吡咯里西啶生物堿性肝損傷研究進展

文良志，孫文靜，劉凱軍，王 斌，魏艷玲，陳東風，崔紅利

吡咯里西啶生物堿性肝損傷研究進展

文良志，孫文靜，劉凱軍，王 斌，魏艷玲，陳東風，崔紅利

在我國，傳統(tǒng)中藥的不合理使用是藥物性肝損傷最常見的原因。近年來，土三七等傳統(tǒng)中藥所致肝竇阻塞綜合征（hepatic sinusoidal obstruction syndrome, HSOS）的發(fā)病率逐漸升高，其主要藥效成分吡咯里西啶生物堿（pyrrolizidine alkaloids, PAs）的肝毒性也逐漸被重視。國內(nèi)外諸多研究進一步明確了PAs對肝臟的損傷作用，尤其對PAs所致HSOS的作用機制、臨床表現(xiàn)、自然病程及治療進行深入闡述，同時亦發(fā)現(xiàn)PAs除可引起HSOS外，還可通過其二級代謝產(chǎn)物與DNA所形成絡合物激活代謝活化機制，進而誘導肝癌的發(fā)生。

藥物性肝損傷；吡咯里西啶生物堿；肝竇阻塞綜合征；肝癌

藥物性肝損傷（drug-induced liver injury, DILI）是目前臨床上比較常見的肝臟疾病之一，發(fā)病率逐年上升，僅次于病毒性肝炎、脂肪性肝病[1-2]。在我國，由于中草藥的廣泛應用，由其導致的DILI發(fā)病率逐漸升高。據(jù)統(tǒng)計，在DILI的病因中，傳統(tǒng)中藥居首位，約占23%[3]。其中尤其以土三七導致的肝竇阻塞綜合征（hepatic sinusoidal obstruction syndrome, HSOS）較為常見。吡咯里西啶生物堿（pyrrolizidine alkaloids, PAs）則是土三七的主要藥效成分。近年來，針對PAs肝毒性的研究取得較大進展，本文就此研究進展作一綜述。

1 PAs

PAs，也被稱作脫氫-PAs或者1，2-脫氫-PAs，是一類常見的天然植物毒性成分，廣泛存在于3%（約6000余種）的有花植物中，其中以菊科、蘭科、豆科和紫草科植物中PAs含量最為豐富[4]。在我國，至少有50多種植物含有PAs，菊科植物是含PAs分布最廣的植物種類，土三七也叫菊三七，即屬于菊科[5]。PAs可引起肝損傷，是HSOS的主要致病原因之一，近年來，由于其應用廣泛，其所致肝損傷的發(fā)生率逐漸增加[6]。因此，國內(nèi)外專家學者逐漸開始重視PAs的肝毒性，并針對PAs的肝毒性及其機制進行了一系列的研究。

PAs肝毒性作用最為常見且突出。PAs本身不具有毒性，毒性主要來自于其代謝產(chǎn)物——代謝性吡咯。而代謝性吡咯主要在肝臟中產(chǎn)生，因此，肝臟是PAs毒性損害的靶器官。PAs由此亦被稱為肝毒性PAs。PAs的結(jié)構(gòu)由千里光次堿和千里光次酸兩個基本成分構(gòu)成，大致可分為飽和型和不飽和型兩類，其中飽和型為低毒或無毒，而不飽和型則有較強肝毒性。不飽和型PAs環(huán)的1，2位上的雙鍵可形成烯丙醇酯結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能迅速與肝細胞中的酶、蛋白、DNA及RNA等親核基團結(jié)合發(fā)生烴化反應，從而使肝細胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體等細胞器受損而產(chǎn)生功能障礙，從而發(fā)揮較強的肝細胞毒性，造成肝損傷[4，7]。

PAs的肝毒性在臨床上主要表現(xiàn)為肝細胞出血性壞死、肝巨細胞癥以及HSOS，其中以HSOS最常見且最具特征性。近年來的研究亦發(fā)現(xiàn)PAs還具有很強的肝臟致瘤性[8]，因此本文對PAs與HSOS、肝細胞癌的關(guān)系和機制進行深入探討。

