Nerki są jednym z najważniejszych narządów w organizmie człowieka, odgrywającym zasadniczą rolę w utrzymaniu homeostazy. Ich podstawową funkcją jest produkcja moczu, z którym usuwanych jest wiele substancji chemicznych mogących toksycznie oddziaływać na tkanki organizmu. Nerki są narządem szczególnie podatnym na działanie różnych substancji, charakteryzującym się: wysokim przepływem krwi, aktywnością metaboliczną, występowaniem w przesączu wysokich stężeń substancji toksycznych wynikających z ich zdolności do zagęszczania moczu. Niekorzystne zmiany nasilają się, gdy nerki są niedokrwione lub uszkodzone. Niektóre czynniki, w tym leki, mogą przyczyniać się do wystąpienia ostrej lub przewlekłej niewydolności nerek, doprowadzając do niedokrwienia, niedotlenienia, stanu zapalnego i innych zmian w obrębie tego narządu. Związki wyizolowane z roślinnych surowców leczniczych wykazują działanie nefroprotekcyjne, wynikające głównie z ich aktywności antyoksydacyjnej, diuretycznej i przeciwzapalnej, zapobiegając uszkodzeniom nerek i zaburzeniom ich funkcji. Wiele leków może przyczyniać się do wystąpienia ostrej lub przewlekłej niewydolności nerek. Upośledzony dopływ tlenu i składników odżywczych do nefronów nasila zapotrzebowanie na energię z powodu stresu oksydacyjnego i przyczynia się do rozwoju stanu zapalnego w odpowiedzi na zaburzoną równowagę redoks. W stanach przewlekłych często obserwuje się zmiany narządowe w postaci nacieków, zwłóknień, zaników cewek nerkowych, martwicy brodawek nerkowych i odczynów zapalnych.

Liczne badania związków wyizolowanych z roślinnych surowców leczniczych prowadzone były in vivo na zwierzętach (szczurach i myszach), a także na modelu zwierzęcym dania pręgowanego oraz in vitro na komórkach nerkowych (HK-2 i HEK293). Stan toksyczny wywoływano cisplatyną, cyklofosfamidem, cyklosporyną A, doksorubicyną, etambutolem, a także adeniną, kwasem arystolochowym, ochratoksyną A i tetrachlorometanem. W typowaniu zróżnicowanych strukturalnie i funkcjonalnie flawonoidów na najsilniej zmniejszający cytotoksyczność indukowaną cisplatyną oraz w ustaleniu zależności między strukturą substancji a jej aktywnością zastosowano model farmakoforu oceniający wpływ badanego związku na organiczny kationowy transporter 2 OCT2, będący nośnikiem leków kationowych.

Ze względu na znaczny udział stresu oksydacyjnego w patogenezie uszkodzenia nerek przedmiotem przedstawionych badań była ocena właściwości antyoksydacyjnych związana ze zdolnością do wychwytywania wolnych rodników, zasobami endogennych antyoksydantów: glutationu i enzymów antyoksydacyjnych (peroksydazy glutationowej, dysmutazy nadtlenkowej), a także aktywacją szlaku sygnalizacyjnego Nrf2. Autorzy przedstawionych eksperymentów pokazali wpływ badanych związków na przebieg cyklu komórkowego (apoptozę), a także na ekspresję białek uczestniczących w procesach komórkowych oraz przyczyniających się do rozwoju i/lub podtrzymywania stanu zapalnego, m.in. czynnika martwicy nowotworów TNF-α (ang. tumor necrosis factor alfa), jądrowego czynnika transkrypcyjnego NF-κB (ang. nuclear factor kappa B), interleukin 1β i 6. Uwzględniając istotność śródmiąższowego zapalenia nerek oraz proces włóknienia nerek prowadzące do schyłkowej niewydolności narządu, wskazano znaczenie aktywacji ścieżki sygnalizacyjnej TLR4/NF-κB oraz oznaczania poziomu białek profibrotycznych.

W niniejszym artykule na uwagę zasługuje zamieszczenie wyników analizy systematycznej i metaanalizy 152 prac na temat związków i ekstraktów roślinnych, obdarzonych aktywnością nefroprotekcyjną, której celem było wytypowanie grupy związków o potencjalnej aktywności ochronnej na nerki.

