药物类过敏反应及其机制的研究进展*

杨奇涛，吴畅，林新丽，孟长虹，汪玉馨**，史清水**

1中国药科大学 药物科学研究院 药学院，南京 211198；2江苏省食品药品监督检验研究院，南京 210019；3徐州医科大学 药学院，徐州221004

类过敏反应又称假性过敏反应，临床表现与Ⅰ型过敏反应相似，涉及皮肤系统、消化系统、循环系统等[1]，因其复杂的机制尚未明确，目前国内外对“类过敏反应”一词未曾定义。目前一般认为类过敏反应具有两个特点：①首次给药即可发生，无需致敏；②其细胞机制为激活肥大细胞或嗜碱性粒细胞释放活性介质。临床上与类过敏反应相关的药物主要有中药类注射剂、造影剂、脂质体纳米制剂、非甾体抗炎药（nonsteroidal antiinflammatory drugs，NSAIDs）、单克隆抗体、神经肌肉阻滞剂、麻醉药、抗生素等。在临床用药时，其不良反应多为过敏样反应，常发生于首次给药后30 min内[2，3]。

类过敏反应的发生机制涉及多个途径，目前普遍认为是药物进入体内后通过与肥大细胞表面受体直接结合或者通过补体途径作用于肥大细胞和嗜碱性粒细胞致其释放活性介质的结果[4，5]。类过敏反应相关的药物品种繁多，导致类过敏反应发生的物质基础可能与活性药物成分（active pharmaceutical ingredient，API）、辅料以及其他非活性物质有关，因此不同药物引发的类过敏反应可能涉及不同的途径。

现有的药物类过敏评价方法仍存在局限性，随着药物类过敏反应出现的频率逐渐增加，建立多种药物普遍适合的类过敏反应评价标准迫在眉睫。本文概述了药物类过敏发生机制、部分药物与类过敏相关的物质基础与体内外评价方法，以期为药物类过敏反应的进一步研究提供借鉴。

1 类过敏反应与Ⅰ型过敏反应

在许多情况下，Ⅰ型过敏反应的激活主要涉及三个部分：肥大细胞表面的高亲和力IgE 受体（FcεRI），针对FcεRI 结合的特定过敏原的IgE，以及过敏原本身。过敏原可以聚集两个或更多FcεRI实体，引发级联反应，最终导致肥大细胞释放活性介质[6]。类过敏反应的临床症状类似于Ⅰ型过敏反应，主要表现为注射部位反应、局部红肿、皮疹、瘙痒、荨麻疹、恶心、呕吐、腹痛、腹泻、血压下降以及过敏性休克等[7，8]。虽然Ⅰ型过敏反应和类过敏反应均是由激活肥大细胞或嗜碱性粒细胞释放活性介质导致，但类过敏反应的发生不是由IgE 介导的，而是由直接与肥大细胞表面受体结合或者通过激活补体系统等诱导肥大细胞释放活性介质[9，10]，见表1。

表1 Ⅰ型过敏反应与类过敏反应

2 类过敏反应相关机制

肥大细胞是高度颗粒化的细胞，可分泌组胺、各种炎症因子等免疫调节物质。作为过敏反应中主要的效应细胞，肥大细胞在皮肤、气道和胃肠道的表面附近分布较多，这些表面经常暴露于环境中，因而更易接触到病原体、过敏原和其他环境因素[11]。过敏原可通过与肥大细胞表面受体直接结合或者通过补体途径产生的过敏毒素继而诱导肥大细胞或者嗜碱性粒细胞脱颗粒。

2.1 MrgprX2 受体介导的类过敏反应

2006 年，Tatemoto K等[10]等首次发现了类过 敏反应由肥大细胞表面存在的人类Mas 相关G 蛋白偶联受体X2（MrgprX2）介导，且Mrgprb3 是MrgprX2的大鼠同源受体。McNeil BD等[12]在小鼠体内实验发现类过敏相关的药物可以通过Mrgprb2 来激活小鼠肥大细胞，从而诱导组胺释放、炎症反应和气道收缩，并在人肥大细胞系（LAD2）中验证了MrgprX2 的相同作用。有研究发现[13]，FcεRI 和MrgprX2 激活了不同的信号通路，FcεRI 介导的肥大细胞激活导致蛋白激酶B（protein kinase B，PKB）、蛋白激酶C（PKC）和κ-B 抑制因子激酶（inhibitor of kappa B kinase，IKK-β）的磷酸化，但这些反应不存在于MrgprX2 激活的肥大细胞反应中。MrgprxX2 介导的肥大细胞脱颗粒可能与G 蛋白Gαq 介导的钙动员有关，也可能是通过百日咳毒素（pertussis toxin，PTx）敏感的G 蛋白介导信号实现的[14，15]。

