抗甲状腺药物致粒细胞缺乏症及其遗传易感性的研究进展

马盼，龚晓娟，赖江华，贺雅毅，张宝*（.西安交通大学医学部法医学院，西安 70000；.西安交通大学第一附属医院内分泌科，西安 70000）

抗甲状腺药物（antithyroid drug，ATDs）被应用于临床治疗已有近50年的历史，多用于治疗甲状腺功能亢进（甲亢）[1]。粒细胞缺乏症是ATDs 引起的严重不良反应之一，近年来随着研究取得的进展和对不良反应认识的提升，ATDs 致粒细胞缺乏症（antithyroid drug-induced agranulocytosis，AIA）的预后有了明显改善。尤其是药物基因组学的发展，为阐释AIA 复杂的致病机制，寻找新的遗传标记提供了新的思路[2]。因此，本文对AIA 进行综述，尤其侧重于对AIA的遗传因素进行总结和回顾。

1 抗甲状腺药物

甲亢是多种原因引起的甲状腺激素合成及分泌增加的自身免疫疾病，其患病率约为0.2%～1.3%[3]，其中以Graves 病（Graves disease，GD）为最常见的病因。GD 的主要临床表现有高代谢症候群、甲状腺肿和眼征等[4]，治疗方式包括ATDs 治疗、131I 放射治疗（radioactive iodine，RAI）和手术治疗等[3]。自1941年甲巯咪唑（methidazole，MMI）及丙硫氧嘧啶（propythiouracil，PTU）被首次应用以来，ATDs 以疗效确切、服用方便且价格便宜等优势被广泛应用于甲亢的治疗，成为了治疗甲亢的首选药物。同时，ATDs 也是目前唯一不破坏甲状腺滤泡结构的治疗方法[5-6]。

ATDs 的主要作用机制是通过抑制甲状腺过氧化物酶，阻止碘离子氧化、酪氨酸磺化，进而抑制酪氨酸的碘化及偶联来阻止活性碘的生成，从而抑制甲状腺激素的生物合成[6-7]。虽然MMI和PTU 在临床上应用广泛且对病情缓解率平均可达50%，但其复发率高（40%～60%），从而可能使患者长期暴露在甲状腺毒症中，导致不良的后果[7]。此外，既往研究发现，ATDs 还会引起一系列的不良反应，如皮肤反应、关节炎、胆红素升高肝功能受损以及罕见但危及生命的粒细胞缺乏等[4，6，8]。

2 抗甲状腺药物致粒细胞缺乏症（AIA）

粒细胞缺乏症通常是指中性粒细胞的绝对值低于0.5×109·L－1[9]，中性粒细胞缺乏症多与各类药物有关，尤其是氯氮平、柳氮磺吡啶、双嘧啶和ATDs 等[10]。虽然AIA 的发病率在接受治疗的患者中只占0.1%～0.3%[5]，但通常病情进展迅速，极易并发消化系统、呼吸系统、泌尿系统等多系统的感染，严重的患者还会继发脓毒血症或败血症，甚至诱发甲状腺危象等，因而AIA的病死率较高[8，11-12]。Pearce 等[13]曾统计调查了1981—2003年英国523 万例GD 病患者的预后，发现ATDs 致粒细胞减少或缺乏症占其致死患者的49%。AIA 通常出现于用药后的 2 ～3 个月内，个别病例在用药的后期发生[10]。关于AIA 的治疗，首先在发病后应立即停药，而后进行升高白细胞、刺激粒细胞生成、营养支持等治疗，并通过血常规进行定期监测。但由于中性粒细胞的缺乏程度对预后有影响，且目前对于常患严重基础性疾病等尚无适当的方案记录[10]，因而在临床治疗时，对AIA 的治疗应有足够的重视。