W bieżącej, trzeciej części pracy dotyczącej nefroprotekcyjnej aktywności substancji pochodzenia roślinnego przedstawiono wyniki prac zamieszczonych w dostępnej literaturze wykonanych z udziałem związków wyodrębnionych z surowców roślinnych.

Sylimaryna, stanowiąca kompleks flawonolignanów, i sylibinina, jeden z jej głównych składników, odpowiadają za działanie hepatoprotekcyjne owocu ostropestu plamistego (Silybum marianum fructus). W kilku badaniach przedstawiono również ich rolę nefroprotekcyjną. Różne mechanizmy działania mogą wyjaśnić właściwości ochronne flawonoidów zarówno na nerki, jak i na wątrobę. Właściwości antyoksydacyjne w doświadczeniach in vitro (FRAP, DPPH, hamowanie hemolizy erytrocytów) (1) potwierdzono w licznych badaniach na zwierzętach. Sylimaryna redukowała uszkodzenie nerek spowodowane niedokrwieniem i reperfuzją przez zwiększenie obniżonej aktywności dysmutazy ponadtlenkowej, peroksydazy glutationowej, a także wzrost antyoksydantów w osoczu i tkankach szczurów (2). Przeprowadzono także ocenę działania nefroprotekcyjnego sylibininy. Infuzja sylibininy u szczurów poprzedzająca podanie cisplatyny znacznie zmniejszała jej toksyczne działanie na kłębuszki nerkowe (klirens kreatyniny, stężenie mocznika w surowicy) i kanaliki nerkowe (wydzielanie enzymów rąbka szczoteczkowatego i magnezu). Wykazano także, że cytoprotekcyjny wpływ sylibininy na nerki w czasie podawania zwierzętom cytostatyku nie kolidował znacząco z jego aktywnością przeciwnowotworową (3).

Skutkiem ubocznym stosowania dużych dawek cisplatyny oprócz nefrotoksyczności jest szkodliwe działanie na miąższ wątroby. Grupa kontrolna otrzymywała dootrzewnowo sylimarynę rozpuszczoną w glikolu propylenowym (75/25 [v/v]) przez 5 kolejnych dni. Druga grupa przyjmowała iniekcje cisplatyny (7,5 mg/kg), trzecia – sylimarynę w dawce 100 mg/kg/dobowo przez 5 kolejnych dni, grupa czwarta pobierała codziennie przez 5 dni sylimarynę (100 mg/kg/dobę) godzinę przed iniekcją cisplatyny (7,5 mg/kg). Wyniki badań wskazywały na znaczące obniżenie hepatotoksyczności cisplatyny przez sylimarynę, a efekt korelował z działaniem antyoksydacyjnym przejawiającym się hamowaniem peroksydacji lipidów, ochroną zasobów glutationu, spadkiem ilości ALT i AST (enzymów wątrobowych: aminotransferazy alaninowej i aminotransferazy asparaginianowej) w osoczu, poziomu tlenku azotu NO i dialdehydu malonowego MDA w wątrobie oraz ze wzrostem aktywności enzymów neutralizujących wolne rodniki: dysmutazy ponadtlenkowej i peroksydazy glutationowej (4).

Wykonane zostało jedno badanie kliniczne oceniające możliwości zastosowania sylimaryny w celu zmniejszania toksycznego wpływu cisplatyny na nerki. Wynik badania wskazywał na to, że dostarczanie niskiej dawki sylimaryny w ciągu 2 tygodni może zmniejszać nefrotoksyczność cisplatyny. Do badania przystąpiło 60 pacjentów powyżej 18. roku życia z chorobą nowotworową i jednocześnie z prawidłową czynnością wątroby, wskaźnikiem GFR powyżej 60 ml/min i stężeniem kreatyniny poniżej 2 mg/dl. Jednej grupie podawano tabletki zawierające 140 mg sylimaryny (w dwóch dawkach podzielonych) przez 7 dni przed wstrzyknięciem cisplatyny, a drugiej samą cisplatynę. Znaczne zmniejszenie azotu mocznika i kreatyniny w osoczu nastąpiło po 2 tygodniach w badanej grupie w porównaniu z grupą kontrolną przyjmującą tylko cisplatynę, w której w tym samym czasie wzrosły analizowane parametry (5).

