HLA基因多態(tài)性與藥物性肝損傷的關(guān)系

王露媛， 姜敏杰， 高普均

吉林大學(xué)第一醫(yī)院 肝膽胰內(nèi)科， 長春 130021

藥物性肝損傷(drug -induced liver injury，DILI)是指由各類處方或非處方的化學(xué)藥物、生物制劑、傳統(tǒng)中藥、天然藥、保健品、膳食補充劑及其代謝產(chǎn)物乃至輔料等所誘發(fā)的肝損傷[1]。DILI是西方國家急性肝衰竭的最常見原因。同時，DILI也是藥物審批失敗、添加黑框警示或退出市場的最常見原因，在臨床用藥及藥物研發(fā)過程中備受關(guān)注[2]。在美國，DILI的發(fā)病率為2.7/100 000[3]。在中國，發(fā)病率為23.80/100 000，并且呈上升趨勢[4]。DILI是由多種因素引起的藥物不良反應(yīng)[5]。近年來隨著基因測序技術(shù)在全基因組關(guān)聯(lián)研究(genome-wide association studies,GWAS)中的廣泛應(yīng)用，人類白細胞抗原(human leucocyte antigen，HLA)基因多態(tài)性與DILI的相關(guān)性研究成為熱點[6-8]。本文綜述近年來HLA基因多態(tài)性與DILI之間關(guān)聯(lián)性的研究進展,為DILI的診斷、預(yù)測及發(fā)病機制的揭示提供了一種新方法。

1 DILI與HLA基因多態(tài)性

HLA基因型已被證明是多種藥物引起DILI的重要危險因素，其潛在機制可能涉及將藥物-肽復(fù)合物呈遞給T淋巴細胞[9-12]。HLA基因是一種編碼人類主要組織相容性復(fù)合物(main histocompatibility complex，MHC)蛋白的基因復(fù)合體。MHC通過將抗原肽呈遞給T淋巴細胞來參與免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。Ⅰ 類 MHC(HLA-A、HLA-B、HLA-C)可被CD8+T淋巴細胞識別，主要參與內(nèi)源性抗原遞呈。Ⅱ 類MHC(HLA-DP、HLA-DQ、HLA-DR)可被CD4+T淋巴細胞識別，參與外源性抗原遞呈和免疫調(diào)節(jié)[11,13]。HLA基因呈高度多態(tài)性和共顯性，是已知的人類最復(fù)雜的基因系統(tǒng)[10]。幾項候選基因研究和GWAS已證明HLA基因多態(tài)性與DILI的相關(guān)性。

2 DILI的免疫反應(yīng)假說

DILI是機體、環(huán)境和藥物因素協(xié)同作用的結(jié)果，而機體免疫是DILI發(fā)生的主要誘因[1]。藥物或其代謝產(chǎn)物被機體當作外來抗原與T淋巴細胞受體(T-cell receptors，TCR)結(jié)合進而激活免疫系統(tǒng)[11]。目前有以下4種假說來解釋免疫系統(tǒng)是如何以HLA分子依賴的方式被激活的：(1)半抗原假說；(2)藥理學(xué)相互作用(pharmacological interaction，P-i)學(xué)說；(3)“改變肽庫”模型；(4)“改變的TCR庫”模型。

2.1 半抗原假說 半抗原學(xué)說是指藥物或其代謝產(chǎn)物作為半抗原與內(nèi)源性蛋白質(zhì)共價結(jié)合形成藥物-蛋白質(zhì)復(fù)合體并誘導(dǎo)其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，當這些復(fù)合體經(jīng)抗原遞呈細胞(antigen presenting cell,APC)攝取和加工形成藥物/代謝產(chǎn)物-肽復(fù)合物(新抗原)后被T淋巴細胞識別，激活CD8+T淋巴細胞和B淋巴細胞，誘發(fā)免疫反應(yīng)[14-15]。HLA變體對新抗原具有更高的親和力，進而增強了對T淋巴細胞的呈遞，誘發(fā)肝細胞的免疫破壞[12]。研究已發(fā)現(xiàn)多種藥物誘導(dǎo)的肝損傷可以用半抗原假說解釋。例如麻醉吸入劑氟烷、非甾體類抗炎藥雙氯芬酸可與肝臟蛋白共價結(jié)合形成加合物，進而誘發(fā)T淋巴細胞免疫活性，導(dǎo)致肝損傷。另外，除與肝臟蛋白結(jié)合外，部分藥物或其代謝物還能與血清內(nèi)蛋白結(jié)合，進而誘發(fā)免疫反應(yīng)。研究[16]發(fā)現(xiàn)氟氯西林、硫胺甲噁唑、哌拉西林與血清白蛋白結(jié)合形成加合物，經(jīng)APC加工形成新抗原，進而誘發(fā)免疫反應(yīng)。但其引起肝損傷的機制尚不清楚。

