抗结核药致肝损伤发病机制及防治的最新研究进展*

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(1.内蒙古科技大学包头医学院2017级研究生,内蒙古包头 014010；2.包头医学院公共卫生学院)

据2017年世界卫生组织(WorldHealthOrganization,WHO)最新统计结果显示，全球约1000万人感染结核病，且中国位列前30[1]。目前我国抗结核是以药物治疗为主，效果虽好，但长期服用该类药会出现许多不良反应。其中以肝损伤较为常见，习惯上将抗结核药物引起的肝损伤简称为抗结核药物性肝损伤(AntutiberculosisDrug-inducedHepatic-injury，ADIH)。ADIH的发病机制复杂多样，就目前研究来看，其具体机制可归纳为非免疫机制和免疫机制[2]。其中非免疫机制又可细分为细胞代谢过程紊乱、细胞基本结构破坏、炎性因子参与、胞内遗传物质相关等。

1 细胞代谢过程紊乱的ADIH

近来研究发现，抗结核药可通过直接或间接毒性作用引起肝细胞代谢紊乱从而发生ADIH。例如，作为抗结核治疗的一线药如异烟肼(INH)，一般认为其诱导肝脏细胞发生毒性损害主要是通过将INH经乙酰化及水解转化为乙酰肼(acetyl hydrazine,AcHz)，AcHz再经氧化可生成与生物大分子共价结合的正离子和自由基，而诱导肝细胞发生凋亡[3]；当然也有在研究人肝微粒体的孵育过程中发现可共价结合的INH的反应性中间体是重氮氢氧化物而不是自由基或正离子[4]；Cheng J等人[5]还认为INH的肝毒性也可因含氮基团的代谢产生肝炎的活性代谢物所致。此外一项动物研究发现，INH还可经酰胺酶代谢途径直接转化成为具有毒性的肼，从而引起肝细胞发生脂肪变及谷胱甘肽耗竭等肝细胞坏死性改变[6]。经病理学检查发现同为有杀菌性的抗结核药利福平(RIF)，其所引起的ADIH，无论从斑点状坏死还是弥漫性坏死，都或多或少存在胆汁淤积[7]。且有研究发现RIF可通过干扰胆汁酸和胆红素的代谢来影响胆红素排泄而引起体内结合性高胆红素血症[8]。此外，RIF作为肝脏微粒体酶诱导剂，可通过为INH乙酰化提供乙酰基，进而使INH在肝内的代谢加快，增大INH的肝脏毒性效应[9]。同样研究发现INH与RIF联用可造成血红素的生成途径紊乱，引起肝脏中肝毒素原卟啉IX的累积而导诱导ADIH的发生[10]。此外，服用吡嗪酰胺(PZA)会出现血中氨基转移酶水平升高、肝肿大、低白蛋白等肝功能异常现象。PZA的代谢产物5-羟基吡嗪酸和吡嗪酸可能是导致PZA诱导的肝毒性的主要毒性代谢物，但其发生的具体机制并不清楚[11]。且有报道称PZA与其它抗结核药合用时，会促进其肝毒性的发生率和严重程度[12]。因此，抗结核药可经不同途径造成肝代谢过程紊乱而引起ADIH的发生。

2 细胞基本结构受损的ADIH

除了通过干扰肝细胞代谢过程之外，抗结核药还可破坏肝细胞基本结构而使机体发生ADIH。

线粒体作为ATP的重要载体，在肝脏的损伤及修复中发挥关键作用。Ahadpour M等人研究发现INH除了因自身的活性代谢物共价结合肝脏线粒体而引起线粒体损伤外，还可通过调节线粒体膜电位和细胞色素C间的相互作用引起肝线粒体中毒，而使细胞的死亡信号通路被激活[13]。此外，在研究INH诱导的肝微泡脂肪变性的遗传差异时发现，INH不仅可通过氧化应激和脂质输出减少诱导的肝脂肪变性，还可使线粒体功能障碍相关的基因发生富集，从而抑制线粒体生物合成相关的酶活性导致ADIH发生[14]。提示抗结核药可通过不同机制触发线粒体功能紊乱而引起ADIH。

