經(jīng)由線粒體損傷誘發(fā)的藥源性肝損傷研究進展

楊婷婷，江振洲，張陸勇

（1.中國藥科大學江蘇省新藥篩選重點實驗室, 江蘇 南京 210009; 2.中國藥科大學江蘇省藥效研究與評價服務中心, 江蘇 南京 210009; 3.中國藥科大學藥物質(zhì)量與安全預警教育部重點實驗室, 江蘇 南京 210009）

經(jīng)由線粒體損傷誘發(fā)的藥源性肝損傷研究進展

楊婷婷1,2，江振洲1,3*，張陸勇1,2

（1.中國藥科大學江蘇省新藥篩選重點實驗室, 江蘇 南京 210009; 2.中國藥科大學江蘇省藥效研究與評價服務中心, 江蘇 南京 210009; 3.中國藥科大學藥物質(zhì)量與安全預警教育部重點實驗室, 江蘇 南京 210009）

線粒體是物質(zhì)氧化和能量轉(zhuǎn)換的場所，在能量代謝及自由基的產(chǎn)生、衰老、凋亡中起著重要作用。線粒體的呼吸鏈缺陷、代謝酶失活、結(jié)構(gòu)改變、基因突變等因素都會影響整個細胞的正常功能，從而導致病變的發(fā)生。線粒體是藥物毒性作用的重要靶標，肝臟作為藥物代謝的重要臟器，也是藥物引發(fā)損傷的主要靶器官。一些抗病毒藥物、抗腫瘤藥物和抗生素等可顯著誘導肝臟線粒體損傷。藥物主要通過改變線粒體結(jié)構(gòu)、酶的活性或減少mtDNA的合成，進一步破壞β-脂質(zhì)氧化和肝細胞的氧化能力，最終誘發(fā)肝損傷。綜述藥源性肝損傷領(lǐng)域有關(guān)線粒體損傷的研究進展，為預防和診斷藥源性肝損提供思路。

線粒體；線粒體損傷；藥源性肝損傷；肝毒性；臨床藥物

藥源性肝損傷（drug-induced liver injury, DILI），指暴露于藥物而無其它感染性因素引起的肝功能損傷，是肝臟生化指標異常的常見原因之一。肝臟是作為外因性化學物質(zhì)的藥物進行代謝的重要臟器，更是藥物引發(fā)損傷的主要靶器官，多數(shù)藥物在肝臟各種酶的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄暂^強的物質(zhì)從腎臟排出機體。

隨著各種新藥的不斷研發(fā)和廣泛應用以及臨床聯(lián)合用藥的增多，藥源性肝損傷的發(fā)生率呈現(xiàn)逐步增高的趨勢。藥源性肝損傷是造成藥物研發(fā)失敗、藥物使用受限甚至撤離市場的主要原因之一，也是引發(fā)肝臟疾病的重要原因之一。藥源性肝病約占藥物不良反應的6%，是除心血管不良反應外，藥物上市后被撤回的最主要原因[1]。有報道顯示DILI的發(fā)生率為0.001%～0.01%，但由于DILI不但存在發(fā)現(xiàn)和診斷困難的情況，而且能觀察到的暴露人群也遠不齊全，故推測實際臨床發(fā)生率遠遠高于報道的數(shù)量。同時，隨著對應用中草藥、植物藥及保健品引起的肝損傷報道越來越多，而DILI的治療措施目前仍主要限于立即停藥、支持治療和監(jiān)測預防急性肝功能衰竭的發(fā)生，DILI的早期診斷與治療存在著理論與技術(shù)上的瓶頸。因此，DILI對制藥工業(yè)和藥品監(jiān)督機構(gòu)是一個嚴峻的挑戰(zhàn)[2]。

線粒體是普遍存在于哺乳動物成熟紅細胞以外的真核細胞中的細胞器，是細胞進行氧化和能量轉(zhuǎn)換的主要場所，是細胞的“動力工廠”。線粒體在哺乳動物的肝臟細胞中含量非常豐富，其參與肝細胞內(nèi)電解質(zhì)穩(wěn)態(tài)平衡的調(diào)控、離子跨膜轉(zhuǎn)運、氧自由基生成、細胞信號轉(zhuǎn)導和細胞凋亡等一系列的細胞生理活動[3]。同時，線粒體也是最容易受損的一個細胞器，其可以顯示細胞受損的程度。越來越多的研究表明，線粒體損傷可能是藥源性肝損傷誘發(fā)因素和經(jīng)由途徑。因此，認識和深入研究線粒體損傷在藥源性肝損傷發(fā)生中的重要作用，可為DILI臨床早期診斷、預防及治療提供新思路。

1 線粒體的結(jié)構(gòu)與功能

1.1 線粒體結(jié)構(gòu)

線粒體是細胞內(nèi)除細胞核外另一個由雙層膜構(gòu)成的細胞器，其擁有一套獨特的DNA分子和完整的遺傳信息傳遞和表達系統(tǒng)。從外向內(nèi)分別是外膜、膜間質(zhì)、內(nèi)膜和基質(zhì)4個區(qū)室，與線粒體功能相關(guān)的上千種生物大分子都分別組裝在不同的線粒體膜系結(jié)構(gòu)和空間內(nèi)。外膜是其最外層的單位膜結(jié)構(gòu)，上面含有孔蛋白，此蛋白通道通過開關(guān)作用對進出線粒體的物質(zhì)進行初步篩選；內(nèi)膜除含有多種轉(zhuǎn)運系統(tǒng)外，還含有大量的合成ATP的裝置，細胞色素酶是其標志酶類；基質(zhì)中的酶類最多，三羧酸循環(huán)、脂肪酸氧化、氨基酸降解等有關(guān)的酶都存在于基質(zhì)中，此外，基質(zhì)中還含有線粒體的遺傳系統(tǒng)，包括DNA、RNA、核糖體和轉(zhuǎn)錄、翻譯遺傳信息所需要的各種裝備。一般動物細胞線粒體的數(shù)目從數(shù)百到數(shù)千個不等，代謝旺盛的細胞中線粒體數(shù)目較多，如人的心肌、小腸、肝臟等細胞中線粒體含量很豐富，在肝臟細胞中約占胞質(zhì)的20%，在心肌細胞中該比例超過50%，其在細胞內(nèi)分布不均一，常集中在代謝活躍的區(qū)域部位。

1.2 線粒體的功能

線粒體是物質(zhì)氧化和能量轉(zhuǎn)換的場所，其主要功能是進行三羧酸循環(huán)及氧化磷酸化合成ATP，為細胞生命提供直接能量。此外，線粒體還與細胞中自由基的生成，調(diào)節(jié)細胞氧化還原電位和信號轉(zhuǎn)導，調(diào)控細胞凋亡、基因表達、細胞內(nèi)多種離子的跨膜轉(zhuǎn)運及電解質(zhì)穩(wěn)態(tài)平衡，特別對細胞中Ca2+的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)等有關(guān)。