2.2 P-i學(xué)說 一系列臨床和實驗室研究發(fā)現(xiàn)部分患者發(fā)病過程中并沒有發(fā)現(xiàn)藥物代謝產(chǎn)物和體內(nèi)蛋白的共價結(jié)合，卻出現(xiàn)了免疫反應(yīng)，Pichler在此基礎(chǔ)上提出了藥理相互作用的學(xué)說(P-i學(xué)說)，作為對半抗原假說的補充。該學(xué)說指出藥物或其代謝產(chǎn)物可以通過與MHC分子或TCR非共價結(jié)合激活T淋巴細胞，藥物還可以與已經(jīng)與MHC分子相關(guān)聯(lián)的肽段結(jié)合來誘導(dǎo)T淋巴細胞活化[17]。希美加群誘導(dǎo)的DILI能夠很好的用P-i學(xué)說解釋[18]。另外，某些藥物可能同時通過半抗原和P-i抗原引起肝損傷。氟氯西林誘導(dǎo)的DILI與HLA-B*57∶01有很強的關(guān)聯(lián)性[8]，有研究[17]發(fā)現(xiàn)氟氯西林以兩種不同的方式刺激CD8+T淋巴細胞。一方面氟氯西林代謝產(chǎn)物可與機體蛋白穩(wěn)定結(jié)合形成加合物引發(fā)免疫反應(yīng)；另一方面，在攜帶HLA-B*57∶01等位基因的個體中觀察到基于T淋巴細胞反應(yīng)性的免疫受體的P-i。

2.3 “改變肽庫”模型 “改變肽庫”模型認為藥物可以與自身肽庫強烈結(jié)合，并改變呈現(xiàn)給HLA和TCR的肽庫的構(gòu)象。在該模型中，藥物可能不會直接與HLA結(jié)合。這可能是介導(dǎo)阿巴卡韋超敏反應(yīng)的中心機制。研究表明阿巴卡韋可以在HLA-B* 57∶01的肽結(jié)合槽的F口袋內(nèi)結(jié)合，從而改變其特異性，進而觸發(fā)CD8+T淋巴細胞反應(yīng)。這也解釋了為什么在5000多個Ⅰ類MHC等位基因中，只有HLA-B*57∶01受到阿巴卡韋的影響[12,19-20]。

2.4 “改變的TCR庫”模型 “改變的TCR庫”模型表明，藥物(例如，磺胺甲噁唑)與特異性TCR結(jié)合并改變TCR的構(gòu)象，這有可能與HLA自身肽復(fù)合物結(jié)合以引發(fā)免疫反應(yīng)。在此模型中，TCR作為藥物相互作用的初始分子。當有害藥物與HLA分子或TCR結(jié)合時，HLA-藥物-TCR復(fù)合物可能觸發(fā)一系列細胞信號激活，并導(dǎo)致CD8+T淋巴細胞產(chǎn)生細胞毒性[11,21]。

3 可疑藥物與DILI

已知全球目前已上市的藥物中有1100種以上的藥物具有潛在的肝毒性，常見的包括非甾體類抗炎藥、抗感染藥物(含抗結(jié)核藥物)、抗腫瘤藥物、中樞神經(jīng)系統(tǒng)用藥、心血管系統(tǒng)用藥、代謝性疾病用藥、激素類藥物、某些生物制劑、草藥和膳食補充劑等[5,22]。多項藥物基因組學(xué)研究[6-8]發(fā)現(xiàn)HLA基因多態(tài)性與DILI的相關(guān)性。