2 PAs所致HSOS

HSOS是指以肝竇阻塞伴有或不伴有肝小靜脈閉塞為主要病理特點，以腹脹、腹痛、黃疸、肝腫大、腹水等為主要臨床表現(xiàn)的疾病。常于造血干細胞移植后以及服用含PAs的中草藥后發(fā)生[6，9]。臨床上因服用PAs所致的HSOS病例也越來越多。1920年，Willmot和Robertson在《柳葉刀》雜志上首次報道HSOS，且病理研究發(fā)現(xiàn)該病以肝小靜脈閉塞所致肝淤血為主要特點，故命名為肝小靜脈閉塞病[10]。但是隨后有研究者發(fā)現(xiàn)該病早期的病理特點以肝竇阻塞為主，病情逐漸發(fā)展可導致肝小靜脈受累，故該疾病隨后被命名為HSOS[11]。

2.1 PAs導致HSOS的作用機制 ①氧化應激。PAs經(jīng)肝臟中細胞色素P450氧化后可生成具有肝毒性的代謝產(chǎn)物，如PA-氮-氧化物和脫氫-PAs（也稱DHP脂，水解后形成DHP）等，統(tǒng)稱為代謝性吡咯。Yang等[12]首次證實PA-氮-氧化物可誘導人HSOS，進一步研究發(fā)現(xiàn)其可在體內(nèi)通過代謝活化實現(xiàn)生物學轉(zhuǎn)化，進而形成吡咯-蛋白絡合物導致肝毒性損傷。吡咯代謝物生成后即進入細胞中，可與酶、蛋白、DNA及RNA等親核基團結(jié)合發(fā)生烴化反應，從而導致肝損傷，其中脫氫-PAs毒性最強。但是脫氫-PAs很不穩(wěn)定，可進一步與谷胱甘肽（glutathione, GSH）形成毒性較弱的GSDHP，或水解為基本無毒的DHP。有研究發(fā)現(xiàn)PAs所致HSOS的肝損傷主要集中于肝腺泡分區(qū)的第三區(qū)帶，其原因在于肝腺泡第三區(qū)帶肝細胞含有豐富的細胞色素P450，但該區(qū)帶中作為解毒物質(zhì)的GSH含量較少，肝竇內(nèi)皮細胞中的GSH含量更少。因此，PAs經(jīng)氧化應激作用后更容易造成肝竇及肝小靜脈內(nèi)皮損傷[6]。②誘導肝細胞凋亡。有研究發(fā)現(xiàn)PAs可通過下調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-X或p53表達，增加促凋亡蛋白Bax的表達進而抑制肝細胞增殖，誘導肝細胞凋亡[4，13]。亦有研究發(fā)現(xiàn)隨著PAs劑量增加，其誘導肝癌細胞Huh7.5凋亡的毒性越強，同時亦可促進肝癌細胞自噬拮抗凋亡效應，對肝癌細胞造成損傷，其誘導的自噬效應在不同結(jié)構(gòu)和不同種類的PAs中具有較大差異[14]。 ③炎癥反應。PAs可刺激單核細胞分泌TNF-α、IL-1β、ET-1等細胞因子，而 TNF-α可誘導正常內(nèi)皮細胞凋亡，且炎癥因子TNF-α、IL-1β等也可維持血液高凝狀態(tài)，在HSOS的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用[15]。④肝竇內(nèi)皮細胞中一氧化氮的耗竭，基質(zhì)金屬蛋白酶表達增多，血管通透性改變，血管內(nèi)皮生長因子表達增多及凝血機制異常等均被認為參與了HSOS 的發(fā)生發(fā)展[16-17]。