2 線粒體損傷及其機制

2.1 線粒體損傷

線粒體損傷主要表現(xiàn)在4個方面：其一，線粒體呼吸酶活性的降低，解偶聯(lián)劑、腺苷酸轉(zhuǎn)位體引起的質(zhì)子漏使得線粒體膜電位△Ψm降低，從而導致ATP合成的減少；其二，呼吸鏈電子傳遞減慢使活性氧（reactive oxygen species，ROS）產(chǎn)生絕對增多或抗氧化酶活性的降低使得ROS的相對量增多；其三，線粒體膜電位降低造成線粒體對Ca2+的攝取量減少或Ca2+的外流量增大，造成胞內(nèi)Ca2+的紊亂，進一步影響Ca2+相關(guān)酶活性的調(diào)節(jié)和信號轉(zhuǎn)導，如誘發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激等；其四，經(jīng)線粒體通透性轉(zhuǎn)變孔（mitochondrial permeability transition pore, mPTP）開放或其他非依賴mPTP通路介導的細胞色素c（Cytc）的釋放，激活caspase級聯(lián)放大反應，最終誘導細胞的凋亡。

2.2 線粒體損傷的機制

2.2.1 氧化應激 氧化應激的本質(zhì)是ROS增加和抗氧化劑缺失，導致體內(nèi)氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)失衡。當超過機體抗氧化系統(tǒng)對ROS的清除能力時，體內(nèi)過多的ROS會導致脂質(zhì)過氧化、蛋白質(zhì)變性以及誘發(fā)基因突變，最終導致細胞的氧化損傷。線粒體不僅是細胞內(nèi)ROS產(chǎn)生的主要場所，也是ROS攻擊的主要靶標。因此，當錳超氧化物歧化酶（manganese superoxide dismutase,Mn-SOD）、谷胱甘肽和谷胱甘肽過氧化物酶等線粒體抗氧化酶的抗氧化能力降低或線粒體ROS生成增多時，就會導致氧化應激[4]。氧化應激不僅抑制線粒體呼吸活性，減緩呼吸鏈的電子傳遞，進一步增加ROS的產(chǎn)生，還可以上調(diào)解偶聯(lián)蛋白的表達[5]，進一步引起質(zhì)子漏使得線粒體膜電位降低，最終減少ATP的合成。

2.2.2 鈣紊亂 正常生理條件下，線粒體對Ca2+的攝取和外排共同維持細胞內(nèi)Ca2+的穩(wěn)態(tài)，并與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、細胞膜共同參與調(diào)節(jié)胞漿內(nèi)游離Ca2+的濃度，維持細胞內(nèi)Ca2+的穩(wěn)態(tài)。任何影響線粒體呼吸鏈復合物活性的因素、影響線粒體膜電位的因素、mPTP的開放、線粒體DNA突變等都可造成線粒體Ca2+的紊亂[4]。鈣穩(wěn)態(tài)失衡會對線粒體和細胞中黃素腺嘌呤二核苷酸-甘油磷酸脫氫酶、丙酮酸脫氫酶磷酸酶、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸異檸檬酸脫氫酶等的多種酶活性造成影響[6]。胞漿Ca2+水平升高引起線粒體經(jīng)由Ca2+單轉(zhuǎn)運蛋白對Ca2+的攝取增加，抑制ATP合成，最終引起氧化磷酸化過程障礙。

2.2.3 線粒體生物合成減少 線粒體生物合成是生物組織中調(diào)控并決定線粒體成分與數(shù)量的一個動態(tài)又復雜的過程，涉及線粒體基因與核基因表達的協(xié)調(diào)，線粒體DNA的表達及核基因編碼產(chǎn)物運輸進入線粒體等。已知過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔助活化因子1α（peroxisome proliferators-activated receptor gamma coactivator 1 alpha, PGC-1α）是線粒體生物合成的主要調(diào)節(jié)因子。它通過刺激核呼吸因子（nuclear respiratory factor 1, NRF-1）和線粒體轉(zhuǎn)錄因子A（mitochondrial transcription factor A, mtTFA）表達，使編碼線粒體蛋白的基因表達上調(diào)，線粒體生物合成增加[7]。當PGC-1α基因轉(zhuǎn)錄水平和表達均明顯降低時，線粒體合成減少，最終可誘發(fā)線粒體損傷。

2.2.4 線粒體通透性改變 線粒體通透性改變（mitochondrial permeability transition, mPT）是指線粒體內(nèi)膜非特異性大孔道即通透性改變孔的非特異性開放，這是由于mPTP開放所致，mPTP是由位于線粒體膜上的多蛋白所形成的非選擇性復合孔道，環(huán)孢素A能與其結(jié)合，阻止mPTP的開放。當mPTP呈病理狀開放時，線粒體內(nèi)膜外的H+大量回流至基質(zhì)，內(nèi)膜去極化而電位崩潰，氧化磷酸化解偶聯(lián)，ATP合成停止；同時線粒體基質(zhì)外流，大量超氧離子生成，基質(zhì)滲透壓升高而使線粒體腫脹，最終導致線粒體外膜破裂，釋放Cytc和凋亡誘導因子等，通過激活caspase信號通路最終引起細胞死亡。

2.2.5 線粒體DNA突變 線粒體具有自己的遺傳物質(zhì)——線粒體DNA（mitochondrial DNA, mtDNA），但是由于mtDNA是裸露的，缺乏保護，且處于線粒體呼吸鏈產(chǎn)生的高活性氧的環(huán)境中，因此，mtDNA極易受氧自由基的侵害[8]。

3 藥物經(jīng)由線粒體誘發(fā)肝損傷的途徑

藥物誘導的線粒體損傷主要包括結(jié)構(gòu)改變和功能紊亂。線粒體結(jié)構(gòu)的改變主要表現(xiàn)為線粒體腫脹、體積顯著增大、內(nèi)外膜完整性破壞甚至出現(xiàn)膜溶解、線粒體脊斷裂及大量空泡化，線粒體結(jié)構(gòu)基本喪失。藥物經(jīng)由線粒體誘發(fā)肝損傷的機制主要有干擾線粒體呼吸鏈上的電子傳遞、氧化磷酸化的解偶聯(lián)等5個途徑（見圖1）[9]。

圖1 藥物致線粒體損傷的可能靶點和途徑Figure 1 The possible targets and pathways of druginduced mitochondrial damage

3.1 干擾線粒體呼吸鏈上的電子傳遞

電子傳遞鏈（electron transfer chain, ETC）是典型的多酶體系，是線粒體內(nèi)膜上存在傳遞電子的一組酶的復合物，是由一系列能可逆地接受、釋放電子或H+的化學物質(zhì)所組成，它們在內(nèi)膜上相互關(guān)聯(lián)地有序排列成傳遞鏈，伴隨著營養(yǎng)物質(zhì)的氧化產(chǎn)能。電子傳遞鏈的抑制在某種程度上意味著細胞能量代謝障礙，甚至細胞生命的終結(jié)[10]。

