藥物引起的肝損傷發(fā)病機(jī)制研究進(jìn)展

沈琴，王曉萍，強(qiáng)磊

(中國(guó)藥科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床藥學(xué)學(xué)院,天然藥物國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 211198)

藥物或其他外源性物質(zhì)的引起的肝損傷稱之為藥物性肝損傷[1]。一般可以將藥物性肝損傷分為固有型肝損傷和特異質(zhì)型肝損傷[2]。固有型肝損傷是可預(yù)測(cè)且具有劑量依賴性的；而特異質(zhì)型肝損傷則難以預(yù)測(cè)，與藥物劑量相關(guān)性不大，與藥物、患者狀態(tài)和環(huán)境因素相關(guān)。最近，茅益民等學(xué)者對(duì)中國(guó)大陸地區(qū)的藥物性肝損現(xiàn)狀進(jìn)行了回顧性研究，該研究共統(tǒng)計(jì)了2012至2014年間來(lái)自308家醫(yī)院的25 927例藥物性肝損傷患者的臨床數(shù)據(jù)，并推算出我國(guó)普通人群中每年DILI的發(fā)生率至少為23.80/100 000，而英國(guó)DILI的發(fā)生率為2.4/100 000[4]，美國(guó)為2.7/100 000[5]，遠(yuǎn)高于西方國(guó)家，DILI已成為我國(guó)民眾服藥過(guò)程中不容忽視的問(wèn)題。在可引起肝損傷的藥物中，中草藥和各種膳食補(bǔ)充劑占比最高，為26.81%，抗結(jié)核藥占21.99%、抗腫瘤藥或免疫調(diào)節(jié)劑占8.34%，抗生素和非甾體抗炎藥等也占有一定比例，如圖1所示。DILI的發(fā)病機(jī)制目前仍不甚明了，已有相當(dāng)多的研究從各個(gè)方面探討了其可能的發(fā)生機(jī)制，本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外最新研究進(jìn)展從藥物分類上對(duì)藥物性肝損傷的發(fā)病機(jī)制進(jìn)行概述。

圖 1 各類藥物導(dǎo)致的肝損傷比例

1 中草藥和膳食補(bǔ)充劑導(dǎo)致的肝損傷

中草藥和膳食補(bǔ)充劑(herbal and dietary supplements,HDS)指的是廣泛的補(bǔ)充劑，用來(lái)補(bǔ)充飲食，包括維生素、礦物質(zhì)、膳食元素、食物成分、天然草藥、草藥制劑和合成化合物，但不當(dāng)?shù)氖褂每赡軐?dǎo)致肝損傷[6]。

對(duì)于中草藥來(lái)說(shuō)，由于其多為復(fù)方制劑、成分復(fù)雜且藥物相互作用，引起肝損傷的機(jī)制不明，使得由此導(dǎo)致的肝損傷往往不具有預(yù)測(cè)性[7]。一項(xiàng)回顧性研究[8]統(tǒng)計(jì)出在334例確認(rèn)由單一中草藥引起的肝損傷案例中，何首烏占比最多，達(dá)108例，其次為補(bǔ)骨脂41例，延胡索36例，大黃24例，雷公藤18例，決明子18例。通過(guò)生物信息學(xué)技術(shù)[9]，從中草藥的化學(xué)結(jié)構(gòu)入手，研究發(fā)現(xiàn)引起中草藥肝損傷最多的活性成分是生物堿和萜類化合物。何首烏主要由蒽醌類，如大黃素，大黃酚、大黃酸等化學(xué)成分構(gòu)成。其中順式二苯乙烯苷是何首烏致肝毒性的關(guān)鍵成分[10]。在何首烏致肝損傷的大鼠模型中[11]，研究人員發(fā)現(xiàn)中、高劑量組大鼠血清的ALT、AST、ALP、TG、TBA水平均顯著升高，而T-Bil、D-Bil、TC、TP水平顯著降低，并通過(guò)代謝組學(xué)分析，證明了脂肪代謝、氨基酸代謝和膽汁酸代謝參與了何首烏致肝損傷的發(fā)生。最近的研究表明，何首烏主要破壞苯丙氨酸和酪氨酸的代謝，隨著給藥時(shí)間的增加，何首烏的毒性逐漸影響維生素B6、膽汁酸、膽紅素代謝，導(dǎo)致肝損傷加重，生化指標(biāo)異常，腎毒性明顯[12]。在一項(xiàng)旨在識(shí)別何首烏致肝損傷易感性遺傳基礎(chǔ)的研究中，發(fā)現(xiàn)HLA-B*35∶01等位基因是何首烏致肝損傷的遺傳風(fēng)險(xiǎn)因子，也是預(yù)測(cè)人類何首烏致肝損傷的潛在生物標(biāo)志物[13]。補(bǔ)骨脂是另一種常見(jiàn)的可導(dǎo)致肝損傷的草藥，主要的化學(xué)成分有黃酮類、香豆素類、苯并呋喃類、單萜酚類等。其中，補(bǔ)骨脂二氫黃酮和補(bǔ)骨脂二氫黃酮甲醚可直接造成肝損傷。補(bǔ)骨脂可通過(guò)膽汁酸轉(zhuǎn)運(yùn)代謝失調(diào)導(dǎo)致膽汁酸淤積，大劑量的給藥則會(huì)引發(fā)肝細(xì)胞氧化應(yīng)激和線粒體損傷，補(bǔ)骨脂也可通過(guò)脂代謝障礙引起肝臟脂肪變性[14]。