然而，AIA 的致病机制尚不明确，近年来关于其发病的病理生理学研究也较少。有研究显示MMI 导致的粒细胞缺乏症在长时间的药物暴露后发生，且与药物的剂量成正相关[10]。目前普遍认为有两种机制可以解释AIA 的发生。一种机制认为，药物可能被中性粒细胞氧化为活性代谢物，从而通过激活炎症小体诱发免疫反应，进而以直接毒性破坏中性粒细胞。临床研究表明，他巴唑引起粒细胞缺乏患者的骨髓象绝大部分呈粒系增生低下，中幼粒细胞以下显著减少，证明药物对骨髓直接的细胞毒作用[13]。另一种免疫机制认为，ATDs 作为一种半抗原，与患者的粒细胞本身蛋白质或附着的蛋白质结合形成全抗原，抗分化型粒细胞的抗体可以参与到该病的发病过程，对粒细胞产生特异性反应，致使中性粒细胞凋亡，进而导致该病的发生[1]。先前的研究也有发现，PTU 可诱导产生抗中性粒细胞胞浆抗体（ANCA），并可导致自身免疫性血管炎，但具体的机制仍有待进一步阐明[14]。此外，由于药物和其他化学物质代谢的酶表达的异质性以及药物的氧化修饰，遗传的多态性也被考虑其中[10]。本文回顾了AIA 相关的易感基因及风险位点，以期为预测该病发生及指导合理用药提供参考。

3 AIA 相关的遗传易感因素

3.1 主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）区域中AIA 相关基因的关联研究

MHC 是一组编码动物主要组织相容性抗原的基因群的统称，其高度保守，存在于所有脊椎动物中。人类的MHC 被称为人类白细胞抗原（human leukocyte antigen，HLA），HLA 系统是构成人类Ⅰ类和Ⅱ类MHC 的一组细胞表面蛋白，是免疫系统的调节因子，通过与外界分子结合诱导免疫系统的相应细胞[15]。HLA 由6 号染色体上的200 多个基因组成，可分为三类：第一类被CD8＋T 细胞识别，主要基因组成为HLA-A、HLA-B和HLA-C，HLAⅠ类分子几乎在所有细胞中表达，并负责将肽呈递给免疫细胞；第二类被CD4＋T 细胞识别，由6 个主要基因组成，即HLA-DPA1、HLA-DPB1、HLA-DQA1、HLA-DQB1、HLA-DRA和HLA-DRB1；第三类基因包括补体基因和炎症介质基因，其中每个基因座位上可有数十至上百种不同的等位基因。人们发现HLA基因众多且高度多态，这使得Ⅰ类和Ⅱ类复合体被赋予对多种药物不良反应的遗传易感性[15-16]。

尽管目前AIA 的发病机制还不明确，但在欧洲、中国、日本等多地区的相关研究都表明HLA相关基因多态性在该病发生中起重要的作用，相关文献基因型分类汇总如下。

如表1所示，Ⅰ类MHC 相关基因HLA-B*27：05在多项研究中被证明与AIA 相关。Hallberg等[17]在针对欧洲人群的全基因组关联研究中就曾证 明HLA-B*27：05与AIA 相关（OR：3.24，95%CI：2.31 ～4.55；P＝1.20×10－11）。He 等[18]在对中国北方的汉族人口的一项研究中，也同样证明了HLA-B*27：05与AIA 之间的关联（OR：66.24，95%CI：3.54 ～1239.66；P＝1.10×10－4）。而 在之前的研究中，HLA-B*27：05也曾被证明与另一种咪唑类药物左旋咪唑引起的粒细胞缺乏症有关，其确切的关联机制仍有待进一步研究[19]。