Tai等[11]在體外實驗中發(fā)現(xiàn)，抗凝血藥物氯吡格雷在10 mg·L-1的劑量下能明顯抑制肝細胞線粒體的Ⅲ態(tài)呼吸和Ⅳ態(tài)呼吸，并且能延長Ⅲ態(tài)呼吸的基礎(chǔ)耗氧，明顯下調(diào)線粒體ATP合成能力，作者認為10 mg·L-1高劑量下的氯吡格雷對氧化磷酸化的抑制在于其干擾了電子傳遞鏈，進而影響線粒體的呼吸功能。

Cytc是線粒體呼吸鏈中傳遞電子的載體。Cytc釋放入胞漿說明了ETC的嚴重損傷，電子傳遞障礙導致ROS生成增加，最終引發(fā)細胞凋亡，而Cytc缺失或其功能障礙也會導致呼吸鏈電子傳遞中斷，加劇細胞損傷[11]。Zahno等[12]在對氯吡格雷誘發(fā)肝損傷的研究中發(fā)現(xiàn)，氯吡格雷主要通過CYP3A4代謝，其對肝細胞的損傷與其代謝物有關(guān)，后者能誘導肝細胞內(nèi)ROS含量增加，Cytc釋放，同時出現(xiàn)線粒體的損傷，而谷胱甘肽能降低氯吡格雷對肝細胞的毒性。

對乙酰氨基酚是臨床最常用的解熱鎮(zhèn)痛抗炎藥，也是臨床引起肝毒性的最常見的藥物，長期或過量使用該藥易導致急性肝功能衰竭。線粒體是對乙酰氨基酚誘導肝毒性的靶細胞器，是最早發(fā)生形態(tài)學和功能改變的細胞器之一，其對肝細胞線粒體的損傷也是多途徑的：經(jīng)發(fā)現(xiàn)在過量服用對乙酰氨基酚2～6 h出現(xiàn)線粒體膜電位崩潰，加重線粒體的損傷[13]；Kaushal等[14]發(fā)現(xiàn)對乙酰氨基酚能顯著降低肝細胞中Na+-K+-ATP酶的活性，降低呼吸鏈復合物Ⅱ的Vmax，進而減少線粒體ATP的合成量。

胺碘酮是常用抗心律失常藥物，Serviddio等[15]發(fā)現(xiàn)線粒體氧化應激和對線粒體呼吸鏈的功能損傷是胺碘酮導致肝毒性的主要原因。胺碘酮誘導肝細胞線粒體功能障礙而發(fā)生肝損傷的機制之一是其抑制呼吸鏈復合物Ⅰ，阻斷呼吸鏈中電子的傳遞，最終降低ATP的生成。

他莫昔芬在臨床上主要用于乳腺癌的治療，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)線粒體損傷是其誘導肝毒性發(fā)生的主要原因。其對肝細胞線粒體的損傷也是多方面的，包括對電子呼吸鏈的阻斷。Ribeiro等[16]發(fā)現(xiàn)，他莫昔芬對電子呼吸鏈的阻斷主要通過對呼吸鏈復合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的抑制而發(fā)揮作用。Cardoso等[17]研究發(fā)現(xiàn)，他莫昔芬及其代謝物4-羥三苯氧胺能通過誘導線粒體膜電位去極化、阻斷線粒體的呼吸等作用誘發(fā)對大鼠肝臟的毒性。

呋塞米肝毒性非常少見，其所致的肝毒性多數(shù)為肝細胞型，研究發(fā)現(xiàn)細胞內(nèi)還原型谷胱甘肽或線粒體內(nèi)總谷胱甘肽缺乏導致呼吸鏈出現(xiàn)異常是其產(chǎn)生肝損傷的重要原因之一。

異煙肼的不良反應之一為誘導肝細胞的凋亡，Lee等[18]在對小鼠肝細胞的研究中發(fā)現(xiàn)，異煙肼誘導的肝細胞凋亡主要是通過其對線粒體呼吸鏈復合物Ⅰ的抑制而發(fā)揮作用。

中草藥雷公藤對細胞免疫和體液免疫均有抑制作用，其主要的有效成分和毒性成分為雷公藤甲素。張陸勇課題組[19-20]研究雷公藤甲素導致SD大鼠肝損傷時發(fā)現(xiàn)，雷公藤甲素引起肝損傷與直接損害肝線粒體的結(jié)構(gòu)和功能有關(guān)，線粒體損傷可能是雷公藤甲素致肝損傷的機制之一。主要體現(xiàn)在肝細胞線粒體呼吸鏈的電子傳遞障礙，線粒體膜電位降低，顯著地抑制線粒體呼吸鏈復合物Ⅰ、Ⅳ等。

除了上述藥物，作用于肝細胞線粒體的電子呼吸鏈而誘發(fā)肝損傷的藥物，還有中樞神經(jīng)系統(tǒng)用藥阿吡坦和雙硫侖、麻醉藥物丁丙諾啡、抗腫瘤藥物尼魯米特、循環(huán)系統(tǒng)用藥哌克昔林、降血糖藥物曲格列酮等。

3.2 氧化磷酸化的解偶聯(lián)

在完整的線粒體內(nèi)，電子傳遞與磷酸化是緊密偶聯(lián)在一起的，當某些化學物質(zhì)作用于線粒體而導致電子傳遞與ATP的形成這2個過程分開時，則只進行電子傳遞而不能生成ATP。解偶聯(lián)能增大線粒體內(nèi)膜對H+的通透性，消除H+梯度，抑制電子傳遞鏈的偶聯(lián)以及ADP的磷酸化進程而無ATP生成，從而影響線粒體能量代謝作用[21]。

李妍等[22]在研究線粒體功能及藥物分子骨架結(jié)構(gòu)在非甾體抗炎藥引起肝損傷中的作用時發(fā)現(xiàn)，二苯胺結(jié)構(gòu)的非甾體抗炎藥如雙氯芬酸鈉、托滅酸能導致分離線粒體腫脹，膜電位下降，而環(huán)孢素A能明顯抑制這一過程。在原代培養(yǎng)肝細胞上，二苯胺結(jié)構(gòu)的非甾體抗炎藥能降低細胞ATP含量和下調(diào)線粒體膜電位△Ψm。Masubuchi等[23]提取染毒后Wistar大鼠肝臟線粒體進行實驗，發(fā)現(xiàn)二苯胺作用后的肝線粒體腫脹，MPT孔開放，△Ψm降低，ATP生成銳減，導致能量代謝無法順利進行從而引發(fā)肝損傷。此外，二苯胺還刺激基礎(chǔ)氧消耗（Ⅳ態(tài)呼吸，ST4）并抑制ADP呼吸（Ⅲ態(tài)呼吸，ST3），說明其是線粒體氧化磷酸化的解偶聯(lián)劑，這也是二苯胺引發(fā)能量代謝障礙的主要機制。同時，作為解偶聯(lián)劑，二苯胺還可激活ATPase，使得ATP水解增多進而耗竭。

