HLA基因多態性與藥物性肝損傷的關系

王露媛， 姜敏杰， 高普均

吉林大學第一醫院 肝膽胰內科， 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藥物、生物制劑、傳統中藥、天然藥、保健品、膳食補充劑及其代謝產物乃至輔料等所誘發的肝損傷[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過程中備受關注[2]。在美國，DILI的發病率為2.7/100 000[3]。在中國，發病率為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[5]。近年來隨著基因測序技術在全基因組關聯研究(genome-wide association studies,GWAS)中的廣泛應用，人類白細胞抗原(human leucocyte antigen，HLA)基因多態性與DILI的相關性研究成為熱點[6-8]。本文綜述近年來HLA基因多態性與DILI之間關聯性的研究進展,為DILI的診斷、預測及發病機制的揭示提供了一種新方法。

1 DILI與HLA基因多態性

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合物(main histocompatibility complex，MHC)蛋白的基因復合體。MHC通過將抗原肽呈遞給T淋巴細胞來參與免疫系統的調節。Ⅰ 類 MHC(HLA-A、HLA-B、HLA-C)可被CD8+T淋巴細胞識別，主要參與內源性抗原遞呈。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節[11,13]。HLA基因呈高度多態性和共顯性，是已知的人類最復雜的基因系統[10]。幾項候選基因研究和GWAS已證明HLA基因多態性與DILI的相關性。

2 DILI的免疫反應假說

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

2.1 半抗原假說 半抗原學說是指藥物或其代謝產物作為半抗原與內源性蛋白質共價結合形成藥物-蛋白質復合體并誘導其結構發生變化，當這些復合體經抗原遞呈細胞(antigen presenting cell,APC)攝取和加工形成藥物/代謝產物-肽復合物(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，誘發免疫反應[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，誘發肝細胞的免疫破壞[12]。研究已發現多種藥物誘導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合形成加合物，進而誘發T淋巴細胞免疫活性，導致肝損傷。另外，除與肝臟蛋白結合外，部分藥物或其代謝物還能與血清內蛋白結合，進而誘發免疫反應。研究[16]發現氟氯西林、硫胺甲噁唑、哌拉西林與血清白蛋白結合形成加合物，經APC加工形成新抗原，進而誘發免疫反應。但其引起肝損傷的機制尚不清楚。

2.2 P-i學說 一系列臨床和實驗室研究發現部分患者發病過程中并沒有發現藥物代謝產物和體內蛋白的共價結合，卻出現了免疫反應，Pichler在此基礎上提出了藥理相互作用的學說(P-i學說)，作為對半抗原假說的補充。該學說指出藥物或其代謝產物可以通過與MHC分子或TCR非共價結合激活T淋巴細胞，藥物還可以與已經與MHC分子相關聯的肽段結合來誘導T淋巴細胞活化[17]。希美加群誘導的DILI能夠很好的用P-i學說解釋[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。氟氯西林誘導的DILI與HLA-B*57∶01有很強的關聯性[8]，有研究[17]發現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物可與機體蛋白穩定結合形成加合物引發免疫反應；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合，并改變呈現給HLA和TCR的肽庫的構象。在該模型中，藥物可能不會直接與HLA結合。這可能是介導阿巴卡韋超敏反應的中心機制。研究表明阿巴卡韋可以在HLA-B* 57∶01的肽結合槽的F口袋內結合，從而改變其特異性，進而觸發CD8+T淋巴細胞反應。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結合并改變TCR的構象，這有可能與HLA自身肽復合物結合以引發免疫反應。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結合時，HLA-藥物-TCR復合物可能觸發一系列細胞信號激活，并導致CD8+T淋巴細胞產生細胞毒性[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(含抗結核藥物)、抗腫瘤藥物、中樞神經系統用藥、心血管系統用藥、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]。多項藥物基因組學研究[6-8]發現HLA基因多態性與DILI的相關性。

