T细胞受体β链可变区基因在芳香族抗癫痫药物皮肤不良反应机制中的研究进展

晁丽娜 综述　张庆 审校

750004宁夏医科大学(晁丽娜)；750004宁夏医科大学总医院神经内科 宁夏颅脑疾病重点实验室(张庆)



T细胞受体β链可变区基因在芳香族抗癫痫药物皮肤不良反应机制中的研究进展

晁丽娜 综述张庆 审校

750004宁夏医科大学(晁丽娜)；750004宁夏医科大学总医院神经内科 宁夏颅脑疾病重点实验室(张庆)

摘要：芳香族抗癫痫药物(aromatic antiepileptic drugs，AAEDs)是临床抗癫痫治疗中常用的一类药物，较其他抗癫痫药物更易诱发皮肤不良反应(cutaneous adverse drug reactions，cADRs)，严重者可致患者死亡。目前，AAEDs-cADRs的机制尚未阐明，可能的影响因素包括遗传、免疫、病毒、药物代谢等。其中，涉及免疫机制相关的研究结果显示，T细胞介导的免疫应答在AAEDs-cADRs中起重要作用，T细胞受体(T cell receptor，TCR)β链可变区(beta chain variable region，BV)基因会出现限制性取用。本文就TCR及TCR BV基因在AAEDs-cADRs机制中的研究进展进行综述。

关键词：抗惊厥药；癫痫；皮肤表现；受体，抗原，T细胞；β链可变区

目前，临床常用的抗癫痫药物(antiepileptic drugs，AEDs)有卡马西平(carbamazepine，CBZ)、苯巴比妥(phenobarbitone，PB)、苯妥英钠(phenytoin，PHT)、奥卡西平(oxcarbazepine，OXC)、拉莫三嗪(lamotrigine，LTG)等，它们因具有类似的化学结构并均携带苯环而被统称为芳香族抗癫痫药(aromatic antiepileptic drugs，AAEDs)。诸多研究发现：AAEDs较其他AEDs更易诱发药物皮肤不良反应(cutaneous adverse drug reactions，cADRs)，AAEDs-cADRs约占整个AEDs-cADRs的88.41%[1]。迄今为止，AAEDs-cADRs的发病机制尚未阐明，引起发病的可能因素包括遗传、免疫、病毒、药物代谢等。大量证据表明，AAEDs-cADRs的发生是T细胞介导的免疫应答反应，需要特定的人类白细胞抗原(human leukocyte antigen，HLA)的参与、T细胞的活化和克隆扩增。近年来，HLA与AAEDs诱发严重皮肤不良反应的相关性研究较多，部分研究成果得到肯定，例如：

HLA-B*1502等位基因与中国汉族人群CBZ-cADRs具有相关性[2-3]；HLA-A*3101是日本及欧洲人群中CBZ-cADRs 的易感基因[4-5]。然而，目前有关AAEDs-cADRs发病机制中T细胞的克隆扩增及T细胞受体(T cell receptor，TCR)β链可变区(beta chain variable region，BV)基因限制性取用特点的报道很少。本文就TCR及TCR BV基因在AAEDs-cADRs机制中的研究进展进行综述，以期更多关注AAEDs-cADRs发生的免疫机制。

1AAEDs-cADRs的临床特点

ADRs一般分为两型：A型反应和B型反应。A型反应是可预见的，往往与用药剂量有关。B型反应与药品本身的药理作用及药物剂量无关，具有不可预测性，发生率低而死亡率高。根据皮疹的特点、分布范围及伴随症状，AAEDs-cADRs常分为斑丘疹(maculopapular eruption，MPE)、药物超敏反应综合征(drug-induced hypersensitivity syndrome，DHS)、Stevens-Johnson综合征(Stevens-Johnson syndrome，SJS)及中毒性表皮坏死松解症(toxic epidermal necrolysis，TEN)。DHS、SJS及TEN为严重皮肤不良反应，均属于B型反应。