Felser等[24]對中樞神經(jīng)系統(tǒng)用藥苯溴馬隆誘發(fā)肝細胞毒性的研究發(fā)現(xiàn)，苯溴馬隆主要通過改變肝細胞線粒體的結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生毒性。在HepG2細胞中，當給予50 μmol·L-1的苯溴馬隆24 h后，就出現(xiàn)線粒體解偶聯(lián)的現(xiàn)象。Simon[25]研究發(fā)現(xiàn)，肝細胞線粒體內(nèi)谷胱甘肽水平的降低進而線粒體呼吸鏈受到抑制是苯溴馬隆誘導肝毒性產(chǎn)生的主要原因。

3.3 直接抑制線粒體脂肪酸β-氧化

對線粒體脂肪酸氧化的抑制主要通過誘發(fā)脂肪酸氧化酶活性缺陷、耗竭氧化過程中的L-?；舛緣A和輔酶A而發(fā)揮作用。

丙戊酸是一種廣譜抗驚厥藥，其最令人關(guān)注的不良反應甚至出現(xiàn)死亡的原因是肝損傷。臨床和實驗室研究都發(fā)現(xiàn)丙戊酸所致的肝損傷涉及免疫系統(tǒng)，然而越來越多的研究發(fā)現(xiàn)該藥所致的肝損傷主要是由其干擾內(nèi)源性脂肪酸的β-氧化造成的。有證據(jù)提示，丙戊酸硫酯衍生物和輔酶A可能作為代謝中間體存在于肝組織內(nèi)。肉堿是脂肪酸線粒體β-氧化的重要輔助因子，丙戊酸通過消耗肉堿，減少輔酶A供應和抑制β-氧化的三大功能酶，從而阻礙線粒體β-氧化。此外，丙戊酸經(jīng)β-氧化生成數(shù)種產(chǎn)物，在此過程中，丙戊酸與內(nèi)源性脂質(zhì)競爭相關(guān)的酶，從而使原有的線粒體潛在的功能缺陷凸顯，這些都將誘導肝損傷的發(fā)生。Luis等[26]在對丙戊酸誘發(fā)肝毒性的研究中也發(fā)現(xiàn)，丙戊酸能下調(diào)異戊酰輔酶A脫氫酶和2-甲基-3-羥丁酰輔酶A脫氫酶的活性。

3.4 干擾線粒體鈣穩(wěn)態(tài)和促進mPTP的開放

線粒體內(nèi)鈣超載可引起氧化磷酸化過程障礙，主要表現(xiàn)在3個方面。其一，胞漿Ca2+水平升高引起線粒體Ca2+由Ca2+單轉(zhuǎn)運蛋白攝取增加而升高。膜電位△Ψm是由于線粒體內(nèi)膜的質(zhì)子不均勻分布而產(chǎn)生的，線粒體膜間隙中的質(zhì)子經(jīng)復合物Ⅴ-F0順濃度差返回線粒體基質(zhì)，同時將儲存在線粒體△Ψm中的勢能釋放，使復合物Ⅴ-F1催化ADP磷酸化生成ATP，即氧化磷酸化。Ca2+單轉(zhuǎn)運蛋白像ATP合酶一樣，利用膜電位△Ψm作為驅(qū)動力，因此線粒體Ca2+攝取使△Ψm消失，從而誘發(fā)氧化磷酸化解偶聯(lián)的發(fā)生，導致ATP合成的減少；此外，作用于NADH的藥物使其被氧化時，可激活從線粒體基質(zhì)間腔逐出Ca2+的轉(zhuǎn)運蛋白，Ca2+由線粒體繼續(xù)攝取和外運，進一步危害氧化磷酸化過程。其二，線粒體的持續(xù)Ca2+累積會產(chǎn)生ROS，線粒體的電子傳輸鏈會持續(xù)產(chǎn)生超氧化自由基，造成線粒體內(nèi)膜的氧化損傷，影響ATP合成。其三，胞漿Ca2+的持續(xù)升高不僅影響ATP合成，而且也由于Ca2+-ATP酶用于排除多余的Ca2+而增加ATP的消耗。

mPTP是由線粒體內(nèi)外膜跨膜蛋白共同形成的一種高電導非選擇性通道，其生理作用為參與細胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)調(diào)控、ATP/ADP的轉(zhuǎn)運與能量代謝等，mPTP開放可導致△Ψm下降或消失、氧化磷酸化的解偶聯(lián)等[27]。線粒體內(nèi)膜通透性轉(zhuǎn)變是細胞凋亡的必要條件，mPTP打開之后導致線粒體許多功能發(fā)生變化并可啟動死亡路徑。在mPTP開放時線粒體釋放細胞凋亡誘導因子（AIF），而從線粒體釋放的Cytc也是一種重要的細胞凋亡誘導因子，可與細胞凋亡誘導因子-1（AIF-1）結(jié)合并激活，繼而使半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-9（caspase-9）激活，被激活的caspase-9能激活其他的半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶如caspase-3等，從而誘導細胞凋亡。

對乙酰氨基酚誘導線粒體損傷的機制研究顯示，對乙酰氨基酚攝入體內(nèi)后，其代謝物與肝細胞蛋白巰基共價結(jié)合使胞質(zhì)中鈣離子升高，胞漿膜損傷和肝細胞線粒體鈣丟失，誘發(fā)mPTP通道改變[27]。

非甾體類抗炎藥尼美舒利為選擇性環(huán)氧化酶-2(COX-2)抑制劑，近年來，由于其可引起肝臟損傷，甚至導致死亡。目前只有法國、瑞士、墨西哥等50多個國家在使用該藥，而在美國、愛爾蘭、新加坡等國家其被禁止銷售。Mingatto等[28]通過體外試驗認為尼美舒利可通過干擾線粒體的呼吸鏈，導致細胞內(nèi)ATP衰竭。此外，尼美舒利可引起線粒體通透性改變，并直接造成線粒體的腫脹和破裂。

抗結(jié)核藥物異煙肼在體內(nèi)被代謝為乙酰肼（acethydrazide，AHZ)和肼（hydrazine，HZ)，兩者均與異煙肼的肝毒性有關(guān)，是引起肝損傷的重要毒性代謝產(chǎn)物。異煙肼在肝內(nèi)經(jīng)P450酶還原后，產(chǎn)生親電子基、自由基、氧基等毒性代謝產(chǎn)物。這些代謝產(chǎn)物通過與肝細胞蛋白半胱氨酸殘基的巰基、賴氨酸殘基的氨基等親電子基團共價結(jié)合，破壞肝細胞膜的完整性和膜的Ca2+-ATP酶系，使細胞內(nèi)外環(huán)境Ca2+的穩(wěn)態(tài)被破壞，肝化學毒性損害時通過Ca2+濃度增加并催化相關(guān)酶形成，最后通過共同通路導致肝細胞凋亡[29]。Chowdhury等[30]研究表明，抗結(jié)核藥物異煙肼和利福平誘導的肝損傷主要與線粒體氧化應激和線粒體mPTP不正確的開放有關(guān)。

曲格列酮(troglitazone)作為首個噻唑烷類抗糖尿病藥物，上市僅3年就因嚴重的肝臟毒性被美國食品與藥品監(jiān)督管理局(FDA)禁用而撤市，進一步研究發(fā)現(xiàn)其引發(fā)肝臟毒性的主要機制是誘導mPTP的開放，導致△Ψm降低和Ca2+蓄積而引起細胞滲透性損傷，引發(fā)能量代謝嚴重障礙[31]。