3.1 抗感染藥物

3.1.1 阿莫西林-克拉維酸 阿莫西林-克拉維酸是全球最常用的抗菌藥物之一，其是美國和歐洲特異DILI的最常見原因，占DILI相關(guān)住院患者總數(shù)的17%[7,12]。1999年Hautekeete等[23]在歐洲患者中首次發(fā)現(xiàn)阿莫西林-克拉維酸誘導(dǎo)的DILI患者中DRB1*15∶01-DRB5*01∶01誘導(dǎo)DQB1* 06∶02的頻率明顯高于對照組。隨后研究[7,24-25]進一步驗證HLA-DRB1*15∶01和阿莫西林-克拉維酸誘導(dǎo)DILI之間的聯(lián)系。最近一項研究[7]發(fā)現(xiàn)了HLA-A 02∶01與阿莫西林-克拉維酸誘導(dǎo)的DILI之間的新型關(guān)聯(lián)(OR=2.2)，同時觀察到一種新的保護因子：HLA-DRB1*07。

3.1.2 氟氯西林 氟氯西林是一種口服的β-內(nèi)酰胺類抗生素，用于治療由金黃色葡萄球菌引起的軟組織感染[26]。它也是DILI的常見病因，氟氯西林誘導(dǎo)的DILI發(fā)生率約為8.5/100 000[27]。Daly等[8]通過GWAS分析發(fā)現(xiàn)HLA-B*57∶01與DILI高度相關(guān)，在HLA-B*57∶01攜帶者中氟氯西林-DILI風(fēng)險增加80倍(OR=80.6)。氟氯西林激活的T淋巴細胞可能在氟氯西林誘導(dǎo)DILI的致病機制中起關(guān)鍵作用[28-29]。此外，Monshi等[29]在研究中還發(fā)現(xiàn)，HLA-B*57∶01同時與阿巴卡韋超敏反應(yīng)有關(guān)，但是尚未報道這些患者發(fā)展為DILI。Nicoletti等[30]通過GWAS分析發(fā)現(xiàn)氟氯西林誘導(dǎo)DILI與HLA- B*57∶03也有關(guān)聯(lián)(OR=79.21，P=1.2×10-6)。

3.1.3 米諾環(huán)素 米諾環(huán)素是治療青春期痤瘡應(yīng)用最廣泛的全身性抗生素。它是DILI的病因，具有特征性臨床特征，如全身性關(guān)節(jié)痛和可檢測到的自身抗體，類似于自身免疫性肝炎[31]。Urban等[6]通過GWAS分析發(fā)現(xiàn)在白種人患者中HLA-A*35∶02與米諾環(huán)素誘導(dǎo)的DILI高度相關(guān)(OR=29.6)。如果在其他人群中證明HLA-B*35∶02是米諾環(huán)素誘導(dǎo)DILI的有用診斷生物標志物，則可以降低米諾環(huán)素在治療過程中引起肝損傷的風(fēng)險，并有助于DILI與自身免疫性肝炎的區(qū)分[26]。

3.1.4 甲氧芐啶-磺胺甲噁唑 甲氧芐啶-磺胺甲噁唑是一種復(fù)合制劑類抗菌劑，通常用于治療各種細菌感染并預(yù)防機會性感染[32]。它是美國DILI的5大主要原因之一[33]。最近研究[32]發(fā)現(xiàn)在非裔美國人中，HLA-B*35∶01可能是甲氧芐啶-磺胺甲噁唑引起肝損傷的潛在危險因素。而在歐洲裔美國人中，攜帶HLA-B*14∶01等位基因的個體發(fā)生DILI的風(fēng)險是未攜帶者的9.2倍。

3.2 抗腫瘤藥物 酪氨酸激酶抑制劑已被批準用于各種癌癥的治療。盡管很少見，肝損傷是酪氨酸激酶應(yīng)用過程中常見的不良反應(yīng)。多項研究[34-37]表明HLA基因多態(tài)性與酪氨酸激酶抑制劑誘導(dǎo)的DILI相關(guān)。HLA-DQA1*02∶01和HLA-DRB1*07∶01已被確定為拉帕替尼所致肝損傷的危險因素，用于預(yù)測接受拉帕替尼治療的乳腺癌患者發(fā)生肝損傷的風(fēng)險[34-35]。此外，新近一項大型藥物遺傳學(xué)研究[36]證實了HLA-B*57∶01與帕唑帕尼引起的轉(zhuǎn)氨酶升高相關(guān)。