2.2 补体系统

补体系统有三种激活途径，包括经典途径、旁路途径以及凝集素途径。通过不同识别活化过程后形成的C3 转化酶将C3 酶解成C3a 和C3b，相应的C3 转化酶结合C3b 形成C5 转化酶。在C5 转化酶的作用下，C5 被酶解为C5a、C5b 两个片段，随后通过系列相似反应形成C5～9b 膜攻击复合物（membrane attack complex，MAC），大量的MAC 插入到靶细胞膜中，形成功能性孔，导致细胞溶解[16]。

在补体作用过程中形成的C3a 与C5a 被称为过敏毒素，其受体C3aR 与C5aR（C5aR1 与C5aR2）表达于多种细胞类型，包括单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、肥大细胞和T 细胞等多种免疫相关细胞[17]。过敏毒素受体都属于G 蛋白偶联受体家族，C3a 与C5a 结合对应受体后导致细胞通过G 蛋白亚型的募集而激活，这导致细胞内钙浓度的增加以及一系列下游信号转导事件，促使肥大细胞脱颗粒引起类过敏反应[18]。

2.3 凝血系统与激肽系统

凝血系统可通过外源性及内源性途径激活，激活后由凝血因子产生系列级联放大反应，过程中产生凝血酶与纤溶酶都具有重要的生物作用[19]。有研究发现[20]，凝血酶与纤溶酶均可以切割补体C3 与C5，产生过敏毒素C3a 与C5a，从而通过独立于已有的补体系统激活途径激活补体系统。在凝血系统激活时，激活的凝血因子Ⅻ可以酶解激肽释放酶前体产生激肽释放酶，所产生的激肽释放酶随后裂解高分子激肽原，释放出缓激肽，导致血管通透性增加以及部分炎症反应发生[21，22]。此外，Irmscher S等[23]发现激肽释放酶可以通过裂解C3 和B 因子来激活补体系统。综上，凝血、激肽两大系统的激活可能会诱导补体系统的激活，亦有可能致使C3 与C5 被切割，产生过敏毒素C3a 与C5a，从而导致类过敏反应的发生。凝血酶、纤溶酶、凝血因子、激肽释放酶等蛋白结合类过敏相关指标的检测有望为类过敏反应机制的完善提供借鉴意义。

3 类过敏相关药物的物质基础

临床上与类过敏反应相关的药物主要有中药类注射剂、脂质体纳米制剂、NSAIDs、神经肌肉阻滞剂、抗生素等。相关药物多为静脉注射制剂，药物经静脉给药直接入血，能在短时间内发挥药效的同时引起速发不良反应。根据类过敏反应机制，相关药物中的API、辅料或者非活性成分能与MrgprX2 发生结合或与补体激活途径中相关因子或片段具有相关性。

药物成分中可能存在与类过敏反应相关的小分子物质基础，其与API 的化学结构有关。McNeil BD 等[12]结合四氢异喹啉（tetrahydroisoquinoline，THIQ）基序的环化变体是肥大细胞强力脱颗粒剂的研究报道[24]，以THIQ 和MrpgrX2 强激动剂C48/80的结构作为基础对药物进行分析，发现部分非甾体神经肌肉阻滞药物（如阿曲库铵、筒箭毒碱等）以及氟喹诺酮类抗生素（如环丙沙星等）中具有相似的结构基序，并发现相比对照组，在MrgprB2 特异性失活的小鼠体内腹腔肥大细胞中，活性介质组胺的释放明显减少，表明带有THIQ 基序的药物分子与类过敏反应机制中的MrgprX2 结合激活有关。在NSAIDs 中，对环氧合酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）选择性高低和是否含有磺胺基团都对其类过敏反应致敏性有影响[25]。与COX-2 选择性NSAIDs 相比，非选择性NSAIDs 导致的血管水肿风险更高；相比非磺胺类NSAIDs，含有磺胺结构的NSAIDs 具有较高的类过敏反应风险，如塞来昔布比罗非昔布有更高的荨麻疹风险[26，27]。

纳米制剂、生物制剂主要通过激活补体系统诱导类过敏反应的发生，可能与补体系统激活途径相关的大分子物质有关。有研究表明脂质体药物能够激活补体系统，一定范围内，其粒径与激活补体系统的能力有关[28]。脂质体的表面电荷会影响补体系统的激活途径，带正电荷的脂质体通过旁路途径激活补体系统，带有负电荷的脂质体通过经典途径激活[29]。对于非蛋白纳米药物，通常由非免疫原性分子或聚合物组成，其粒径约在50～200 nm 范围和表面特征类似于部分致病病毒，使其能被补体系统识别，例如，FDA 批准的第一种纳米药物多柔比星（Doxil）与HIV-1 具有很高的相似性[30]。纳米药物被补体系统识别的另一个主要原因是缺乏保护细胞免受补体系统攻击的膜蛋白。一些生物制品由于含有蛋白质或活性物质为蛋白质，非自身蛋白通常携带许多抗原表位，导致人体产生特异性抗体，与外来蛋白结合，补体系统则识别这些抗原抗体复合物。