2.2 PAs所致HSOS的臨床表現(xiàn)及自然病程 一項包含102例病例資料的研究表明，PAs所致HSOS以腹脹（99.0%）、腹痛（69.6%）、肝腫大（93.5%）、腹水（97.7%）、黃疸（63.5%）等為主要臨床表現(xiàn)[18]。HSOS的CT影像具有特征性表現(xiàn)，有研究分析臨床資料后提示肝臟CT檢測對診斷HSOS具有較高敏感性[19]。其CT影像表現(xiàn)為：①平掃期肝臟彌漫性腫大，肝臟密度呈斑片樣不均勻減低；②增強動脈期肝內(nèi)可見斑片樣“地圖狀”強化；③門靜脈期呈特征性的地圖狀、不均勻斑片狀強化和低灌注區(qū)；④延遲期肝內(nèi)仍可有斑片、地圖狀的低密度區(qū)存在[20-22]。自然病程可分為急性期、亞急性期及慢性期3個過程[23-25]。急性期：PAs對肝細胞及肝竇內(nèi)皮細胞皆有毒性，但是以肝竇內(nèi)皮細胞損傷為主，PAs可引起肝竇內(nèi)皮細胞凋亡壞死，導致肝竇狹窄或閉塞，肝竇纖維化，血流受阻，肝細胞進一步變性和壞死，最后導致中央靜脈纖維化，管腔狹窄和閉塞。亞急性期：肝竇膠原沉積、小靜脈管壁硬化、靜脈內(nèi)層膠原的進一步沉積。慢性期：繼發(fā)肝細胞的進一步壞死和靜脈的閉塞，導致彌漫性肝淤血、缺氧，肝細胞變性及壞死，進而進展為肝纖維化及肝硬化。

同時，肝臟的基礎疾病，如病毒感染、酒精性或非酒精性脂肪性肝病等，可誘導肝竇內(nèi)皮細胞異常表達粘附分子以及促凝血因子，可促進和加重PAs對肝細胞及肝竇內(nèi)皮細胞的損傷[26-27]。

2.3 治療 HSOS缺乏統(tǒng)一有效的治療手段，病死率較高。因此，避免肝毒性藥物的使用，預防該病的發(fā)生以及早期診療是該病的防治重點。常規(guī)治療手段包括：①在避免其他肝毒性藥物使用的同時，利尿保肝，改善腎血流量，維持正常肝腎功能；②低分子肝素等抗凝及抗栓治療；③針對低蛋白血癥、胸腹水等可給予補充白蛋白及穿刺引流胸腹腔積液等對癥支持治療；④熊去氧膽酸減輕膽汁淤積。具有爭議的治療手段包括：①去纖苷有促進纖溶和抗血栓形成作用，并且無明顯全身抗凝作用，美國和歐洲國家的臨床試驗表明，根據(jù)病情酌情使用去纖苷后HSOS臨床癥狀完全緩解率達42%[28]；②糖皮質(zhì)激素治療；③經(jīng)頸靜脈肝內(nèi)門體靜脈分流術(shù)（transjugularintrahetic portosystemic shunt, TIPS）可緩解門脈高壓，但容易并發(fā)如肝臟灌注不全引起的肝衰竭及反復發(fā)作的肝性腦病，故須謹慎選擇TIPS治療；④肝衰竭患者可選擇肝移植，但由于肝源緊缺及費用昂貴等原因，該治療手段應用受到眾多限制。

3 PAs激活代謝通路進而誘導肝癌發(fā)生

1954年，Schoental等[29]報道倒千里光堿可誘導大鼠發(fā)生肝癌。1970年，有研究在大鼠等動物模型中發(fā)現(xiàn)一系列的PAs可導致腫瘤形成，以肝癌為主[30]。迄今，已有超過20種純化后的PAs、PA-氮-氧化物、脫氫-PAs以及其他植物提取物可誘導嚙齒類動物肝癌形成[31]。目前已發(fā)現(xiàn)的660余種PAs和PA-氮-氧化物中，約50%具有不飽和千里光次堿結(jié)構(gòu)，含有該結(jié)構(gòu)的PAs具有細胞毒性、基因毒性及致瘤性。由于PAs種類較多，因此，明確PAs誘導肝癌形成的機制難度較大。但是，近期的研究發(fā)現(xiàn)PAs所致肝毒性具有共同的代謝激活機制，即DHP-DNA絡合物的形成。