Kardamonina jest dihydroksymetoksychalkonem obecnym w roślinach należących do rodziny imbirowatych Zingiberaceae, m.in. w alpinii lekarskiej (Alpinia officinarum Hance) i kardamonie indyjskim (Amomum subulatum Roxb.). Kardamonina podawana doustnie szczurom w dwóch dawkach: 10 i 30 mg/kg przez 2 tygodnie, tydzień przed pojedynczą aplikacją cisplatyny (7 mg/kg), powodowała zmniejszenie w sposób zależny od dawki: azotu mocznika, kreatyniny, peroksydacji lipidów, regenerację uszczuplonych zasobów glutationu i dysmutazy nadtlenkowej, a także obniżenie ekspresji NOX-1 (oksydazy NADPH), kaspazy 3 i wskaźnika Bax/Bcl-2 oraz podwyższenie obniżonego naskórkowego czynnika wzrostu EGF (ang. epidermal growth factor) w porównaniu z grupą kontrolną. Działanie przeciwzapalne flawonoidu polegało na zmniejszaniu poziomów tkankowych: IL-1β, TNF-α, NF-κB, indukowalnej syntazy tlenku azotu iNOS (ang. inducible nitric oxide synthase), międzykomórkowej cząsteczki adhezyjnej ICAM-1 (ang. intercellular adhesion molecule 1) i białka chemotaktycznego monocytów MCP-1 (ang. monocyte chemoattractant protein-1). Dodatkowo kardamonina w dawce 25 μM zwiększała aktywność cytotoksyczną cisplatyny w ludzkich liniach komórek nowotworowych: HeLa, HepG2, PC3 i HCT116 (6).

Luteolina, 3,4,5,7-tetrahydroksyflawon o działaniu przeciwzapalnym, antyoksydacyjnym i przeciwnowotworowym, występuje w owocach (jabłka, pomarańcze, jagody), warzywach (seler, brokuły, brukselka) i jest rozpowszechniona w wielu roślinach leczniczych (rumianek pospolity, szałwia lekarska, krwawnik pospolity). W postaci kapsułek w dawce 50 mg jest składnikiem suplementów diety. Okazała się także związkiem o działaniu nefroprotekcyjnym. Krótkotrwałe stosowanie cisplatyny w dawce 20 mg/kg spowodowało u myszy ostre uszkodzenie nerek obejmujące: stan zapalny, aktywację białka supresorowego p53 i apoptozę komórek kanalików nerkowych. Luteolina aplikowana przez 3 dni (50 mg/kg) zmniejszała działania niepożądane poprzez wpływ hamujący na białka: p53, PUMA-α i Bcl-2 oraz na ekspresję kaspazy 3. Odwrócenie działań nefrotoksycznych objawiało się poprawą funkcji nerek, mniejszą ilością uszkodzeń komórek kanalików nerkowych, redukcją stresu oksydacyjnego i apoptozy (7). W innym eksperymencie luteolina podawana myszom dootrzewnowo raz dziennie w dawce 10 mg/kg przez 3 dni po zaaplikowaniu pojedynczej dawki cisplatyny (10 lub 20 mg/kg) znacznie redukowała patologiczne zmiany w tkankach nerki, zmiany biochemiczne (azot mocznika, kreatynina), obniżała poziom pochodnej platyny w nerkach, zmniejszała stres oksydacyjny (glutation, 3-nitrotyrozyna, 4-hydroksynonenal) i stan zapalny (NF-κB, TNF-α i COX-2), a także apoptozę w nerkach (białko p53, kaspaza 3) (8).