線粒體是疏水性膽汁酸誘導肝細胞毒性的靶器官之一。Sola等[32]發(fā)現(xiàn)在肝細胞水平，膽汁酸主要通過激活caspase引發(fā)Cytc釋放增加而發(fā)揮促凋亡作用；Schulz等[33]在肝細胞水平上發(fā)現(xiàn)，甘氨鵝去氧膽酸可與線粒體外膜結(jié)合，從而使線粒體內(nèi)膜失去完整性，導致mMPT打開，最終導致肝細胞凋亡。Barrasa等[34]在人結(jié)腸癌細胞上發(fā)現(xiàn)，膽汁酸主要通過上調(diào)Bcl-2和使Bax失活而誘導細胞凋亡。

3.5 導致線粒體DNA突變

線粒體能夠獨立進行基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯和蛋白質(zhì)的表達。線粒體DNA(mitochondrial DNA，mtDNA)為閉合雙鏈DNA分子。人類mtDNA僅編碼13種與呼吸功能有關(guān)的蛋白質(zhì)，因此mtDNA的損傷可直接反映線粒體呼吸功能受損。mtDNA無內(nèi)含子并暴露于呼吸鏈產(chǎn)生的高水平活性氧的環(huán)境下，同時缺少組蛋白的保護，線粒體中又無DNA損傷修復系統(tǒng)，其突變頻率較核基因組高10倍以上，且mtDNA序列微小的改變可涉及重要結(jié)構(gòu)基因的變化，導致線粒體功能障礙[35]。mtDNA的損傷先于ATP的耗竭、電子傳遞的障礙以及線粒體膜電位的崩潰發(fā)生，mtDNA一旦受損，氧化磷酸化中ETC關(guān)鍵蛋白的表達受到影響，導致嚴重的能量代謝障礙[36]。

核苷類及單核苷酸類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑（NRTI和NtRTI)分子中3′ -羥基缺乏可導致HIV合成新DNA鏈的終止。這些藥物治療時特別在中長期應用時的主要毒性是由于線粒體DNA聚合酶γ受抑，導致線粒體酶合成受損，而線粒體酶是通過氧化磷酸化產(chǎn)生ATP的，同時其在mtDNA復制中也起到關(guān)鍵作用[37]。NRTIs對病毒反轉(zhuǎn)錄酶有著高度的免疫親和力，因此，可有效地抑制HIV的復制。NRTIs也可以和人類DNA聚合酶結(jié)合，如DNA聚合酶β和線粒體DNA聚合酶γ，能通過中止DNA復制，使線粒體DNA鏈復制可逆性中止，減少線粒體DNA含量引起線粒體損傷[38]。其主要機制是造成線粒體DNA中氧化磷酸化系統(tǒng)破壞，導致ATP產(chǎn)生減少，從而引起線粒體DNA損害，進而發(fā)生一系列更嚴重的氧化性損傷和脂質(zhì)過氧化反應。線粒體毒性由核苷類藥物進入細胞的濃度決定，高濃度可導致更顯著的mtDNA下降。不同藥物的線粒體毒性有顯著差別，目前應用于臨床的NRTIs中，對線粒體DNA聚合酶γ都有不同的親和力，會引起不同的毒性。Geddes等[39]的體外實驗研究結(jié)果證實不同的NRTIs抑制聚合酶γ的強度順序如下：扎西他濱（ddC）＞去羥肌苷（ddI）＞司坦夫定（d4T）≥齊多夫定（ZDV）＞替諾福韋（TDF）=拉米夫定（3TC）=恩曲他濱（FTC）=阿巴卡韋（ABC）。

綜上，肝毒性藥物對線粒體的損傷包括結(jié)構(gòu)改變和功能紊亂，其中涉及多種機制（見表1）[40]。任何一種藥物對線粒體的損傷都是相互交叉、相互關(guān)聯(lián)的多途徑誘導，包括線粒體DNA的復制和表達受到抑制、內(nèi)膜通透性增加、電子傳遞體系的抑制和新陳代謝的抑制等，是一個復雜的網(wǎng)絡毒性作用。這就要求我們在研究肝毒性藥物對線粒體的損傷作用時，應該以一種整體的科研思路進行研究。

表1 肝毒性藥物與肝細胞線粒體損傷的相互作用關(guān)系Table 1 Hepatotoxic drugs and their corresponding deleterious effects on mitochondrial function and genome

4 肝毒性藥物誘發(fā)線粒體損傷的生物標志物

4.1 血清乳酸鹽

線粒體受損時，細胞由于產(chǎn)生ATP的能力下降而加快糖酵解的速度，從而導致乳酸產(chǎn)生的增加。乳酸中毒后導致的血清乳酸鹽升高是藥物性線粒體損傷的主要生物標志物[41]。

4.2 核編碼蛋白及線粒體DNA編碼蛋白比值

漸進型的線粒體損傷是由于基因的表達或線粒體的復制被慢性抑制而產(chǎn)生的，可以通過相對的蛋白量來檢測[42]。例如，通過分子生物學技術(shù)檢測血樣，可測定核編碼和線粒體DNA編碼蛋白的比值，從而檢測線粒體能量的缺失。

4.3 線粒體耗氧量、二氧化碳產(chǎn)生量及熱能的檢測

線粒體功能的損傷也可通過檢測線粒體耗氧量以及二氧化碳和熱能的產(chǎn)生量來指示。Grattagliano等[43]采用13C-呼吸測試對肝臟線粒體功能進行臨床研究，主要包括13C-底物的攝入、十二指腸和空腸吸收、肝臟線粒體代謝、經(jīng)肺部呼出體外并對13CO2/12CO2進行檢測等4個步驟，通過最終13CO2/12CO2比值的變化，間接地反映肝臟線粒體的損傷（見圖2）。

圖2 口服13C-呼吸測試檢測肝臟線粒體功能的基本原理Figure 2 General principles of oral13C-breath test for liver mitochondrial function

4.4 NADH/NAD比值

NADH是線粒體中能量產(chǎn)生鏈中的標志物，其水平的上升指示代謝紊亂的出現(xiàn)。NADH/NAD的氧化還原狀態(tài)是表征細胞內(nèi)線粒體功能的優(yōu)選參數(shù)[44]。

4.5 自由基的檢測

自由基是線粒體在電子傳遞時產(chǎn)生的。生理條件下，機體自由基的清除系統(tǒng)可使自由基的產(chǎn)生與消除保持在一個相對動態(tài)平衡的狀態(tài)；當線粒體損傷時，體內(nèi)自由基蓄積過量，過量的自由基損害細胞膜上的脂類和蛋白質(zhì)，加重自由基的產(chǎn)生，最終導致細胞的死亡。機體內(nèi)清除自由基的酶系統(tǒng)主要有超氧化物歧化酶SOD、過氧化氫酶CAT、還原型谷胱甘肽酶等酶類組成，可以通過對這些酶活性的檢測間接反映線粒體的功能。

