作者：陳鋭溢
馬兜鈴酸腎病變( Aristolochic Acid Nephropathy; AAN)是以慢性腎小管腎間質腎炎( Chronic tubulointerstitial nephritis; CTIN )來表現，此篇文章會先介紹慢性腎小管腎間質腎炎，再進一步說明「馬兜鈴酸腎病變」的發現歷史與「巴爾幹區域性腎病變( Balkan endemic nephropathy )」的連結。
慢性腎小管腎間質腎炎( Chronic tubulointerstitial nephritis; CTIN)
蛋白尿有可能導致cast塞住腎小管、或Lysosomal rupture、Energy depletion，影響再吸收功能，表現出蛋白尿，然而最直接的影響是補體或白蛋白結合的脂肪酸，造成腎小管間質的破壞。
CTIN的臨床表現
並沒有很特定的臨床表現，較典型的表現為Non-nephrotic range proteinuria、Microscopic hematuria、Pyuria、Glycosuria。除此之外，有可能因為腎小管功能的異常，造成proximal或distal RTA( Renal tubular acidosis)；或因為Primary medullary dysfunction，使得濃縮尿液功能異常；早期的表現以貧血為主，因為主要是早期破壞了erythropoietin-producing interstitial cells。
CTIN引起原因
1.藥物或毒物 2.代謝異常 3.免疫疾病 4.感染 5.血液疾病。
- 藥物：止痛劑、NSAIDs、馬兜鈴酸、鋰鹽、鉛。
- 代謝異常：不正常的尿酸代謝、低血鉀、高血鈣、高草酸尿症。
- 免疫疾病：Sarcoidosis、Allograft rejection、IgG4 related systemic disease，以及Systemic lupus erythematosus
- 感染：Bacterial pyelonephritis、Hantavirus、Leptospirosis、Xanthogranulomatous pyelonephritis。
- 血液疾病：Sickle cell disease、Light chain nephropathy、Amyloidosis、Myeloma。
馬兜鈴酸腎病變發現
1993年，比利時被報導一群女生服用有中藥的減肥藥後，發生末期腎病變，數個月後接受透析，而且和泌尿道腫瘤有關，世界各地,例如巴爾幹半島、英國、日本、台灣等，亦陸續發生類似之中藥腎病變事件；顯微鏡下可以看見interstitial fibrosis、tubular atrophy，在腎臟組織也可以看到Aristolochic acid related DNA adducts。
其實，最初在1950年代發現多瑙河區域有許多慢性腎臟病的病患，而且特徵是家庭群聚以及緩慢演變成腎臟疾病，一開始沒有特定的症狀，大部份已全身無力、臉色蒼白來表現，到了疾病後期發現貧血與腎臟功能變差，腎臟切片看起來tubular atrophy和outer to inner cortex的纖維化，之後又發現這一群人比較容易罹患Urothelial malignancies.
在過去六十年，針對巴爾幹區域腎病變，猜測過很多原因，包括病毒、重金屬、等環境因素，1969年才被提出可能與馬兜鈴酸有關，馬兜鈴酸的來源有可能是榖物的污染或土壤中含有馬兜鈴酸被其他植物的根部所吸收，再進入食物循環。一直到1993年，發現腎臟病理組織下的表現和Chinese herb nephropathy很相似，如今在基因檢測下發現和馬兜鈴酸腎病變有類似的表現，所以後來將Chinese herb nephropathy和Balkan endemic nephropathy稱為Aristolochic Acid nephropathy 馬兜鈴酸腎病變。
這些中藥材都沒有「 馬兜鈴酸 」的字眼，不過都含有馬兜鈴酸的成分，目前也已經被禁止使用。
會和DNA的adenine和guanine結合，形成DNA adducts，活化H-ras、p53，而產生了致癌的變化，除此之外，主要影響腎臟近端腎小管。
這類的病人尿中往往有馬兜鈴酸的代謝物，機轉是馬兜鈴酸在血液中與白蛋白結合，透過OAT1, 2, 3(Organic anion transporter)進入到近端腎小管和DNA作用，形成代謝物，再經由MRP2, 4(Multidrug resistance-associated protein)，和OAT 4進入腎小管中，隨著尿液排出。
發炎細胞和馬兜鈴酸導致腎間質纖維化有關。馬兜鈴酸中毒後，會影響近端腎小管上皮細胞(PTEC; proximal tubule epithelial cells)造成cell cycle arrest、Necrosis, apoptosis、tubular injury。除此之外，還會造成近端腎小管上皮細胞的Epithelial to mesenchymal transition，分化細胞形成collagen IV。
另一方面．Necrosis和apoptotic bodies會刺激macrophage的增生，受傷的PTEC和macrophage會促使Transforming growth factor beta 1的產生，使得resident fibroblasts活化成Myofibroblasts，形成Collagen I III，也造成了腎間質纖維化。
在過去六十年，針對巴爾幹區域腎病變，猜測過很多原因，包括病毒、重金屬、等環境因素，1969年才被提出可能與馬兜鈴酸有關，馬兜鈴酸的來源有可能是榖物的污染或土壤中含有馬兜鈴酸被其他植物的根部所吸收，再進入食物循環。一直到1993年，發現腎臟病理組織下的表現和Chinese herb nephropathy很相似，如今在基因檢測下發現和馬兜鈴酸腎病變有類似的表現，所以後來將Chinese herb nephropathy和Balkan endemic nephropathy稱為Aristolochic Acid nephropathy 馬兜鈴酸腎病變。
含有馬兜鈴酸的中藥材
- 天仙藤：味苦，性溫。行氣活血、利水消腫、解毒。
- 青木香：味辛、苦，性寒，小毒。行氣止痛、解毒消腫、平肝降壓
