在帝鉑注射液 (cisplatin) 的細胞實驗中亦發現salubrinal 可以保護細胞凋亡的生成。但在進行動物實驗後卻意外發現salubrinal 會增加帝鉑注射液所誘發的血中 尿素氮 (BUN) 和血清肌酸酐 (Creatinine) 的比例。腎臟傷害指標kidneyinjury marker (kim-1) 也會增加。病理切片上則發現salubrinal 會使腎小管壞疽細胞及空泡狀細胞增加、刷狀緣掉落、呈扁平狀的情形增，且細胞凋亡螢光染色 (TUNEL, fluorescence stain) 也有增加的情況。在帝鉑注射液造成腎臟傷害的過程中以西方點墨法檢測發現ER stress 相關之peIF2α、ATF4、CHOP、aspase cascade 等訊息有增加的情形。接著以MDA 檢測腎臟中產生脂質過氧化 (lipidperoxidation) 的現象發現ROS 可能扮演著很重要的角 色。此外並非透過CYP2E1 的影響而是透過 NOX4 的表現增加而促進 ROS 的生成，並進一步加強帝鉑注射液造成的腎臟傷害。綜合上述我們發現顯影劑無論在動物或細胞實驗中皆可誘發內質網壓力相關訊息產生。同時在細胞實驗中，以內質網壓力修飾試劑salubrinal 處裡後發現其具有保護腎臟傷害的作用。但在順鉑注射液處裡的動物模式中salubrinal 卻沒有防止細胞凋亡達到保護腎臟的能力。在未來我們還需要再透過修飾不同內質網壓力的調控路徑去減少臨床化學藥物對腎臟傷害的目的。