4.6 鳥氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶的檢測

線粒體鳥氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶（ornithine carbamyltransferase, OCT）主要存在于肝細胞線粒體中，是肝臟特異性酶，其含量約占血清中OCT的99%。肝細胞受損時，該酶可作為監(jiān)測肝細胞線粒體損傷的特異性指標[45]。

5 線粒體毒性評價的指標與技術(shù)

藥物的安全性是決定創(chuàng)新藥物研發(fā)成敗的關(guān)鍵因素之一。隨著線粒體功能的逐步闡明，研究人員發(fā)現(xiàn)多種藥物的作用靶點位于線粒體膜或線粒體內(nèi)的酶體復合物。線粒體毒性是多種藥物研發(fā)失敗或臨床受限的重要原因。線粒體作為許多藥物毒性作用的重要靶標，越來越受到國內(nèi)外藥物研發(fā)機構(gòu)、制藥公司與管理部門的廣泛關(guān)注和高度重視。一些國際大型制藥公司及藥物研發(fā)機構(gòu)紛紛將線粒體毒性評價作為候選藥物臨床前安全性評價的重要內(nèi)容。針對藥物致線粒體損傷的特點及機制，可從以下幾個階段開展藥物線粒體毒性的評價。

5.1 藥物早期發(fā)現(xiàn)階段

基于大量候選藥物的評價需求，快速、靈敏的高通量篩選、高內(nèi)涵篩選以及活細胞成像技術(shù)成為候選藥物早期線粒體毒性評價的重要技術(shù)手段[46-47]。

5.1.1 檢測指標 這一階段主要應用體外培養(yǎng)的細胞或分離的線粒體進行試驗，開展高通量的線粒體毒性篩選。評價指標包括：細胞的存活率、細胞內(nèi)ATP含量水平、線粒體耗氧量、線粒體膜電位、膜磷脂、mPTP，細胞內(nèi)與線粒體內(nèi)的ROS、線粒體內(nèi)mtDNA的損傷程度等。

5.1.2 檢測技術(shù) mPTP的檢測方法有活性物質(zhì)標記法、膜片鉗法、分光光度法等，其中分光光度法較為簡單易用。線粒體膜磷脂的檢測可先用差速離心法分離線粒體膜磷脂，然后使用高效液相進行檢測，也可采用毛細血管電泳聯(lián)合熒光顯微鏡技術(shù)檢測。線粒體膜電位可采用熒光探針的方法進行測定。DNA測序是檢測mtDNA序列多態(tài)性最常用的方法之一，該方法具有準確度高、結(jié)果穩(wěn)定等特點，也可以使用序列特異性寡核苷酸探針，通過對基因特異性的寡核苷酸探針與基因的雜交情況，判定mtDNA是否發(fā)生了基因突變[48]。

5.2 藥物發(fā)現(xiàn)階段或臨床前實驗過程

為了更加靈敏地發(fā)現(xiàn)候選藥物的線粒體毒性風險，近年來選擇合適的動物模型進行線粒體毒性評價成為一個重要發(fā)展方向。如有研究表明，錳超氧化物歧化酶部分敲除(MnSOD+/-)小鼠、線粒體轉(zhuǎn)錄因子A部分敲除(TFAM+/-)小鼠以及金屬硫蛋白敲除(MT-/-)小鼠對藥物誘導的靶器官線粒體毒性更為敏感[46,49-50]，提示這些轉(zhuǎn)基因動物模型在候選藥物線粒體毒性篩選以及線粒體損傷相關(guān)機制研究中具有重要的應用價值。

抗病毒核苷類藥物是目前臨床上治療肝炎、艾滋病等病毒性疾病的首選藥物，然而此類藥物可通過干擾mtDNA合成產(chǎn)生嚴重的線粒體毒性。缺乏合適的線粒體毒性評價模型是限制我國開展抗病毒核苷類藥物研發(fā)的主要技術(shù)瓶頸。張陸勇課題組[51-53]在全國率先建立了以我國特有種屬喜馬拉雅旱獺為動物模型的藥物線粒體毒性評價新模型，并結(jié)合HepG2細胞體外線粒體毒性評價模型，形成較完善的核苷類藥物體內(nèi)外線粒體毒性評價體系。同時，曾文等研究者[54-56]在國內(nèi)建立了以恒河猴為動物模型的藥物體內(nèi)線粒體毒性評價方法，并應用該模型評價了核苷類藥物美他卡韋（metacavir）的線粒體毒性。這些新方法為核苷類抗病毒藥物線粒體毒性的科學評價提供了技術(shù)支撐，推進了該類藥物的研發(fā)進程。

5.3 藥物在人體中致靶器官線粒體毒性的預測研究階段

隨著藥物篩選、計算生物學技術(shù)、計算機毒理學和現(xiàn)代化組學技術(shù)的發(fā)展，近年來還發(fā)展起來一種基于特定靶點和定量構(gòu)效關(guān)系分析的虛擬篩選技術(shù)，并應用于線粒體毒性篩選[57]。

6 結(jié)語

保護線粒體結(jié)構(gòu)和功能的完整性不但對肝細胞的生存起著重要作用，還能保證為細胞提供足夠的能量。雖然藥源性肝損傷的作用機制非常廣泛，但線粒體是其最容易被攻擊的靶器官，線粒體損傷在藥源性肝損傷中的作用越來越受到重視。眾多研究也表明，線粒體功能障礙是藥物誘發(fā)肝損傷的主要機制。藥源性肝損傷防治的關(guān)鍵在于預防和合理用藥，盡量避免使用或大劑量使用容易致肝損傷的藥物和及早進行監(jiān)測預警。因此，我們?nèi)孕枳龈嗟恼{(diào)查和臨床觀察，以確定能誘導肝細胞線粒體損傷并導致肝臟病變的藥物列表，對藥源性肝損傷做到早發(fā)現(xiàn)、早預防和早治療。然而，許多肝毒性藥物對線粒體的損傷是多途徑、多方位的，故應從整體的、系統(tǒng)的視角來進行線粒體功能障礙所致藥源性肝損傷的研究。隨著人們對線粒體結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)理論研究的深入，結(jié)合基因組學、蛋白組學、代謝組學技術(shù)和虛擬篩選技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)的應用，越來越多新的肝細胞線粒體毒性的潛在生物標志物被發(fā)現(xiàn)，并預計將來有可能應用于肝毒性的早期預測。同時，通過提高對藥源性肝損傷的診斷水平，加強因果關(guān)系評估和臨床風險分析，也能使藥物毒理學更好地指導臨床安全、合理用藥。

[1]Guengerich F P. Mechanisms of drug toxicity and relevance to pharmaceutical development[J].Drug Meta Pharmacokinet,2011,26(1):3-14.

[2]陳成偉.藥物與中毒性肝病(2版)[M].上海：上?？茖W技術(shù)出版社，2012：3-5.

[3]張蕾,于峰.肝細胞線粒體凋亡途徑及保護機制研究進展[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學進展,2014,14(3):586-589.