在美國(guó)，膳食補(bǔ)充劑不遵循與處方藥相同的標(biāo)準(zhǔn)，其有效性和安全性在上市前無(wú)須證實(shí)[15]。因此，許多膳食補(bǔ)充劑中存在大量潛在的、未知濃度的肝毒性成分，甚至與標(biāo)簽注明成分不符的物質(zhì)，使得因此導(dǎo)致的肝臟損傷表型表現(xiàn)和范圍不可預(yù)測(cè)，診斷更具挑戰(zhàn)性[15]。其中，綠茶提取物作為一種可引起急性肝損傷的單劑，受到了廣泛關(guān)注。用綠茶提取物處理大鼠肝原代細(xì)胞后，在100～500 μg·mL-1濃度范圍內(nèi)，7種綠茶提取物均降低了線粒體活性，而在1～3 mg·mL-1濃度范圍內(nèi)則顯著降低線粒體活性，大量肝細(xì)胞壞死伴隨著乳酸脫氫酶活力下降。在綠茶的成分中(表兒茶素、表沒(méi)食子兒茶素-3-沒(méi)食子酸酯、咖啡因、茶氨酸)，只有表沒(méi)食子兒茶素-3-沒(méi)食子酸酯具有細(xì)胞毒性，由此可見(jiàn)，高濃度綠茶提取物對(duì)大鼠肝細(xì)胞具有急性毒性作用，表沒(méi)食子兒茶素-3-沒(méi)食子酸酯是導(dǎo)致肝毒性的關(guān)鍵成分[16]。除此之外，高劑量的綠茶多酚(green tea polyphenols,GTPs)也具有肝毒性。在正常小鼠中，喂養(yǎng)1% GTPs后腎臟和肝臟中的氧化損傷增加了，同時(shí)抗氧化酶和熱休克蛋白(heat shock proteins，HSPs)的表達(dá)水平降低。但是，0.01%和0.1%的GTPs具有肝保護(hù)作用[17]。這說(shuō)明，攝入中草藥和膳食補(bǔ)充劑一定要嚴(yán)格控制劑量和種類，密切關(guān)注身體的生化指標(biāo)，防止肝損傷的發(fā)生。

