背景

腎功能惡化時積累的尿毒癥毒素可能會影響藥物的藥代動力學。本研究的目的是確定某些尿毒癥毒素的血漿濃度是否與兩種免疫抑制劑的血藥濃度相關。

方法

試驗中隨訪了服用了他克莫司或環孢素的403例腎移植術后患者。對每位患者，測量全血樣本中免疫抑制劑的谷濃度(C₀)，并同每日劑量進行比值計算(C₀:D)。同時檢測患者5種尿毒癥毒素[尿素、氧化三甲胺(TMAO)、吲哚乙酸(IAA)、對甲酰磺酸(PCS)和吲哚磺酸(IxS)]。

結果

數據分析顯示，年齡、性別、體重指數(BMI)、尿素、IxS和PCS與他克莫司C₀:D比值升高顯著相關。多因素分析則顯示，在調整性別、年齡和BMI后，他莫克司C₀:D值依然與IxS的存在獨立相關[OR=1.36(95% CI:1.00-1.85)]，而調整年齡則減弱了與PCS和尿素的相關性。在logistic單因素回歸分析中，年齡、性別、BMI和TMAO水平(不包括PCS、IxS、IAA或尿素)與環孢素C₀:D比值的增加顯著相關。

結論

盡管TDM和免疫抑制劑的劑量調整可使其藥物濃度水平保持在治療窗內，但他克莫司(而非環孢素)的暴露增加與PCS、IxS和尿素的積累相關。

影響他克莫司和/或環孢素C0:D比值相關的因素

他克莫司：根據C0:D比值的中位數將248例接受他克莫司治療的患者分為兩組。與C0:D比值低于中位數的患者相比，C0:D比值高于中位數的患者年齡更大，男性比例更高，BMI、血糖值、肌酐值更高，eGFR更低。然而在患者用藥上，無論是與CYP3A4 / 5或P-gp相互作用的藥物應用，還是與血漿蛋白結合的藥物，都沒有差異。他克莫司C0:D比值高于中位數的患者血漿尿素、PCS和IxS水平顯著升高(但TMAO或IAA沒有升高)(補充數據，表S3)。單變量logistic分析得出了相同的結果，因此凸顯了他克莫司高C0:D比值與三種尿毒癥毒素(即尿素、PCS和IxS)之間的關聯(補充數據，表S4)。

在多變量分析中，年齡、性別和BMI均與他克莫司C0:D比值獨立相關。他克莫司C0:D比值和血漿IxS水平之間的顯著相關性[OR 1.36 (95% CI 1.00 ~ 1.85)]獨立于性別、BMI和年齡(表3，血漿IxS水平)。調整性別和BMI后，他克莫司C0:D比值與血漿尿素水平之間的相關性仍然顯著[OR 2.29 (95% CI 1.28-4.09)]，而完全調整性別、BMI和年齡后，這種相關性不再顯著[OR 1.71 (95% CI 0.93-3.16)](表3，血漿尿素水平)。同樣，校正性別和BMI后，他克莫司C0:D比值與血漿PCS水平的相關性也仍然顯著[OR 1.31 (95% CI 1.06-1.62)]，但校正性別、BMI和年齡后相關性不再顯著[OR 1.22 (95% CI 0.99-1.51)](表3，血漿PCS水平)。