- 廣防己：味苦、辛，性寒。清熱利水、祛風止痛。
- 關木通：味苦，性寒，有毒。清心瀉火、利小便、通經下乳。
馬兜鈴酸致病機轉
這類的病人尿中往往有馬兜鈴酸的代謝物，機轉是馬兜鈴酸在血液中與白蛋白結合，透過OAT1, 2, 3(Organic anion transporter)進入到近端腎小管和DNA作用，形成代謝物，再經由MRP2, 4(Multidrug resistance-associated protein)，和OAT 4進入腎小管中，隨著尿液排出。
馬兜鈴酸造成腎間質纖維化的機轉
另一方面．Necrosis和apoptotic bodies會刺激macrophage的增生，受傷的PTEC和macrophage會促使Transforming growth factor beta 1的產生，使得resident fibroblasts活化成Myofibroblasts，形成Collagen I III，也造成了腎間質纖維化。
馬兜鈴酸腎病變病理下表現
主要以萎縮的腎小管、間質纖維化來表現，腎絲球大多是正常的，所以尿液可以經由腎絲球過濾，卻無法被腎小管再吸收，臨床表現上，大部份病人都還有適當的尿量。
吃多少才會有影響？
和累積劑量有關
大於100 g 容易引起慢性腎衰竭，大於200 g 和末期腎病變以及泌尿道癌症有關。
馬兜鈴酸為什麼容易引起泌尿道癌症？
首先，先解釋一下背景知識：目前馬兜鈴酸腎病變所造成的泌尿癌，出現較多核甘酸序列A變成T的變化，所以以基因定序檢測 AT to TA transversion成為馬兜鈴酸相關泌尿癌的佐證。DNA adducts是馬兜鈴酸代謝物和DNA形成共價鍵結，取代原先正常的DNA結構，造成後續的複製錯誤與突變，是永久的變化。
2012的研究，巴爾幹區域腎病變裡67位因為上泌尿道腫瘤做完neprhoureterectmy的組織，取出renal cortex的DNA，發現67位中有47位有Aristolactam (AL)-DNA adducts，也就是 AL-DNA；25位有p53 mutation，16位有AT transversion。
2012年台大泌尿科陳忠信醫師發表在PNAS美國國家科學院的文章，在巴爾幹半島引起的Endemic nephropathy被證實和upper urinary tract 的urothelial carcinoma有關，而且起源自AL-DNA adducts、p53 tumor suppressor gene，他想看看同樣是馬兜鈴酸腎病變的台灣是不是有類似表現。
取自151位台灣UUC病人，25位RCC當control group，發現台灣UCC有明顯的TP53 mutation、A;T to T:A transversion，而且比例與巴爾幹區域腎病變表現類似。
自1983年至2007年，美國上泌尿道癌(upper urinary tract urothelial carcinoma)發生率沒有顯著增加，台灣則明顯增加，而上泌尿道癌和膀胱癌比值也有類似表現。
再將台灣的病人分為男性和女性，膀胱癌和腎細胞癌發生率亦隨時間上升，但是上泌尿道癌女性增加比男性明顯，推測可能和女性服用減肥藥比例較高有關。
2017年，林口長庚將有可能接觸過馬兜鈴酸的肝癌病人，利用次世代基因定序98位肝癌的病人，發現其中76位病人的肝癌帶有「 馬兜鈴酸特有的基因突變指紋 」，比例高達78%，其他國家如中國、南亞、越南也有相當比例的肝癌病人和馬兜鈴酸有關。
台灣自2003年禁止馬兜鈴酸，但2003年前後，被診斷肝癌病人中，AA( Aristolochi acid) signature盛行率和AA signature mutations並沒有差異，
原因可能有
以下三項要符合兩項
1.腎臟切片由皮質到髓質呈現逐漸纖維化的現象。
2.曾經服用過含有馬兜鈴酸藥物或植物的病史。
3.腎臟組織中含有AA DNA adducts，或是在p53基因有特定的A:T → T:A transversion。
如果以上三項只有一項，也要高度懷疑馬兜鈴酸腎病變的可能性。
1.馬兜鈴酸腎病變早期以貧血表現為主。
2.病理下的變化以腎小管萎縮、腎間質纖維化為主，腎絲球大部份沒有遭到破壞，因此臨床上病人還有一定的尿量。
3.可以在腎臟組織中看到含有AA DNA adducts，而且p53基因有特定A:T → T:A transversion。
4.近期發現馬兜鈴酸可能和肝癌有關。
1. AA Pozdzik et al. Aristolochic acid induces proximal tubule apoptosis and epithelial to mesenchymal transformation. Kidney International (2008) 73, 595–607 595
2. Fre ́de ́ric D. Debelle et al. Aristolochic acid nephropathy: A worldwide problem. Kidney International (2008) 74, 158–169
3. M Stiborová et al. Biotransformation enzymes in development of renal injury
and urothelial cancer caused by aristolochic acid. Kidney International (2008) 73
4. Bojan Jelakovic ́ et al. Aristolactam-DNA adducts are a biomarker of environmental exposure to aristolochic acid. Kidney International (2012) 81, 559–567
5. Marc E. De Broe et al. Chinese herbs nephropathy and Balkan endemic nephropathy: toward a single entity, aristolochic acid nephropathy. Kidney International (2012) 81, 513–515.