[4]熊燕,張梅,陳菲,等.線粒體功能障礙與心血管疾病[J].中國病理生理雜志,2013,29(2):364-370.

[5]EI-Khoury T G , Bahr G M , Echtay K S. Muramyl-dipeptideinduced mitochondrial proton leak in macrophages is associated with upregulation of uncoupling protein 2 and the production of reactive oxygen and reactive nitrogen species[J]. FEBS J,2011,278(17):3054-3064.

[6]Tarasov A I, Griffiths E J, Rutter G A. Regulation of ATP production by mitochondrial Ca2+[J]. Cell Calcium,2012,52(1):28-35.

[7]Sheng B, Wang X, Su B, et al. Impaired mitochondrial biogenesis contributes to mitochondrial dysfunction in Alzheimer′s disease [J]. JNeurochem,2012,120(3):419-429.

[8]Shokolenko I, Venediktova N, Bochkareva A, et al. Oxidative stress induces degradation of mitochondrial DNA[J]. Nucleic Acids Res,2009,37(8):2539-2548.

[9]Dykens J A, Will Y. The significance of mitochondrial toxicity testing in drug development[J]. Drug Discov Today,2007,12(17/18):777-785.

[10]肖芳,鐘才高.外源化學為干擾肝細胞線粒體ATP合成體系機制的研究進展[J].中國藥理學與毒理學雜志,2010,24(3):232-235.

[11]Tai Y K, Cheong Y M,Almsherqi Z A,et al. High dose Clopidogrel decreases mice liver mitochondrial respiration function in vitro[J]. Int J Cardiol,2009,133(2):250-252.

[12]Zahno A, Bouitbir J, Maseneni S, et al. Hepatocellular toxicity of clopidogrel: mechanisms and risk factors[J]. Free Radic Biol Med,2013,65:208-216.

[13]潘家琪,宋丹軍,李鵬旭,等.對乙酰氨基酚肝毒性機制與治療研究進展[J].中國藥理學與毒理學雜志,2014,28(4):618-624.

[14]Kaushal R, Dave K R, Katyare S S, et al. Paracetamol hepatotoxicity and microsomal function[J]. Environ Toxicol Pharmacol,1999,7(1):67-74.

[15]Serviddio G, Bellanti F, Giudetti A M, et al. Mitochondrial oxidative stress and respiratory chain dysfunction account for liver toxicity during amiodarone but not dronedarone administration[J]. Free Radic Biol Med,2011,51(12):2234-2242.

[16]Ribeiro M P, Santos A E, Custódio J B, et al. Mitochondria: the gateway for tamoxifen-induced liver injury[J]. Toxicology,2014,323:10-18.

[17]Cardoso C M, Moreno A J, Almeida L M, et al. Comparison of the changes in adenine nucleotides of rat liver mitochondria induced by tamoxifen and 4-hydroxytamoxifen[J].Toxicology in Vitro,2003,17(5/6):663-670.

[18]Lee K K, Fujimoto K, Zhang C, et al. Isoniazid-induced cell death is precipitated by underlying mitochondrial complex I dysfunction in mouse hepatocytes[J]. Free Radic Biol Med,2013,65:584-594.

[19]Fu Q, Huang X, Shu B, et al. Inhibition of mitochondrial respiratory chain is involved in triptolide-induced liver injury[J]. Fitoterapia,2011,82(8):1241-1248.

[20]FU Q, Jiang Z, Zhang L. Impairment of triptolide on liver mitochondrial in isolated liver mitochondria and HL7702 cell line[J]. Chin J Integr Med,2012,18(11):1-5.

[21]Toyamizu M, Okamoto K, Ishibashi T, et al.Uncoupling effect of anacardic acids from cashew nutshell oil on oxidative phosphorylation of rat liver mitochondrial [J].Life Sci,2000,66(3):229-234.

[22]李妍,任進.線粒體損傷和二苯胺結(jié)構(gòu)在非甾體類抗炎藥引起的肝細胞損傷中的作用[C]//2008中國藥學會學術(shù)年會暨第八屆中國藥師周論文.石家莊:中國藥學會,2008.

[23]Masubuchi Y, Yamada S,Horie T,et al. Possible mechanism of hepatocyte injury induced by diphenylamine and its structurally related nonsteroidal anti-inflammatory drugs[J]. J Pharmcol Exp Ther,2000,292(3):982-987.

[24]Felser A, Lindinger P W, Schnell D, et al. Hepatocellular toxicity of benzbromarone: effects on mitochondrial function and structure[J]. Toxicology,2014,324:136-146.

[25]Qu Q, Liu J, Zhou H H,et al. Nrf2 protects against furosemide-induced hepatotoxicity[J].Toxicology,2014,324:35-42.

[26]Luis P. Interaction of VPA metabolites with branched-chain amino acids oxidation: implications for drug-hepatotoxicity[J].Toxicol Lett,2008,180S: S32-S246.

[27]Trost L C, Lemasters J J. Role of the mitochondrial permeability transition in salicylate toxicity to cultured rat hepatocytes: implications for the pathogenesis of Reye’s syndrome[J]. Toxicol Appl Pharmacol,1997,147(2):431-441.

[28]Mingatto F B, Rodrigues T, Pigoso A A,et al.The critical role of mitochondrial energetic impaiment in the toxicity of nimesulide to hepatocytes[J]. J Pharmaco Exp Ther,2002,303(2):601-607.

[29]Desmet V J. Milestones in liver disease: scoring chronic hepatitis[J]. J Hepatol,2003,38(4):382-386.

[30]Chowdhury A, Santra A, Bhattacharjee K, et al. Mitochondrial oxidative stress and permeability transition in Isoniazid and Rifampicin induced liver injury in mice[J]. J Hepatol,2006,45(1):117-126.

[31]Masubuchi Y, Kano S, Horie T, et al. Mitochondrial permeabitily transition as a potential determinant of hepatotoxicity of antidiabetic thiazolidinediones[J].Toxicology,2006,222(3):233-239.

[32]Sola S, Amaral J D, Aranha M M, et al. modulation of hepatocyte apoptosis:cross-talk between bile acids and nuclear steroid receptors [J]. Curt Med Chem,2006,13(25):3039-3051.

[33]Schulz S, Schmitt S, Wimmer R,et al. Progressive stages of mitochondrial destruction caused by cell toxic bile salts [J]. Biochimica et Biophysica Acta,2013,1828(9):2121-2133.

[34]Barrasa J I, Santiago-Gómez A, Olmo N, et al. Resistance to butyrate impairs bile acid-induced apoptosis in human colon adenocarcinoma

[46]Nadanaciva S, Diliman K, Gebhard D F, et al . High-content screening for compounds that affect mtDNA-encoded protein levels in eukaryotic cells[J]. J Biomol Screen,2010,15(8):937-948.

[47]Schoonen W G, Westerink W M, Horbach G J. High-throughput screening for analysis of in vitro toxicity[J]. EXS,2009,99:401-452.

[48]左錢飛,張海獻,魯鵬飛.線粒體損傷與檢測方法研究進展[J].科學之友,2009,06(17):5-6.

