HLA基因多态性与药物性肝损伤的关系

王露媛， 姜敏杰， 高普均

吉林大学第一医院 肝胆胰内科， 长春 130021

药物性肝损伤(drug -induced liver injury，DILI)是指由各类处方或非处方的化学药物、生物制剂、传统中药、天然药、保健品、膳食补充剂及其代谢产物乃至辅料等所诱发的肝损伤[1]。DILI是西方国家急性肝衰竭的最常见原因。同时，DILI也是药物审批失败、添加黑框警示或退出市场的最常见原因，在临床用药及药物研发过程中备受关注[2]。在美国，DILI的发病率为2.7/100 000[3]。在中国，发病率为23.80/100 000，并且呈上升趋势[4]。DILI是由多种因素引起的药物不良反应[5]。近年来随着基因测序技术在全基因组关联研究(genome-wide association studies,GWAS)中的广泛应用，人类白细胞抗原(human leucocyte antigen，HLA)基因多态性与DILI的相关性研究成为热点[6-8]。本文综述近年来HLA基因多态性与DILI之间关联性的研究进展,为DILI的诊断、预测及发病机制的揭示提供了一种新方法。

1 DILI与HLA基因多态性

HLA基因型已被证明是多种药物引起DILI的重要危险因素，其潜在机制可能涉及将药物-肽复合物呈递给T淋巴细胞[9-12]。HLA基因是一种编码人类主要组织相容性复合物(main histocompatibility complex，MHC)蛋白的基因复合体。MHC通过将抗原肽呈递给T淋巴细胞来参与免疫系统的调节。Ⅰ 类 MHC(HLA-A、HLA-B、HLA-C)可被CD8+T淋巴细胞识别，主要参与内源性抗原递呈。Ⅱ 类MHC(HLA-DP、HLA-DQ、HLA-DR)可被CD4+T淋巴细胞识别，参与外源性抗原递呈和免疫调节[11,13]。HLA基因呈高度多态性和共显性，是已知的人类最复杂的基因系统[10]。几项候选基因研究和GWAS已证明HLA基因多态性与DILI的相关性。

2 DILI的免疫反应假说

DILI是机体、环境和药物因素协同作用的结果，而机体免疫是DILI发生的主要诱因[1]。药物或其代谢产物被机体当作外来抗原与T淋巴细胞受体(T-cell receptors，TCR)结合进而激活免疫系统[11]。目前有以下4种假说来解释免疫系统是如何以HLA分子依赖的方式被激活的：(1)半抗原假说；(2)药理学相互作用(pharmacological interaction，P-i)学说；(3)“改变肽库”模型；(4)“改变的TCR库”模型。

2.1 半抗原假说 半抗原学说是指药物或其代谢产物作为半抗原与内源性蛋白质共价结合形成药物-蛋白质复合体并诱导其结构发生变化，当这些复合体经抗原递呈细胞(antigen presenting cell,APC)摄取和加工形成药物/代谢产物-肽复合物(新抗原)后被T淋巴细胞识别，激活CD8+T淋巴细胞和B淋巴细胞，诱发免疫反应[14-15]。HLA变体对新抗原具有更高的亲和力，进而增强了对T淋巴细胞的呈递，诱发肝细胞的免疫破坏[12]。研究已发现多种药物诱导的肝损伤可以用半抗原假说解释。例如麻醉吸入剂氟烷、非甾体类抗炎药双氯芬酸可与肝脏蛋白共价结合形成加合物，进而诱发T淋巴细胞免疫活性，导致肝损伤。另外，除与肝脏蛋白结合外，部分药物或其代谢物还能与血清内蛋白结合，进而诱发免疫反应。研究[16]发现氟氯西林、硫胺甲噁唑、哌拉西林与血清白蛋白结合形成加合物，经APC加工形成新抗原，进而诱发免疫反应。但其引起肝损伤的机制尚不清楚。

2.2 P-i学说 一系列临床和实验室研究发现部分患者发病过程中并没有发现药物代谢产物和体内蛋白的共价结合，却出现了免疫反应，Pichler在此基础上提出了药理相互作用的学说(P-i学说)，作为对半抗原假说的补充。该学说指出药物或其代谢产物可以通过与MHC分子或TCR非共价结合激活T淋巴细胞，药物还可以与已经与MHC分子相关联的肽段结合来诱导T淋巴细胞活化[17]。希美加群诱导的DILI能够很好的用P-i学说解释[18]。另外，某些药物可能同时通过半抗原和P-i抗原引起肝损伤。氟氯西林诱导的DILI与HLA-B*57∶01有很强的关联性[8]，有研究[17]发现氟氯西林以两种不同的方式刺激CD8+T淋巴细胞。一方面氟氯西林代谢产物可与机体蛋白稳定结合形成加合物引发免疫反应；另一方面，在携带HLA-B*57∶01等位基因的个体中观察到基于T淋巴细胞反应性的免疫受体的P-i。