Ikaryna (ICA) jest flawonoidem występującym w gatunkach z rodzaju Epimedium. Jej aktywność wykazano w jednej z najczęściej diagnozowanych chorób w nefrologii, jakim jest przewlekłe śródmiąższowe zapalenie nerek CTIN (ang. chronic tubulointerstitial nephritis), nazywane również cewkowo-śródmiąższowym zapaleniem nerek. Leczenie CTIN ma liczne ograniczenia, dla których rozwiązaniem może być nowatorskie podejście z zastosowaniem terapii uzupełniającej składającej się z ikaryny i selenometioniny. Ikaryna (ICA) charakteryzuje się działaniem przeciwzapalnym i tonizującym nerki, natomiast selenometionina (SeMet) posiada właściwości antyoksydacyjne i łagodzące objawy nefrotoksyczne pojawiające się m.in. po cisplatynie i cyklofosfamidzie. W przeprowadzonej pracy zastosowano obie substancje, aby ocenić ich działanie nefroprotekcyjne w śródmiąższowym zapaleniu nerek. Trzydzieści myszy zostało podzielonych losowo na 5 grup: a (kontrolną), b (CTIN), c (CTIN + ICA; 20 mg/kg/dziennie), d (CTIN + SeMet; 0,4 mg mg/kg/dziennie) oraz e (CTIN + ICA + SeMet). Zwierzęta były traktowane nefrotoksycznymi substancjami: cyklosporyną A i ochratoksyną A przez 28 dni z/bez ICA i/lub SeMet przez kolejnych 14 dni. Komórki nabłonkowe kanalików nerkowych HK-2 także poddano działaniu cyklosporyny A i ochratoksyny A. ICA i/lub SeMet łagodziły CTIN przez spowalnianie trendów wzrostowych poziomu azotu mocznika we krwi, kreatyniny w osoczu, białkomoczu, ciężaru właściwego moczu, stopnia uszkodzenia tkanek i odkładania się kolagenu I. ICA i/lub SeMet nasilały także proliferację komórek oraz zmniejszały apoptozę i ekspresję białek związanych ze zwłóknieniem: transformującego czynnika wzrostu beta 1 (ang. transforming growth factor β1 – TGF-β1) i aktyny mięśni gładkich (ang. alpha-smooth muscle actin – α-SMA). W przypadku większości parametrów, w tym wskaźników zwłóknień, połączenie ICA i SeMet zapewniało zdecydowanie lepszą nefroprotekcję niż dla każdej z substancji zastosowanej osobno. Połączenie obu badanych związków przeciwdziałało nadekspresji receptora TLR4 i zmniejszało aktywację ścieżki sygnalizacyjnej TLR4/NF-κB indukowanej przez CTIN (9).

Na ochronny potencjał środków leczniczych może wpływać oddziaływanie flawonoidów z kationowym transporterem leków. Organiczny nośnik kationów 2 – OCT2 (ang. organic cation transporter 2) ulega głównie ekspresji w komórkach kanalików proksymalnych nerki, wpływając na farmakokinetykę leków kationowych i interakcje międzylekowe. Uczestniczy m.in. w wydzielaniu nerkowym cisplatyny, ifosfamidu, metforminy, amantadyny, ranitydyny, memantyny i berberyny. Hamowanie transportera OCT2 może zwiększać potencjalne ryzyko interakcji. OCT2 reguluje także ekspozycję komórek kanalików proksymalnych na ksenobiotyki, bierze udział w wychwytywaniu i akumulacji leków, co w rezultacie może nasilać ich nefrotoksyczność i prowadzić do ostrego uszkodzenia nerek AKI (ang. acute kidney injury). Badanie i identyfikowanie potencjalnych inhibitorów OCT2 o niewielkiej toksyczności w produktach naturalnych, które mogłyby zmniejszać AKI, ma ogromną wartość, gdyż pozwoliłyby na przewidywanie interakcji zachodzących między lekami, dla których substratem jest OCT2 oraz na wskazanie potencjalnych nefroprotektorów. Interakcje, w których pośredniczy nośnik OCT2, mogą dotyczyć nie tylko oddziaływań międzylekowych, ale także interakcji między żywnością lub ziołami zawierającymi flawonoidy a stosowanymi lekami. Jest to klinicznie na tyle istotne, że flawonoidy charakteryzują się różnorodnością budowy i działania biologicznego, m.in. za pomocą transportera OCT2, oraz są szeroko dostępne w przyrodzie, występują w warzywach, owocach, lekach i suplementach diety.

W badaniach in vitro i in vivo oceniano wpływ 96 flawonoidów na funkcjonowanie OCT2, a w rezultacie na uszkodzenia komórek kanalików nerkowych i nerek wywołane cisplatyną. Za pomocą modelu farmakoforu wyjaśniono natomiast zależność między strukturą i aktywnością flawonoidów a ich oddziaływaniem z OCT2.