環孢霉素：我們根據環孢素C0:D比值中位數對155例接受環孢素治療的患者分成兩類，C0:D比值在中位數以上的患者明顯年齡較大，女性居多，BMI且血糖值較高。該患者群中，在CYP3A4/5、P-gp結合藥物或血漿蛋白相互作用的藥物的使用方面沒有差異。環孢素C0:D比值高于中位數的患者血漿TMAO水平顯著升高，但尿素、PCS、IxS或IAA水平無顯著升高(補充數據，表S5)。單變量logistic分析給出了相同的結果，并再次強調了高環孢素C0:D比值與血漿TMAO水平之間的相關性(補充數據，表S6)。在一項多變量分析中，年齡、性別和BMI與環孢素C0:D比值獨立相關。然而，在調整性別、BMI和年齡后，環孢素C0:D比值與血漿TMAO水平之間的相關性不再顯著[OR 1.12 (95% CI 0.78 - 1.61)](表4)。
討論：
在當前腎移植受者隊列的橫斷研究中，我們發現某些尿毒癥毒素的血漿濃度升高與鈣調神經磷酸酶抑制劑他克莫司和環孢素的血濃度升高有關。然而，他克莫司與環孢素的相關性性質不同;事實上，這兩種藥物具有相同的藥理學靶點，但與不同的血漿蛋白結合。我們首先研究了一組移植后患者血漿中5種重要的尿毒毒素(IAA、IxS、PCS、TMAO和尿素)的水平。事實上，大多數關于尿毒癥毒素的研究都集中在透析前和透析患者身上，而不是腎移植受者。因此，本報告擴展了大量患者在移植后不同時間的重要尿毒癥毒素的數據。我們證實了，eGFRs較低的患者的尿毒毒素水平明顯高于eGFRs較高的患者。但尿毒癥毒素水平低于透析患者，反映了移植后腎臟的功能活性。本次研究群體中，寬泛的尿毒癥毒素水平使我們能夠評估其與鈣調磷酸酶抑制劑血濃度的關聯。

許多研究表明，CKD不僅降低了腎臟藥物清除率，而且改變了藥物的吸收、分布和非腎臟清除率。尿毒癥毒素隨著腎功能的惡化而積累，并與不良后果有關，這些毒素也可能影響藥物的藥代動力學。由于免疫抑制藥物需要進行TDM，腎移植受者為研究尿毒癥毒素對血液中鈣調磷酸酶抑制劑水平的潛在影響提供了一個很好的模型，尤其是這些藥物也可以通過非腎途徑被清除。