2 抗結(jié)核藥導(dǎo)致的肝損傷

2020年，世界范圍內(nèi)約有890萬(wàn)～1 100萬(wàn)人患結(jié)核病，而中國(guó)就有83.3萬(wàn)例，發(fā)病率約為58/100 000[18]。目前臨床上用于治療結(jié)核病的主要藥物有異煙肼、利福平、吡嗪酰胺、乙胺丁醇、鏈霉素等，幾乎所有一線藥物均具有肝毒性，可導(dǎo)致抗結(jié)核藥物性肝損害(anti-tuberculosis drug-induced hepatotoxicity,ATDH)，但不同藥物的肝毒性有很大差異[19]。目前的研究表明，藥物的代謝和轉(zhuǎn)運(yùn)、免疫反應(yīng)和抗氧化反應(yīng)都可能參與了ATDH的發(fā)生機(jī)制，涉及Ⅰ期代謝(CYP2E1、CYP2B6和CES1)、Ⅱ期代謝(NAT2、GST和UGT)、Ⅲ期代謝(ABCB1和SLCO1B1)、免疫反應(yīng)(TNF-α和HLA-DQB1)和抗氧化反應(yīng)(MnSOD、NOS2A、BACH1和MAFK)的基因與ATDH相關(guān)[20]。在藥物代謝方面，5種一線抗結(jié)核藥物(異煙肼、利福平、吡嗪酰胺、乙胺丁醇、利福布汀)和新批準(zhǔn)的藥物貝達(dá)喹啉作用于人肝微粒體(human liver microsome，HLMs)后，檢測(cè)6種常見(jiàn)人肝臟尿甘二磷酸葡糖醛酸轉(zhuǎn)移酶(UDP-glucuronosyl transferase，UGTs)活性(UGT1A1、UGT1A4、UGT1A6、UGT1A9、UGT2B7和UGT2B15)，發(fā)現(xiàn)對(duì)其均有抑制作用，這些藥物同時(shí)也抑制人藥物代謝酶細(xì)胞色素P450(CYP1A2、CYP 2B6、CYP 2C8、CYP 2C9、CYP 2C19、CYP 2D6、CYP 2E1和CYP 3A)[21]。使用利福平和異煙肼治療結(jié)核可引起明顯的肝細(xì)胞損傷以及細(xì)胞死亡。在谷草轉(zhuǎn)氨酶水平升高，三磷酸腺苷合成下降的同時(shí)，動(dòng)力蛋白相關(guān)蛋白(dynamin related protein 1，Drp1)過(guò)度激活且線粒體移位。這說(shuō)明利福平誘導(dǎo)的肝毒性可能與線粒體功能障礙和Drp1介導(dǎo)的線粒體分裂密切相關(guān)[22]。在ATDH診斷方面，有研究發(fā)現(xiàn)人白細(xì)胞抗原(HLA)-B和HLA-DQB1的5-甲基胞嘧啶(5-mC)和5-羥甲基胞嘧啶(5-hmC)含量與ATDH有很強(qiáng)的相關(guān)性，可以將其作為ATDH的診斷標(biāo)記物[23]。因此，開(kāi)發(fā)出抗結(jié)核效果好、肝毒性低的藥物是目前結(jié)核病治療中亟須解決的問(wèn)題。

3 非甾體抗炎藥引起的肝損傷

根據(jù)非甾體抗炎藥(non-steroidal anti-inflammatory drugs，NSAIDs)的化學(xué)結(jié)構(gòu)，NSAIDs可大致分為水楊酸類、芳基和雜芳基乙酸衍生物類、吲哚/茚乙酸衍生物類、鄰氨基苯甲酸類和昔康類(烯醇酸類)[24]。NSAIDs治療范圍廣泛，有鎮(zhèn)痛、解熱、抗炎等作用，在抗癌、抗血栓等方面也有一定的療效[25]。另一方面，NSAIDs在正常使用劑量下，約有10%的患者會(huì)產(chǎn)生不同程度的肝損傷[26]。不同的非甾體抗炎藥導(dǎo)致肝損傷的具體機(jī)制不盡相同，但大體可分為兩類：超敏反應(yīng)和代謝異常[27]。葡萄糖醛酸化是含羧酸藥物(包括非甾體抗炎藥)在肝臟中的主要代謝途徑。代謝后形成的?；咸烟侨┧峤Y(jié)合物(acyl glucuronide conjugates，AGs)大部分可以通過(guò)膽汁或者尿液排出，但是由于AGs在生理pH下結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，可發(fā)生水解或異構(gòu)化，還可與內(nèi)源性蛋白形成共價(jià)鍵，結(jié)合蛋白作為抗原誘導(dǎo)免疫反應(yīng)。此外，AGs的暴露直接促進(jìn)外周血單核細(xì)胞中炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生。因此，AGs引發(fā)的直接細(xì)胞毒性和免疫毒性可能是形成肝損傷的潛在機(jī)制。這些結(jié)果表明非甾體抗炎藥引起的肝損傷的發(fā)展可能取決于非甾體抗炎藥化學(xué)結(jié)構(gòu)的立體選擇性特征。綜上，使用低葡萄糖醛酸化和低蛋白結(jié)合的NSAIDs對(duì)映體可降低肝損傷的發(fā)生率[28]。雙氯芬酸鈉可誘導(dǎo)肝細(xì)胞產(chǎn)生活性氧自由基(reactive oxide species，ROS)并導(dǎo)致溶酶體功能障礙，從而抑制自噬。由于細(xì)胞自噬受損進(jìn)而無(wú)法維持線粒體的完整性，又進(jìn)一步加重細(xì)胞ROS的產(chǎn)生，使得肝臟受損[29]。法尼醇X受體(farnesoid X receptor，F(xiàn)XR)是配體激活的轉(zhuǎn)錄因子，作為膽汁酸的細(xì)胞傳感器，它的高表達(dá)可以保護(hù)肝臟免受傷害。布洛芬、吲哚美辛和雙氯芬酸鈉這些非甾體抗炎藥可以降低FXR的信號(hào)，導(dǎo)致肝損傷[30]。由于幾乎所有的NSAIDs均可導(dǎo)致肝損傷，而NSAIDs又是臨床最常使用的藥物之一，所以規(guī)范NSAIDs的使用范圍和劑量，及時(shí)檢測(cè)肝臟相關(guān)指標(biāo)，是預(yù)防NSAIDs導(dǎo)致肝損傷的有效手段。