表1的相关文献同样报道了同属Ⅰ类MHC 的HLA-B*38：02与AIA 之间的关系。Chen 等[20]在对中国台湾的一项研究中证明了HLA-B*38：02与AIA 相关（OR：21.49，95%CI：11.13 ～41.48；P＝6.75×10－32）。Cheung 等[21]针对中国香港人群的一项研究也表明了HLA-B*38：02与卡咪唑（CMZ）/MMI 诱导的粒细胞缺乏症的关联（OR：53.20，95%CI：13.60 ～208.90；P＝9.00×10－3）。He 等[18]对中国北方汉族的相关队列研究中也显示HLA-B*38：02与AIA 之间存在着显著的关联（OR：7.53，95%CI：2.29 ～24.68；P＝2.41×10－4）。同样，Thao 等[22]对越南京族人群的研究也证实了HLA-B*38：02与AIA 之间的显著关联（OR：28.60，95%CI：6.80 ～120.20；P＝5.20×10－7）。而此前也有文献报道证实HLA-B*38：02与犹太人中治疗精神分裂症药物氯氮平所致的粒细胞缺乏症有关[23]。基于上述研究表明，HLA-B*38：02与AIA 在多个地区的多个种群中均相关，提示HLA-B*38：02可作为AIA 的一个候选分子标记位点进行临床诊断及药物开发。

表1 抗甲状腺药物引起的粒细胞缺乏症中HLA 基因型的敏感性分析Tab 1 Sensitivity of HLA genotypes in antithyroid drug-induced agranulocytosis

除上述基因外，Ⅱ类的MHC 复合体相关基因也被报道参与了该病的发病过程。Tamai等[24]的一项针对日本人群的研究中发现，HLADRB1*08：03基因与AIA 显著相关（OR：4.18，95%CI：1.56 ～11.20；P＝0.007）。Chen 等[20]的研究证实中国台湾人群中携带HLA-DRB1*08：03基因的人有更高的易感风险（OR：6.13，95%CI：3.28 ～11.46；P＝1.83×10－9）。而Cheung等[21]的相关研究分析显示，在中国香港人群中HLA-DRB1*08：03基因与AIA 仅有轻微相关，并没有达到GWAS 显著性阈值（OR：5.71，95%CI：1.91 ～17.08；P＝0.002）。He 等[18]在 中国北方汉族人群的研究中报道了HLA-DRB1*08：03基因和AIA 之间的显著关联（OR：4.32，95%CI：1.56 ～11.93；P＝1.57×10－3）。从上述研究中可以发现HLA-DRB1*08：03基因与AIA 成显著性相关，HLA-DRB1*08：03基因可能参与AIA 的发病（见表1）。

除此之外，上述大部分文献都进行了药物分层分析。由于在临床用药中，PTU 的使用频率远少于CMZ/MMI 的使用频率，大部分文献都探讨排除PTU 诱导的粒细胞缺乏症敏感性，其药物分层分类汇总如表2所示。

表2 抗甲状腺药物引起的粒细胞缺乏症中HLA 基因型的药物敏感性分析Tab 2 Drug sensitivity of HLA genotypes in antithyroid drug-induced agranulocytosis

如 表2所 示，Hallberg 等[17]（OR：7.30，95%CI：3.81 ～13.96） 和He 等[18]（OR：57.37，95%CI：2.77 ～1027.15）的药物分层研究显示剔除服用PTU 组患者后，HLA-B*27：05基因与CMZ/MMI引起的粒细胞缺乏症的相关性更高[17-18]。这说明引起AIA 的ATDs 是CMZ/MMI 而非PTU，提示不同AIA 的发病机制可能不同。

而为探究性别对于HLA相关基因与AIA 的影响，He 等[18]研究了排除男性患者后的结果，分析表明HLA-B*27：05，HLA-DRB1*08：03与粒细胞缺乏症的相关性在女性患者中仍然显著，提示粒细胞缺乏症发生和性别相关性不大。

