基于转运体OATs和肾脱氢肽酶双靶点缓解亚胺培南肾毒性的药代动力学研究

Drugs are associated frequently with the development of various types of acute kidney injury. Imipenem and cilastatin are used together in clinical with broad spectrum of antibacterial activity. Although well tolerated, Imipenem and cilastatin induce a rare but serious nephrotoxicity. It is therefore necessary to study the molecular mechanism and find a more efficient way to prevent imipenem nephrotoxicity. In our previous study, cilastatin was found, for the first time, to decrease the renal damage induced by imipenem via inhibition of both renal organic anion transporters (OATs) and organic anion transporters (DHP-I). The purposes of this study are (1) to further investigate the molecular pharmacokinetic mechanisms of imipenem nephrotoxicity related in OATs and DHP-I; (2) to develop potent inhibitors of OATs and DHP-I from traditional Chinese medicines (TCMs) using high throughput screening with fluorescent probes. The DDIs and the involved mechanisms are studied through in vivo rabbit pharmacokinetics study, in vitro uptake study using rabbit/human primary renal tubular epithelial cells and OATs transfected cells, and gene knockdown assays by siRNA. The results will clarify the roles of OATs and DHP-I on renal damage induced by imipenem and provided a new way of alleviating the nephrotoxicity of imipenem using TCMs.

药物是急性肾损的重要诱因，极大的限制了药物的临床应用。亚胺培南/西司他丁是常用的复方抗菌制剂，尽管抗菌活性强大，其肾毒性在临床上仍无法完全避免。因此，非常有必要研究亚胺培南肾毒性的作用机制和防治靶点，开发更有效的防治策略。我们的前期研究首次证明，通过抑制有机阴离子转运体OATs和脱氢肽酶DHP-I，西司他丁明显降低亚胺培南肾毒性。本研究拟采用家兔和人原代肾小管上皮细胞体外培养及OATs转染细胞摄取和基因沉默等技术，建立体内体外药动学和肾毒性的相互作用关系，（1）阐明OATs和DHP-I介导的亚胺培南肾毒性的分子药代动力学机制；（2）以OATs和DHP-I为靶点，利用特异性荧光探针从中药中寻找双重抑制剂用于替代或联合西司他丁防治亚胺培南的肾毒性。本研究有利于深入认识 OATs 和 DHP-I 协同作用影响亚胺培南肾毒性的机制，还为中药应用于亚胺培南肾毒性的防治提供了新的科学的证据。

亚胺培南是一种广谱的抗菌药物，可用于脓毒症等严重感染的治疗。然而，亚胺培南具有肾毒性和不稳定性，必须与西司他丁组成复方制剂才能应用于临床。我们前期研究发现，西司他丁同时抑制肾脏有机阴离子转运体（OATs）和肾脱氢肽酶I（DHP-I），降低亚胺培南肾毒性。但是，西司他丁的肾保护作用机制以及中药合用亚胺培南的潜在增效减毒作用尚未完全解析。. 因此，本项目主要研究了（1）基于OATs抑制的西司他丁缓解非甾体解热镇痛药物肾毒性的分子药代动力学机制；（2）以OATs和DHP-I为靶点，从中药中寻找可用于替代或联合西司他丁防治亚胺培南肾毒性的天然产物；（3）清热解毒中药复方锦红汤增强亚胺培南抗菌作用的效应物质和作用机制。. 研究结果表明，（1）西司他丁抑制OATs，减少双氯芬酸代谢产物的肾脏分布，从而降低双氯芬酸的肾脏毒性。合用西司他丁，不仅能降低亚胺培南的肾脏不良反应，而且对双氯芬酸的肾毒性也具有显著的缓解作用。西司他丁对肾脏OATs的抑制作用，以及西司他丁的抗炎抗氧化抗凋亡作用，可能是西司他丁广泛肾保护作用的机制。（2）中药中广泛存在的黄酮化合物芹菜素是肾脏 OATs 的强抑制剂，芹菜素通过抑制 Oats 降低亚胺培南的家兔肾毒性。芹菜素可以作为潜在的药效增强剂用于临床上亚胺培南肾脏不良反应的防治。（3）锦红汤富含的蒽醌类活性成分如大黄酸，不仅具有抗炎活性，还能通过抑制 Oats减缓亚胺培南的肾脏清除，增强亚胺培南对金黄色葡萄球菌诱导的脓毒症小鼠的治疗作用。锦红汤和亚胺培南联合应用，对于改善脓毒症小鼠的存活率具有积极意义。. 本项目的研究结果首先揭示了亚胺培南和西司他丁基于OATs的相互作用对亚胺培南抗菌作用和肾脏不良反应的影响，然后应用这一科学发现阐述了中药和亚胺培南联合应用的增效减毒机制，为中药应用于亚胺培南肾毒性的防治提供了新的科学的证据。