90%以上的AAEDs-cADRs发生于用药后8周内。不同类型的cADRs的临床表现及预后差别较大。MPE是AAEDs最常见的cADRs，临床表现为皮肤小的粉红色斑疹和丘疹，无黏膜或全身器官受累，多在停药后1～2周内逐渐消退。DHS以发热、皮疹、淋巴结肿大、嗜酸性粒细胞增多及内脏受累为主要特征，死亡率约10%，大部分患者死于肝炎引发的肝衰竭[6]。SJS表现为全身皮肤鲜红肿胀，伴有渗液结痂，继之大片叶状鳞屑剥脱，伴高热及内脏损害。TEN的特点是发病急，皮疹初发于面、颈、胸部，为深红、暗红斑，很快融合成片，迅速发展至全身，斑上发生大小不等的松弛性水疱及表皮松解，水疱可以用手推动，稍用力即可擦掉，颇似烫伤样改变，黏膜也有大片坏死剥脱，绝大部分患者有全身内脏损害的症状。有报道认为，SJS和TEN是同一种疾病不同阶段的两种发病形式，表皮剥脱小于总皮肤表面积10%为SJS，面积大于30%为TEN，面积在10%～30%为SJS/TEN重叠。SJS与TEN具有发生率低，死亡率高的特点。Oen等[7]对1987—2013年就诊于其医疗中心的TEN患者进行研究，结果显示TEN的死亡率为37.1%。

2TCR在AAEDs-cADRs发病机制中的作用

大量证据表明，T细胞介导的免疫应答反应参与了AAEDs-cADRs的发病机制。抗原引发免疫应答的过程需要主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex，MHC)分子与TCR-CD3分子之间的相互作用，T淋巴细胞、抗原提呈细胞(antigen presenting cell，APC)表面的协同刺激分子及其受体的相互作用，以及分泌的细胞因子直接作用于T淋巴细胞导致辅助性T细胞(helper T cells，Th)1型或Th2型反应。有研究者认为[8]，AAEDs-cADRs的发病模型可能为：特定的MHC分子(如HLA-B*1502)、药物或其代谢产物(如CBZ)和特异性TCR(如BV11-ISGSY)的相互作用引起机体免疫应答，分泌细胞毒性分子(如颗粒溶素、颗粒酶B)，最终导致皮肤损伤。

由于药物或其代谢产物均为小分子化学物质，其本身激发免疫反应的可能较小，有学者提出了半抗原假说：药物或其代谢产物作为半抗原与组织细胞中的蛋白或多肽共价结合，经APC处理，随后呈递给HLA分子，形成HLA-抗原肽复合体，被TCR识别，从而激活特异性T细胞[9]。然而，半抗原假说不能解释下列现象，即很多药物不需要APC的处理便可激活免疫反应。因此，研究者提出p-i假说[10]，即药物和HLA分子匹配的TCR以非共价键的形式结合而发生药理作用，激发T淋巴细胞释放细胞因子，导致机体的免疫应答。虽然药物直接和TCR的结合作用远弱于抗原或半抗原与TCR的结合，但足够激活T细胞而引发强大的免疫反应。Yang等[11]在CBZ引发SJS/TEN的研究中发现，CBZ并非与HLA发生共价结合，而是以游离的形式存在。体外药物试验表明，用乙醛固定的APC细胞虽然无法提呈抗原，但加入药物后仍可激活特异性T细胞株，且在数秒后便可检测到明显的钙离子流[12]。无论依据半抗原假说或是p-i假说，均表明AAEDs-cADRs的发生需要TCR的参与，TCR在AAEDs-cADRs的发病机制中起重要作用。

3TCR BV基因家族与AAEDs-cADRs的关联

3.1TCR BV基因的限制性取用TCR是所有T细胞表面关键的受体分子，其作用是识别抗原。由α、β(即αβ-TCR)或者γ、δ(即γδ-TCR)跨膜糖肽链共价连接组成。健康人外周血中90%～95%的T细胞表达αβ-TCR。TCRβ链胞外区分为恒定区(C区)及可变区(V区)，编码β链V区的基因主要位于人类7号染色体上，9号染色体上也有小部分序列。TCRβ链V区有3个互补决定区，分别为CDR1、CDR2、CDR3。CDR1和CDR2由BV基因编码，其变化相对较少。编码CDR3区的基因由V、D、J基因片段重排而成，由于V(64种)、D(2种)、J(13种)基因片段本身具有多样性，因此重排后的CDR3区也具有丰富的多样性。依据组成 CDR3的V基因片段核苷酸的同源性，将β链CDR3分成 24个基因家族，即TCR BV1～TCR BV24，其中TCR BV5和TCR BV13各包含两个亚家族，分别为TCR BV5.1、TCR BV5.2 及TCR BV13.1、TCR BV13.2。晶体衍射技术证明CDR3区为TCR与抗原接触的中心位置[13]。健康人TCR BV基因家族谱型呈正态分布，而机体在受到某种抗原刺激或疾病状态下，淋巴细胞受体库会出现偏移，引起T细胞克隆增生，不同的抗原刺激会引起不同的T细胞克隆，出现只有少数V-(D)-J基因片段入选扩增克隆的现象(即抗原对TCR BV基因片段的限制性取用)，TCR BV基因家族谱型出现非正态分布[14]。1997年，Pichler等[15]在研究分析是否有T细胞参与药物过敏时，证明了青霉素G过敏反应的患者体内存在药物特异性T细胞；在体外细胞实验中发现，青霉素G刺激淋巴细胞后引起CD4+和CD8+T细胞反应，TCR库出现偏移，TCR BV基因家族谱型呈寡克隆或多克隆。在一项关于巴氨西林变态反应的体外研究中，Cederbrant等[16]发现，表达TCR BV2、BV3、BV5.1和(或)BV14的T淋巴细胞出现克隆性增殖。在对二苯胺引起迟发型过敏反应的研究中[17]，6组HLA限制性克隆细胞中的3组表达TCR BV16。