内质网作为蛋白质加工转运的主要场所，在维持细胞稳态方面具有重要作用。当某些因素干扰时，蛋白质合成过程发生异常而出现内质网应激反应(endoplasmic reticulum stress，ERS)。轻微的ERS可作为细胞的一种自身保护性反应，但当ERS持续或加重时，则会出现细胞内脂肪堆积、炎症、坏死等损伤[15]。ERS主要由3个转导级联信号介导胞内信号转导途径，其中涉及蛋白激酶RNA样ER激酶(Protein Kinase R-like ER Kinase,PERK)，肌醇需要酶-1α(Inositol requiring enzyme 1α,IRE1α)和活化转录因子6α(Activating Transcription Facor 6α，ATF6)。这3种跨膜蛋白介导的ERS同样存在于抗结核药引起的急慢性肝损伤中，李金凤等人[16]将人正常肝细胞株HL-7702进行传代培养,对比正常组与INH组中GRP78的表达情况，结果显示INH组中GRP78的表达较正常组上调，提示INH可通过引起ERS诱发ADIH；Zhang W等人同样发现RIF可通过激活PERK-ATF4-CHOP通路引发ERS导致ADIH的发生[17]。Hong-li Guo等人的研究同样证实上述结论[18]。

胆汁酸转运体是外源性物质摄取、药物代谢产物及胆汁排泄等过程中重要的媒介。肝脏的胆汁酸转运体分吸收型和外排型两种，吸收型转运体由有机阴离子转运多肽(OATPs)和钠依赖牛磺胆酸共转运体(Ntcp)构成，外排转运体则由多药耐药相关蛋白2(Mrp2)、胆汁酸盐输出泵(Bsep)和多药耐药基因MDR1/2/3及有机溶质转运体α/β(OSTα/β)构成[19]。有研究发现经RIF与INH处理后Bsep的表达下调与对照组有差异，但是两药合用与单用间无明显差异；不过，联用则更能增强Ntcp的表达[20]。Zhou L等人[21]的研究同样也表明两药联用时Mrp2和Ntcp的表达均上调。而单用RIF时，其Ntcp表达却无差异，只有Mrp2的表达上调，提示RIF诱导的ADIH可能与Ntcp无关[22]。虽然Mrp2表达不同的具体原因有待进一步研究，但可推测Mrp2 的表达上调可能会消耗GSH,进而导致ADIH的发生，而Mrp2的表达下调则可能会使胆酸盐排出受阻，也会导致ADIH的发生。

3 炎性因子介导的ADIH

炎症因子在ADIH的发病过程中的作用同样不可忽视，研究发现NF-κB(nuclear factor，transcripton factor，NF-κB )作为介导细胞炎症反应的关键因子，同样在ADIH中发挥作用。在联用INH与RIF诱导的ADIH实验中发现，模型组较对照组中的NF-κB活性明显升高[23]。史哲等人用INH、RIF和PZA干预小鼠时发现，随着给药时间的增加，INH组中NF-κB通路会被持续激活，且NF-κB的mRNA和蛋白表达也呈渐增趋势；而当INH、RIF和PZA三药联合利用时，却发现随着给药时间的增加的NF-κB的mRNA和蛋白表达在短暂的升高后开始下降[24]。由此推测NF-κB可能参与了抗结核药物所致ADIH的某些过程。