4 抗腫瘤藥引起的肝損傷

根據(jù)最新的全球癌癥統(tǒng)計(jì)報(bào)告，在2020年世界范圍內(nèi)約有19 292 789例新發(fā)癌癥患者，粗發(fā)病率247.5/100 000，較往年有顯著上升[31]。據(jù)估計(jì)，2018年中國(guó)新增癌癥病例430萬(wàn)例[32]，新增癌癥死亡290萬(wàn)例。癌癥已成為我國(guó)居民主要的死亡原因之一。目前主流的癌癥治療手段有手術(shù)治療、化療、放療和免疫療法，均能不同程度的引起肝損傷?；熛嚓P(guān)肝毒性的主要機(jī)制是基于Ⅰ期氧化反應(yīng)、免疫損傷或線粒體功能改變所產(chǎn)生的活性代謝物引起的[33]。目前已知，甲氨蝶呤可以抑制胞質(zhì)NAD(P)依賴的脫氫酶和NADP蘋(píng)果酸脫氫酶，進(jìn)而可以通過(guò)抑制戊糖循環(huán)酶活性來(lái)降低細(xì)胞中NADPH的可用性。使得谷胱甘肽還原酶無(wú)法利用NADPH維持谷胱甘肽的還原態(tài)，導(dǎo)致抗氧化能力大大降低，使細(xì)胞對(duì)ROS敏感，肝臟受到損害[34]。奧沙利鉑不僅會(huì)導(dǎo)致脂質(zhì)過(guò)氧化增加，還會(huì)降低抗氧化谷胱甘肽水平，抑制各種抗氧化酶的活性，導(dǎo)致氧化和抗氧化系統(tǒng)之間的失衡，其致肝損傷的病理特征包括肝竇擴(kuò)張、肝竇內(nèi)血小板聚集、肝脂肪變性，以及肝呈藍(lán)色、脾腫大和血小板減少等[35]。紫杉醇誘導(dǎo)腺嘌呤核苷酸轉(zhuǎn)位酶和親環(huán)素復(fù)合物介導(dǎo)的線粒體通透性轉(zhuǎn)變，細(xì)胞色素氧化酶介導(dǎo)ROS生成，從而誘導(dǎo)自殺途徑，導(dǎo)致細(xì)胞毒性[36]。