同时，相关文献还进行了SNP 检测和连锁关联分析，这也有助于揭示基因多样性引起的药物反应差异。Cheung 等[21]的研究表明rs185386680和HLA-B*38：02：01处于完全的连锁不平衡，且与AIA 显著相关。He 等[18]的研究显示有5 个SNP（rs4349859、rs2596487、rs1811197、rs2228391和rs116869525）与AIA 相关，其中rs4349859 与HLA-B*27：05、rs116869525 与HLA-DRB1*08：03：01处于高度的连锁不平衡。Hallberg 等[17]的研究中同样报道了rs114291795 与HLA-B*27：05处于高度的连锁不平衡，并且与AIA 关联。而在我们之前的研究中同样报道了MICA基因上的5个SNP（rs145575084、rs116135464、rs148015908、rs189600525 和rs4349859）与AIA 的关联，且这5个SNP 与HLA-B*27：05处于高度的连锁不平衡[25]。

此外，有研究针对HLA-B相关等位基因之间共同点的生物信息学研究分析发现，虽然HLA的各风险等位基因偏爱不同的多肽，但Cys67 和Thr80 残基被证实是风险等位基因所独有的多肽，因而被认为可能是HLA介导的AIA 的关键残基。相关研究数据分析还提示，Thr80 可能是HLA介导的AIA 的关键残基，可指导未来的研究和风险评估[20，26]。

3.2 非MHC 区域中AIA 相关基因的关联研究

除了讨论MHC 区域相关基因与AIA 的关联，亦有研究报道非HLA基因与AIA 的关联，以探究酶促途径的异常、毒性反应性代谢物的发生及其在AIA 发病中的作用。为揭示AIA 的相关机制以及HLA基因与非HLA基因间的相互作用提供了新思路，也为AIA 提供了新的预测因子。

在针对欧洲人群的GWAS 研究中，报道了非HLA基因常染色质组蛋白赖氨酸N 甲基转移酶2（EHMT2）和叉头框转录因子2（FOXF2）与AIA 的关联[17]。EHMT2基因可编码一种酶，该酶与EHMT1（607001）一起组成组蛋白甲基转移酶复合物，可将组蛋白H3 上的赖氨酸甲基化，这种甲基化被认为与常染色质中的基因沉默有关[27]。FOXF2基因编码叉头框转录因子2，该基因被认为在胚胎发育、代谢以及卒中、胃轻瘫等常见疾病中发挥转录调控作用，调控下游基因的表达[28]。Plantinga 等[29]在对两个独立Graves病家族的研究中，通过对全外显子的测序分析证明了还原型辅酶Ⅱ（NADPH）氧化酶3（NOX3）是AIA 的遗传因子。该基因可编码NADPH 氧化酶氮氧化物家族的一个成员，可催化产生超氧化物，参与多种生命活动进程[30]。He 等[31]对中国北方汉族的研究中，报道了含黄素单氧合酶3（FMO3）基因上的rs1736557 与AIA 间存在显著关联（OR：2.30，95%CI：1.20 ～4.40；P＝0.01）。含黄素单氧合酶（FMOs）是人体内第二大的药物代谢酶，可以广泛催化氧化外来化学物质。有报道称，FMO的表达个体间差异为10 ～20 倍，可能导致药物反应[32]。

除ATDs 外，许多药物都能导致粒细胞缺乏症的发生，而几乎所有的药物诱导的粒细胞缺乏症的确切发病机制都不明确。在以往的文献报道中，基于氯氮平所致的粒细胞缺乏症HLA分型的研究基础，美国已将HLA-DQB16672G ＞C 作为一种基因检测商品上市销售[33]。可见提前检测相关等位基因，预测服用AIA 发生的风险，是预防和治疗AIA 的精准基因预防策略。

上述研究阐述了AIA 与基因的遗传易感性，表明有多种遗传因素参与AIA 的发病。而在研究中对于遗传因子的筛选验证还有着较大的限制。首先，AIA 的罕见发病率严重阻碍了我们对其群体遗传学机制的探索，有限的发病人数和有限地区的研究限制了对于种族异质性的解析。其次，由于AIA发病的不可预测和难以诊断影响了对该病的评估，延误了对该病的研究和治疗。筛选相关预测因子对于临床诊疗AIA 意义重大，对于阐明疾病的机制以及HLA的作用机制有着至关重要的作用。