6. Chung-Hsin Chen et al. Aristolochic acid-associated urothelial cancer in Taiwan. PNAS(2012)
7. Chung-Hsin Chen et al. Aristolochic acid-induced upper tract urothelial carcinoma in Taiwan: Clinical characteristics and outcomes. Int. J. Cancer: 133, 14–21 (2013)
8. Alvin W. T. Ng et al. Aristolochic acids and their derivatives are widely implicated in liver cancers in Taiwan and throughout Asia. Science Translational Medicine (2017)
9. TIVADAR BARA JR. et al. A systematic review of the possible carcinogenic role of the aristolochic acid. Rom J Morphol Embryol 2017, 58(1):41–44
10. Inès Jadot et al. An Integrated View of Aristolochic Acid Nephropathy: Update of the Literature. International Journal of Molecular. Science. 2017, 18, 297
馬兜鈴酸和肝癌也有關
台灣自2003年禁止馬兜鈴酸，但2003年前後，被診斷肝癌病人中，AA( Aristolochi acid) signature盛行率和AA signature mutations並沒有差異，
原因可能有
- - 許多中藥店還是繼續販賣馬兜鈴酸
- - 命名方式和標示，讓消費者不容易知道含有馬兜鈴酸的成分
- - 網路上可以購買含高馬兜鈴酸的植物
- - 有一些含有馬兜鈴酸的植物在台灣未被禁止
馬兜鈴酸腎病變的診斷
1.腎臟切片由皮質到髓質呈現逐漸纖維化的現象。
2.曾經服用過含有馬兜鈴酸藥物或植物的病史。
3.腎臟組織中含有AA DNA adducts，或是在p53基因有特定的A:T → T:A transversion。
如果以上三項只有一項，也要高度懷疑馬兜鈴酸腎病變的可能性。
總結
1.馬兜鈴酸腎病變早期以貧血表現為主。
2.病理下的變化以腎小管萎縮、腎間質纖維化為主，腎絲球大部份沒有遭到破壞，因此臨床上病人還有一定的尿量。
3.可以在腎臟組織中看到含有AA DNA adducts，而且p53基因有特定A:T → T:A transversion。
4.近期發現馬兜鈴酸可能和肝癌有關。
參考資料
1. AA Pozdzik et al. Aristolochic acid induces proximal tubule apoptosis and epithelial to mesenchymal transformation. Kidney International (2008) 73, 595–607 595
2. Fre ́de ́ric D. Debelle et al. Aristolochic acid nephropathy: A worldwide problem. Kidney International (2008) 74, 158–169
3. M Stiborová et al. Biotransformation enzymes in development of renal injury
and urothelial cancer caused by aristolochic acid. Kidney International (2008) 73
4. Bojan Jelakovic ́ et al. Aristolactam-DNA adducts are a biomarker of environmental exposure to aristolochic acid. Kidney International (2012) 81, 559–567
5. Marc E. De Broe et al. Chinese herbs nephropathy and Balkan endemic nephropathy: toward a single entity, aristolochic acid nephropathy. Kidney International (2012) 81, 513–515.
6. Chung-Hsin Chen et al. Aristolochic acid-associated urothelial cancer in Taiwan. PNAS(2012)
7. Chung-Hsin Chen et al. Aristolochic acid-induced upper tract urothelial carcinoma in Taiwan: Clinical characteristics and outcomes. Int. J. Cancer: 133, 14–21 (2013)
8. Alvin W. T. Ng et al. Aristolochic acids and their derivatives are widely implicated in liver cancers in Taiwan and throughout Asia. Science Translational Medicine (2017)
9. TIVADAR BARA JR. et al. A systematic review of the possible carcinogenic role of the aristolochic acid. Rom J Morphol Embryol 2017, 58(1):41–44
10. Inès Jadot et al. An Integrated View of Aristolochic Acid Nephropathy: Update of the Literature. International Journal of Molecular. Science. 2017, 18, 297