另一种重要的炎性介质-高迁移率族蛋白1(HMGB-1)在细胞核内既可以作为DNA伴侣维持胞质内自噬，同时又可介导损伤相关分子模式在细胞外发挥作用，影响肝病的进展。研究发现当细胞受有害刺激时，肝组织释放HMGB-1并通过损伤相关分子模式，诱发细胞因子释放和吸引白细胞，进而触发炎症反应，引起肝损伤[25]。免疫组化法检测RIF诱导的ADIH模型组的小鼠肝细胞中HMGB-1的表达较对照组明显增强，且其表达强度及分布与肝脏的病理损伤程度一致[26]。INH与RIF合用致大鼠ADIH的研究中发现：模型组中HMGB-1在14d以胞质表达为主，28d则以胞核表达为主，可见HMGB-1与抗结核药造成的肝损可能呈剂量依赖效应[27]。因此，抗结核药通过介导 HMGB-1的表达参与ADIH的发生。

4 胞内基因及核酸的改变

抗核药物的代谢离不开药物代谢酶的参与，因此代谢酶的基因多态性与ADIH发病的相关性同样值得研究。据基因表达谱芯片对比发现，INH与RIF单用或合用时,大鼠肝脏中肝药酶活性相关的基因发生明显差异性表达[28]。药物代谢酶分为I相代谢酶和II相代谢酶。I相代谢酶主要参与氧化还原及水解反应使产物失活，其中CYP450酶属于I相代谢酶系。有研究发现其某些基因的多态性与ADIH的发生有关[29，30]。II相代谢酶则主要是通过结合反应，生成易溶于水且极性高的代谢产物使药物失活。主要包括N-乙酰基转移酶2(NAT2)、尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶(UGT)、谷胱甘肽转移酶(GST)。ADIH与NAT2慢乙酰化基因型密切相关，具有慢乙酰化基因型中的NAT2*5/*7可能更容易发生药物性肝损害[31]；而GST的GSTA1，GSTM3，GSTM1均具有多态性且易缺失，从而会不同程度的影响GST的解毒能力[32]。有meta分析[33]指出GSTM1多态性与整个人群ADIH风险增加有关，尤其是东亚人群,这可能是由于GSTM1的无效突变而使GST活性下降，而增加机体ADIH的易感性[34]。此外，李贺等人[35]综合国内外研究也发现种族与地区的GST 基因多态性与ADIH相关性存在较大区别。但某些研究却并未得出类似结论[36，37]，不过也有研究发现，同时具有GSTMl缺失基因型和NAT2慢乙酰化基因型的患者更容易发生ADIH,这提示在药物代谢酶的基因多态性的研究中可以采用组合的基因型方法进行分析[38]。

除了代谢酶的基因多态性对ADIH发生有影响外，微小RNA(miRNA)作为体内调控基因表达的无编码功能的内源性小RNA，在ADIH中同样发挥作用。在利用miRNAs芯片检测抗结核初治患者疗效的研究中发现有9个miRNA表达上调，3个miRNA表达下调，提示在ADIH中存在miRNA的差异性表达[39]。Takahashi K等人通过寻找可受RIF调控的靶mRNA时发现，有16对mRNA/miRNA的表达与RIF剂量呈负相关[40]。Song L等人在INH诱导的ADIH小鼠模型中发现存在miRNA-122低表达及miRNA-155高表达的现象，且miRNA-122的表达变化水平与肝组织病理学变化相关[41]。此外，李玉红研究也发现ADIH小鼠的miRNA -192、miRNA-125b1、miRNA-106b也会出现异常低表达，且表达的时间早于ALT、AST[42]。谢平等人在发现ADIH患者血浆中miRNA‐3620表达水平有变化后，分析了miRNA‐3620与ADIH相关指标间的关系，发现miRNA可为ADIH提供较高的诊断价值[43]。Shi Q等则从动物和临床综合研究后发现，miRNA相比传统的ADIH生物标记物而言，在稳定性方面更具优势，因此miRNA可以作为诊断和监测相应特异组织损伤的分子生物学标志物[44]。这某种程度上提示抗结核药可通过介导miRNA的差异性表达参与ADIH的发生。