[49]Koczor C, Kohler J, Lewis W. Transgenic mouse models of mitochondrial toxicity associated with HIV/AIDS and antiretrovirals[J]. Methods,2010,51(4):399-404.

[50]Fu Z, Guo J, Jing L,et al. Enhanced toxicity and ROS generation by doxorubicin in primary cultures of cardiomyocytes from neonatal metallothionein-I/II null mice[J]. Toxicol in Vitro,2010,24(6):1584-1591.

[51]Zhang P, Zhang L, Jiang Z, et al. In vitro mitochondrial toxicity of metacavir, a new nucleoside reverse transcriptase inhibitor for treatment of hepatitis B virus[J]. Antimicrob Agents Chemother,2010,54(11):4887-4892.

[52]Zhang P, Zhang L, Jiang Z, et al. evaluation of mitochondrial toxicity in marmota himalayana treated with metacavir, a novel 2′,3′- dideoxyguanosine prodrug for treatment of hepatitis B virus[J]. Antimicrob Agents Chemother,2011,55(5):1930-1936.

[53]張評滸,陶元清,江振洲,等.喜馬拉雅旱獺作為藥物線粒體毒性替代模型的可行性分析[J].實驗動物與比較醫(yī)學,2012,32(5):436-440.

[54]Zeng W, Cheng AC, Chen ZL, et al. In vivo assessment of mitochondrial toxicity of metacavir in Rhesus monkeys after three months of intravenous administration[J]. Acta Pharmacologica Sinica,2009,30(12):1666-1673.

[55]楊遵遠,龔立,馮興磊,等.采用HepG2和HK-2細胞模型評價富馬酸泰諾福韋雙特戊酯的線粒體毒性[J].中國新藥雜志,2013,22(5):513-519.

[56]龔立,曾文,申渝波,等.采用HepG2細胞模型評價BP0018的線粒體毒性[C]//首屆中國藥物毒理學年會（2011年）暨國際藥物非臨床安全性評價研究論壇論文集.上海:中國毒理學會藥物毒理與安全性評價專業(yè)委員會,2011.

[57]Marella M, Seo B B, Thpmas B B, et al. Successful amelioration of mitochondrial optic neuropathy using the yeast NDI1 gene in a rat animal model[J].2010,5(7): e11472. cells via up-regulation of Bcl-2 and inactivation of Bax [J]. Biochimica et Biophysica Acta,2012,1823(12):2201-2209.

[35]Higuchi M. Regulation of mitochondrial DNA content and cancer [J]. Mitochondrial,2007,7(1-2):53-57.

[36]Van Houten B, Woshner V, Santos J H. Role of mitochondrial DNA in toxic responses to oxidative stress[J]. DNA Repair,2006,5(2):145-152.

[37]鄭方算,黃濤.抗病毒治療的不良反應[J].國外醫(yī)藥(合成藥生化藥制劑分冊),2001,22(5):310-313.

[38]Walker U A,Bickel M, Luke V S, et al . Evidence of nucleoside analogue reverse transcriptase inhibitor associated genetic and structural defects of mitochondrial in adipose tissue of HIV-infected patients[J].J Acquire Immune Deficsyndr,2002,29(2):117-121.

[39]Geddes R, Knight S, Moosa M Y, et al. A high incidence of nucleoside reverse transcriptase inhibitor(NRTI)-induced lactic acidosis in HIV-infected patients in a South African context[J]. S Afr Med J,2006,96(8):722-724.

[40]Begriche K, Massart J, Robin MA,et al. Drug-induced toxicity on mitochondria and lipid metabolism: mechanistic diversity and deleterious consequences for the liver[J]. J Hepatol,2011,54(4):773-794.

[41]Mancuso M, Orsucci D,Coppede F, et al. Diagnostic approach to mitochondrial disorders: the need for a reliable biomarker[J]. Curr Mol Med,2009,9(9):1095-1107.

[42]Shikuma C M, Gerschenson M, Chow D, et al. Mitochonrial oxidative phosphorylation protein levels in peripheral blood mononuclear cells correlate with levels in subcutaneous adipose tissue within samples differing by HIV and lipoatrrophy status[J]. Aids Res Hum Retroviruses,2008,24(10):1255-1262.

[43]Grattagliano I, Lauterburg B H, Palasciano G, et al.13C-breath tests for clinical investigation of liver mitochondrial function[J]. Eur J Clin Invest,2010,40(9):843-850.

[44]Loizzo S, Pieri M, Ferri A,et al. Dynamic DAN(P)H post-synaptic

autofluorescence signals for the assessment of mitochondiral function

in a neurodegenerative disease: monitoring the primary motor cortex of G93A mice, an amyotrophic lateral sclerosis model[J]. Mitochondrial,2010,10(2):108-114.

[45]劉曉娜,劉密鳳,賈栗,等.藥源性肝損傷潛在血清生物標志物的研究進展[J].首都醫(yī)科大學學報,2014,35(4):511-515.

Research Progress in Drug-induced Liver Injury via Mitochondrial Damage

YANG Tingting1,2, JIANG Zhenzhou1,3, ZHANG Luyong1,2
( 1.Jiangsu Key Laboratory of Drug Screening, China Pharmaceutical University, Nanjing 210009, China; 2. Jiangsu Center for Pharmacodynamics Research and Evaluation, China Pharmaceutical University, Nanjing 210009, China; 3. Key Laboratory of Drug Quality Control and Pharmacovigilance, China Pharmaceutical University, Ministry of Education, Nanjing 210009, China)

Mitochondria are major organelles of energy generation and material oxidation in cell and play a fundamental role in energy metabolism, free radicals production, aging, and apoptotic regulation.The possible factors leading to mitochondrial dysfunction include respiratory chain defects, metabolic enzyme inactivation, structural changes, mutations, etc. All of which will affect the normal function of the cells, resulting in the occurance of diseases. Mitochondria are important targets of drug toxicity, and the liver is also a major target of drug damage because it is an important organ of drug metabolism. A variety of clinical drugs, such as antivirals, anti-cancer drugs and antibiotics have significantly shown the inducible mitochondrial injury of liver.Drugs induced liver injury primarily by changing the activity of enzyme and the structure of mitochondrial and/or decreasing the synthesis of mtDNA, further undermining β-lipid oxidation and the oxidative of liver cells.This paper provides the overview of research progress on the role of mitochondrial damage in drug-induced liver injury and gives thoughts on the prediction and prevention of drug-induced liver injury.

mitochondrial; mitochondrial damage; drug-induced liver injury; hepetotoxicity; clinical drug

R969

A

1001-5094(2014)11-0809-10

接受日期：2014-10-20

項目資助： 國家自然科學基金重大國際（地區(qū)）合作研究項目（No. 81320108029）；國家自然科學基金面上項目（No.81273604）；國家自然科學基金面上項目（No.81173651）

*通訊作者：江振洲，副研究員；

研究方向：分子藥理學和毒代動力學；

Tel: 025-83271043； E-mail: beaglejiang@cpu.edu.cn