2.3 “改变肽库”模型 “改变肽库”模型认为药物可以与自身肽库强烈结合，并改变呈现给HLA和TCR的肽库的构象。在该模型中，药物可能不会直接与HLA结合。这可能是介导阿巴卡韦超敏反应的中心机制。研究表明阿巴卡韦可以在HLA-B* 57∶01的肽结合槽的F口袋内结合，从而改变其特异性，进而触发CD8+T淋巴细胞反应。这也解释了为什么在5000多个Ⅰ类MHC等位基因中，只有HLA-B*57∶01受到阿巴卡韦的影响[12,19-20]。

2.4 “改变的TCR库”模型 “改变的TCR库”模型表明，药物(例如，磺胺甲噁唑)与特异性TCR结合并改变TCR的构象，这有可能与HLA自身肽复合物结合以引发免疫反应。在此模型中，TCR作为药物相互作用的初始分子。当有害药物与HLA分子或TCR结合时，HLA-药物-TCR复合物可能触发一系列细胞信号激活，并导致CD8+T淋巴细胞产生细胞毒性[11,21]。

3 可疑药物与DILI

已知全球目前已上市的药物中有1100种以上的药物具有潜在的肝毒性，常见的包括非甾体类抗炎药、抗感染药物(含抗结核药物)、抗肿瘤药物、中枢神经系统用药、心血管系统用药、代谢性疾病用药、激素类药物、某些生物制剂、草药和膳食补充剂等[5,22]。多项药物基因组学研究[6-8]发现HLA基因多态性与DILI的相关性。

3.1 抗感染药物

3.1.1 阿莫西林-克拉维酸 阿莫西林-克拉维酸是全球最常用的抗菌药物之一，其是美国和欧洲特异DILI的最常见原因，占DILI相关住院患者总数的17%[7,12]。1999年Hautekeete等[23]在欧洲患者中首次发现阿莫西林-克拉维酸诱导的DILI患者中DRB1*15∶01-DRB5*01∶01诱导DQB1* 06∶02的频率明显高于对照组。随后研究[7,24-25]进一步验证HLA-DRB1*15∶01和阿莫西林-克拉维酸诱导DILI之间的联系。最近一项研究[7]发现了HLA-A 02∶01与阿莫西林-克拉维酸诱导的DILI之间的新型关联(OR=2.2)，同时观察到一种新的保护因子：HLA-DRB1*07。

3.1.2 氟氯西林 氟氯西林是一种口服的β-内酰胺类抗生素，用于治疗由金黄色葡萄球菌引起的软组织感染[26]。它也是DILI的常见病因，氟氯西林诱导的DILI发生率约为8.5/100 000[27]。Daly等[8]通过GWAS分析发现HLA-B*57∶01与DILI高度相关，在HLA-B*57∶01携带者中氟氯西林-DILI风险增加80倍(OR=80.6)。氟氯西林激活的T淋巴细胞可能在氟氯西林诱导DILI的致病机制中起关键作用[28-29]。此外，Monshi等[29]在研究中还发现，HLA-B*57∶01同时与阿巴卡韦超敏反应有关，但是尚未报道这些患者发展为DILI。Nicoletti等[30]通过GWAS分析发现氟氯西林诱导DILI与HLA- B*57∶03也有关联(OR=79.21，P=1.2×10-6)。

3.1.3 米诺环素 米诺环素是治疗青春期痤疮应用最广泛的全身性抗生素。它是DILI的病因，具有特征性临床特征，如全身性关节痛和可检测到的自身抗体，类似于自身免疫性肝炎[31]。Urban等[6]通过GWAS分析发现在白种人患者中HLA-A*35∶02与米诺环素诱导的DILI高度相关(OR=29.6)。如果在其他人群中证明HLA-B*35∶02是米诺环素诱导DILI的有用诊断生物标志物，则可以降低米诺环素在治疗过程中引起肝损伤的风险，并有助于DILI与自身免疫性肝炎的区分[26]。

3.1.4 甲氧苄啶-磺胺甲噁唑 甲氧苄啶-磺胺甲噁唑是一种复合制剂类抗菌剂，通常用于治疗各种细菌感染并预防机会性感染[32]。它是美国DILI的5大主要原因之一[33]。最近研究[32]发现在非裔美国人中，HLA-B*35∶01可能是甲氧苄啶-磺胺甲噁唑引起肝损伤的潜在危险因素。而在欧洲裔美国人中，携带HLA-B*14∶01等位基因的个体发生DILI的风险是未携带者的9.2倍。