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相關住院患者總數的17%[7,12]。1999年Hautekeete等[23]在歐洲患者中首次發現阿莫西林-克拉維酸誘導的DILI患者中DRB1*15∶01-DRB5*01∶01誘導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DILI之間的聯系。最近一項研究[7]發現了HLA-A 02∶01與阿莫西林-克拉維酸誘導的DILI之間的新型關聯(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，氟氯西林誘導的DILI發生率約為8.5/100 000[27]。Daly等[8]通過GWAS分析發現HLA-B*57∶01與DILI高度相關，在HLA-B*57∶01攜帶者中氟氯西林-DILI風險增加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DILI的致病機制中起關鍵作用[28-29]。此外，Monshi等[29]在研究中還發現，HLA-B*57∶01同時與阿巴卡韋超敏反應有關，但是尚未報道這些患者發展為DILI。Nicoletti等[30]通過GWAS分析發現氟氯西林誘導DILI與HLA- B*57∶03也有關聯(OR=79.21，P=1.2×10-6)。

3.1.3 米諾環素 米諾環素是治療青春期痤瘡應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，如全身性關節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分析發現在白種人患者中HLA-A*35∶02與米諾環素誘導的DILI高度相關(OR=29.6)。如果在其他人群中證明HLA-B*35∶02是米諾環素誘導DILI的有用診斷生物標志物，則可以降低米諾環素在治療過程中引起肝損傷的風險，并有助于DILI與自身免疫性肝炎的區分[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合制劑類抗菌劑，通常用于治療各種細菌感染并預防機會性感染[32]。它是美國DILI的5大主要原因之一[33]。最近研究[32]發現在非裔美國人中，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等位基因的個體發生DILI的風險是未攜帶者的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用過程中常見的不良反應。多項研究[34-37]表明HLA基因多態性與酪氨酸激酶抑制劑誘導的DILI相關。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，用于預測接受拉帕替尼治療的乳腺癌患者發生肝損傷的風險[34-35]。此外，新近一項大型藥物遺傳學研究[36]證實了HLA-B*57∶01與帕唑帕尼引起的轉氨酶升高相關。

3.3 抗凝藥物 希美加群最初被開發用于治療/預防血栓栓塞，但在安全性評估時發現該藥肝損傷的發生率較高，于2006年退出市場[12]。大規模候選基因分析已經證實了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)的基因分析發現，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(OR值均為4.4)。

3.4 中樞神經系統用藥 氟吡汀是一種作用于中樞神經系統的非阿片類鎮痛藥，肝損傷是其已知的不良反應。Nicoletti等[38]通過GWAS發現DRB1*16∶01-DQB1*05∶02是氟吡汀所致肝損傷的獨立危險因素。卡馬西平是一種抗癲癇藥，用于治療癲癇、三叉神經痛和雙向情感障礙[39]。據報道[26]服用卡馬西平的患者中有3%～10%會出現過敏反應。Nicoletti等[39]對兩項GWAS進行薈萃分析發現攜帶HLA-A*31∶01的患者更易發生DILI(OR=7.3)，該研究首次評估了HLA-A*31∶01與DILI的相關性。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，目前已發現100 余種草藥相關藥劑存在肝毒性[5]，國內報道最多的有何首烏、土三七及各種復方制劑[1]。何首烏是一種傳統的中草藥，多用于補肝腎、益精血、烏須發等[41]。據報道[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]通過將何首烏誘導的DILI與其他DILI和普通人群進行對照比較，首次發現HLA-B*35∶01是何首烏誘導DILI的遺傳危險因素，可作為預測何首烏誘導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、潰瘍性結腸炎、類風濕性關節炎、銀屑病關節炎、銀屑病和其他一些自身免疫性疾病的治療[44]。據報道，英夫利昔單抗誘發肝損傷的頻率為1/148～1/120[45-46]。Bruno等[44]在歐洲患者中首次發現英夫利西單抗誘導的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現。

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

4 小結

近年來隨著基因測序技術在GWAS中的廣泛應用，越來越多的研究已證實了HLA等位基因在DILI發病機制中的重要性。特定的HLA等位基因與特定藥物相關肝毒性之間的密切聯系表明了適應性免疫系統和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。另外在臨床應用方面，由于DILI易感基因的陽性預測值較低，目前還很難將HLA基因檢測用于DILI的預測和臨床輔助診斷中。因此，今后還需要對DILI的HLA基因多態性進行更加深入和廣泛的研究，為相關DILI的預測和診治、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，參與收集數據；王露媛負責撰寫文章；高普均負責指導撰寫文章并最后定稿。