3.3 抗凝藥物 希美加群最初被開發(fā)用于治療/預(yù)防血栓栓塞，但在安全性評估時發(fā)現(xiàn)該藥肝損傷的發(fā)生率較高，于2006年退出市場[12]。大規(guī)模候選基因分析已經(jīng)證實了HLA等位基因為希美加群患者不良事件的危險因素。Kindmark等[18]對兩個隊列(北歐人)的基因分析發(fā)現(xiàn)，MHC Ⅱ類等位基因HLA-DRB1*07和HLA-DQA1*02與希美加群治療期間ALT升高密切相關(guān)(OR值均為4.4)。

3.4 中樞神經(jīng)系統(tǒng)用藥 氟吡汀是一種作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的非阿片類鎮(zhèn)痛藥，肝損傷是其已知的不良反應(yīng)。Nicoletti等[38]通過GWAS發(fā)現(xiàn)DRB1*16∶01-DQB1*05∶02是氟吡汀所致肝損傷的獨立危險因素?？R西平是一種抗癲癇藥，用于治療癲癇、三叉神經(jīng)痛和雙向情感障礙[39]。據(jù)報道[26]服用卡馬西平的患者中有3%～10%會出現(xiàn)過敏反應(yīng)。Nicoletti等[39]對兩項GWAS進行薈萃分析發(fā)現(xiàn)攜帶HLA-A*31∶01的患者更易發(fā)生DILI(OR=7.3)，該研究首次評估了HLA-A*31∶01與DILI的相關(guān)性。此外，HLA-B基因也可增加非典型抗精神病藥所致肝損傷的風(fēng)險[40]。

3.5 中草藥 最近幾十年草藥和膳食補充劑的潛在肝毒性越來越受到重視，目前已發(fā)現(xiàn)100 余種草藥相關(guān)藥劑存在肝毒性[5]，國內(nèi)報道最多的有何首烏、土三七及各種復(fù)方制劑[1]。何首烏是一種傳統(tǒng)的中草藥，多用于補肝腎、益精血、烏須發(fā)等[41]。據(jù)報道[41-42]，何首烏藥物引起的肝損傷約占中國中草藥致肝損傷病例的30%。最近一項隊列研究[43]通過將何首烏誘導(dǎo)的DILI與其他DILI和普通人群進行對照比較，首次發(fā)現(xiàn)HLA-B*35∶01是何首烏誘導(dǎo)DILI的遺傳危險因素，可作為預(yù)測何首烏誘導(dǎo)DILI的潛在生物標志物。

3.6 生物制劑 英夫利昔單抗是一種靶向拮抗TNFα的人-鼠嵌合型單克隆抗體，用于克羅恩病、潰瘍性結(jié)腸炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、銀屑病關(guān)節(jié)炎、銀屑病和其他一些自身免疫性疾病的治療[44]。據(jù)報道，英夫利昔單抗誘發(fā)肝損傷的頻率為1/148～1/120[45-46]。Bruno等[44]在歐洲患者中首次發(fā)現(xiàn)英夫利西單抗誘導(dǎo)的DILI患者中HLA-B*39∶01的頻率明顯高于對照組(OR=43.6)。未來需要更多的研究去驗證這一發(fā)現(xiàn)。

表1總結(jié)了迄今為止已確定的DILI與特定HLA等位基因的相關(guān)性，其中一些關(guān)聯(lián)性很強，具有較高的相對危險度；另一些關(guān)聯(lián)僅限于特定的種族群體，可能反映了不同人群中風(fēng)險等位基因的頻率不同。

4 小結(jié)

近年來隨著基因測序技術(shù)在GWAS中的廣泛應(yīng)用，越來越多的研究已證實了HLA等位基因在DILI發(fā)病機制中的重要性。特定的HLA等位基因與特定藥物相關(guān)肝毒性之間的密切聯(lián)系表明了適應(yīng)性免疫系統(tǒng)和T淋巴細胞分子相互作用在DILI中的核心作用，但其確切機制仍未闡明。另外在臨床應(yīng)用方面，由于DILI易感基因的陽性預(yù)測值較低，目前還很難將HLA基因檢測用于DILI的預(yù)測和臨床輔助診斷中。因此，今后還需要對DILI的HLA基因多態(tài)性進行更加深入和廣泛的研究，為相關(guān)DILI的預(yù)測和診治、機制的研究、臨床新藥的篩選等提供針對性更強的基因生物標志物。

作者貢獻聲明：王露媛、高普均負責擬定寫作思路；王露媛、姜敏杰負責檢索文獻，資料分析，參與收集數(shù)據(jù)；王露媛負責撰寫文章；高普均負責指導(dǎo)撰寫文章并最后定稿。