3.2 抗肿瘤药物 酪氨酸激酶抑制剂已被批准用于各种癌症的治疗。尽管很少见，肝损伤是酪氨酸激酶应用过程中常见的不良反应。多项研究[34-37]表明HLA基因多态性与酪氨酸激酶抑制剂诱导的DILI相关。HLA-DQA1*02∶01和HLA-DRB1*07∶01已被确定为拉帕替尼所致肝损伤的危险因素，用于预测接受拉帕替尼治疗的乳腺癌患者发生肝损伤的风险[34-35]。此外，新近一项大型药物遗传学研究[36]证实了HLA-B*57∶01与帕唑帕尼引起的转氨酶升高相关。

3.3 抗凝药物 希美加群最初被开发用于治疗/预防血栓栓塞，但在安全性评估时发现该药肝损伤的发生率较高，于2006年退出市场[12]。大规模候选基因分析已经证实了HLA等位基因为希美加群患者不良事件的危险因素。Kindmark等[18]对两个队列(北欧人)的基因分析发现，MHC Ⅱ类等位基因HLA-DRB1*07和HLA-DQA1*02与希美加群治疗期间ALT升高密切相关(OR值均为4.4)。

3.4 中枢神经系统用药 氟吡汀是一种作用于中枢神经系统的非阿片类镇痛药，肝损伤是其已知的不良反应。Nicoletti等[38]通过GWAS发现DRB1*16∶01-DQB1*05∶02是氟吡汀所致肝损伤的独立危险因素。卡马西平是一种抗癫痫药，用于治疗癫痫、三叉神经痛和双向情感障碍[39]。据报道[26]服用卡马西平的患者中有3%～10%会出现过敏反应。Nicoletti等[39]对两项GWAS进行荟萃分析发现携带HLA-A*31∶01的患者更易发生DILI(OR=7.3)，该研究首次评估了HLA-A*31∶01与DILI的相关性。此外，HLA-B基因也可增加非典型抗精神病药所致肝损伤的风险[40]。

3.5 中草药 最近几十年草药和膳食补充剂的潜在肝毒性越来越受到重视，目前已发现100 余种草药相关药剂存在肝毒性[5]，国内报道最多的有何首乌、土三七及各种复方制剂[1]。何首乌是一种传统的中草药，多用于补肝肾、益精血、乌须发等[41]。据报道[41-42]，何首乌药物引起的肝损伤约占中国中草药致肝损伤病例的30%。最近一项队列研究[43]通过将何首乌诱导的DILI与其他DILI和普通人群进行对照比较，首次发现HLA-B*35∶01是何首乌诱导DILI的遗传危险因素，可作为预测何首乌诱导DILI的潜在生物标志物。

3.6 生物制剂 英夫利昔单抗是一种靶向拮抗TNFα的人-鼠嵌合型单克隆抗体，用于克罗恩病、溃疡性结肠炎、类风湿性关节炎、银屑病关节炎、银屑病和其他一些自身免疫性疾病的治疗[44]。据报道，英夫利昔单抗诱发肝损伤的频率为1/148～1/120[45-46]。Bruno等[44]在欧洲患者中首次发现英夫利西单抗诱导的DILI患者中HLA-B*39∶01的频率明显高于对照组(OR=43.6)。未来需要更多的研究去验证这一发现。

表1总结了迄今为止已确定的DILI与特定HLA等位基因的相关性，其中一些关联性很强，具有较高的相对危险度；另一些关联仅限于特定的种族群体，可能反映了不同人群中风险等位基因的频率不同。

4 小结

近年来随着基因测序技术在GWAS中的广泛应用，越来越多的研究已证实了HLA等位基因在DILI发病机制中的重要性。特定的HLA等位基因与特定药物相关肝毒性之间的密切联系表明了适应性免疫系统和T淋巴细胞分子相互作用在DILI中的核心作用，但其确切机制仍未阐明。另外在临床应用方面，由于DILI易感基因的阳性预测值较低，目前还很难将HLA基因检测用于DILI的预测和临床辅助诊断中。因此，今后还需要对DILI的HLA基因多态性进行更加深入和广泛的研究，为相关DILI的预测和诊治、机制的研究、临床新药的筛选等提供针对性更强的基因生物标志物。

作者贡献声明：王露媛、高普均负责拟定写作思路；王露媛、姜敏杰负责检索文献，资料分析，参与收集数据；王露媛负责撰写文章；高普均负责指导撰写文章并最后定稿。