3.2TCR BV基因在AAEDs-cADRs中的表达特点Hashizume等[18]在PB-cADRs患者外周血中发现一组显著克隆增生的T细胞亚群，这些T细胞主要表达TCR BV5.1和TCR BV13.1，产生Th2反应，分泌细胞因子、穿孔素、颗粒酶、颗粒溶素导致表皮细胞甚至真皮细胞的损害，出现cADRs，推测特异性TCR的表达与PB-cADR临床表现的差异相关。Naisbitt等[19]研究发现，在LTG-cADRs患者的外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cells，PBMCs)中检测到以CD4+T细胞为主的克隆增殖，且均表达αβ-TCR，出现TCR BV5.1和TCR BV9的限制性取用，并认为TCR BV5.1在LTG-cADRs的发生中起关键作用。台湾学者Ko等[20]分离了CBZ-SJS/TEN患者、CBZ耐受者及未服用CBZ的健康人的PBMCs，通过T细胞培养并运用RT-PCR技术分析各组中TCR BV CDR3的长度发现，有84%(16/19)的CBZ-SJS/TEN患者表达TCR BV11，所有CBZ耐受组患者(17/17)未发现该TCR BV11的表达，而只有14%(4/29)的健康人群表达TCR BV11。该研究者在体外培养了4例HLA-B*1502和TCR BV11阳性患者的PBMCs，给予CBZ刺激后发现，93%T细胞均为CD8+T细胞，PBMCs中颗粒溶素的浓度明显增高(23～54 ng/mL)，而5例未携带TCR BV11的患者，仅产生少量的颗粒溶素(<5 ng/mL)。研究还发现，对同时表达HLA-B*1502和TCR BV11的健康人的PBMCs进行分离，给予CBZ刺激后同样能够产生颗粒溶素，而anti-TCR BV11抗体能够阻断HLA-B*1502阳性CBZ-SJS/TEN患者的PBMCs产生毒性反应。

综上所述，TCR是T细胞表面能够特异性识别抗原和介导免疫应答的分子，AAEDs-cADRs的发生需要HLA分子、TCR及T细胞增殖活化后所分泌细胞因子的共同作用。既往研究已明确了AAEDs-cADRs与HLA易感基因的关联性。然而，TCR BV基因与AAEDs-cADRs的关联性尚未完全清楚，TCR BV基因在AAEDs-cADRs发病机制中的作用仍不明确，TCR BV基因的限制性取用对临床表现的影响尚未阐明。未来，对于 HLA-肽-药物和特异性TCR克隆型的相互作用的研究还需深入，若能明确特异性TCR BV基因和易感性HLA分子，利用计算机技术建模，通过药物分子模型来预测AAEDs-cADRs的发生将可能成为现实，从而实现癫痫患者的个体化用药。

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(本文编辑：时秋宽)

doi：10.3969/j.issn.1006-2963.2016.03.015

项目基金：国家自然科学基金资助项目(81271443)；宁夏自然科学基金资助项目(NZ13133)；宁厦医科大学校级科研项目资助(XY201513)；中国抗癫痫协会癫痫科研基金-UCB基金(2016001)

通讯作者：张庆，Email：nxzhangqing@aliyun.com

中图分类号：R742.1

文献标识码：A

文章编号：1006-2963(2016)03-0217-04

(收稿日期：2016-01-18)