5 免疫介导的ADIH

有学者认为抗结核药不仅可作为半抗原形成免疫复合物引发II、III、IV型变态反应，还可通过体内组胺的蓄积引发I型变态反应而致ADIH。Metushi IG在INH诱导的肝衰竭的患者体内测到抗CYP的抗体(如：抗CYP2E1、抗CYP3A4、抗CYP2C9等),而在正常组血清中却并未检测到，这表明INH可通过诱导免疫应答而引起ADIH[45]。也有报道称在ADIH的患者中检测到INH特异性CD4+T细胞的存在，这可能是由于INH与免疫细胞发生相互作用，通过半抗原机制激活了T细胞，引起了免疫反应[46,47]；此外，免疫反应过程中会产生的各种细胞因子，进而作用于相应的靶细胞。Mak A等人研究[48]发现随着ADIH的自愈，在肝病理中可见免疫激活的现象，且体内NK细胞数也明显增加。而且在INH诱导的最初的2 - 3周内会导致亚临床肝损伤，随后在愈合阶段会伴随着IL-10的增加[49]。同时，肝细胞可被炎症反应所诱发的氧化应激产生的的强氧化产物杀伤，该类物质可攻击生物膜中的不饱和脂肪酸，消耗体内抗氧化物质，进而破坏体内的氧化与抗氧化的动态平衡[50,51]，或通过干预细胞凋亡与抗凋亡平衡体系及激活凋亡相关信号通路而诱导细胞凋亡的发生[52]。因此，这类肝损害的发生与用药剂量无密切关系，小剂量异烟肼、利福平、吡嗪酰胺引起肝损伤就属这型，它们引起免疫性肝损伤，可能激活了肝细胞中的特异性免疫性信号通路，最后导致免疫反应和组织损伤[53-55]。

6 损伤机制新进展

在ADIH的发生中除上述发病机制参与外，还有许多其他的机制陆续被提出。其中甲基化及肠道菌群失调的作用机理日渐完善。Shen L等人在用低剂量INH诱导肝细胞损伤时发现，转氨酶水平虽未见相应上升，但其基因组和某些元件却出现了低甲基化。进一步研究发现在急性肝炎期，细胞色素p450 2E1的启动子区被甲基化，进而导致其自身表达受抑制，引起药物代谢紊乱而造成肝损伤[56]。同样Li Y等[57]研究发现病例组中CYP1A1和GSTP1基因启动子区CpG岛甲基化分布与对照组存在差异，且甲基化水平会在处理后3天明显高于对照组，推测基因启动子区高甲基化可能是ADIH发生的危险因素。此外，有研究发现DNA甲基化也可通过调节miRNA基因的表达，而影响其靶基因的表达并参与INH诱导ADIH的过程[58]。因此，可以尝试通过去甲基化药物治疗，使基因组表观遗传改变，最终达到防治ADIH的目的。关于肠道菌群失调与ADIH发生间的关系，在对79名急性慢性肝功能衰竭患者的肠道菌群的组成及变化进行分析时发现，肠道生态失调对肝衰的死亡具有预测意义[59]。且在ADIH模型组大鼠的粪便中发现双歧杆菌和乳酸杆菌数量减少，而大肠杆菌和粪肠球菌数量反而增加。当用益生菌干预后可有效的干预肠道微生态，从而一定程度的延缓ADIH的进展，且随干预时间及补充剂量的增加，效果更为明显[60]。这说明肠道微生态失衡可通过影响肝肠轴也参与ADIH的发生。

总之，抗结核药所致肝损害发生机制相当复杂，无论何种机制，最终对肝细胞造成两种结果：(1)干扰肝细胞内代谢过程，导致肝内胆汁淤积，肝细胞脂肪变性和坏死；(2)通过破坏肝细胞基本结构，或通过免疫反应导致肝细胞坏死，通过活性代谢产物如(自由基、药物及肝细胞毒代谢物)导致分子病变。