該項研究中，我們發現血漿IxS和PCS水平升高(這兩種毒素都與白蛋白緊密結合)與他克莫司C0:D比值升高相關(98.8%的他克莫司與白蛋白和α -1-酸性糖蛋白結合)。這些關聯是其他可以改變免疫抑制劑濃度的因素相互獨立，如同時服用CYP3A4/5或P-gp誘導劑或抑制劑、白蛋白血癥、肝臟疾病、性別、BMI和IxS的年齡。然而，年齡調整后削弱了其與PCS的相關性。事實上，IxS和PCS與白蛋白結合具有高親和力，特別是與Sudlow位點II的結合，并可能與其他底物直接競爭與白蛋白的結合。因此，我們假設IxS和PCS與他克莫司競爭并導致C0:D比值的增加。然而，目前還很難說IxS和PCS對C0:D比值的影響是一種特定效應，還是與腎功能惡化間接相關。尿毒毒素累積的潛在機制以及尿毒毒素累積是否增強他克莫司腎毒性需要進一步研究。
同樣，血漿尿素水平升高與他克莫司C0:D比值升高獨立相關。然而，年齡調整會削弱了這種聯系。事實上，眾所周知，年齡相關的生理變化會引起藥物分布、代謝和消除的變化。此外，在動物和人類中，尿素水平的慢性增加與較高的平均蛋白質氨甲酰化顯著相關。雖然氨甲酰化是某些蛋白質的翻譯后修飾，但尿素衍生的異氰酸可以與蛋白質發生非酶促反應，從而誘導結構和功能修飾。高度的白蛋白氨甲酰化可能會降低蛋白質與某些藥物的結合。
與接受他克莫司治療的患者的結果相反，我們未能發現IxS、PCS和尿素水平與環孢素C0:D比值之間的關聯。這種相關性的缺乏可能是由于接受環孢素治療的患者尿毒癥毒素的積累較低，或者與他克莫司(與白蛋白結合)不同，環孢素與高密度脂蛋白(HDL)和低密度脂蛋白結合更強烈。我們還發現TMAO水平升高與環孢素C0:D比值升高有關。在調整了年齡、性別和體重指數后，這種關聯不再顯著。氧化三甲胺是由三甲胺氧化產生的一種小的、水溶性的、腸道來源的尿毒癥毒素。在過去的十年中，越來越多的臨床前和臨床證據已經確定氧化三甲胺在心血管疾病發病機制中發揮重要作用。事實上，氧化三甲胺水平升高與主要心血管不良事件發生風險增加有關。我們不知道TMAO與藥物藥代動力學/藥效學變化之間的數據關系。然而，臨床前數據顯示TMAO和HDL之間呈負相關，隨著TMAO水平的升高，HDL介導的逆向膽固醇轉運減少。
維持免疫抑制劑水平在治療范圍內對于預防急性移植排斥反應和最大限度減少藥物相關毒性而言至關重要。在本研究中，他克莫司C0:D比較高的患者血糖、血壓和肌酐值都較高，這些都是與鈣調神經磷酸酶抑制劑相關的藥物不良反應。盡管TDM和劑量調整可以維持他克莫司水平在治療窗口內，但似乎尿毒毒素(PCS, IxS和尿素)的積累可以增加他克莫司的作用。這一發現對其他與白蛋白強結合的藥物來說具有潛在意義，因為較大的游離部分可能導致意外作用增強，從而改變其療效和/或耐受性。這一發現表明有必要進行更多的研究來探討如何降低尿毒癥毒素水平。
在本報告中，我們重點研究了兩種具有相似藥代動力學和藥效學性質的藥物。這兩種藥物生物利用度低，與血漿蛋白結合強，主要由細胞色素P450 3A4/5代謝，通過膽汁排出。主要區別在于它們結合的血漿蛋白類型不同：他克莫司與白蛋白結合、環孢素與脂蛋白結合。我們假設我們目前的結果可以(至少部分地)用這種結合的差異來解釋。此外，我們認為某些尿毒癥毒素可能通過影響他克莫司與白蛋白的結合來改變其C0:D比。雖然蛋白質結合是影響藥物活性的主要決定因素，但后者也受到許多其他因素的影響。例如，甲狀旁腺激素等尿毒癥毒素可誘導細胞色素P450下調或改變某些藥物轉運體的活性。Machado等人最近提出，IxS可增加外排轉運蛋白P-gp的表達和活性，并且這種作用依賴于芳香烴受體通路。此外，IxS和PCS是膜轉運蛋白OATs的底物，它們不僅在腎臟中表達，也在肝臟和小腸等其他組織中表達。這些轉運蛋白在細胞攝取和清除腸道微生物代謝產物(包括IxS和PCS)中發揮核心作用。雖然他克莫司似乎對OAT1和OAT3的體外活性沒有影響，但不排除他克莫司與尿毒癥毒素相關轉運蛋白之間存在相互作用，值得進一步研究。所有這些因素都可能影響藥物的藥代動力學和血藥濃度。因此，很難確定患者的具體分子機制。
我們的研究有一些局限性。橫向設計使我們無法評估藥物不良反應與尿毒毒素和免疫抑制劑濃度相關的結果隨時間的可能變化。盡管我們調整了多變量分析，但尿毒癥毒素和免疫抑制劑濃度之間的關聯可能是由其他混雜因素引起的。同樣，我們針對潛在的藥物相互作用進行了校正，但不能排除與患者多重用藥相關的潛在相互作用。如上所述，影響藥物藥代動力學的因素眾多，這意味著很難證明某些尿毒癥毒素與他克莫司之間存在相互作用。然而，該研究也有其優勢，例如，對已知對腎移植者者有害的五種尿毒癥毒素進行敏感、有效的檢測，這是首次在臨床環境中同時評估血液尿毒癥毒素水平和藥物濃度的研究之一。