PAs在肝臟中經(jīng)細胞色素P450氧化代謝為DHP，DHP經(jīng)氮-乙酰半胱氨酸、GSH、半胱氨酸代謝后形成二級代謝產(chǎn)物，如7-GS-DHP、9-GS-DHP、7-半胱氨酸-DHP、7-氮-乙酰半胱氨酸-DHP等，上述二級代謝產(chǎn)物可與DNA絡合形成DHP-DNA絡合物[31]。有研究發(fā)現(xiàn)DNA絡合物與黃樟素所致肝腫瘤形成密切相關(guān)。進一步研究也發(fā)現(xiàn)DHP-DNA絡合物可導致多種基因突變，最終誘導肝癌形成。而且DHP-DNA絡合物的形成具有細胞類型特異性，其主要在肝竇內(nèi)皮細胞而不是肝實質(zhì)細胞中形成，該研究結(jié)果與PAs所致HSOS病理損傷特征具有一致性[23]。因此，PAs的二級代謝產(chǎn)物與DNA所形成的DHP-DNA絡合物可誘導肝癌發(fā)生。該代謝激活途徑是所有肝毒性PAs植物導致肝癌發(fā)生的共同機制。利用同位素32P標記/高效液相色譜法以及HPLC-ES-MS/MS等方法可檢測人體外源性DNA絡合物的含量，因此，DHP-DNA絡合物具有成為評估肝癌發(fā)生發(fā)展的生物學標志物的潛能。

4 展 望

在我國，傳統(tǒng)中草藥使用人群較廣，特別是在欠發(fā)達地區(qū)中草藥的使用更加普遍，隨著近年來中藥制劑的療效與作用機制愈發(fā)明確，傳統(tǒng)中草藥的使用人群進一步擴大，但是目前缺乏針對傳統(tǒng)中草藥使用的有效監(jiān)管，導致PAs等所引起的DILI發(fā)病率逐年升高。1989年，WHO即發(fā)布了《吡咯里西啶類生物堿的健康和安全指南》，同時許多西方國家已對含有PAs植物的藥品均發(fā)布了禁止或限制出售的規(guī)定。但是，我國尚未制定出中草藥中PAs含量的限量標準。因此，目前急須制定有關(guān)傳統(tǒng)中草藥使用的相關(guān)指南和標準，促使我國傳統(tǒng)中草藥規(guī)范化、標準化及個體化使用。同時，鑒于PAs具有嚴重的肝毒性，早期無特征性臨床表現(xiàn)，診斷比較困難，缺乏有效的治療方式，預后不佳，病死率較高。因此，臨床中遇到肝損傷的患者，詳細詢問是否有中藥使用史，特別是土三七、千里光等的用藥史，要充分考慮PAs肝損傷的可能性，早期診斷和治療對PAs所致HSOS等肝臟疾病具有重要意義。

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（2017-08-03收稿 2017-08-15修回）

（本文編輯 胡 玫）

Research progress of pyrrolizidine alkaloids induced liver injury

WEN Liang-zhi, SUN Wen-jing, LIU Kai-jun, WANG Bin, WEI Yan-ling, CHEN Dong-feng, CUI Hong-li*
Department of Gastroenterology, Daping Hospital and the Research Institute of Surgery of the Third Military Medical University,Chongqing 400042, China

Abuse of traditional Chinese medicine is the most common risk factor of drug-induced liver injury in China. As the morbidity of hepatic sinusoidal obstruction syndrome caused by “Tusanqi” is increasing gradually, the hepatotoxicity of pyrrolizidine alkaloids as the main component of “Tusanqi” has been paid more attention. In the current studies, the mechanism, clinical manifestation, natural course and therapy of hepatic sinusoidal obstruction syndrome induced by pyrrolizidine alkaloids have been explored and demonstrated. Furthermore, pyrrolizidine alkaloids shows its role as a liver tumorigenesis which is mediated by one of a common metabolic activation pathways via the metabolic product-DNA complex.

drug-induced liver injury; pyrrolizidine alkaloids; hepatic sinusoidal obstruction syndrome; hepatocellular carcinoma

R595.3

A

1007-8134(2017)04-0209-04

10.3969/j.issn.1007-8134.2017.04.006

國家自然科學基金青年項目（81600455）

400042 重慶，第三軍醫(yī)大學大坪醫(yī)院野戰(zhàn)外科研究所消化內(nèi)科（文良志、孫文靜、劉凱軍、王斌、魏艷玲、陳東風、崔紅利）

崔紅利，E-mail： 2465517206@qq.com

*Corresponding author, E-mail： 2465517206@qq.com