近年來(lái)，以CTLA-4(cytotoxic T-lymphocyte associated antigen 4，細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白4)單抗、PD-1/PD-L1(programmed cell death protein 1/programmed cell death-ligand 1，細(xì)胞程序性死亡-受體1/細(xì)胞程序性死亡-配體1)單抗等為代表的免疫檢查點(diǎn)抑制劑(immune checkpoint inhibitors，ICI)作為一種新的惡性腫瘤治療方法已被廣泛應(yīng)用[37]，對(duì)于黑色素瘤[38]、非小細(xì)胞肺癌[39]、頭頸部鱗癌[40]等癌癥具有較好的療效，但也有一些患者出現(xiàn)臨床顯著的免疫檢查點(diǎn)抑制劑引起的免疫介導(dǎo)的肝損傷。將野生型和PD-1-/-小鼠分別給予CTLA-4阻斷抗體，IDO1(哚胺2,3-雙加氧酶1)抑制劑，從而導(dǎo)致了肝損傷和免疫細(xì)胞的浸潤(rùn)，聯(lián)合用藥時(shí)肝損傷進(jìn)一步加重，PD-1-/-小鼠的肝損傷要比野生型更加顯著。另一方面，CD8+T細(xì)胞的數(shù)量與肝細(xì)胞壞死程度呈正相關(guān)，同時(shí)CD8+T細(xì)胞也是免疫浸潤(rùn)的主要細(xì)胞?？傊?，阻斷免疫檢查點(diǎn)PD-1、CTLA-4和IDO1，發(fā)揮協(xié)同作用，增強(qiáng)T細(xì)胞在肝臟中的浸潤(rùn)和活性，導(dǎo)致肝細(xì)胞死亡[41]。ICI除了可以激活抗癌T細(xì)胞反應(yīng)，也可以激活B細(xì)胞并誘導(dǎo)自身抗體，而自身抗體的水平與肝損傷的嚴(yán)重程度相關(guān)。新的細(xì)胞死亡形式如焦亡、壞死和鐵死亡可能在肝臟疾病(包括DILI)的病理生理學(xué)中發(fā)揮關(guān)鍵作用[42]。

表1 不同種類藥物可能導(dǎo)致的肝損傷發(fā)病機(jī)制

5 目前治療DILI的方法及藥物

大多數(shù)DILI 患者的病情在停用致病藥物后可改善甚至痊愈，少部分進(jìn)展為急性肝衰竭[43]。N-乙酰半胱氨酸(N-acetyl-cysteine，NAC)是治療對(duì)乙酰氨基酚導(dǎo)致肝損傷的特效藥，NAC的治療機(jī)制是清除體內(nèi)多種自由基，因此臨床使用越早效果越好[44]。另有研究表明NAC也可以緩解其他藥物導(dǎo)致的肝損傷[45]。對(duì)于免疫檢查點(diǎn)抑制劑和生物制劑導(dǎo)致的肝損傷，可采用糖皮質(zhì)激素治療[46]。異甘草酸鎂、熊去氧膽酸、水飛薊素等也常用于肝損傷的治療，但目前缺乏前瞻性的對(duì)照研究證實(shí)其安全性和有效性[47]。

6 總結(jié)與展望

肝臟作為人體重要的代謝相關(guān)器官，具有一定的解毒功能。在藥物發(fā)揮藥效的同時(shí)往往伴隨一定的毒副作用，所以肝臟易受到不同程度的損傷。不同種類的藥物造成的肝損傷程度與機(jī)制不盡相同，提示我們?cè)谒幬镅邪l(fā)、使用過(guò)程中需要格外注意藥物性肝損傷問(wèn)題。在美國(guó)，約25%的研發(fā)藥物由于可導(dǎo)致肝損傷而在臨床實(shí)驗(yàn)中被叫停[48]。年齡、性別、基礎(chǔ)疾病以及環(huán)境等因素都會(huì)影響藥物性肝損傷的發(fā)生發(fā)展[49]。目前用于治療藥物性肝損傷的藥物大多特異性不強(qiáng)，臨床藥效不顯著。大部分的藥物性肝損傷患者在停止服藥后，肝損傷程度可得到緩解好轉(zhuǎn)，也有小部分會(huì)進(jìn)一步發(fā)展為肝衰竭，甚至需要肝移植治療。因此，我們亟須繼續(xù)探索不同種類藥物導(dǎo)致肝損傷明確的分子機(jī)制，探索特異性強(qiáng)、靈敏度高的新靶點(diǎn)，為DILI的預(yù)防、診斷和治療提供新的行之有效的理論基礎(chǔ)。