中药注射剂作为我国独有的药物品种，其临床不良反应报道中类过敏反应占比较高。柯瑾等[31]发现中药注射剂的活性成分包含大分子和小分子物质，去除大分子物质能提高中药注射剂的安全性。约有25%以上的中药注射剂都含有0.1%～2%的聚山梨酯80，作为常用的辅料，聚山梨酯80 是中药注射剂中常见的大分子物质，部分研究表明其可以通过激活补体系统的途径诱导类过敏反应的发生[32-34]。此外，Xu Y等[35]利用类过敏反应体内外模型对多种中药注射剂的类过敏物质基础以及可能的机制进行了探讨，发现单宁酸、聚山梨酯80 以及分子量大于10 kD 的蛋白质都可能通过激活补体系统参与类过敏反应的发生。

4 类过敏反应的评价

4.1 体外评价模型

类过敏反应体外评价应用最广泛的是细胞脱颗粒模型，是将药物与细胞共孵育后检测其上清中的相关指标，一般使用与肥大细胞或嗜碱性粒细胞相关的体外稳定细胞系，如肥大细胞（LAD2）、大鼠嗜碱性白血病细胞（RBL-2H3）、小鼠肥大细胞瘤细胞（P815）、人外周血嗜碱性白血病细胞（KU812）[36，37]。在细胞内颗粒所含内容物中，组胺的半衰期较短，且释放后迅速反应，可以作为细胞脱颗粒模型的早期判断标准[38]；而类胰蛋白酶在肥大细胞及嗜碱性颗粒中含量虽然丰富，半衰期也更长，但其检测灵敏度较低[39]；β-氨基己糖苷酶在体外脱颗粒模型中的灵敏度较高，半衰期较长，常作为标记肥大细胞脱颗粒的特异性蛋白[40]。该模型的局限性在于无法模拟体内的复杂生理环境，只能证明药物对于相关细胞[l8]是否具有直接刺激作用。因此，药物通过体外评价模型得到的结果只能作为参考，而不能决定性评价类过敏反应。

4.2 体内评价模型

用于药物类过敏研究的动物有许多种，如比格犬、猪、小鼠、大鼠等。其中比格犬与猪主要用于补体系统激活途径相关的研究，且考虑到动物的饲养环境要求、成本等，并不适合作为体内评价模型[41，42]。因此，体内评价模型常用方法为小鼠耳廓蓝染法[43，44]与大鼠皮肤蓝斑法[45]，其基本原理为药物与伊文思蓝共同被注射入动物体内后，肥大细胞或嗜碱性粒细胞受到药物刺激，释放组胺和其他活性因子，导致血管扩张及毛细血管通透性增加，结合了血浆蛋白的伊文思蓝从血管外组织间隙渗出，出现局部组织的蓝染或者蓝斑现象，通过直观现象以及定量分析来评价类过敏反应。也有研究认为直接对给药后小鼠或大鼠血浆中的IgE、组胺、类胰蛋白酶等相关因子进行检测也可以对类过敏反应作出有效的评价[46]。

5 总结与展望

类过敏反应是无需免疫介导，首次接触过敏物质即在短时间内发生的过敏样反应，发生过程可能涉及单一或多个机制，探究具体药物引发类过敏反应的机制对该药物的临床安全使用有着重要意义。对于受体直接介导途径而言，利用体外脱颗粒模型可初步探究药物与类过敏反应的相关性，也可在相关基因敲除动物模型上进一步确认；而对于补体系统、凝血系统或激肽系统介导的途径，由于三者之间密切作用，可对各系统中关键的因子进行检测以进一步详细探究；结合体内外的探究结果可以更好地分析药物与类过敏反应的相关机制。

近年来，随着高分辨率生物质谱的普及，蛋白质、多肽等组学技术在医药领域有着广泛的研究与应用[47，48]。对于多组分且基质复杂的药物，其作用机制通常较为复杂，而现代组学技术由于其无可比拟的高通量特性已成为药物作用机制研究的重要工具之一。与上述检测方法相比，组学技术可以绘制更为宏大的机制网络，寻找相关生物标志物，更为详细地解释药物与类过敏反应的相关性。